Поліпшення показників якості сучасних систем управління телекомунікаційними мережами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство транспорту і зв'язку України

Український науково-дослідний інститут зв'язку

УДК 621.396.662.072.078

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.12.02 - Телекомунікаційні системи та мережі

Поліпшення показників якості сучасних систем управління телекомунікаційними мережами

Стец олександр Сергійович

Київ - 2007

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Українському науково-дослідному інституті зв'язку Міністерства транспорту і зв'язку України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Хиленко Володимир Васильович, Український науково-дослідний інститут зв'язку, директор

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Лучук Андрій Михайлович, Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій, професор кафедри інформаційних технологій кандидат технічних наук Отрох Сергій Іванович, апарат управління ВАТ „Укртелеком”, головний фахівець науково-технічного центру Провідна установа: Національний технічний університет України “КПІ”, м.Київ

Захист відбудеться „ 22 ” 06 2007 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.849.01 при Українському науково-дослідному інституті зв'язку за адресою: 03110, м. Київ-110, вул. Солом'янська, 13.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Українського науково-дослідного інституту зв'язку за адресою : 03110 , м. Київ-110, вул. Солом'янська, 13.

Автореферат розісланий „ 22 ” 05 2007 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради В.Ф. Михайлов

Загальна характеристика роботи

Вступ. Побудова інформаційного суспільства характеризується стрімким підвищенням ролі інфокомунікаційних послуг у сфері діяльності людини, суспільства й держави. Сучасний стан телекомунікаційних мереж характеризується, насамперед, конвергенцією мобільної та стаціонарної мереж. Інтелектуалізація мереж, яка відбувається сьогодні, ґрунтується на фундаментальній ідеї розподілу функцій комутації та функцій надання послуг, що сприяє впровадженню глобальної інформаційної інфраструктури (ГІІ). Створенню ГІІ сприяють такі домінуючі фактори: конвергенція технологій телекомунікацій, комп'ютеризації і споживчої електроніки, розширення застосування постачальниками цифрових технологій; нові можливості для бізнесу, що виникли як наслідок лібералізації послуг телекомунікацій. Для реалізації концепції ГІІ потрібно створення мережі для передавання інформації, забезпечення її розподіленої обробки й збереження, надання традиційних комунікаційних послуг, підтримка послуг і допоміжних програмних продуктів, термінальне устаткування. Щоб забезпечити вимоги, необхідна більш гнучка архітектура системи управління (СУ) телекомунікаціями, яка б легко реалізувала швидке введення в дію нових послуг, насамперед мультисервісних, їх підтримку з визначеною ймовірністю по всій глобальній мережі. Мережі телекомунікацій є складними об'єктами управління, які потребують розподільної системи. Управління - це багатофункціональний процес. У загальному вигляді відповідно до функціонального призначення види управління мережами та послугами телекомунікацій можна згрупувати як технічне, функціональне, оперативне та координаційне (адміністративне управління й управління розробками та розвитком) управління. Для взаємодії розподілених компонентів управління в єдиній системі, для реалізації нею функцій управління, необхідна мережа, якою передається інформація управління.

В кінці 20 сторіччя було введено термін „мережі нового покоління” - NGN (Next Generation Network), в яких закладена ідея створення універсальної мережі телекомунікацій, котра б дозволила переносити будь-які види інформації, такі як: мова, відео, аудіо, графіка й т.д., а також забезпечувати можливість надання необмеженого спектру інфокомунікаційних послуг з гнучким управлінням, персоналізацій та створенням нових послуг. Це можливо за рахунок уніфікації мережних рішень, що припускає реалізацію універсальної транспортної мережі з розподіленою комутацією, винесення функцій надання послуг у кінцеві мережні вузли та інтеграцію з традиційними мережами телекомунікацій. З впровадженням NGN головною проблемою є створення сучасної СУ, для забезпечення відповідної якості надання послуг, особливо це стосується мобільної складової. Тому проблема дослідження СУ сучасними телекомунікаційними мережами та поліпшення її показників є доцільною і своєчасною.

Актуальність теми та стан питання. Одним з найважливіших завдань розвитку телекомунікацій є створення ефективної СУ. Аналіз науково-технічної літератури показує, що проблемам дослідження побудови ефективних різноманітних СУ, розвитку теорії оптимізації та теорії інформації присвячена велика кількість наукових робіт вітчизняних та зарубіжних вчених таких, як Афанасьєв В.В., Лазарєв В.Г., Нейман В.І., Нетес В.А., Романов А.І., Михайлов В.Ф., Поспєлов Г.С., Зайцев Г.Ф., Стеклов В.К., Беркман Л.Н., Балашов В.О., Хиленко В.В., Захарченко Н.В., Аріпов Н.І., Волкова В.Н., Красовський А.А., Фельдбаум А.А., Новосьолов А.І. та інших.

Разом з тим слід зазначити, що в умовах розмаїття телекомунікаційних та інформаційних технологій, їх швидкого прогресу та конвергенції, спектру типів та розгалуженості мереж, зростаючого попиту споживачів на нові послуги та підвищення вимог до якості їх надання, конкуренції на ринку телекомунікацій тощо, виникають усе нові й нові завдання.

Особливої ваги набуває визначення та вирішення різноманітних наукових проблем і задач підвищення показників якості систем і пристроїв управління, пов'язаних з побудовою надійних, ефективних СУ для мобільних та стаціонарних мереж телекомунікацій. Рівень існуючої СУ недостатньо відповідає сучасним вимогам до них. Серед невирішених проблем на сьогодні залишається задача чіткого визначення стратегії створення і розвитку сучасних СУ телекомунікаційними мережами операторів телекомунікацій, яка буде органічною частиною єдиної СУ діяльністю оператора і дозволить забезпечити управління складною різнорідною мережею з максимальним рівнем автоматизації для різних категорій споживачів сучасним набором послуг телекомунікацій: від базових до високошвидкісних послуг мультимедіа. До теперішнього часу не розроблені методи визначення кількості управляючої інформації, котрі дозволяли б забезпечити системі як властивість адаптивності до плинно прогнозованих збурень, так і інваріантності до різних непередбачених випадкових факторів. Створення систем, апріорно орієнтованих для роботи в умовах неповноти або нечіткості вихідної інформації, невизначеності зовнішніх збурень та середовища функціонування, вимагає залучення нетрадиційних підходів до управління з застосуванням методів та технологій штучного інтелекту. Інтелектуальні СУ, фактично створюють новий клас, для якого принципи побудови, методи аналізу та синтезу враховують всі характерні особливості різнорідних телекомунікаційних мереж. Нагайною проблемою є дослідження і реалізація побудови мереж телекомунікацій наступного покоління, які б дозволили переносити будь-які види інформації, забезпечуючи можливість надання необмеженого спектру інфокомунікаційних послуг з гнучким управлінням та створенням нових послуг. Цей комплекс визначає пріоритетне використання СУ NGN. Набула актуальності задача розробки моделі для визначення об'єкта СУ TMN та математичної моделі, яка характеризує основні режими сучасних СУ. Відсутня оцінка ступеня невизначеності стану контрольованого об'єкту (КО) за допомогою інформаційно-ентропійного методу.

Дисертаційна робота, яка присвячена вирішенню проблем поліпшення показників якості сучасних СУ телекомунікаційними мережами, наукові розробки котрої сприяють реалізації Комплексної програми єдиної національної телекомунікаційної системи України, є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обраний напрямок досліджень безпосередньо пов'язаний з напрямками науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт, що проводились протягом 2003 - 2007 років в Українському науково-дослідному інституті зв'язку та ДУІКТ відповідно до Постанови Кабінету Міністрів України від 29.06.2004 р., № 812 “Деякі питання оперативно-технічного управління телекомунікаційними мережами в умовах надзвичайних ситуацій, надзвичайного та воєнного стану”, тематичних планів, затверджених Державним департаментом з питань зв'язку та інформатизації України. Тема: ”Розробка проектів нормативно-методичних документів, необхідних для забезпечення функціонування систем оперативно-технічного управління телекомунікаційними мережами”, державний реєстраційних номер № 0105U006412.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є поліпшення показників якості сучасних СУ телекомунікаційними мережами.

Об'єкт дослідження - сучасна СУ мережами телекомунікацій, а предмет дослідження - показники якості цієї системи.

Для досягнення поставленої мети проведено системний аналіз принципів побудови сучасних СУ мережами телекомунікацій та визначено пріоритетні завдання підвищення показників якості.

При цьому вирішуються наступні завдання:

- проведення дослідження та аналізу стану сучасних СУ мережами телекомунікацій, які охоплюють мобільні та стаціонарні мережі;

- дослідження загального питання організації управління NGN;

- розробка моделі для визначення об'єкта СУ TMN;

- розробка методики синтезу моделі КО за допомогою декомпозиції моделі;

- розробка математичної моделі, яка характеризує основні режими сучасних СУ;

- розробка методики оцінки невизначеності стану КО за допомогою інформаційно-ентропійного методу;

- визначення залежності ймовірності виконання складним об'єктом задачі з ентропією стану об'єкта.

Методи дослідження, що використані в роботі: методи теорії інформації, методи теорії інваріантності, методи системного аналізу, елементи методів теорії ієрархічних багаторівневих систем, методи оптимального управління, методи мітаційного моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів роботи конкретно полягає у наступному:

- проведено дослідження та аналіз стану сучасних СУ мобільних та стаціонарних мереж телекомунікацій;

- досліджено загальні питання організації управління NGN;

- розроблено модель визначення об'єкта управління для моделі СУ TMN;

- розроблено методику синтезу моделі КО за допомогою декомпозиції моделі;

- розроблено математичну модель, яка характеризує основні режими сучасних СУ;

- запропоновано методику оцінки невизначеності стану КО за допомогою інформаційно-ентропійного методу;

- визначено залежність імовірності виконання складним об'єктом задачі з ентропією стану об'єкта, що дозволяє мінімізувати кількість управляючої інформації.

Вищенаведені наукові дослідження дають можливість вирішити одну із задач поліпшення ефективності сучасних СУ мережами телекомунікацій.

Вірогідність наукових положень, висновків і рекомендацій, викладених в дисертаційній роботі, досягаються ретельним багатостороннім системним аналізом реально існуючих процесів у сфері телекомунікацій взагалі та в об'єкті дослідження зокрема, коректним використанням методів досліджень та математичного апарату, обґрунтована результатами експериментальних досліджень.

Практичне значення одержаних результатів. Теоретичні і практичні результати дисертаційної роботи знайшли застосування в науково-дослідних роботах Українського науково-дослідного інституту зв'язку, в навчальних посібниках, які використовуються в навчальному процесі Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій, що підтверджуються актами впровадження, які наведено в додатку до дисертаційної роботи.

Особистий внесок здобувача. У дисертаційній роботі особисто автором проведено наступні дослідження і одержано такі результати:

- досліджено стан сучасних СУ мережами телекомунікацій;

- досліджено загальні питання організації управління NGN;

- розроблено модель для визначення об'єкта управління системи TMN;

- розроблено методику синтезу моделі КО за допомогою декомпозиції моделі;

- розроблено математичну модель для різноманітних режимів сучасних СУ;

- запропоновано методику оцінки невизначеності стану КО за допомогою інформаційно-ентропійного методу;

- визначено залежність імовірності виконання складним об'єктом задачі з ентропією стану об'єкта, що дозволяє мінімізувати кількість управляючої інформації.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні та практичні результати дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу і наукових співробітників Одеської національної академії зв'язку ім. О.С.Попова, Українського науково-дослідного інституту зв'язку 2003-2007 р.; на VІ Міжнародній науково-технічній конференції “Современные проблемы телекоммуникаций”, 19-22 серпня 2003 р., Україна. Одеса; на VІІ-VІІІ Міжнародних науково-практичних конференціях “Системы и средства передачи и обработки информации”, 2-7 вересня 2003 р.; 7-12 вересня 2004 р., Україна. Одеса; на Міжнародній науково-технічній конференції “Технологии цифрового вещания: стратегия внедрения в Украине”, 29-30 червня 2006 р.

Публікації. На тему дисертаційної роботи опубліковано 16 наукових праць, в тому числі: 2 навчальних посібники, 7 статей в науково-технічних журналах, збірниках наукових праць та 7 матеріалів доповідей на науково-технічних та науково-практичних конференціях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг роботи складає 170 сторінок друкованого тексту, у тому числі містить 20 сторінок рисунків, 2 сторінки таблиць, 4 сторінки документів, що підтверджують впровадження результатів досліджень. Список використаних джерел на 13 сторінках включає 156 найменувань.

Основний зміст

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано задачі, мету, визначено об'єкт, предмет, методи дослідження та вирішення задач, перераховано основні наукові результати і їх практичне значення, викладена загальна характеристика роботи. Приведено дані про особистий внесок автора, а також публікації за темою дисертації.

Перший розділ присвячений порівняльному аналізу методів побудови сучасних СУ телекомунікаційними мережами та визначенню основних показників якості, необхідних для реалізації оптимального проектування СУ.

В розділі розглянуто основні задачі ГІІ та сучасних СУ телекомунікаційними мережами, які входять в ГІІ. Досліджено побудову мереж телекомунікацій наступного покоління NGN, в якій закладена ідея створення універсальної мережі телекомунікації, що охоплює мобільний та стаціонарний зв'язок. Відомо, що базовим принципом концепції NGN є розділення функцій переносу та комутації, функцій управління викликом та управління послугами.

Основу мережі NGN становить універсальна транспортна мережа, що реалізує функції транспортного рівня й рівня управління комутацією та передачею.

До складу транспортної мережі NGN можуть входити: транзитні вузли, що виконують функції переносу й комутації; кінцеві вузли, що забезпечують доступ абонентів до мультисервісної мережі; контролери сигналізації, що виконують функції обробки інформації сигналізації, управління викликами й з'єднаннями; шлюзи, які дозволяють здійснити підключення традиційних мереж телекомунікацій (ТМЗК, МПД).

Визначено, що призначенням транспортної мережі є надання послуг переносу, а реалізація інфокомунікаційних послуг здійснюються на базі вузлів служб (SN) або вузлів управління послугами (SCP). Технологічною основою побудови транспортного рівня мультисервісних мереж є методи перенесення інформації АТМ і IP з можливим застосуванням у майбутньому оптичної комутації. Адаптивність СУ в першу чергу - це інтелектуальна здатність системи. Традиційні системи мережного управління будуються як набір агентів, що виконують найпростішу роботу зі збору даних з мережних пристроїв із примітивною попередньою обробкою та передачею даних на потужний інтелектуальний центр (сервер управління). При проектуванні СУ в мережах нового покоління відсутній ієрархічний принцип супідрядності, але замість нього прийнятий “федеративний” принцип управління. Встановлено, що агенти базуються на вузлах мережі, вони беруть на себе роль керуючих міні-центрів, які вивчають своє оточення та розподіляють ресурси. Аналіз моніторингової інформації проводиться локально. Центр управління замість обробки гігантських обсягів інформації з використанням складних кореляційних ланцюгів, виконує роль “диригента”, що координує роботу агентів - “музикантів” і приймає лише ключові рішення. Тим самим забезпечується принцип максимально ефективного використання СУ. Показано, що проблема масштабування не стоїть так гостро, як у централізованих системах. При збільшенні кількості агентів навантаження на сервер не зростає лавиноподібно.

Вирішення зазначених питань являється суттю подальшого проведення досліджень і практичної реалізації, що визначають мету та задачі дисертаційної роботи.

В другому розділі досліджено актуальні проблеми визначення об'єкта управління для моделі СУ TMN. Запропоновано для синтезу сучасних СУ телекомунікаційними мережами використовувати більш прості критерії. Представлено аналіз основних структурних категорій об'єкта управління: динамічність, нелінійність, стохастичність і нестаціонарність моделі об'єкта. Проведено дослідження на базі імітаційного моделювання побудови моделі об'єкта управління, проаналізовано механізми ситуаційного управління. Проаналізовано проблеми реалізації моделей КО та процесу управління.

Представлена модель об'єкта в пам'яті керуючої обчислювальної машини (КОМ), яка складається з двох складових моделей: об'єкта управління (різнорідна телекомунікаційна мережа) і моделі прийняття рішень про управління (система управління TMN).

Визначено, що для багатьох систем характерно нестаціонарне функціонування, що унеможливлює побудову однієї статистичної моделі об'єкта і вимагає побудови сукупності таких моделей і формування моделі зміни моделей. Все це обмежує використання методів ідентифікації, заснованих на регресійному або дисперсійному аналізі. У будь-яких методах побудови моделей за допомогою теорії ідентифікації присутній елемент апріорного вгадування характеру цієї моделі. Тільки після вдалого вгадування і визначення параметрів моделі можна говорити про правильну побудову моделі об'єкта управління.

Розроблено методику структурного синтезу моделі КО за допомогою декомпозиції моделі, яка полягає у спрощенні наступного синтезу моделі об'єкта шляхом її “розщеплення” на взаємодіючі елементи, що відображають складну багатоелементну структуру об'єкта. Приклад такої декомпозиції де модель із трьома входами й трьома виходами представлена п'ятьма більш простими елементами (1-5).

Зміст декомпозиції полягає в тому, щоб скориставшись апріорними відомостями про структуру об'єкта, спростити задачу синтезу моделі.

Це спрощення може йти двома напрямами. З одного боку, кожний елемент декомпозиційної системи простіший первинної (недекомпозиційної) системи, що полегшує синтез моделі цього елемента та в остаточному результаті - моделі всього об'єкта.

З іншого боку, спростити задачу синтезу можна незалежно від складності елементів, зменшивши число входів - виходів кожного елемента порівняно з вихідним об'єктом.

Проаналізовано, що складність моделі як “чорного ящика” визначається чисельною мірою.

В основі цієї міри покладено трудомісткість синтезу моделі, тобто витрати, які необхідні для створення моделі. Показник складності на стадії аналізу враховує лише кількість входів n і виходів m моделі

де - трудомісткість синтезу моделі

Модель КО вважається адитивною: якщо об'єкт складається з декількох g підсистем, то її складність дорівнює сумі складностей цих підсистем

де L_i - складність i-ї підсистеми первинного об'єкта. Процес декомпозиції моделі можна розглядати як процес мінімізації її складності, тобто як рішення наступної мінімізаційної задачі

де D - операція декомпозиції; - множина припустимих даним об'єктом декомпозицій; D* - оптимальна декомпозиція, мінімізуюча складність L декомпозуючої системи.

У результаті декомпозиції об'єкта на g елементів задача синтезу моделі об'єкта зводиться до g задач синтезу моделі кожного елемента, тобто до більш простих задач.

Встановлено, що процес декомпозиції доцільно закінчувати на певній стадії, коли подальше дроблення об'єкта лише ускладнює задачу. Зі збільшенням рівня декомпозиції складність кожного елемента зменшується не інтенсивно, що й приводить до збільшення складності деком позиційного. Оптимальна декомпозиція мінімізує складність декомпозиційної системи.

Визначено, що за допомогою декомпозиції первинний - полюсник (“чорний ящик”) вдається звести до набору більш простих “чорних шухлядок”, щоб на наступній стадії структурного синтезу визначити тільки їхню структуру.

Сам по собі процес декомпозиції зводиться, таким чином, до визначення елементів об'єкта й установлення взаємозв'язку цих елементів в об'єкті.

У третьому розділі проведено дослідження розрахунку одного із основних показників - затримки проходження інформації через СУ, що дозволяє знайти залежність цієї затримки від різних параметрів, які визначають характеристику системи і структуру СУ.

Розроблено математичну моделі для СУ різноманітних режимів. Представлено приклад визначення системних і мережних характеристик стаціонарного режиму мережі, що моделює довідкову систему в режимі поділу часу з п- однорідними активними споживачами.

Представлено математичні описи операцій обслуговування, які використовують моделі і методи теорії масового обслуговування. Найпростіша модель системи обробки інформації є одноканальна система масового обслуговування, у якій центральний процесор (ЦП) є обслуговуючим приладом (каналом), а оперативна пам'ять (ОП) містить чергу готових до виконання програм.

Робота мультиплексного каналу системи обробки може бути представлена сукупністю одноканальних систем масового обслуговування (СМО), що відображають паралельну й незалежну роботу зовнішніх пристроїв.

Технічне забезпечення представлено у вигляді відповідної взаємопов'язаної сукупності розглянутих СМО (стохастичної мережі), котрі відображають структуру та функціонування, як окремих пристроїв, так і всієї системи.

Проаналізовано модель системи, що працює в режимі поділу часу у формі діалогу з кінцевим числом активних споживачів.

Процес взаємодії споживачів із системою здійснюється переходом споживача зі стану очікування відповіді системи в стан обмірковування отриманої відповіді. Стан очікування триває з моменту посилки в систему заявки на рішення деякого завдання й до моменту видачі на термінал результатів, або запиту на введення в систему додаткової інформації, необхідної для подальшого розв'язання завдання.

Стан обмірковування триває з моменту одержання відповіді й до моменту видачі в систему додаткової інформації, або заявки на розв'язання нового завдання. телекомунікаційний система управління

Припускається, що всі споживачі генерують однорідні заявки за часом їхнього розв'язання системою та тривалості обмірковування.

Система S₁ моделює роботу центрального процесора й оперативної пам'яті, а S₂ - апаратуру передачі даних. Розглянуто СМО загального виду G/G/1. У цьому випадку використовується наближений розрахунок характеристик (табл.1), що базуються на поданні ймовірносних процесів середнім значенням і квадратом коефіцієнта варіації (відношенням дисперсії до квадрата середнього).

Характеристики СМО (G/G/1) можна розрахувати по формулах:

; ;

;.

Апроксимація числа заявок у системі G/G/1:

(1)

(2)

(3)

(4)

Апроксимація по наведених формулах використовується за умови:

	(1)	(2)	(3)	(4)
тільки при великій завантаженості	+	+	+	+
наближено до M/G/l умов	-	-	+	+
наближено до M/M/l умов	+	+	-	-
наближено до G/M/l умов	+	-	-	-

Досліджено, що дисперсію часу перебування заявки в кожній ізольованій СМО мережі знаходять за однією із формул, що відповідають різним моделям апроксимації (1-4):

,

при

при

.

Визначено, що використання математичних методів проектування конкретних СУ телекомунікаційними мережами здійснюються на основі техніко-економічного аналізу варіантів моделей пристроїв по економічних, імовірносно-часових характеристиках і надійності.

В четвертому розділі досліджено інформаційно-ентропійний підхід до процесу управління мережею, який дозволяє знайти необхідний мінімум управляючої інформації, при якому параметри мережі забезпечуються заданою точністю. При цьому СУ володіє як властивістю адаптивності до плинно спрогнозованих збурень, так і інваріантності до випадкових факторів. У термінах теорії інформації є визначення: процес управління мережею - це процес зменшення невизначеності стану мережі, що може бути чисельно представлено, як зміна ентропії мережі в процесі управління, оскільки ентропія визначає відхилення параметрів мережі за даний проміжок часу.

Проаналізовано, що різнорідна телекомунікаційна мережа характеризується динамічним ростом спектру й кількості послуг. Кількість управляючої інформації в системі ТМN росте таким чином, що СУ може поглинути управляючу мережу. Тому розрахунки цього параметру при різних умовах є найважливішими даними при оптимальному проектуванні сучасних СУ.

Розроблено методику оцінки ступеня невизначеності стану КО за допомогою информаційно-ентропійного методу. Диференціальні т-мірні закони розподілу вихідних параметрів, а також рівняння ймовірності стану виходів дискретних систем при різних вірогідностях стану вхідних сигналів є повними ймовірнісними характеристиками вихідних КО. Проте вони не дають інтегральної якісної й кількісної оцінки невизначеності стану КО, а також інтегральної оцінки зміни невизначеності об'єкта в процесі контролю й управління. Для ліквідації цих недоліків необхідно і достатньо визначити інформаційні характеристики КО та процесу контролю (ентропію, середню кількість інформації й т.д.).

Визначено, що інформаційні характеристики при певній математичній простоті й наочності є інтегральними, дозволяють перейти безпосередньо від статистичного аналізу стану КО, аналізу процесу контролю і управління до статистичного синтезу оптимальних пристроїв контролю і управління. При цьому всі задачі аналізу та синтезу вирішуються з використанням інформаційних критеріїв. Для інтегральної оцінки невизначеності стану КО в процесі контролю і управління зручно застосовувати ентропію стану КО. Встановлено, що диференціальну ентропію безперервного т-мірного диференціального закону розподілу ймовірностей вихідних параметрів можна визначити по формулі

Якщо в формулу замість функції закону розподілу ймовірностей вихідних параметрів підставити функції закону розподілу динамічних характеристик КО, то одержимо відповідно чисельну інтегральну оцінку стану КО по його динамічних характеристиках. Ентропія перехідної функції

Ентропія імпульсної функції

Ентропія передатної функції

Ентропія амплітудно-частотної характеристики

Ентропія фазочастотної характеристики

Визначено, що при незалежних вихідних параметрах ентропія КО обраховується по формулах, які визначають ентропію динамічних характеристик з урахуванням їх незалежності.

Ентропія вихідних параметрів -

Ентропія перехідної функції -

Ентропія імпульсної функції -

Ентропія передатної функції -

Ентропія амплітудно-частотної характеристики - Ентропія фазочастотної характеристики -

Таким чином, ентропія КО, що має незалежні вихідні параметри і незалежні характеристики різних систем, визначається простим арифметичним додаванням часток ентропій, зумовлених невизначеністю окремих координат і динамічних характеристик.

Ентропія, зумовлена наявністю в об'єкті дискретних систем, визначається

де p_i - імовірність стану окремих систем.

Крім розглянутої ентропії, зумовленої дією всіляких збурювань із відомими статистичними характеристиками, КО має деяку ентропію, зумовлену наявністю в ньому всіляких, що не піддаються обліку, випадкових процесів, які приводять в остаточному підсумку до раптових відмов об'єкта.

Визначено, що інформаційно-ентропійний метод не залежить від характеру і кількості об`єктів управління та їх параметрів, і тому є універсальним, тобто придатним для будь-якого типу мережі.

Висновки

Сукупність наукових положень сформульованих та обґрунтованих в дисертаційній роботі складає вирішення науково-технічного завдання з поліпшення показників якості сучасних СУ телекомунікаційними мережами.

В дисертаційній роботі отримано такі теоретичні та науково-практичні результати:

Проведено аналіз сучасного стану мереж та послуг телекомунікацій, які характеризуються: неоднорідністю телекомунікаційних мереж; зміною пріоритетів в управлінні телекомунікаційними мережами; підвищенням вимог до надійності телекомунікацій, реалізації загальних питань організації управління NGN.

Проаналізовано вимоги до інфокомунікаційних послуг, на які впливає процес конвергенції. Визначено завдання та вимоги до інфокомунікаційних послуг.

Розроблено модель визначення об'єкта управління для моделі СУ TMN.

Розроблено методику синтезу моделі КО за допомогою декомпозиції моделі: користуючись апріорними відомостями про структуру об'єкта, процес синтезу моделі зводиться до визначення елементів об'єкта та установлення взаємозв'язку цих елементів в об'єкті.

Представлено аналіз основних структурних категорій об'єкта управління: динамічність, нелінійність, стохастичність і нестаціонарність моделі об'єкта. Доведено, що структурні категорії не визначають структури моделі, а визначають тип її структури, який зводиться до вибору мови опису об'єкта - моделі.

Запропоновано математичну модель визначення параметрів мережі, яка дозволяє вирішити задачу оптимального проектування для різних умов реалізації систем. Встановлено, що подвоєння пропускної здатності систем обслуговування завжди ефективніше, ніж введення додаткової лінії, якщо це виправдано показниками вартості або вимогами до надійності.

Досліджено СУ інформаційною мережею. Запропоновано комбіновану СУ, яка дає змогу управляти телекомунікаційною мережею, одночасно забезпечуючи властивості як адаптації до стійких плинних змін режиму, так і інваріантності, що дозволяє їй бути нечутливою до випадкових збурень, тобто об'єднує адаптивну - замкнену та інваріантну - розімкнену.

Розглянуто задачі аналізу та синтезу СУ, які вирішуються з використанням інформаційних критеріїв. Визначено, що для інтегральної оцінки невизначеності стану КО в процесі контролю і управління СУ зручно застосовувати ентропію стану об'єкта. Ентропія КО, що має незалежні вихідні параметри й незалежні характеристики різних систем, визначається простим арифметичним додаванням часток ентропій.

Визначено залежність імовірності виконання складним об'єктом задачі з ентропією стану об'єкта, що дозволяє мінімізувати кількість управляючої інформації.

Представлені дослідження, розроблені методики охоплюють новітні технологічні рішення, дозволяють поліпшити показники якості СУ телекомунікаційними мережами і доцільні до впровадження на сучасних комплексах та системах телекомунікацій.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Стец О.С. Оцінювання стану контрольованого об`єкта телекомунікаційної мережі за допомогою інформаційно-ентропійного методу // Зв`язок. - 2007. - №1. - С. 56-58.

Стец А.С., Срибная И.Н., Ламаш А.А. Структурный синтез комбинированных итерационных систем ФАП // Сборник докладов VІ Международной научно-технической конференции (Часть 1) “Современные проблемы телекоммуникаций”. Украина. - Одесса, 19-22 августа. - 2003. - С. 136-138.

Стец О.С., Білоус Л.В., Лєсна Н.М. До питання про оптимальний прийом когерентних багатопозиційних сигналів // Труды конференции ССПОИ-2003 (тезисы докладов) VIІ Международной научно-практической конференции “Системы и средства передачи и обработки информации”. Украина. - Одесса, 2-7 сентября - 2003. - С. 63-65.

Стеклов В.К., Мирошников В.В., Стец А.С. Минимизация квадратичной интегральной оценки качества в системе ФАП с местной положительной обратной связью // Труды конференции ССПОИ-2004 (тезисы докладов) VIІІ Международной научно-практической конференции “Системы и средства передачи и обработки информации”. Украина. - Одесса, 7-12 сентября - 2004. - С. 49.

Стеклов В.К., Рудик Л.В., Стец О.С. Методика розрахунку ефекту від впровадження системи управління // Вісник УБЕНТЗ. - 2004. - №2. - С. 72-78.

Колченко Г.Ф., Стец О.С., Юдін О.К. Методика визначення критеріїв оптимальної системи управління телекомунікаціями // Труды конференции ССПОИ-2004 (тезисы докладов) VIІІ Международная научно-практическая конференция “Системы и средства передачи и обработки информации”. Украина. - Одесса, 7-12 сентября - 2004. - С. 29-30.

Стеклов В.К., Беркман Л.Н., Рудик Л.В., Стец О.С. Підходи до ситуаційного управління телекомунікаційними мережами // Зв`язок. - 2005. - №1. - С. 47-50.

Стеклов В.К., Беркман Л.Н., Рудык Л.В., Стец А.С. Система управления сетью связи второго уровня TMN // Зв`язок. - 2005. - №3. - С. 10-13.

Стеклов В.К., Беркман Л.Н., Рудык Л.В., Стец А.С. Система управления сетью связи второго уровня TMN с комбинированным принципом управления // Зв`язок. - 2005. - №5. - С. 66-68.

Стеклов В.К., Беркман Л.Н., Кільчицький Є.В., Стец О.С. Робасні системи в телекомунікаціях // Вісник ДУІКТ. - 2005. - №2, том 3. - С. 112-116.

Беркман Л.Н., Рудик Л.В., Стец О.С. Локальні системи управління мережами зв'язку з комбінованим принципом управління. // Вісник УБЕНТЗ. - 2005. - №3. - С. 18-23.

Стец А.С., Терещенко Н.Н., Рогожников А.И. Система ФАП на элементах вычислительной техники // Радиотехника. - 2005. - №142. - С. 175-142.

Нацик Д.В., Стец А.С. Разработка алгоритма машинного проектирования устройства управления // Радиотехника. - 2005. - №142. - С. 123-124.

Артеменко М.Ю., Рудик Л.В., Стец О.С. До питання синтезу систем управління з комбінованим принципом управління // Материалы Международной научно-технической конференции “Технологии цифрового вещания: стратегия внедрения в Украине” (DBT-2006). Украина. - Одесса, 29-30 июня - 2006. - С. 196-201.

Мирошников В.В., Срибная И.Н., Лебидь И.С., Стец А.С. Системы фазовой автоподстройки с масштабирующими устройствами: Навчальний посібник. - К.:УНДІЗ, 2003. - 81 с.

Стеклов В.К., Костик Б.Я., Купрієнко В.Т., Орленко М.П., Стец О.С. Мережі передачі та розподіл потоків інформації: Навчальний посібник. - К.: УНДІЗ, 2004. - 125 с.

Анотації

Стец О.С. Поліпшення показників якості сучасних систем управління телекомунікаційними мережами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.02 - телекомунікаційні системи та мережі. - Український науково-дослідний інститут зв'язку, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено рішенню науково-технічних задач з поліпшення показників якості сучасних СУ телекомунікаційними мережами. Проведено аналіз сучасного стану мереж та послуг телекомунікацій, які характеризуються: неоднорідністю телекомунікаційних мереж; зміною пріоритетів в управлінні телекомунікаційними мережами; потребою в управлінні телекомунікаційних мереж взаємодії різних операторів; підвищенням вимог до надійності телекомунікацій.

Сформульовано вимоги до перспективних мереж телекомунікацій, розглянуто можливість та необхідність реалізації високоефективних мереж телекомунікацій наступного покоління NGN.

Представлено функціональну модель мереж NGN та архітектуру телекомунікаційної мережі відповідно до концепції NGN.

Визначено пріоритетне використання СУ NGN, котра за рахунок гнучкості і масштабованості дозволяє легко адаптуватися до новітніх технологій, що надзвичайно актуально для телекомунікаційних мереж України.

Доведено, що при проектуванні СУ в мережах нового покоління відсутній ієрархічний принцип супідрядності, але замість нього прийнято “федеративний” принцип управління.

Розроблено модель визначення об'єкта управління для моделі СУ TMN. Розроблено методику синтезу моделі КО за допомогою декомпозиції моделі. Розроблено математичну модель, яка характеризує основні режими сучасних СУ. Завдяки використанню інформаційно-ентропійного підходу до визначення стану КО телекомунікаційної мережі отримано загальні розрахункові співвідношення, які можна конкретизувати для кількісного оцінювання об'єктів телекомунікаційних мереж будь-якої технології.

Отримані результати охоплюють новітні технологічні рішення, дозволяють поліпшити показники якості СУ телекомунікаційними мережами України.

Ключові слова: система, управління, NGN, TMN, КО, швидкодія, затримка, черга, ентропія, об'єкт, мобільний зв'язок, мережа, СМО.

Стец А.С. Улучшение показателей качества современных систем управления телекоммуникационными сетями. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.02 - телекоммуникационные системы и сети. - Украинский научно-исследовательский институт связи, Киев, 2007.

Диссертация посвящена решению научно-технических задач по улучшению показателей качества современных СУ телекоммуникационными сетями. В работе исследовано основные задачи СУ показателей телекоммуникационными сетями является обеспечение продолжительной и качественной работы средств и сетей телекоммуникаций в процессе их постоянного усовершенствования и развития.

Все виды управления взаимосвязаны и могут быть реализованы лишь при наличии СУ, которая должна быть комплексной. Это обусловило разработку концепции сети управления телекоммуникация TMN.

Проведен анализ современного состояния сетей и услуг телекоммуникаций, которые характеризуются: неоднородностью телекоммуникационных сетей; изменением приоритетов в управлении телекоммуникационными сетями; потребностью в управлении взаимодействием телекоммуникационных сетей различных операторов; повышением требований к надежности телекоммуникаций.

Сформулировано требования к перспективным сетям связи, рассмотрена возможность и необходимость реализации высокоэффективных сетей связи следующего поколения NGN. Представлена функциональная модель сетей NGN и архитектура сети связи согласно концепции NGN. Определено приоритетное использование СУ NGN, которая за счет гибкости и масштабируемости разрешает легко адаптироваться к новейшим технологиям, что чрезвычайно актуально для сетей связи Украины.

Доказано, что при проектировании СУ в сетях нового поколения отсутствует иерархический принцип соподчинения, но вместо него принят “федеративный” принцип управления. Разработана модель определения объекта управления для модели СУ TMN.

Разработана методика синтеза модели КО с помощью декомпозиции модели: используя известные априорные данные о структуре объекта, процесс синтеза модели сводится к определению элементов объекта и установления взаимосвязи этих элементов в объекте. Разработана математическая модель, которая характеризует основные режимы современных СУ.

Благодаря использованию информационно-ентропийного метода определения состояния КО телекоммуникационной сети, получены общие расчетные соотношения, которые можно конкретизировать для количественного оценивания объектов телекоммуникационных сетей любой технологии. С

делано вывод, что для интегральной оценки неопределенности состояния объекта в процессе контроля и управления удобно применять энтропию состояния объекта.

Энтропия объекта, который имеет независимые исходные параметры и независимые характеристики разных систем, определяется простым арифметическим добавлением частных ентропий, обусловленных неопределенностью отдельных координат и динамических характеристик.

Полученные результаты охватывают новейшие технологические решения, позволяют улучшить показатели качества СУ телекоммуникационными сетями Украины.

Ключевые слова: система, управление, NGN, TMN, КО, быстродействие, задержка, очередь, энтропия, объект, мобильная связь, сеть, СМО.

Stets O.S. Improvement of parameters of quality of modern management systems of telecommunication networks. - Manuscript.

Thesis for a candidate of technical science in specialty 05.12.02 - telecommunication systems and networks. - Ukrainian scientific research institute of communication, Kyiv, 2007.

Thesis is devoted to the solution of scientific and technical problems of the improvement the parameters of quality of modern management systems (MS) of telecommunication network. The analysis of modern condition of networks and services of telecommunications which are characterized by heterogeneity of telecommunication networks, change of priorities in management of telecommunication networks, need for management of interaction of telecommunication networks of various operators, increase of requirements to reliability of telecommunications is carried out. The requirements to perspective communication networks are formulated; the opportunity and necessity of realization of highly effective communication networks of new generation NGN is examined. The functional model of NGN networks and architecture of a communication network based on NGN concept is presented. The prior use of MS NGN, which due to flexibility and scalability allows to adapt easily to the newest technologies which are actual for communication networks of Ukraine is determined. It is proved that at designing MS in networks of new generation a hierarchical principle of subordination is absent, but instead of it a “federal” principle of management is accepted. The model of determination of object of management for model MS TMN is designed. The technique of synthesis of model tested object by means of decomposition of model is developed. The mathematical model which characterizes the basic modes of modern MS is developed. Owing to the information-entropy approach to determination of the state of controllable objects of the telecommunication network the common estimated correlations, which can be concretized for quantitative evaluation of objects of telecommunication networks of any technology are received.

The received results cover the newest technological solutions and allow to improve parameters of MS quality of telecommunication networks of Ukraine.

Keywords: system, management, NGN, TMN, TO, speed, a delay, turn, entropy, object, mobile communication, a network, SMS.

Размещено на Allbest.ru

...