Размещено на http://www.allbest.ru/

Оптимизация процедур обслуживания в многофункциональном центре обработки вызовов

Богачев А.Г, Королев А.В., Великих А.С.

Annotation

Streamline service procedures in a multifunctional call center

Bogachev A.G., Korolev A.V., Velikikh A.S.

The methodical approach to optimization the service procedures of calls in corporate information networks is considered. The offered approach can be applied to the analysis and optimization of the structural and functional organization of the multipurpose call processing centers in multiservice communication networks.

Переход от индустриального к информационному обществу неизбежно сопровождается расширением номенклатуры услуг и ростом объема и видов передаваемой информации. Одним из путей обеспечения инфокоммуникационных потребностей пользователей является построение мультисервисных сетей связи (МСС), реализующих концепцию сетей следующего поколения (NGN). Одним из направлений решения этой задачи является создание корпоративных интегрированных многофункциональных центров обработки вызовов (МФЦОВ) или контакт-центров (более привычные синонимы англо-русское словосочетание «Call-центр», а так же менее часто употребляемые «инфоцентр», «операторский центр»). Такие центры обеспечивают предоставление широкого перечня основных и дополнительных видов обслуживания, универсальный доступ и обслуживание на основе общего канального ресурса различных видов сообщений (телефонных, SMS, факсов, электронных писем, голосовых сообщений и др.), защиту от перегрузок, реализацию приоритетов и поддержание норм QoS. Значительная часть процедур обслуживания при этом реализуется специализированными программными приложениями - системами (ступенями) автоматического распределения вызовов (Automatic Call Distributions - ACD), интегрируемых в программное обеспечение современных АТС (ЦАТС, УПАТС) и обеспечивающих сопряжение телефонных коммутаторов с компьютерными ресурсами и базами данных (серверами приложений), а также с помощью специальных рабочих мест операторского управления. Дальнейшим функциональным развитием ACD является технология программных коммутаторов (SoftSwitch).

Успехов в создании Call-центров и программных коммутаторов добился ряд крупных зарубежных производителей: Lucent Technologies, Nortel Networks, Ericsson, Alcatel, Cisco Systems и др. Известна также отечественная разработка интеллектуальной платформы “ПРОТЕЙ” (ЛОНИИС).

На этапах разработки и эксплуатации МФЦОВ возникает необходимость решения ряда задач по оптимизации процедур обслуживания вызовов при различных значениях структурных и нагрузочных параметров. Решение таких задач предполагает разработку моделей процесса обслуживания вызовов (ПОВ), методики расчета показателей качества и алгоритма оптимизации процедур обслуживания вызовов в МФЦОВ. Под процедурами обслуживания вызовов понимается дисциплина их обслуживания, которая характеризует алгоритмы взаимодействия потока сообщений с системой обслуживания и включает способ обслуживания, порядок обслуживания, наличие преимуществ и ограничений при обслуживании определенных категорий вызовов, схемы распределения емкости буферов памяти и канальных ресурсов, порядок организации обходных направлений, дополнительных видов обслуживания (ДВО).

С учетом наиболее существенных внутренних и внешних параметров, влияющих на показатели качества обслуживания вызовов (КОВ), оптимизационная задача формализована в виде целевого функционала (1). Эта задача заключается в определении наборов процедур и множества управляемых параметров процесса обслуживания вызовов (ПОВ), обеспечивающих максимизацию пропускной способности МФЦОВ при заданных изменениях входной нагрузки, нормах КОВ, затратах и дестабилизирующих воздействиях:

сеть информационный корпоративный звонок

(1)

где - пропускная способность;

R - число категорий (приоритетов) абонентов (пользователей), которые могут назначаться по должностному положению, виду предоставляемых услуг и типу сетевых соединений;

- множество процедур и вектор управляемых параметров ПОВ:

,

здесь - порог резервирования канального ресурса (РКР) (, - общее число каналов в -м направлений связи (НС), ); - порог резервирования мест ожидания (- общее число комплектов ожидания); - интенсивность ухода из очереди вызовов, не дождавшихся обслуживания; - интенсивность ухода вызовов из-под обслуживания; - вес обходного пути (, - количество обходов);

- вектор параметров входной нагрузки, определяемый как , здесь - число источников вызовов r-й категории; - средняя интенсивность поступающей от одного источника нагрузки; - параметр неординарности вызовов (); - средний параметр потока вызовов; - средняя интенсивность обслуживания вызовов;

- вектор показателей КОВ: , где - вероятность потерь из-за занятости обслуживающих приборов (); - вероятность потерь из-за РКР; - вероятность того, что время обслуживания превысит допустимое значение; - вероятность приоритетного прерывания обслуживания; - вероятность потерь из-за внутренних блокировок;

- суммарные (приведенные) затраты;

- вектор параметров дестабилизирующих воздействий: , где - интенсивность отказов обслуживающих приборов (каналов, линий, абонентских комплектов и др.) по причине технико-эксплуатационной надежности; - интенсивность восстановления работоспособности приборов.

В основу разработки модели ПОВ и методики расчета показателей КОВ в МФЦОВ положен известный подход, основанный на рассмотрении пространства укрупненных микросостояний исходного марковского процесса в классе стохастических динамических моделей систем распределения информации (СМО) с непрерывным временем. Динамика состояний СМО описывается посредством классического процесса размножения и гибели.

Особое внимание уделено разработке моделей СМО с комбинированными дисциплинами обслуживания двух типов, обозначение которых в символике Кендалла - Башарина имеет вид //V,D/L/PRA и //V/W,K,t,L/PRA. Посредством СМО первого типа описывается процесс обслуживания маркированных (многоканальных) вызовов различных категорий при скорой системе обслуживания, СМО второго типа - при немедленной или заказной системах обслуживания. Для определения вероятностей состояний этих СМО в установившемся режиме получены выражения.

Особенности схемных решений систем коммутации (СК) учитываются путем представления коммутационных полей в виде пространственного эквивалента и изменяющейся в ходе обслуживания вызовов доступности их выходов, с учетом чего вероятность потерь из-за внутренних блокировок определяется выражением

(2)

где - вероятность отсутствия свободных промежуточных линий в состоянии i; - параметр доступности (), определяемый, как функция от профиля нагрузки, структуры коммутационного поля и алгоритма выбора соединительного пути.

Вероятность индивидуальных потерь вызовов каждой категории определяется, как функция от основных показателей КОВ:

. (3)

При моделировании дестабилизирующих воздействий принимается, что поток отказов обслуживающих приборов обладает последействием; отказы имеют абсолютный приоритет и возникают как в свободном, так и занятом состояниях приборов; на интервале восстановления новые отказы не возникают; интервалы безотказной работы и восстановления являются независимыми случайными величинами, распределенными по экспоненциальному закону. При этом учитывается два режима прерывания: с дообслуживанием - решение принимается по каждой кодовой комбинации (непрерывный способ передачи); без дообслуживания - решение принимается по всему кодовому блоку.

С учетом дестабилизирующих воздействий вероятность индивидуальных потерь (3) рассчитывается из формулы

, (4)

где - параметр нагрузки отказов обслуживающих приборов; - интенсивность отказов (); - интенсивность восстановления обслуживающих приборов; - время безотказной работы;  - время восстановления.

В итоге пропускная способность МФЦОВ как отдельного звена МСС определялась как интенсивность обслуженной нагрузки в обеспечиваемых НС при заданных нормах на показатели КОВ:

. (5)

Адекватность и точность моделей, использованных для моделирования ПОВ в МФЦОВ, доказывались аналитическим методом инвариантов, имитационным моделированием реального процесса, а также результатами исследования свойств и характеристик нагрузки на реальных объектах связи. Их погрешность не превышает 3 % при исходных данных (ИД), соответствующих структуре и условиям функционирования корпоративных МФЦОВ.

Методика расчета показателей КОВ в МФЦОВ базируется на новых моделях ПОВ, тип которых указан выше, и существующих, уточненных с учетом особенностей их построения и применения. Взаимосвязь моделей и управляемых параметров ПОВ, увязываемых аналитическими выражениями, едиными ИД и ограничениями, показана на рисунке 1.

Предлагаемая методика учитывает последействие потока многоканальных вызовов от конечного числа источников (). Его взаимодействие с СМО характеризуется пятью видами нагрузки и тремя видами потерь, физический смысл которых четко различается, поскольку численные их значения неодинаковы. При неучете этого фактора погрешность расчета показателей КОВ может достигать 30 % и более.

Прозрачность методики к транспортным протоколам, применяемым на узкополосном и широкополосном этапах развития МСС, обеспечивается методом перехода к эквивалентным полосам битовой скорости передачи (ПБСП) при необходимости анализа соединений, скорость передачи по которым со временем может меняться.

Рисунок 1 - Взаимосвязь моделей и параметров ПОВ

Множество исходных данных (ИД) включает: количество и деление абонентов по категориям, структурные параметры СК, параметры входной нагрузки; емкости НС в числе каналов, требования к КОВ и затратам, параметры дестабилизирующих воздействий и возможности системы восстановления после них. Область допустимых значений задается системой ограничений - технологических, обусловленных характеристиками первичной и вторичной сетей; эксплуатационных, связанных с корпоративными нормами КОВ, эксплуатации и технического обслуживания; модельных, обусловленных пределами применимости используемого математического аппарата и возможностями ЭВМ.

На основе анализа разработанных моделей установлено, что наибольшее влияние на пропускную способность МФЦОВ оказывают многоканальные вызовы. При этом увеличение емкости пучков каналов НС не всегда снижает потери вызовов, а в ряде случаев, напротив, ведет к резкому их возрастанию. Это объясняется «волнообразным» характером зависимости потерь вызовов для всех категорий от числа каналов, при котором потери вызов определенного типа могут значительно превышать норму, в то время как потери других незначительны. В связи с этим возникает необходимость предотвращения и снижения последствий перегрузок в НС как за счет выбора путей установления соединения, так и ограничения потока вызовов с учетом их приоритетов, требований к ресурсам и КОВ.

На основе разработанных моделей и методики строится алгоритм оптимизации процедур обслуживания в МФЦОВ, основные шаги которого представлены на рисунке 2.

Принимаются допущения о том, что сеть мгновенно управляема и полностью наблюдаема, в сети реализуется распределенный алгоритм маршрутизации. Это позволяет путем замены случайных величин их математическими ожиданиями перейти от стохастической формулировки задачи к детерминированной.

На первом шаге задаются исходные данные (ИД) и ограничения, указанные выше. Помимо этого задаются структура сети в количестве узлов коммутации сети и их связности, а также первоначальное распределение нагрузки на звеньях сети. Для каждого отдельного узла определяется статическая матрица маршрутизации . Исходя из требований к живучести сети, принято, что максимальное количество обходных путей установления соединения G = 3 при числе транзитов W_g  5.

Рисунок 2 - Алгоритм оптимизации процедур обслуживания вызовов

На втором шаге, основываясь на заданные ИД, генерируются варианты наборов процедур обслуживания в МФЦОВ. Эти варианты могут создаваться как априори, так и апостериори, определяя прогностический или фактический характер стоящих задач. Что касается управляемых параметров ПОВ, то они косвенно учитываются при задании его процедур, которое изначально выполняется с учетом требований по управляемости системы.

На третьем шаге структура МФЦОВ при реализации сгенерированных на предыдущем шаге наборов процедур обслуживания вызовов представляется в виде одного из базовых типов моделей СМО или их комбинации. Путем повариантного детерминированного моделирования и оценки того, что требуется, с тем, что достигается, проверяется рациональность вариантов полученных решений с отбрасыванием неприемлемых. Основной показатель - пропускная способность при заданных нормах на показатели КОВ и ограничениях на затраты. Выбор того или иного набора ПОВ определяется величиной суммарной поступающей нагрузки, разностью требований разнотипных вызовов к качеству обслуживания и канальному ресурсу, соотношением нагрузок различных категорий.

На четвертом шаге при фиксированных наборах процедур, прошедших проверку на рациональность, выполняется параметрический синтез, который сводится к определению значений управляемых параметров ПОВ, обеспечивающих максимизацию выбранного показателя. С учетом того, что целевая функция (1) является нелинейной, недифференцируемой и может иметь несколько экстремумов, общая задача декомпозируется на частные подзадачи. Для их решения применяются методы случайного поиска с адаптацией направления и шага спуска. При этом используется свойство монотонной зависимости уровня качества обслуживания от изменения значений варьируемых параметров, обусловленное верхними граничными значениями показателей КОВ, превышение которых не ведет к его повышению.

Требуемое КОВ одноканальных обеспечивается реализацией абсолютного, относительного и смешанного приоритетов. Основные управляемые параметры: количество доступных мест ожидания, допустимое время ожидания, количество доступных каналов, допустимое время занятия. Проверка целесообразности введения того или иного вида ограничения выполняется, исходя из имеющихся ИД путем расчета вероятности приоритетного прерывания, среднего времени обслуживания и вероятности превышения им допустимого значения для вызовов различных категорий.

Выравнивание потерь многоканальных вызовов и обеспечение требуемого QoS высокоскоростных источников в условиях ограниченных сетевых ресурсов выполняются путем назначения индивидуальных порогов РКР. При занятости всех каналов на прямом пути установления соединения выбирается обходный путь с минимальным весом , который определяется для каждой категории вызовов с учетом числа последовательно соединенных транзитных участков, составляющих g-й обходной путь. Если веса всех обходных путей больше единицы, то использование обходов может повлечь перегрузку, поэтому разрешается только прямой путь. В условиях, когда суммарная поступающая нагрузка превышает расчетную величину, доступ неприоритетных потоков ограничивается последовательно, начиная с самого высокоскоростного.

На шагах 5-7 (рис. 2) проверяется возможность повышения уровня КОВ за счет оставшихся малозначащих параметров и ДВО, выбор которых выполняется, исходя из практических соображений с проверкой выполнения указанных выше требований. Если достигаемые значения показателей КОВ не соответствуют нормам, то рассматривается возможность изменения ИД. В результате многомерного зондирования в пространстве варьируемых параметров определяется наиболее приемлемое в рассматриваемых условиях решение.

Таким образом, в статье поставлена новая оптимизационная задача и разработаны для ее решения оригинальные модели процесса обслуживания, методика расчета показателей качества и алгоритм оптимизации процедур обслуживания вызовов в МФЦОВ с учетом многоприоритетного разнородного трафика, ограниченной пропускной способности НС и ненадежности обслуживающих приборов. Предложенный в работе методический аппарат может быть применен для анализа и оптимизации структурно-функциональной организации МФЦОВ в корпоративных МСС.

Размещено на Allbest.ru