В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Модели ресурсов мульти-сервисной сети связиThe models of resources of a multiservice communication network

Введение

В [1] были рассмотрены сложность процессов построения и предоставления услуг МССС с требуемым качеством, обосновано использование принципов системного подхода, объектно-ориентированного подхода и метода имитационного моделирования применительно к моделированию мультисервисных сетей связи (МССС) единой сети электрической связи (ЕСЭС) Российской Федерации (РФ), а также предложены модели услуг электрической связи¹ МССС, предоставляемые с использованием преимущественно пакетных методов передачи информации (данных)². Предоставление услуг связи осуществляется с использованием ресурсов МССС, представляющих собой совокупность элементов активной и пассивной сетевой инфраструктуры, физических или логических компонентов (микропрограммного обеспечения) телекоммуникационного оборудования (ТКО), средств вычислительной техники (СВТ) и соответствующих видов общего, специального и другого программного обеспечения, используемых для формирования услуг электрической связи, совместная эксплуатация которых направлена на удовлетворение потребностей пользователей МССС в традиционных и перспективных услугах электрической связи [3]. Множество услуг МССС совокупностью своих характеристик определяют необходимые перечень и значения функциональных свойств ресурсов МССС. В свою очередь обладающие конечной пропускной способностью и производительностью ресурсы МССС определяют нагрузочные ограничения по количеству и/или качеству предоставляемых услуг МССС. Данные существенные для понимания процессов функционирования МССС качественные обстоятельства представляют собой элементы когнитивной модели (карты) предоставления услуг ресурсами МССС, которые будут рассмотрены и использованы далее при построении моделей ресурсов МССС и их связи с моделями услуг МССС.

Характеристики ресурсов мультисервисной сети связи

Взаимодействие ресурсов МССС показано на рис. 1, оно ориентировано на предоставление услуг пользователям, минимизацию количества передаваемой информации между сетями связи общего пользования с использованием сети Интернет, формирование отказоустойчивой конфигурации сети связи общего пользования для обеспечения пользователей услугами доступа к сети Интернет и другим информационным ресурсам (телематическим службам) и включают в себя следующие элементы:

• сеть связи общего пользования, предоставляющая услуги пользователям;
• точки обмена трафиком (peering) между сетями связи общего пользования без его передачи в сеть Интернет (локальные ресурсы обмена трафиком);
• точки обмена трафиком (Internet Exchange) между сетями связи общего пользования и сетью Интернет;
• магистральные сети телекоммуникационных операторов, предназначенные для пропуска больших объемов трафика и/или предоставления телематических услуг телекоммуникационным операторам и/или иным хозяйствующим субъектам (транснациональным корпорациям, корпоративным клиентам и прочим).

Ресурсы МССС общего пользования подключаются к точкам обмена трафиком (peering и Internet Exchange) и магистральным сетям, как правило, ТКО, составляющим их транспортные сети. Часть трафика МССС общего пользования может замыкаться как внутри данной сети, так и с использованием точек обмена трафиком (peering) без его передачи во внешние сети, для чего используются в большинстве случаев бесплатные для пользователя дополнительные виды обслуживания для услуг передачи данных и сообщений, такие как, например безлимитный доступ к локальным ресурсам обмена трафиком, увеличение скорости доступа в сеть Интернет в часы наименьшей нагрузки ("ночные ускорения") и другие Сеть Интернет, показанная на рис. 1, в свою очередь включает в себя и точки обмена трафиком (IX, peering), и магистральные сети, а также различные информационные ресурсы, в ряде случаев не зависящие от какой-либо сети связи организации связи.

Помимо рассмотренных сетей связи, взаимодействующих с МССС общего пользования, в соответствии с рекомендациями сектора стандартизации телекоммуникаций Международного союза электрической связи в сетях электрической связи целесообразно выделять следующие физические и логические плоскости, ее составляющие [4]:

• плоскость передачи данных в сети связи (data plane, user plane) – набор функций передачи данных сущностям (передача данных пользователями);
• плоскость управления потоками в сети связи (control plane) – набор функций управления потоками при передаче данных сущностям, а также функций обеспечения этого управления (управление потоками данных при передаче данных пользователями);
• плоскость управления сетью связи (management plane) – набор функций управления сущностями сети связи, а также функций обеспечения этого управления (управление услугами, предоставляемыми пользователям и управление ресурсами, обеспечивающими предоставление услуг пользователям).

С учетом [3, 4, 5, 6, 7] применительно к МССС ее ресурсы целесообразно рассмотреть в соответствии с особенностями обработки данных, устойчивости и безопасности предоставления услуг и на основе их функционального предназначения выделить следующие сети МССС, ее составляющие (см. рис. 2):

• сети доступа – часть сети, которая связывает источник (приемник) сообщений абонента с ТКО узла доступа пункта присутствия оператора связи;
• сети агрегации – часть сети, выделяемая как отдельная сеть в крупных и/или территориально распределенных сетях, агрегирующая данные от многочисленных узлов доступа пункта присутствия оператора связи для их передачи по небольшому числу высокоскоростных каналов связи до ТКО, являющегося граничным между сетью агрегации и транспортной сетью;
• транспортные сети – часть сети, выполняющая функции переноса (транспортирования) потоков сообщений от их источников из одной сети доступа (возможно, с использованием ее сети агрегации) к получателям сообщений другой сети доступа (возможно, с использованием другой сети агрегации);
• сети систем коммутации – часть сети, соединенная с транспортной сетью или с сетью агрегации и выполняющая функции формирования, предоставления и учета предоставления услуг связи и, возможно, дополнительных видов обслуживания с требуемым качеством, а также мониторинга качества их предоставления с использованием в том числе механизмов аутентификации, авторизации и, возможно, аккаунтинга с последующим формированием данных предбиллинга;
• сети управления – часть сети, являющаяся основой для кроссплатформенной системы управления ТКО МССС с использованием принципов автоматизированного конфигурирования сетевых устройств и протоколов безопасного сетевого соединения, в том числе используемая для решения задач резервного копирования конфигураций ТКО и автоматизации отслеживания изменений в конфигурации ТКО;
• сети обеспечения функционирования – часть сети, реализующая функции обеспечения синхронизации точного времени, функции именования сетевых элементов на основе единого указателя ресурсов с использованием системы доменных имен, сетевой идентификации и/или аутентификации, авторизации и учета использования услуг с объединением их в иерархию с целью формирования услуги "Удостоверение как услуга" для технических специалистов организации связи и/или программного обеспечения автоматизированных систем управления ТКО и/или СВТ.

Следует отметить, что сети систем коммутации, формально входящие в МССС, достаточно часто имеют иного собственника, чем у рассматриваемой МССС, и в связи с этим могут не иметь с ней общего контура управления и обеспечения функционирования за исключением, возможно, лишь некоторого количества информации состояния (мониторинга) на соответствующих стыках (портах) с транспортной сетью и/или сетями агрегации МССС, к которым они подключены.

В сетях доступа МССС с коммутацией пактов имеет место быть явление, именуемое "переподпиской" и заключающееся в том, что суммарная пропускная способность портов (access) ТКО, на которых пользователям предоставляются услуги, например, передачи информации (данных) для обеспечения доступа в сеть Интернет, характеризующиеся различными скоростями доступа (5 МБит/с, 25 МБит/с, 100 МБит/c, 1 Гбит/c, 2,4 Гбит/c), и которые в совокупности в разы и/или на порядок больше, чем суммарная пропускная способность портов (uplink) этого же ТКО, соединяющих источник (приемник) сообщений абонента с ТКО узла доступа пункта присутствия оператора связи (1 Гбит/c, 10 Гбит/c). В случае если ТКО сети доступа МССС соединяется с ТКО транспортной сети с использованием ТКО сети агрегации, в последнем, помимо "переподписки", возможно ограничение, обусловленное производительностью внутренней матрицы коммутации ТКО, которое в общем случае определяется невозможностью коммутации всех входящих потоков пакетов в полном объеме на выходные порты, соединенные с портами ТКО транспортной сети удаленного сервера организации связи, предоставляющего услуги связи (Broadband Remote Access Server, BRAS). В транспортной сети МССС возникают задачи с дискретным и/или непрерывным предоставлением высокоскоростных потоков данных, для которых не может быть найдено общее (глобальное) оптимальное решение на основе локальных оптимальных решений, формируемых ТКО в узлах транспортной сети, например, с использованием протокола Open Shortest Path First (OSPF) или других протоколов, локально функционирующих в данном ТКО и вырабатывающих управляющую информацию на основе неполной информации о загрузке всего множества ТКО МССС. Также при объединении портов транспортной сети и/или сети агрегации в логические порты c использованием Link Aggregation Control Protocol (LACP), Spanning Tree Protocol (STP) или Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) имеет место задача предоставления заданной (требуемой) пропускной способности. Например, для логического порта LACP, собранного из четырех физических портов с пропускной способностью 1 Гбит/с и имеющего совокупную пропускную способность соответственно 4 Гбит/с, нет возможности предоставить один логический поток с пропускной способностью более 1 Гбит/с.

Переход к централизованному решению задачи управления ТКО МССС на основе максимально возможной (полной) информации состояния о топологии, резерве пропускной способности и фактической загрузке всех направлений МССС позволяет решать формулируемые выше задачи распределения потоков в транспортной сети МССС и в настоящее время реализуется на основе концепции программно-конфигурируемых сетей (Software Defined Network, SDN), в которой осуществляется разделение процессов передачи данных от процессов управления ТКО МССС и выполняется централизация процесса управления на основе единого открытого стандарта, одной из реализаций которого в настоящее время является Open-Flow [8]. За счет централизации управления совокупность ТКО МССС представляется как единое виртуальное ТКО, обладающее составной производительностью входящих в нее сетевых элементов с учетом топологии и загрузки, что позволяет абстрагироваться от технологической (сетевой) составляющей задачи "как сконфигурировать" управления МССС и сосредоточиться на семантической составляющей задачи предоставления услуг ресурсами МССС, т.е. на решении задачи "что сконфигурировать". Вместе с тем SDN-решения, несмотря на возможность построения систем со 100% "горячим" резервом и рядом других специальных возможностей ("время жизни" последней полученной команды от системы управления может составлять до 1 года, и другие), характеризуются рядом недостатков, обусловленных централизацией системы управления, которые в совокупности снижают надежность, устойчивость и безопасность функционирования МССС. Также следует отметить трудности внедрения SDN-решения, заключающиеся в том, что неизвестно, как поведет себя достаточно большая существующая подсеть IP MPLS, сконфигурированная вручную и/или какими-либо частично автоматизированными системами и/или средствами управления различных производителей в случае ее перевода под управление SDN, так как опыт подобных работ в настоящее время отсутствует. Да и какой крупный телекоммуникационный оператор решится на кардинальное изменение системы управления МССС, прекрасно понимая, что имеется пусть и незначительный, но риск отказа/простоя на время выполнения работ и/или завершения переходных процессов в МССС? Исходя из достаточно очевидного ответа на данный вопрос, использование средств SDN в настоящее время, по-видимому, представляется целесообразным только для МССС, проектируемых и строящихся вновь и/или перестраиваемых по детально проработанному, согласованному и утвержденному плану (регламенту) с обоснованием экономической целесообразности и привлечением представителей интегратора, а в особых случаях – и представителей подразделений технической поддержки производителей ТКО МССС.

Для удобства восприятия на рис. 3 приведена когнитивная модель (карта) предоставления услуг ресурсами МССС, представляющая собой структуру (сеть) рассматриваемых причинно-следственных связей между составляющими ее элементами и внешней по отношению к МССС средой.

Ввиду сложности протекающих в МССС процессов когнитивная модель (карта) предоставления услуг ресурсами МССС не обладает требуемой полнотой, но тем не менее отражает взаимодействие составляющих ее объектов и процессов функционирования ресурсов МССС при предоставлении услуг, а также позволяет выявить взаимовлияние количественных (нагрузочных) и качественных (функциональных) аспектов предоставления услуг и ресурсов МССС, которые, в совокупности используются в дальнейшем при формировании моделей ресурсов МССС, моделей воздействий на ресурсы МССС (как множество значений времени восстановления соответствующего ресурса) и связи моделей ресурсов МССС с моделями предоставляемых ими услуг.

Модели ресурсов мультисервисной сети связи

С учетом рассмотренных выше особенностей построения и функционирования сетей, составляющих МССС, обобщенных в когнитивной модели (карте) предоставления услуг ресурсами МССС, ранее рассмотренных моделей услуг [1] и с использованием принципов системного и объектно-ориентированного подходов целесообразно выделить следующие основные модели ресурсов МССС:

• модели характеристик ресурсов МССС;
• модель точки присутствия (ТП) ресурсов МССС;
• модели ТКО и СВТ оператора связи, размещенные в ТП МССС;
• модели линейно-технических элементов сетевой инфраструктуры (ЛТЭСИ) МССС;
• модели связей ЛТЭСИ и ТКО и СВТ МССС;
• модели связей ТКО и СВТ и услуг МССС.

В качестве моделей характеристик ресурсов МССС целесообразно рассмотреть следующие:

• множество значений физической скорости передачи данных порта ТКО и СВТ МССС Rt, Rt={5 000 000, 10 000 000, 25 000 000, 100 000 000, 1 000 000 000, 10 000 000 000, ...}, значения в Бит/с с ограничением, в соответствии с которым скорость передачи потоков данных от пользовательского оконечного оборудования к ТКО ресурсов МССС равна скорости передачи от ТКО ресурсов МССС к пользовательскому оконечному оборудованию³;
• множество значений вида среды физической передачи данных МССС Tm, Tm = {"медь", "оптика", "радио", ...};
• множество значений наименования логического протокола передачи данных МССС Tp, Tp = {"ethernet", "dwdm", "cwdm", "gpon", "gepon", "gsm", "lte", "umts", ...};
• множество значений количества проводников среды физической передачи данных МССС Te, Te = {"оптическое волокно", "два оптических волокна", "медная пара", "медная четверка", "две витых медных пары", "четыре витых медных пары", ...};
• множество значений наименований услуг, предоставляемых МССС Sr, Sr = {"передача данных", "передача сообщений", "передача видеоинформации", "передача голосовой информации", "передача информации управления", ...} [1];
• множество значений характеристик услуг, предоставляемых МССС SrCh, SrCh = {sr_s srch_s}, srch_s:(at, cp, rts^rmin, rtsr^max, prty), где srs ∈ Sr, s ∈ {1, 2, ..., SR}, SR = | Sr |, at – признак (флаг) предоставления услуги, at ∈ { 0, 1 }, cp – суммарная пропускная способность среды передачи переданной/принятой информации, необходимая для предоставления услуги (байт), rtsrmin – минимальная пропускная способность среды передачи переданной/принятой информации, необходимая для выполнения предоставления услуги, (байт/с), rtsrmax – максимальная пропускная способность среды передачи переданной/принятой информации, используемая для выполнения предоставления услуги (байт/с), prty – приоритет предоставления услуги при ограничении, в соответствии с которым учет других значений характеристик услуг, предоставляемых МССС и приведенных в [1], выполняется непосредственно при формировании имитационной модели;
• множество наименований и/или идентификаторов и/или номеров ресурсов (ТКО, СВТ, ЛТЭСИ) МССС Nm, Nm = {nm}, NM = | Nm |;
• множество значений координат расположения ресурсов Tc, Tc = {tc}, tc: (lan, lot, h, c), где TC = | Tc |, lan – широта, lot – долгота, h – высота, c – код системы координат в реестре геодезических параметров Международной ассоциации производителей нефти и природного газа (например, 4326);
• множество значений времени восстановления работоспособности ресурса МССС после сбоя Tr, tr ∈ Tr значения в секундах:
  
  
  
  при ограничениях:
• поиск и устранение неисправности (при необходимости, выезд) начинается ремонтными органами сразу после ее возникновения и учтен во времени восстановления ресурса;
• количество и состав ремонтных органов, групп инженеров, составляющих ремонтные органы, их техническое оснащение и квалификация не учитываются и принимаются достаточными для осуществления поиска и устранения возникшей неисправности в необходимое время, отведенное для восстановления данного ресурса;
• не учитываются отказы, возникающие в результате непреднамеренных ошибочных действий инженеров эксплуатационного персонала организации связи, поскольку такие действия трудно формализуемы и воспроизводимы, и в связи с этим не представляется возможным получить сведения о виде и значении характеристик параметров потока отказов даже в первом приближении.

Учет приведенных выше ограничений при моделировании восстановления работоспособности ресурса МССС после сбоя и решении задачи оценки качества МССС безусловно важен, однако представляет собой отдельную сложную задачу, решение которой приводит к неоправданному усложнению моделей ресурсов МССС.

Формирование моделей ТП, ТКО, СВТ и ЛТЭСИ, являющихся ресурсами МССС, целесообразно осуществлять на основе принципов инкапсуляции и наследования объектно-ориентированного подхода с использованием моделей характеристик ресурсов МССС.

Модель ТП ресурсов МССС может быть записана в виде множества Pop, Pop = { pop_i }, pop_i: (nm, tr, tc) где i ∈ {1, 2, ..., POP}, POP = | Pop |, nm ∈ Nm, tr ∈ Tr, tc ∈ Tc при ограничениях:

• ТП ресурсов МССС выходит из строя в соответствующий момент времени со всеми принадлежащими ей ресурсами МССС (ТКО, СВТ и ЛТЭСИ);
• восстановление ТП МССС осуществляется с учетом соответствующих характеристик восстановления каждого ресурса МССС, размещенного в ней.

Модель ТКО и СВТ оператора связи, размещенных в ТП МССС, может быть записана в виде множества Ets, Ets = {etsj}, etsj: (nm, popi, tr), где j ∈ {1, 2, ..., ETS}, ETS = | Ets |, nm ∈ Nm, popi ∈ Pop, tr ∈ Tr при ограничениях:

• функциональные возможности и настройки микропрограммного обеспечения ТКО, а также общего и специального программного обеспечения СВТ не учитываются и принимаются достаточными для предоставления услуг МССС;
• ТКО и СВТ выходят из строя и восстанавливаются со всеми принадлежащими им портами;
• несмотря на оснащенность современных СВТ двумя и более портами и возможность выполнения общим и специальным программным обеспечением СВТ большинства функций ТКО (bridging, bonding, routing, vlan, "qinq"-ing, forwarding, nat, firewall, route server и пр.), принимается как ограничение, что эти функции осуществляются только ТКО, т.е. СВТ является "источником" или "стоком" потоков данных при моделировании предоставления услуг;
• пропускная способность внутренней матрицы коммутации ТКО принимается достаточной для пропуска входящих и исходящих потоков данных для предоставления соответствующих услуг МССС;
• производительность СВТ принимается достаточной для обработки потоков данных для предоставления соответствующих услуг МССС. Оценка производительности СВТ в общем случае должна выполняться с учетом количества и характеристик процессоров и выполняющихся процессов, их взаимовлияния на получение результата, пропускной способности шины адреса, шины управления, шины данных, а также производительности оперативной памяти, накопителей на жестком магнитном диске и, возможно, графической подсистемы. Учет производительности СВТ также представляет собой отдельную сложную задачу, решение которой выходит за рамки данного исследования и приводит к неоправданному усложнению моделей ресурсов МССС.

Модель портов ТКО и СВТ оператора связи, размещенных в ТП МССС, может быть записана в виде множества Pts, Pts = {etsj, ptsk}, ptsk: (k, rt, tm, te, tr, tp), где k∈{1, 2, ..., PTS}, PTS = | Pts |, etsj ∈Ets, rt ∈Rt, tm ∈Tm, te ∈Te, tr ∈Tr, tp ∈при ог раичениях:

• все порты ТКО и СВТ предконфигурированы и на логическом уровне поддерживают предоставление всех возможных для данного порта услуг с требуемым качеством (заданной необходимой и достаточной полосой пропускания данных для каждой услуги);
• модель ЛТЭСИ может быть записана в виде множества Lt, Lt = {ltm}, ltm: (nm, tr) где m ∈{1, 2, ..., LT}, LT = | Lt |, nm ∈Nm, tr ∈Tr при ограничениях:
• ЛТЭСИ МССС выходит из строя в соответствующий момент времени со всеми принадлежащими ему участками ЛТЭСИ МССС;
• не учитываются (не имеют наименования) перекидные линии связи, не имеющие выхода из ТП МССС;
• не учитываются (не имеют наименования) непосредственные соединения портов ТКО и портов СВТ в ТП МССС.

Модель участка ЛТЭСИ может быть записана в виде множества Ltu, Ltu = {lt_m, ltu_n}, ltu_n: (n, pop_i, pop2_i, tc, tc2, tm, te, tr), где n E {1, 2, ..., LTU}, LTU = | Ltu |, pop_i, pop2_i ∈{Pop U 0}, i ∈{1, 2, ..., POP}, tc, tc2 ∈Tc, tm ∈Tm, te ∈Te, tr ∈Tr при ограничениях:

• если участок ЛТЭСИ начинается и/или заканчивается не в ТП МССС, заполнение соответствующего поля popi и/или pop2i не производится;
• если не заполнено popi и/или pop2i, то заполнению подлежит tc и/или tc2 соответственно.

Модель подключения портов ТКО и СВТ и участков ЛТЭСИ может быть записана в виде матрицы смежности LtuPts, LtuPts = (ltupts_pq), LTUPTS = | LtuPts |, где p, q ∈{1, 2, ..., n, n + 1, n + 2, ..., n + k}, n ∈{1, 2, ..., LTU}, kE{ 1, 2, ..., PTS },

при ограничениях:

• если для подключения порта, например, необходимы две пары соответствующих участков (например, два участка, содержащих один оптический проводник каждый или, например, два участка, содержащих два медных проводника каждый), один порт ТКО может быть подключен к двум участкам ЛТЭСИ (например, для подключения оптического SFP-модуля с физически выделенными приемным и передающим портами, или, например, для предоставления услуг с использованием технологии SHDSL);
• один участок ЛТЭСИ может быть подключен более чем к двум портам ТКО и СВТ для учета перекидных линий связи, не имеющих выхода из ТП МССС и учета непосредственных соединений портов ТКО и портов СВТ в ТП МССС;
• выравнивание скорости порта ТКО и СВТ производится автоматически до максимально возможной (min (max(pts_n+k1.rt), max (pts_n+k2.rt) ), k1 ≠ k2 );
• учет правил (матрицы) коммутации ТКО (подключений портов access к портам uplink) осуществляется непосредственным подключением соответствующих портов ТКО (без участков ЛТСЭИ).

Модель подключения услуг, предоставляемых МССС пользователям, к портам ТКО и СВТ SrPts, SrPts = {srpts}, SRPTS = | SrPts |, srpts: (sr_s, pts_k, pts2_k) где s ∈{1, 2, ..., SR}, k ∈{1, 2, ..., PTS}, pts_k - порт ресурса сети доступа, на котором пользователю предоставляется услуга, pts2_k - порт ресурса сети системы коммутации или транспортной сети, на котором формируется предоставляемая пользователю услуга при ограничениях:

• предоставление услуги осуществляется с использованием какого-либо из изложенных в [8, 9, 10, 11, 12] алгоритмов многопоточности и/или поиска пути с мониторингом его доступности и, при необходимости, выполнением его перестройки;
• фактическое предоставление услуги на порту возможно в случае, если на самом порту и на всех портах, участвующих в предоставлении услуги, имеется соответствующая минимально необходимая пропускная способность, проверка которой осуществляется динамически в соответствующий момент модельного времени вычислением максимальной остаточной пропускной способности для предоставления услуг нахождением разности между максимально возможной пропускной способностью порта (среды передачи) и суммарной минимальной требуемой пропускной способностью в данный момент времени предоставляемых услуг на данном порту и последующим сравнением ее с минимальной требуемой пропускной способностью данной услуги, т.е.

• при выполнении моделирования предоставления услуг используется диспетчеризация потоков данных, приведенная, например, в [13], в соответствии с которой каждый выполняющийся поток с учетом его приоритета (от наиболее приоритетного к менее приоритетному) получает соответствующую часть производительности порта ТКО и СВТ, которая в рамках рассматриваемой модели имеет дополнительно ограничение сверху максимальной производительностью в единицу времени, возможной для его выполнения, и ограничение снизу минимальной производительностью в единицу времени, необходимой для выполнения данного потока, т.е.

где u ∈ {1, 2, ..., SRPTS}, k ∈ {1, 2, ..., PTS}, s ∈ {1, 2, ..., SR}, Δt ∈ T, Δt – интервал времени моделирования в секундах, T – время моделирования в секундах, b ∈ ] 0 ... 1 ] – коэффициент использования пропускной способности порта, ¹/₈ – константа преобразования пропускной способности порта из бит/с в байт/с.

Подсчет количества услуг, предоставление которых приостановлено ввиду необходимости предоставления более приоритетных услуг, и времени приостановки (как с возможностью их дальнейшего предоставления, так и в виде потерь) выполняется динамически для каждой услуги в соответствующие моменты модельного времени с учетом соответствующих значений, приведенных в [1].

Рассмотренные теоретико-множественные модели ресурсов МССС и связанных с ними моделей услуг МССС в совокупности позволяют получить формальное описание задачи учета и предоставления услуг МССС с использованием ее ресурсов, имеют однозначный физический смысл и облегчают обнаружение возможных ошибок и несоответствий. Предлагаемые модели услуг и ресурсов МССС обладают достаточной общностью, поскольку модели услуг не зависят от учитываемых в моделях ресурсов МССС технологий и/или сред передачи данных, необходимых для их предоставления. Обобщенная модель МССС, включающая в себя услуги, сети доступа, сети агрегации, транспортную сеть, сеть управления, обеспечения функционирования и характеризующаяся изменением структуры и значений параметров в момент времени t ∈ T с учетом введенных ранее обозначений, может быть записана в виде:

Построение моделей сетей связи сторонних организаций связи, взаимодействующих с рассматриваемой МССС, может быть выполнено с использованием приведенных выше моделей с ограничениями, определяемыми различными требованиями сторонних организаций связи к построению, функционированию и взаимодействию (стыкам) с внешними сетями связи.

Оценка качества моделей ресурсов мультисервисной сети связи

Оценка качества моделей ресурсов МССС заключается в их анализе с целью формулирования выводов об обладании ими целевыми свойствами, такими как:

• адекватность – степень соответствия модели реальному процессу или объекту, для исследования которого она строится;
• устойчивость – способность модели сохранять соответствие реальному процессу или объекту во всем диапазоне допустимых значений и при внесении изменений в конфигурацию модели;
• чувствительность – способность модели процесса или объекта изменять значения выходных параметров при изменении значений воздействий или значений входных параметров.

Чувствительность моделей ресурсов МССС при использовании метода имитационного моделирования целесообразно проверять апостериорно оценкой соответствия получаемых выходных статистических результатов при многофакторном моделировании предоставления услуг МССС в соответствии с рекомендациями, изложенными в [1].

Для оценки адекватности и устойчивости предлагаемых моделей услуг и ресурсов МССС следует отметить, что в совокупности они позволяют описать не только стационарные сети связи, предоставляющие услуги передачи данных, видеоинформации и голосовой информации с требуемым качеством, но и МССС с подвижными элементами сетевой инфраструктуры, например, такие как беспроводные сети (Wireless Fidelity, Wi-Fi) на основе стандартов IEEE 802.11 [14] или сети спутниковой связи [15]. Так, для описания таких сетей достаточно в соответствии с синтаксическими правилами теории множеств дополнить ранее описанные модели значениями, характеризующими их особенности без изменения их семантического описания. Например, для описания соответствующей радиосети (наименование радиосети, идентификатор точки доступа сети Wi-Fi Service Set Identifier, SSID) необходимо добавить в множество наименований и/или идентификатора и/или номера ресурсов МССС NM, что позволит осуществить ее идентификацию в модели ЛТЭСИ Lt. В общем случае сеть радиосвязи может состоять из нескольких участков (зон покрытия), каждый из которых может быть идентифицирован существующим в модели Ltu номером участка, или, например для сетей Wi-Fi, – записанным в это поле значением идентификатора ячейки сети Wi-Fi (Cellurar Identifier, Cell-Id) с поддержанием требования уникальности в рамках модели Lt. Также необходимо дополнить соответствующими значениями следующие множества:

• множество значений физической скорости передачи данных порта ТКО и СВТ МССС Rt дополняется соответствующими значениями скоростей передачи Rt: Rt ∪ {1 000 000, 2 000 000, 5 500 000, 11 000 000, ...};
• множество значений наименования логического протокола передачи данных МССС Tp дополняется соответствующими значениями протоколов передачи Tp: Tp ∪ {"wi-fi-infrastruc-ture", "wi-fi-ad-hoc", "wi-fi-promiscu-ous"};
• множество значений вида среды физической передачи данных МССС Tm дополняется видами модуляции Tm: Tm ∪ {"аналоговая модуляция", "цифровая модуляция", "амплитудная модуляция", "частотная модуляция", "фазовая модуляция", ...};
• множество значений количества проводников среды физической передачи данных МССС Te дополняется видами разделений среды передачи, Te: Te ∪ {"радио_чст_рзд", "радио_врм_рзд", "радио_код_рзд", ...}.

Для описания оборудования, составляющего сеть радиосвязи, его наименование необходимо добавить в множество наименований и/или идентификаторов и/или номеров ресурсов МССС NM, что позволит осуществить его идентификацию в модели ТКО и СВТ Ets. Несколько сложнее выполняется описание портов средства радиосвязи, поскольку их в общем случае может и не быть в том виде, который имеет место в "проводном" ТКО. Тем не менее в соответствии с рекомендациями международного форума по построению и развитию сетей пакетной передачи информации (данных) и предоставляемых ими услугах целесообразно осуществлять учет антенн средства радиосвязи как его портов [16, 17]. Однако в тех же технических отчетах [16, 17] отмечается, что количество антенн в случае беспроводных сетей на основе стандартов IEEE 802.11 [14] может не соответствовать как в большую, так и в меньшую сторону количеству образовываемых ими логических портов, под которыми, в соответствии с этими техническими отчетами, понимается множество образовываемых средством радиосвязи идентификаторов сети Wi-Fi SSID (и, при наличии, Cell-Id), все элементы которого и подлежат учету в модели портов Pts.

Модели подключения портов ТКО и участков ЛТЭСИ LtuPts, а также подключения услуг, предоставляемых МССС пользователям, к портам ТКО и СВТ SrPts формируются аналогично. В силу применения при разработке моделей ресурсов МССС принципов инкапсуляции и наследования объектно-ориентированного подхода рассматриваемые дополнения соответствующих множеств будут динамически применены в соответствующих моделях описаний оборудования, портов, вида среды передачи и других моделях МССС с подвижными элементами сетевой инфраструктуры, что позволит адекватно и достоверно описать соответствующие значения параметров и в связи с этим сделать вывод о том, что предлагаемые модели МССС обладают необходимой общностью.

Заключение

С учетом формулируемых ограничений полученные теоретико-множественные модели ресурсов МССС в совокупности учитывают функциональные и нагрузочные требования к количеству и к качеству предоставляемых МССС-услуг, имеют достаточно четко определенные физические количественные и качественные характеристики и обладают достаточными для моделирования процессов предоставления услуг МССС целевыми свойствами.

Литература

1. Журавель Е.П. Модели услуг мультисервисной сети связи // Технологии и средства связи. – 2016. – № 5. С. 41–46.
2. ГОСТ Р 53801–2010 Связь федеральная. Термины и определения. М.: Стандартинформ. – 2011. С. 27.
3. Журавель Е.П. Классификация современных телекоммуникационных сетей связи и средств технологического и оперативно-технического управления // Информация и космос. – 2015. – № 3. С. 29–35.
4. Рекомендация Y.2011 сектора стандартизации телекоммуникаций Международного союза электрической связи: [online]. Доступ через: https://www.itu.int/rec/dolo-gin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-Y.2011-200410-I!!PDF-E&type=items (дата обращения 01.06.2016).
5. Федеральный закон Российской Федерации от 7 июля 2003 г. №126-ФЗ "О связи". Доступ из справ. правовой системы полнотекстовой базы данных.
6. Рекомендация Y.2621 сектора стандартизации телекоммуникаций Международного союза электрической связи: [online]. Доступ через: https://www.itu.int/rec/dolo-gin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-Y.2011-201108-I!!PDF-E&type=items (дата обращения 01.06.2016).
7. Журавель Е.П., Шерстюк Ю.М. Информационная безопасность в расширенной схеме деятельности организации связи // Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы. – 2016. – № 2. С. 29–36.
8. Спецификация протокола OpenFlow международной некоммерческой организации по построению открытых сетей: [online]. Доступ через: https://www.opennetwor-king.org/images/stories/downloads/sdn-resources/onf-spe-cifications/openflow/openflow-switch-v1.5.1.pdf (дата обращения: 03.02.2016).
9. Запрос комментариев № 3286 международной экспертной группы технического инжиниринга сети Интернет: [online]. Доступ через: https://tools.ietf.org/rfc/rfc3286.txt (дата обращения: 03.06.2016).
10. Запрос комментариев № 4960 международной экспертной группы технического инжиниринга сети Интернет: [online]. Доступ через: https://tools.ietf.org/rfc/rfc4960.txt (дата обращения: 03.06.2016).
11. Международный стандарт ассоциации специалистов в областях радиоэлектроники, электротехники и информационных технологий 802.11s: [online]. Доступ через: http://standards.ieee.org/findstds/standard/802.11s-2011.html (дата обращения: 03.06.2016).
12. Международный стандарт ассоциации специалистов в областях радиоэлектроники, электротехники и информационных технологий 802.1aq: [online]. Доступ через: http://standards.ieee.org/findstds/standard/802.1aq-2012.html (дата обращения 03.06.2016).
13. Патент Российской Федерации на изобретение №2287179. Устройство обслуживания разноприори-тетных запросов абонентов вычислительной системы // Е.П. Журавель, Я.М. Копчак, И.Б. Паращук, Б.И. Соловьев, Ю.Б. Ульянов. М.: ФИПС. – 2005. С. 18.
14. Международный стандарт ассоциации специалистов в областях радиоэлектроники, электротехники и информационных технологий 802.11b: [online]. Доступ через: http://standards.ieee.org/findstds/standard/802.11b-Cor_1-2001.html (дата обращения: 03.06.2016).
15. Патент Российской Федерации на изобретение № 2279762. Система спутниковой связи. // А.А. Ануфриев, В.С. Будник, Е.П. Журавель, В.Е. Кузнецов, А.А. Лихачев, В.С. Онищенко. М.: ФИПС. – 2006. С. 34.
16. Технический отчет № 098 международного форума по построению и развитию сетей пакетной передачи данных и предоставляемых ими услугах: [online]. Доступ через: http://www.broadband-forum.org/technical/downlo-ad/TR-098_Amendment-2_Corrigendum-1.pdf (дата обращения: 30.09.2016).
17. Технический отчет № 181 международного форума по построению и развитию сетей пакетной передачи данных и предоставляемых ими услугах: [online]. Доступ через: http://www.broadband-forum.org/technical/downlo-ad/TR-181_Issue-2_Amendment-11.pdf (дата обращения: 30.09.2016).

Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #2, 2017
Посещений: 5087

Автор Евгений Журавель Главный специалист производственно-научного центра, АО "Научно-исследовательский институт "Рубин", к.т.н. Всего статей:  2

В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций