RU2665232C2 - Способ управления качеством предоставляемых инфокоммуникационной системой услуг - Google Patents

Способ управления качеством предоставляемых инфокоммуникационной системой услуг Download PDF

Info

Publication number
RU2665232C2
RU2665232C2 RU2016115004A RU2016115004A RU2665232C2 RU 2665232 C2 RU2665232 C2 RU 2665232C2 RU 2016115004 A RU2016115004 A RU 2016115004A RU 2016115004 A RU2016115004 A RU 2016115004A RU 2665232 C2 RU2665232 C2 RU 2665232C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
services
infocommunication
quality
ics
service
Prior art date
Application number
RU2016115004A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016115004A3 (ru
RU2016115004A (ru
Inventor
Константин Евгеньевич Легков
Original Assignee
Константин Евгеньевич Легков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Константин Евгеньевич Легков filed Critical Константин Евгеньевич Легков
Priority to RU2016115004A priority Critical patent/RU2665232C2/ru
Publication of RU2016115004A publication Critical patent/RU2016115004A/ru
Publication of RU2016115004A3 publication Critical patent/RU2016115004A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2665232C2 publication Critical patent/RU2665232C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks

Abstract

Изобретение относится к способу управления качеством предоставляемых многоуровневой инфокоммуникационной системой услуг. Технический результат заключается в повышении надежности предоставления инфокоммуникационных услуг. В способе путем формирования плана гибкого оперативного распределения предоставляемых пользователям услуг в реальном масштабе времени учитывают изменения ситуации в каждой уровневой сети инфокоммуникационной системы на основе корректировки рельефов качества на каждом узле инфокоммуникационной сети за счет периодического обмена вектор-посылками в каждой уровневой сети ИКС, при этом в формировании рельефов качества для каждого вида инфокоммуникационных услуг используется своя виртуальная сеть предоставления услуги, что делает возможным гарантированное предоставление инфокоммуникационных услуг пользователям с заданными показателями качества. 2 ил.

Description

Изобретение относиться к области информационных технологий и может быть использовано в инфокоммуникационных системах специального назначения (ИКС СН).

Существует известный способ управления потоками на основе способа рельефов, используемый в протоколах RIP (RFC 1058) (патент № US 200020003780 А1 от 4 февраля 2000 года) и протоколах OSPF (RFC 1247) (патент № US 20030218981 А1 от 23 мая 2002 года).

Решение экстремальной задачи управления потоками - некоторое управление

Figure 00000001
, являющееся оптимальным управлением качеством функционирования ИКС СН, обеспечивающее качество обслуживания не ниже требуемого с заданной вероятностью.

В настоящее время в той или иной мере стандартизировано достаточно много способов управления качеством потоков для IP-сетей. Наиболее известным является протокол RIP (патент № US 200020003780 А1 от 4 февраля 2000 года, описан в документе RFC 1058) и протокол OSPF (патент № US 20030218981 А1 от 23 мая 2002 года, описан в документе RFC 1247). Они вычисляют маршруты в сетях IP, работая вместе с рядом других протоколов обмена маршрутной информацией. Несомненным их преимуществом является простота. Недостатком - способы управления качеством предоставляемых инфокоммуникационной системой услуг применимы исключительно для IP-сетей.

Многоуровневое управление ИКС СН в сложных условиях обстановки невозможно без гибкого оперативного распределения предоставляемых пользователям услуг в реальном масштабе времени. При этом обеспечение гибкости, масштабируемости и возможности наращивания номенклатуры требуемых услуг при управлении ИКС СН невозможно без рациональной организации процедур управления комплексом предлагаемых услуг, так как для выполнения конкретной задачи в различных сложных условиях каждому пользователю требуется определенное соотношение предоставляемых ИКС СН гарантированных инфокоммуникационных услуг.

Для решения этой задачи использована величина среднего значения числа операций, определяемый в плоскости предоставляемых услуг. В конечном счете, значениями показателей качественного функционирования соответствующих основных служб ИКС СН (например, IP-телефония, ПД, ЭП, ФО, ВКС и пр.), т.е. соответственно

Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
будут:

Figure 00000007

где O(i) - i-я операция, проводимая вышестоящей системой управления.

Таким образом, решена многокритериальная задача по такой организации управления услугами ИКС СН (совокупности предоставляемых услуг пользователям и прикладным процессам), которая обеспечит экстремум (или квантиль) показателю(я) эффективности функционирования ИКС СН при проведении O(i) операции, т.е.:

Figure 00000008

Первая задача решена методами многокритериальной оптимизации по Парето (решением задачи оптимизации является множество Парето) и оптимизацией по интегральному критерию, приведением к единому показателю как взвешенной сумме частных показателей (свертка). Более предпочтительным является второй подход, при котором выбирается управление качеством предоставляемых услуг, обеспечивающее выполнение условия b) в выражении (3).

Каждая служба ИКС СН при проведении операции 0(i) должна обеспечить соответствующим объектам определенный уровень услуг связи, который требует соответствующей организации этих служб. В условиях функционирования служб ИКС СН при конфликте и обострении обстановки их параметры, в общем случае, являются случайными величинами, а случайное время предоставления соответствующей услуги может быть получено при рассмотрении основных схем информационного взаимодействия компонент службы и будет равно сумме случайного числа

Figure 00000009
случайных значений времен проведения технических операций по получению и предоставлению конкретному пользователю соответствующей инфокоммуникационной услуги:

Figure 00000010

где

Figure 00000011
- случайное время проведения j-й технической операции по получению и предоставлению соответствующей инфокоммуникационной услуги пользователям и процессам.

Для приведенных основных служб ИКС СН и предоставляемых ими услуг получены соответствующие выражения:

Figure 00000012

Figure 00000013

Figure 00000014

Figure 00000015

Figure 00000016

Вместе с тем, учесть случайное число технических операций по предоставлению соответствующей инфокоммуникационной услуги ИКС СН на практике достаточно сложно, поэтому, т.к. для большинства используемых служб при организации обслуживания дисперсия случайного числа технических операций, как правило, невелика, использована величина среднего значения числа операций

Figure 00000017
, т.е.

Figure 00000018

Figure 00000019

Figure 00000020

Figure 00000021

Figure 00000022

Для каждой технической операции длительностью

Figure 00000023
,
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
,
Figure 00000027
известна и задана функция распределения случайного времени ее осуществления:

Figure 00000028

Figure 00000029

Figure 00000030

Figure 00000031

Figure 00000032

Для получения функций распределения величин (10)-(14) и, соответственно, вероятностей своевременного обслуживания требований, использовано преобразование Лапласа-Стилтьеса.

В силу мультипликативности свойств преобразований Лапласа-Стилтьеса, вероятности своевременного предоставления требуемых услуг при проведении O(i) будут следующими:

Figure 00000033

Figure 00000034

Figure 00000035

Figure 00000036

Figure 00000037

В выражениях (20)-(24)

Figure 00000038
,
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
Figure 00000041
и
Figure 00000042
соответственно преобразования Лапласа-Стилтьеса функций распределения
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
и
Figure 00000047

В случае достаточной сложности получаемых выражений для функций распределения величин (20)-(24), использованы процедуры четырех моментной аппроксимации с последующим применением семейства распределений Пирсона для выбора соответствующей аппроксимативной функции распределения для оценок

Figure 00000048
,
Figure 00000049
,
Figure 00000050
,
Figure 00000051
и
Figure 00000052
.

В целом задача управления качеством предоставляемых ИКС СН услуг состоит в выборе управления, которое обеспечит:

Figure 00000053

Выражение типа квантили часть (b) в (25) признано основным при выборе

управления качеством функционирования. Поэтому процедура управления качеством предоставляемых услуг состоит в обеспечении такого режима, когда для выполнения конкретной операции обеспечивается своевременность предоставления номенклатуры необходимых услуг, т.е.:

Figure 00000054

Вероятность (26) характеризует выполнение требования (b) в выражении (25).

Однако сам выбор критериев эффективности стратегий управления ИКС СН не может быть формализован и базируется на результатах обоснования основных качественных показателей ее функционирования. Так если выбраны такие свойства ИКС СН как

Figure 00000055
(вероятность своевременного предоставления соответствующей услуги и
Figure 00000056
(среднее время предоставления услуги), то в качестве критериев оптимальности выработанного плана управления услугами, выбраны те, которые бы производят учет этих параметров при формировании плана управления, а процедура управления услугами в ИКС СН позволяет формировать план управления по значению оценки величины
Figure 00000057
или по выполнению условия
Figure 00000058
.

Естественно, что тогда в качестве показателя эффективности плана управления выбирается

Figure 00000059
или
Figure 00000060
, а правило выбора конкретного плана управления состоит в выборе такого плана, которому соответствует критерий
Figure 00000061
или критерий
Figure 00000062
. При этом формируется данные (БД) по значениям информации, агрегированной по конкретному показателю качества функционирования ИКС ВКС, представленной в виде матриц
Figure 00000063
.

При выборе критерия оптимальности плана управления качеством функционирования учтена также степень сложности получения численного значения соответствующего показателя в контурах оперативного управления АСУ ИКС. Так получение достоверной (состоятельной) оценки вероятности своевременного предоставления услуги для всей ИКС СН представляет собой задачу достаточной сложности, практическое выполнение которой требует значительных временных и вычислительных затрат и, самое главное, не позволяет использовать эти значения при организации оперативного управления качеством функционирования ИКС СН. Это же справедливо и для такого показателя эффективности как вероятность отказа в предоставлении услуги, вероятность отказа в обслуживании требования и т.д.

В этом плане выбор показателя

Figure 00000064
более предпочтителен и для каждого фрагмента ИКС СН с однотипными информационными или телекоммуникационными технологиями формируются частные планы управления
Figure 00000065
, в качестве критериев оптимальности которых выбираются
Figure 00000066
. При этом возможны два варианта применения этих критериев при построении плана управления эффективностью. Первый вариант представляет собой непосредственное построение планов управления в ИКС СН по выбранному показателю
Figure 00000067
. Он предусматривает уточнение текущих оценок показателей
Figure 00000068
при обслуживании каждого потребителя услуг после успешно обслуженного требования или не обслуженного требования.

Вместе с тем данный вариант в явном виде не учитывает структурные изменения в ИКС СН в результате воздействий. Поэтому для оперативной реакции на них при управлении качеством функционирования ИКС СН введены соответствующие механизмы управления, которые блокируют на время восстановления вычисление оценок средних значений величин

Figure 00000069
или
Figure 00000070
, т.к. иначе это приведен к непредсказуемым искажениям данных о времени обслуживания.

Второй вариант связан с получением аналитических выражений для средних времен обслуживания для каждых служб уровневых компонент ИКС СН. Действительно среднее время обслуживания зависит от среднего времени задержки его на каждом узле услуг ИКС СН, среднего времени его непосредственного обслуживания, от длины трассы обслуживания, измеренной в числе обслуживаемых участков и времени передачи требования на трассе обслуживания.

В общем случае время обслуживания является величиной случайной. Известны вероятности соответствующих состояний узлов обслуживания ИКС СН Pio(tc), …Pir(tc), …Pi, n+s(tc).

В соответствии с этим задержка обслуживания возникает только тогда, когда вновь поступившее требование застанет все каналы обслуживания соответствующего узла услуг ИКС СН занятыми. Тогда среднее время задержки и обработки обслуживания на каждом узле услуг ИКС составит:

Figure 00000071

Аналитические выражения для средних времен обслуживания выделяют те параметры плана управления качеством функционирования ИКС, которые непосредственно влияют на качество обслуживания. Так, чем меньше в трассе обслуживаемых узлов услуг, тем, при прочих равных условиях, меньше среднее время обслуживания. То есть выделен один из параметров, непосредственно влияющий на механизм управления - это число обслуживаемых узлов услуг в трассе обслуживания. Среднее время обслуживания зависит также от времени задержки обслуживания на каждом узле услуг - это второй параметр. Пропускная способность каналов и трактов в уровневых сетях обслуживания - третий параметр, определяющий формирование плана управления.

Таким образом исходя из определенного существенного свойства ИКС - среднего времени обслуживания пользователей системы управления ИКС или КСА ПУ АСУ ИКС, возможно выделить параметры (показатели), по которым необходимо осуществлять формирование плана управления и строить исходя из этого процедуры управления. При этом сами процедуры формирования плана управления качеством функционирования можно осуществлять путем построения на каждой выделенной уровневой сети обслуживания ИКС некоторого рельефа качества, в котором значение единицы высоты задается величиной

Figure 00000072
.

Матрица

Figure 00000073
, которая формируется на каждом i-м центре управления качеством функционирования, полностью определяет план управления на заданный момент времени. Так, при поступлении требования на обслуживание в адрес j-го узла услуг в матрице Тi выбирается столбец, соответствующий j-му узлу предоставления

информационных или телекоммуникационных услуг. В нем ищется минимальный элемент, затем второй по значению, третий по значению и т.д. при условии выполнения требования по своевременности, т.е.

Figure 00000074
. Строки, в которых они расположены, и определяют план управления, т.е. каким образом осуществляется предоставление комплекса услуг, чтобы выполнялось условие части (b) (25). Они служат в качестве одной строки в матрице
Figure 00000075
, задающей план управления качеством

услуг с очередностью выбора вариантов (вариант первого выбора, вариант второго выбора, вариант третьего выбора и т.д.). Естественно следует ограничить число вариантов выбора. В практически реализуемых вариантах построения системы управления ИКС целесообразно ограничиться тремя вариантами. В этом случае матрица

Figure 00000076
будет иметь три столбца.

Естественно, что децентрализованный вариант реализации предложенной процедуры формирования плана управления в целом отвечает требованиям безопасности процедур управления качеством функционирования (при условии применения защищенных протоколов управления и организации передачи управляющей информации по защищенным каналам связи информационной управляющей сети АСУ ИКС). Действительно в каждом центре управления качеством функционирования ИКС для данной уровневой сети обслуживания хранится только матрица высот качественных показателей

Figure 00000077
, по которой восстановить структуру всей сети обслуживания ИКС невозможно, а это существенно затруднит осуществление несанкционированных вмешательств в процессы управления.

Всякие изменения в уровневой сети обслуживания (отказ виртуальных каналов, серверов, коммутаторов ЛВС, криптомаршрутизаторов информационной управляющей сети АСУ ИКС и т.д.) отображаются в изменениях матрицы

Figure 00000078
. В противном случае сформированные матрицы планов управления
Figure 00000079
будут неверными, т.е. план управления не будет соответствовать ситуации, сложившейся в сети обслуживания.

Коррекция матриц

Figure 00000080
производится синхронно по всем компонентам ИКС, но для разных компонент с разной периодичностью.

Синхронный вариант предусматривает коррекцию матриц

Figure 00000081
периодически через равные промежутки времени.

Коррекция плана управления осуществляется путем обмена между всеми центрами управления минимальными вектор-посылками. При этом минимальный вектор-посылка, который i-й центр управления качеством функционирования пересылает всем соседним центрам управления (причем каждому свой вектор-посылку), вычисляется по матрице

Figure 00000082
. При этом в каждом столбце матрицы
Figure 00000083
, соответствующей β-му узлу предоставления услуг, выбирается минимальный элемент. Из всех минимальных элементов формируется строка. Затем ко всем элементам строки добавляется единица высоты, за исключением того элемента, который соответствует номеру центра, кому будет послан этот минимальный вектор-посылка.

Если какой-то виртуальный канал или узел предоставления услуг уровневой сети обслуживания отвечает отказом в обслуживании (или вышел из строя), то минимальный вектор-посылка соответственно не будет передан. Этот факт фиксируется соседними центрами управления в матрицах

Figure 00000084
и идентифицируется как отказ связывающей обслуживающей линейки. При этом отказ или выход из строя узла предоставления услуг может быть идентифицирован как отказ или выход из строя всех связанных с ним виртуальных каналов. В результате нескольких последовательных взаимных обменов минимальными вектор-посылками все центры управления скорректируют свои матрицы
Figure 00000085
и таким образом будут оповещены обо всех изменениях и соответствующий план управления будет откорректирован.

Таким образом, разработанный способ управления качеством услуг, предоставляемых ИКС СН, представлен следующей схемой (фиг. 1).

Проверка предложенных способов управления качеством предоставляемых услуг осуществлялась на имитационной модели уровневой сети ИКС СН с реализацией имитирующих изменений в ней, характерных для различных условий функционирования. Моделирование процедур управления на основе разработанного способа для различного числа предоставляемых услуг показало, что при применении разработанных способов управления предоставлением услуг происходит значительное улучшение качественных показателей уровневого компонента в части предоставления конкретных услуг.

Моделирование показывает существенный прирост в 1,3…1,5 раза среднего числа своевременно обслуженных требований по сравнению с применяемым методом фиксированного назначения услуг при проведении операции (фиг. 2).

Claims (1)

  1. Способ управления качеством предоставляемых многоуровневой инфокоммуникационной системой услуг путем формирования плана гибкого оперативного распределения предоставляемых пользователям услуг в реальном масштабе времени, учитывающий изменения ситуации в каждой уровневой сети инфокоммуникационной системы на основе корректировки рельефов качества на каждом узле инфокоммуникационной сети за счет периодического обмена вектор-посылками в каждой уровневой сети ИКС, отличающийся от ранее известных тем, что в формировании рельефов качества для каждого вида инфокоммуникационных услуг используется своя виртуальная сеть предоставления услуги, что делает возможным гарантированное предоставление инфокоммуникационных услуг пользователям с заданными показателями качества.
RU2016115004A 2016-04-18 2016-04-18 Способ управления качеством предоставляемых инфокоммуникационной системой услуг RU2665232C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115004A RU2665232C2 (ru) 2016-04-18 2016-04-18 Способ управления качеством предоставляемых инфокоммуникационной системой услуг

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115004A RU2665232C2 (ru) 2016-04-18 2016-04-18 Способ управления качеством предоставляемых инфокоммуникационной системой услуг

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016115004A RU2016115004A (ru) 2017-10-23
RU2016115004A3 RU2016115004A3 (ru) 2018-08-01
RU2665232C2 true RU2665232C2 (ru) 2018-08-28

Family

ID=60153688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016115004A RU2665232C2 (ru) 2016-04-18 2016-04-18 Способ управления качеством предоставляемых инфокоммуникационной системой услуг

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2665232C2 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2233034C2 (ru) * 1998-08-27 2004-07-20 Моторола Лимитед Предоставление услуги в системе связи
US20060092963A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Ajay Bakre Architecture and method for efficient application of QoS in a WLAN
US8233490B2 (en) * 2003-05-15 2012-07-31 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method for the distribution of a network traffic according to SLA and QoS parameters
US9089003B2 (en) * 2004-07-28 2015-07-21 Broadcom Corporation Quality-of-service (QoS)-based delivery of multimedia call sessions using multi-network simulcasting
US20150381515A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Juniper Networks, Inc. Graph database for services planning and configuration in network services domain

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2233034C2 (ru) * 1998-08-27 2004-07-20 Моторола Лимитед Предоставление услуги в системе связи
US8233490B2 (en) * 2003-05-15 2012-07-31 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method for the distribution of a network traffic according to SLA and QoS parameters
US9089003B2 (en) * 2004-07-28 2015-07-21 Broadcom Corporation Quality-of-service (QoS)-based delivery of multimedia call sessions using multi-network simulcasting
US20060092963A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Ajay Bakre Architecture and method for efficient application of QoS in a WLAN
US20150381515A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Juniper Networks, Inc. Graph database for services planning and configuration in network services domain

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016115004A (ru) 2017-10-23
RU2016115004A3 (ru) 2018-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9197562B2 (en) Congestion control in packet data networking
JP6518697B2 (ja) コントローラにスイッチモデリングインターフェイスを使用してネットワークスイッチを制御するためのシステム及び方法
CN104350467B (zh) 用于使用sdn的云安全性的弹性实行层
Müller et al. Survivor: An enhanced controller placement strategy for improving SDN survivability
US10439886B2 (en) Analytics-driven dynamic network design and configuration
US10148517B2 (en) Systems and methods for topology discovery and application in a border gateway protocol based data center
CN104702512B (zh) 为软件定义网络提供网络管理的分级控制系统及计算机实现方法
EP2880829B1 (en) Adaptive infrastructure for distributed virtual switch
CN104426766B (zh) 跨多个网络层的动态端到端网络路径建立
Klein et al. An OpenFlow extension for the OMNeT++ INET framework
US9083613B2 (en) Detection of cabling error in communication network
US9148358B2 (en) Method, apparatus and system for filtering captured network traffic
CN103650456B (zh) 基于逻辑拓扑的分布式计算服务的服务递送位置的布局
US9838296B2 (en) Bandwidth optimization systems and methods in networks
JP5850068B2 (ja) 制御装置、通信システム、通信方法およびプログラム
Liu et al. Traffic engineering with forward fault correction
CN102577275B (zh) 中继控制设备、中继控制系统、中继控制方法
CN103477660B (zh) 用于共享Diameter绑定数据的方法、系统和计算机可读介质
US7801995B2 (en) Cognitive network
EP2871803A1 (en) Network node failure predictive system
US7864751B2 (en) Traffic engineering method, system and computer program product for managing traffic over dynamic networks during both normal and unexpected traffic scenarios
US8601155B2 (en) Telemetry stream performance analysis and optimization
KR101155012B1 (ko) 오픈플로우 네트워크 시스템 및 그 제어방법
CN104363159A (zh) 一种基于软件定义网络的开放虚拟网络构建系统和方法
US10091107B2 (en) Network path selection using bandwidth prediction