Бабкин Владимир Анатольевич. Исследование и разработка методов мониторинга производительности пакетной транспортной сети на основе анализа показателей качества

Краткое описание

Бабкин Владимир Анатольевич. Исследование и разработка методов мониторинга производительности пакетной транспортной сети на основе анализа показателей качества;[Место защиты: ОТКЗ ФГБОУ ВО «Московский технический университет связи и информатики»], 2021

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ
На правах рукописи
БАБКИН ВЛАДИМИР АНАТОЛЬЕВИЧ
Исследование и разработка методов
мониторинга производительности пакетной
транспортной сети на основе анализа
показателей качества
Специальность 05.12.13 — Системы, сети и устройства телекоммуникаций
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Строганова Елена Петровна
Москва — 2021 г.

2
Оглавление:
Введение 4
Раздел 1. Обеспечение качества работы сетей с коммутацией пакетов 13
1.1. Введение 13
1.2. Виды оценок качества в сетях связи 15
1.3. Методы получения значений показателей качества в сетях связи 22
1.4. Показатели качества работы сетей связи с коммутацией пакетов 24
1.5. Обзор научных публикаций по теме проводимого исследования 44
1.6. Требования к оценке качества работы сетевого соединения 46
1.7. Выводы по разделу 1 48
Раздел 2. Интегральный метод оценки производительности сетевых соединений 50
2.1. Оценка производительности сетевых соединений с использованием
нормативных показателей 50
2.2. Однопороговая интегральная оценка качества работы сетевого соединения 66
2.3. Учет нелинейного характера работы систем передачи пакетного трафика . 72
2.4. Многопороговая интегральная оценка качества работы сетевого соединения
76
2.5. Дискретная интегральная оценка качества работы сетевого соединения .... 81
2.6. Оценка качества услуг связи со стороны пользователя 82
2.7 Выводы по разделу 2 90
Раздел 3. Интегральные показатели качества 92
3.1. Формирование интегральных показателей качества работы сетевых
соединений
92

3
3.2. Формирование пороговых значений для расчета интегральных показателей
качества 101
3.2.1. Формирование пороговых значений для коэффициента пропускной
способности 102
3.2.2. Формирование пороговых значений для коэффициентов качества
приоритетных и неприоритетных очередей и сетевого соединения 105
3.3. Выводы по разделу 3 113
Раздел 4. Результаты практических исследований 115
4.1. Введение 115
4.2. Оценка пропускной способности сетевых соединений 116
4.3. Оценка качества работы пакетных очередей 139
4.4. Оценка качества работы сетевых соединений 152
4.5. Практические примеры решения задач по обеспечению производительности
сетевых соединений 156
4.5.1. Обеспечение максимальной скорости передачи пользовательского
трафика для сотовой сети связи 156
4.5.2. Контроль за уровнем потерь пакетов данных при передаче трафика для
сотовой сети связи 158
4.6. Выводы по разделу 4 164
Заключение 166
Список использованной литературы: 169
Приложение 1. Акты о внедрении результатов диссертации 183

Список литературы

Заключение
В ходе проведения диссертационной работы проведены исследования существующих методов контроля качества работы пакетной сети с точки зрения их наиболее полного соответствия задаче контроля качества работы пакетной мультисервисной сети связи с учетом особенностей работы технологии пакетной коммутации. При этом уделялось внимание возможности получения оценки влияния качества работы сетевых соединений пакетной сети на формирование результатов пользовательской оценки (QoE) качества услуги связи, в интересах которой по сетевым соединениям передается пакетный трафик, и возможности контроля выполнения соглашений о качестве предоставляемых услуг связи для конечных пользователей (выполнение требований SLA). Основные результаты диссертационного исследования состоят в следующем:
1. Исследование работы пакетных сетей связи показало необходимость интегрального контроля качества работы сетевых соединений на интервале времени предоставления услуг или интервале времени, соответствующего периодам использования услуг со стороны конечных пользователей. Существующие нормативные показатели качества формируют значения оценки качества на интервалах времени, которые, как правило, не соответствуют вышеуказанным временным интервалам.
2. Основным показателем качества передачи данных по сетевому соединению в пакетной сети является уровень загрузки физического или логического сетевого соединения и пакетного буфера на оборудовании связи. При этом для уровня загрузки основными параметрами являются величина уровня загрузки и длительность времени превышения значением уровня загрузки установленного порогового значения, которые оказывают влияние на результаты применения функций полисинга и шейпинга к пакетному трафику, оказывающих влияние на значения нормативных показателей качества.

167
3. Определены показатели качества работы сетей с коммутацией пакетов, используемые в сетях операторов связи и подлежащие замене или модернизации.
4. Сформирована математическая модель и получены расчетные формулы для получения значений интегральных показателей качества с учетом профиля пакетного трафика и пороговых значений нормативных показателей качества для различных услуг связи (классов и типов пакетного трафика). Формирование интегральных показателей качества производится с учетом методов статистической оценки качества и учитывает (обеспечивает преемственность) значения нормативных показателей качества для различных услуг связи.
5. Значения интегральных показателей качества позволяют производить сравнительную оценку качества работы сетевых соединений в сети с коммутацией пакетов и формирование на основании результатов сравнительной оценки организационно-технических мероприятий по изменению конфигурации сетевого оборудования, развитию или модернизации сети связи. Поддержание значений интегральных показателей качества равными 100% позволяет увеличить в среднем в 1,2 раза объем данных, переданный по сетевому соединению с обеспечением необходимых требований к качеству передачи пакетного трафика, по сравнению с использованием традиционных показателей NP.
6. Результаты многопороговой оценки качества работы сетевых соединений в отношении передачи трафика различных классов и типов могут использоваться для маршрутизации пакетного трафика в целях обеспечения наилучшего качества передачи для трафика соответствующего типа и класса.
7. Значения интегральных показателей позволяют оценивать влияние качества работы сетевых соединений в сети с коммутацией пакетов на формирование результатов пользовательской оценки (QoE) качества услуги связи и возможности контроля выполнения соглашений о качестве предоставляемых услуг связи для конечных пользователей (SLA).
8. На основании результатов исследования разработана и введена в эксплуатацию система мониторинга производительности сетевых соединений в

168
сети с коммутацией пакетов в компании МТС с использованием интегральных показателей качества.
9. Результаты исследования использованы при создании измерительного
аппаратно-программного комплекса «Вектор-2019», который позволяет измерять параметры работы сетей с коммутацией пакетов, определенные приказами Минкомсвязи РФ в соответствии с требованиями федерального закон "Об обеспечении единства измерений" от 26.06.2008 № 102-ФЗ. Приказом
Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии от
11. 09.2020 № 1506 измерительный комплекс «Вектор-2019» включен в перечень типов средств измерений.
10. Результаты исследования использованы при подготовке приказа Минкомсвязи России от 19.12.2019 № 870 «Об утверждении Перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений и выполняемых при обеспечении целостности и устойчивости функционирования сети связи общего пользования, и обязательных метрологических требований к ним, в том числе показателей точности измерений», который определяет параметры целостности и устойчивости сетей
связи.