Модели обслуживания вызовов в сетях оперативно-технологической и общетехнологической связи РЖД

УДК 65.40.21.5

А. К. Лебединский, О. А. Мирсагдиев

МОДЕЛИ ОБСЛУЖИВАНИЯ ВЫЗОВОВ

в сетях оперативно-технологической и общетехнологической СВЯЗИ РЖД

Рассматриваются и анализируются модели обслуживания вызовов в объединённой сети, учитывающие особенности систем ОТС и ОбТС. По результатам моделирования получены данные, показавшие эффективность предлагаемой модели с объединением потоков вызовов от абонентов ОТС и ОбТС.

оперативно-технологическая связь, общетехнологическая связь, модель обслуживания вызовов.

Введение

В настоящее время сети оперативно-технологической связи (ОТС) и общетехнологической связи (ОбТС) функционируют раздельно. В каждой из этих сетей установлены коммутационные станции, обслуживающие только своих абонентов.

1 Обслуживание вызовов в сетях ОТС и ОбТС

Процессы обслуживания вызовов и предоставления ресурсов в сетях ОТС и ОбТС принципиально отличаются.

В сети ОТС основными абонентами являются диспетчеры и подчинённые им исполнители, которые объединяются в круги диспетчерской связи. Диспетчерский круг представляет собой выделенную подсеть ОТС, в которой замыкаются все вызовы. Для каждого диспетчерского круга предоставляется выделенный ресурс сети: в аналоговой сети - групповой канал тональной частоты, в цифровой - групповой основной цифровой канал Е0 (64 кбит/с).

Вызовы, поступающие в систему, обслуживаются без потерь и без ожидания. Единственным временным показателем, характеризующим цифровую систему обслуживания, является время установления соединения. Это время

70

в цифровой сети зависит от количества коммутационных станций, участвующих в соединении, загрузки управляющих устройств сигнальным трафиком. В цифровой сети для диспетчерской связи, влияющей на безопасность движения поездов, это время не должно превышать 2 с [1].

В сети ОбТС нет выделенных подсетей и абоненты обслуживаются преимущественно с помощью системы с потерей вызовов. Исключение составляют центры вызовов (Call Center), используемые для организации ручных междугородных станций (РМТС) с полуавтоматическими соединениями и для обслуживания пассажиров (заказ и бронирование билетов, справочные службы). В таких центрах вызовы от абонентов обслуживаются по системе с ожиданием. Ресурс сети ОбТС предоставляется только на время передачи пользовательской информации в одном сеансе связи. При этом между абонентскими устройствами пользователей образуются индивидуальные каналы.

При создании цифровых сетей ОТС с коммутацией каналов предпринимались попытки частичного объединения систем ОТС и ОбТС. Например, были созданы коммутационные станции с распределённым коммутационным полем, одна часть которого выделялась для ОТС, другая - для ОбТС. Нормативные документы по созданию цифровых систем ОТС допускают объединение систем ОТС и ОбТС на уровне систем управления соединениями. К таким системам управления предъявляется обязательное требование по логическому разделению функций управления вызовами в сетях ОТС и ОбТС.

При переходе на технологию пакетной коммутации возникают новые предпосылки для объединения систем ОТС и ОбТС. Пакетная сеть эффективна при передаче информации от разных подсетей по одним и тем же каналам. В такой сети используется принцип разделения процессов управления соединениями и коммутации, а также выделены функции по предоставлению дополнительных услуг, например конференц-связи. Следовательно, в пакетной сети функции управления вызовами в системах ОТС и ОбТС могут быть объединены в общем сервере, который управляет процессами установления соединений, допуска пользователей к услугам сети, распределения ресурсов сети.

2 Модель обслуживания вызовов в объединённой сети

Можно рассмотреть следующие модели обслуживания вызовов в объединённой сети, учитывающие особенности систем ОТС и ОбТС:

МОДЕЛЬ 1 - с объединением потоков информации всех абонентов диспетчерской связи сети ОТС и всех пользователей сети ОбТС;

МОДЕЛЬ 2 - с объединением потоков информации абонентов диспетчерской связи сети ОТС, кроме абонентов поездной диспетчерской связи

71

(ПДС), и всех пользователей сети ОбТС (абонентам ПДС предоставляется постоянно выделенный ресурс сети).

Будем рассматривать МОДЕЛЬ 1.

В МОДЕЛИ 1 ресурсы для всех абонентов ОТС и ОбТС общие. Абоненты делятся на три класса, в зависимости от приоритета обслуживания вызовов.

В первый класс с высшим приоритетом входят абоненты кругов ПДС. Абоненты этого класса обслуживаются с абсолютным приоритетом, а значит без потерь и ожидания.

Второй класс образуют абоненты других диспетчерских кругов: энергодиспетчерской связи (ЭДС), служебной диспетчерской связи (СДС), линейнопутевой связи (ЛПС), вагонно-распорядительной связи (ВДС) и другие. Сюда же могут входить абоненты различных диспетчерских служб по управлению перевозками, например: ДГГ - диспетчер по погрузке и выгрузке, ДГН - диспетчер по управлению перевозками наливных грузов и другие. Вызовы от этих абонентов обслуживаются с относительным приоритетом, при занятости ресурсов сети вызовы ставятся в очередь.

К третьему классу относятся абоненты ОбТС, они обслуживаются без приоритетов по системе с потерей вызовов. Вызовы могут теряться по двум причинам: вследствие занятости всех ресурсов сети и вследствие прерывания соединения. Последнее имеет место при появлении вызова от абонента первого класса и отсутствии свободного ресурса сети.

На рисунке 1 показана схема рассматриваемой модели. В модели три группы источников вызовов, причём номер группы источника вызовов соответствует номеру класса абонента. От первой и второй групп источников поступают независимые примитивные потоки вызовов, от третьей - простейший поток вызовов [2]. Ресурсы сети характеризуются допустимым количеством одновременных соединений V. Для вызовов второй группы источников предусмотрена постановка в очередь, длина которой не ограничена. В очередь вызовы ставятся, когда число одновременных соединений достигает значения V. Вызовы в третьей группе теряются с вероятностью Рв - из-за достижения предела установленных соединений, с вероятностью Рпр - в случае прерывания соединения в пользу абонентов первого класса.

Интенсивности поступления вызовов для первой (АЛ) и второй (А.2) групп источников определяются по формулам:

А1 = (#1 - i)a1; А.2 = (N2 - i)a2,

где N1 и N2 - число диспетчерских кругов для первого и второго классов абонентов; а1 и а2 - интенсивность поступления вызовов в одном диспетчерском круге для первого и второго классов абонентов соответственно; i - число диспетчерских кругов, находящихся в состоянии разговора.

72

со

о

со

о

ГО

3

со

К

и

К

к

F

о

н

о

5

Допустимое количество ^

соединений

1 ООО • • • ОО V

р р

Обслуженные

Группа 3

Потерянные

вызовы

Рис. 1. Схема рассматриваемой модели

в пр

Поток от третьей группы источников - простейший и характеризуется интенсивностью вызовов A3. Интервалы между вызовами распределены по показательному закону. В этой группе число источников не ограничено.

Для всех интенсивностей поступления вызовов за единицу времени принят один час.

Длительность разговоров для абонентов всех классов подчиняется экспоненциальному закону.

В процессе моделирования должна быть решена задача определения величины V при заданных параметрах нагрузки и показателей качества обслуживания вызовов.

В модели могут быть получены следующие показатели качества обслуживания вызовов:

- для абонентов второго класса: вероятность ожидания Р^; средняя длительность ожидания для всех вызовов у и для ожидающих вызовов уож;

- для абонентов третьего класса: вероятности Рв, Рпр и вероятность общих потерь вызовов Роб.

73

Моделирование проводилось для двух вариантов исходных данных, приведённых в таблице 1. Варианты отличаются нагрузкой в сети ОбТС. В таблице приняты сокращения: т1, т2, т3 - средние длительности разговоров для соответствующей группы источников. Были приняты следующие значения V: в первом варианте - от 24 до 40, во втором варианте -от 28 до 52.

ТАБЛИЦА 1. Исходные данные для моделирования

Вари- ант Группа источников 1 Группа источников 2 Группа источников 3

N1 т1, с а1, выз/ч N2 т2, с а2, выз/ч т3, с *3, выз/ч

1 10 26 47 20 40 12 90 800

2 1200

По результатам моделирования были построены графики зависимостей: для второй группы источников Рож = f (V) и у = f (V) (рис. 2, 3); для третьей группы источников Рв = f (V), Рпр = f (V) и Роб = f (V) (рис. 4 - вариант 1, рис. 5 - вариант 2).

Рис. 2. Зависимость вероятности ожидания Рож от V: 1 - вариант 2; 2 - вариант 1

74

в пр’ об у, c

22 27 32 37 42 47 52 57

V

Рис. 3. Зависимость времени ожидания у от V: 1 - вариант 2; 2 - вариант 1

Рис. 4. Зависимость вероятностей потерь Р , Р и Р _ от V,

А А в7 пр об 7

вариант 1: 1 - Р • 2 - Р ; 3 - Р

об в пр

75

0,35

0,3

0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

0

1

2

3

25 30 35 40 45 50 55

V

Рис. 5. Зависимость вероятностей потерь Р , Р и Р, от V,

г г в пр об 5

вариант 2: 1 - Р 2 - Р ; 3 - Р

г об5 в5 пр

Заключение

Для оценки результатов, полученных при моделировании, необходимо задаться показателями качества обслуживания вызовов.

Предположим, что в сети связи для абонентов третьего класса допускается вероятность общих потерь вызовов Роб= 0,005. В соответствии с результатами моделирования величина V должна быть равна: в варианте 1-39, в варианте 2-50. Вероятность ожидания не превысит: в первом варианте 0,0029, во втором - 0,0031. В обоих вариантах среднее время ожидания для всех вызовов не превысит 0,006 с, а для ожидающих вызовов - 3 с. Вероятность прерывания вызовов для абонентов третьего класса в двух вариантах не более 0,001.

Сравним рассматриваемую модель с существующей системой, в которой обслуживание вызовов от каждой группы источников происходит раздельно. В этом случае для каждой группы источников в сети выделяются собственные ресурсы, причём для первой и второй групп источников число одновременных соединений равно числу источников. Тогда в каждом из вариантов 1, 2 для первой и второй групп источников потребуется 30 одновременных соединений. В третьей группе для обслуживания абонентов потребуется

76

следующее число одновременных соединений: вариант 1 - 31, вариант 2 - 42 (расчёт произведён по первой формуле Эрланга).

В таблице 2 приведены значения общего числа одновременных соединений V для рассматриваемой модели и в системе с раздельным обслуживанием вызовов. Из таблицы видно, что в случае объединения групп источников потребуется ресурсов сети на 35 % (вариант 1) и 32 % (вариант 2) меньше. Принимая во внимание, что для абонентов второго класса ожидание бывает редко и короткое время, а для абонентов третьего класса прерывания очень редки, можно сделать вывод о целесообразности применения на практике рассматриваемой модели.

ТАБЛИЦА 2. Значения общего числа одновременных соединений V для рассматриваемой модели и в системе с раздельным обслуживанием вызовов

Система обслуживания вызовов V

Вариант 1 Вариант 2

Рассматриваемая модель 39 51

Раздельное обслуживание вызовов 61 72

Библиографический список

1. Теория телетрафика и ее приложения / В. В. Крылов, С. С. Самохвалова. - СПб. : BHV-Петербург, 2005. - 288 с.

2. Системы распределения информации. Методы расчета / М. А. Шнепс. - М. : Связь, 1979. - 342 с.

© Лебединский А. К., Мирсагдиев О. А., 2012

77