Функциональные задачи контроля и управления конфигурацией в современных телекоммуникациях

Функциональные задачи контроля и управления конфигурацией в современных телекоммуникациях

Эффек1Ивностъ управления современными сетями и средствами связи в значительной степени зависит от своевременного сбора, обработки, анализа и предоставления данных о наличии, техническом состоянии и местоположении используемых телекоммуникационных ресурсов. В этой связи рассмотрим постановку задачи анализа контроля и управления конфигурацией в современных телекоммуникациях.

Гребешков А.Ю.,

к.т.н, доцент кафедры "Автоматическая электросвязь" Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики (ПГУТИ), г. Самара, algre@mail.ru

С учетом ГОСТ Р ИСО 10007-2007 можно определить, что конфигурация в телекоммуникациях — это взаимосвязанные функциональные и физические характеристики телекоммуникационного

ресурса, которые установлены требованиями к проектированию, верификации, эксплуатации этих ресурсов. Телекоммуникационные ресурсы, согласно Рекомендации МСЭ-Т М.3100, по своей природе разделяются на физические и логические. К физическим ресурсам относится оборудование сетей, линий, средств и сооружений связи; к логическим ресурсам относится программное обеспечение, которое применяется в электросвязи. К логическим ресурсам можно отнести используемое адресное пространство, систему нумерации и идентификации. Контроль и управление конфигурацией в телекоммуникациях есть информационные воздействия на телекоммуникационные ресурсы для определения параметров конфигурации и целенаправленного изменения их значений. Под параметром конфигурации понимается существенная характеристика телекоммуникационного ресурса, наличие и значение которой необходимо для оказания услуг связи с требуемым качеством. Например, к параметрам конфигурации физических ресурсов можно отнести абонентскую ёмкость сети связи, количество узлов коммутации на сети, количество портов узла коммутации, топологию абонентской сети доступа, границы зоны радиопокрытия, мощность радиопередатчика и др. К параметрам конфигурации логических ресурсов относится емкость системы нумерации, используемые виды и параметры маршрутизации, версии программного обеспечения.

Контроль конфигурации осуществляется прежде всего за изменением (увеличением, уменьшением) состава сети связи и ее элементов, за местом расположения элементов сети, за изменением версии и состава программного обеспечения и др. Целью управления конфигурацией является формирование конфигурации с такими значениями параметров, при которых пользователю предоставляются услуги связи с качеством, не хуже принятого для данного вида услуг. Одним из важнейших свойств конфигурации является возможность ее адаптации. Под адаптацией конфигурации в телекоммуникациях понимается процесс целенаправленного изменения значения параметров конфигурации телекоммуникационных ресурсов в их системном единстве для достижения цели управления конфигурацией. Адаптация осуществляется в соответствии с определенными критериями, которые определяются с учетом характера, информационного содержания и способа предоставления необходимой пользователю услуги.

Можно выделить стратегический, тактический и оперативный уровни контроля и управления конфигурацией.

На стратегическом уровне контроля и управления конфигурацией определяется необходимость создания или модернизации телекоммуникационного ресурса, например местоположение узлов связи, прокладка трасс кабельной канализации, плановая мощность сети и узлов, используемый радиочастотный ресурс и иные технологи переноса сигнала электросвязи, тип используемого коммутационного оборудования. На тактическом уровне определяется количество и мощность оборудования на узлах связи. На оперативном уровне осущзствляет-ся настройка и адаптация параметров телекоммуникационных ресурсов для обслуживания пользователей с требуемым качеством.

В зависимости от вида ресурса и стадии жизненного цикла телекоммуникационного ресурса параметры контроля и управления конфигурацией могут изменяться. Например, на стадии проектирования для выбранного типа оборудования связи определяется количество стативов, количество модулей в стативах, количество портов на модулях. На стадии эксплуатации проводится настройка значений параметров, например гарантированной скорости передачи, приоритетов пользователей, ограничений по доступу в сеть. На стадии верификации проводится установление действующих значений параметров и их сравнение с проектными либо ранее заданными значениями. Особо следует отметить установку значений параметров, характеризующих качество обслуживания, что особенно важно в сетях с пакетной коммутацией. К таким параметрам относятся доступность сети, задержка пакетов, джиттер, потери пакетов, непрерывность сеанса связи. Указанные параметры, применительно к задачам обеспечения QoS, были обозначены в [3] как параметры состояний, характеризующие соответствие объекта, в том числе его конфигурации, паспортным данным или установленным требованиям по качеству. Многочисленные примеры настройки параметров IP-адресов, конфигурирование IP-маршрутизации и основных IP-служб приведены в [1,6].

Общесистемный подход к решению задач управления конфигурацией (configuration management) обеспечивают стандарты управления открытыми системами. С учетом положений Рекомендации МСЭ-Т X.700, управление конфигурацией в телекоммуникациях предусматривает последовательное решение следующих взаимосвязанных задач:

• классификация телекоммуникационных ресурсов;

• идентификация телекоммуникационных ресурсов;

• сбор, хранение и предоставление данных о текущих и паспортных значениях параметров телекоммуникационных ресурсов;

• контроль соответствия конфигурации условиям предоставления услуг, принятие решения об изменении конфигурации и способе такого изменения;

• синтез (формирование) конфигурации;

• внесение изменений в действующую конфигурацию;

• верификация конфигурации.

Задачи классификации, идентификации, сбора, хранения и предоставления данных о телекоммуникационных ресурсах были рассмотрены в [2]. Вместе с задачей контроля соответствия конфигурации и принятия решения об изменении конфигурации эти задачи относятся к анализу конфигурации, в ходе которого проводится исследование параметров телекоммуникационных ресурсов на предмет обеспечения требуемого качества услуг и соответствия техническим возможностям организации связи. В результате анализа определяется необходимость, способы и методы изменения текущей конфигурации для достижения цели управления конфигурацией. Решение задачи синтеза различных конфигураций может осуществляться, например, с помощью комбинаторных оптимизационных моделей [5]. Внесение изменений в действующую конфигурацию осуществляется согласно нормам, правилам, регламентам технического обслуживания и эксплуатации телекоммуникационных ресурсов.

Таким образом, в сформулированных задачах контроля и управления конфигурацией можно выделить следующие основные компоненты: заявка пользователя на предоставление определенной услуги (далее — просто заявка), телекоммуникационные ресурсы (далее — ресурсы), конфигурация телекоммуникационных ресурсов, обусловленная набором параметров. Пусть для предоставления некоторой услуги S пользователю доступны R ресурсов: R = {R,, R2, ...,Rn} Каждый ресурс описывается кортежем (Р}'{Re}}, где Pßпредставляет собой вектор численных значений размерности k: PRi = -pR,Pj^t,...PR1 }р > 0, характеризующий значения параметров конфигурации ресурса R.. Вектор совокупных требований пользователя ReqR; включает описание параметров конфигурации телекоммуникационных ресурсов для предоставления данной услуги S. Вектор совокупных требований ReqR; может быть задан как в виде ограничений, так и в виде функций определенного вида. Задача состоит в том, чтобы определить, какая конфигурация телекоммуникационных ресурсов в наибольшей степени подходит для оказания услуги S в данный момент времени. Дополнительно следует определить возможность и необходимость адаптации конфигурации телекоммуникационных ресурсов сетей и средств связи для предоставления требуемой услуги.

Актуальность решения задачи анализа контроля и управления конфигурацией обусловлена тем, что современный пользователь может получать одну и ту же услугу связи, например передачу речи, при помощи различных сетей связи и абонентских устройств. Современные многофункциональные абонентские устройства в виде мобильных устройств с поддержкой программного управления различными способами модуляции сигналов, SDR (Software Design Radio) [8], которые имеют возможность работы в нескольких стандартах радиосвязи. Пользователь может выбрать определенный частотный диапазон, например 900 МГц, 1800 МГц или 2,2 ГГц, стандарт связи GSM/GPRS/EDGE, UMTS, WiFi, WiMax, LTE, программное приложение для получения доступа к услугам передачи речи с соответствующими кодеками, например МСЭ-T G.722, G.729, G.722.2, EVRC-WB. Выбор пользователя является активным т.е. пользователь располагает свободой воли и возможностью выбора сети связи определенного вида и стандарта для получения требуемой услуги голосовой связи. Пользователь осуществляет выбор в пользу той или иной сети с определенной конфигурацией телекоммуникационных ресурсов, чтобы уменьшить стоимость соединения при сохранении заданных требований к качеству связи. В тоже время пользователь не обладает в полной мере информацией о способности сети обеспечить требуемое качество сеанса связи. Для

адаптации конфигурации сети к требованиям пользователя необходимо провести анализ и исследование данной ситуации с учётом таких интегральных характеристик, как задержка пакетов, потери пакетов, в совокупности оказывающие существенное влияние на качество связи. Тогда целью анализа конфигурации в этом случае будет определение сети с наилучшими, с точки зрения требований пользователя, значениями параметров конфигурации телекоммуникационных ресурсов. Здесь имеется неопределенность, обусловленная прежде всего вероятностным характером значений некоторых параметров конфигурации в момент времени, когда пользователь осуществляет свой выбор. Для решения данной задачи используются методы теории принятия решений в условиях неопределенности и методы теории игр [9]. Использование методов комбинаторики здесь ограничено вероятностным характером значений параметров конфигурации и необходимостью учёта конфликтов при распределении телекоммуникационных ресурсов.

Для решения рассматриваемой задачи в первую очередь необходимо определить критерий принятия решения, с учётом многократности осуществления выбора. Поэтому в качестве критерия принятия решения для выбора той или иной конфигурации выбирается BL(MM) критерий [7]. Этот критерий является производным от классических критериев Байеса-Лапласа (BL-критерий) и от расширенного минимаксного критерия (MM-критерий). Достоинством BL(MM) критерия является возможность многократного принятия решений, адаптация к изменяющейся ситуации, учёт возможного риска принятия решения. Недостатками данного критерия является некоторый субъективизм в отношении выбора границ допустимого риска. Под границей риска в данном случае понимается некоторое значение параметра конфигурации £рлДОп > 0 , которое в данном случае характеризует допустимое для пользователя отклонение значений параметров ресурсов от заданных требований.

Предлагаемый метод принятия решений по выбору сети предполагает наличие у пользователя информации о значениях параметров сети. На практике такая информация у пользователя, как правило, отсутствует. Поэтому данный метод целесообразно применять в рамках системы эксплуатационной поддержки оператора связи OSS (Opération Support System). Система OSS обладает достаточными функциональными возможностями для оценки сетевой ситуации, может собирать, обрабатывать сведения о значениях параметров. Для объективного и систематизированного представления информации о конфигурации телекоммуникационных сетей в рамках OSS сейчас повсеместно используется технология создания конфигурационной базы данных CMDB (Configuration Data Management Base) [4]. Эта база данных является централизованным хранили-щем-репозиторием информации о составе и взаимосвязях параметров конфигурации телекоммуникационных ресурсов, об информационно-технологической инфраструктуре оператора связи в целом. Соответственно, предлагаемый метод принятия решений о выборе сети может быть реализован системой OSS, а результаты выбора предоставлены пользователю услуг в качестве рекомендаций.

Существуют также возможности автоматической реконфигурации параметров терминалов пользователя для выбора телекоммуникационной среды с наилучшими характеристиками для обмена информацией с учетом вида требуемой услуги. Эта техническая возможность соответствует свойствам когнитивных сетей [10], обладающих способностью к анализу своего функционирования, автоматическому самоконфигрурированию (self-configuration) для адапта-

ции своей структуры и режимов работы к существующей ситуации с помощью динамического изменения параметров конфигурации.

В дальнейшем предполагается развитие предложенного подхода применительно к нескольким параметрам сети, в том числе стоимостным, а также решение проблем адаптации конфигурации телекоммуникационных ресурсов сети доступа для предоставления услуг группам пользователей и влияние этого выбора на изменение конфигурации абонентских устройств.

Литература

1. Вегешна Ш. Качество обслуживания в сетях 1Р/Пер. с анг. под ред. А.В. Журавлева. — М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. — 368 с.

2. Гребешков А.Ю. Управление и технический учет ресурсов в телекоммуникациях. — М.: ИРИАС, 2008. — 326 с.

3. Засецкий А.В., Иванов, СД Постников, Соколов И.В. Контроль качества в телекоммуникациях и связи. Часть 11/под ред. А.Б. Иванова. — М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 2001. — 334 с.

4. Контри-Мюррей, Э. CMDB-новая золотая жила ИТ?//Сети и системы связи, 2007. - №7. - С.48-59.

5. Левин М.Ш., Сафонов А.В. Об улучшении региональной телекоммуникационной сети // Электронный научный журнал "Информационные процессы", 2010. - №3. - Т.10. - С.212-223. URL:http://www.jip.ru/2010/212-223-2010.pdf (дата обращения 13.11.2010).

6. Леинванд А, Пински Б. Конфигурирование маршрутизаторов Cisco.- 2-е изд/Пер. с англ. и редакция АА. Голубченко. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2001. - 298 с.

7. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений/ Пер. с нем. Н.В. Васильченко и ВА Душского. - М.: Мир, 1990. -208 с.

8. Bard, J., Kovarik, VincentJ. Jr. Software defined radio : the software communications architecture. - England: Jonn Wiley & Sons, Ltd., 2007. -383 p.

9. Cognitive Networks: towards Self-Aware Networks/edited by Qusay H. Mahmoud. - England: Jonn Wiley & Sons, Ltd., 2007. -383 p.

10. Cognitive Wireless Communications Networks/edited by Ekram Hossain and Vijay Bhargava. - Springer, 2008. - 440 p.