Качество обслуживания вызовов

Показатели качества обслуживания[1]  

Основные понятия

 

Слово "качество" часто используется в технической литературе, но авторы публикаций редко дают сопутствующие комментарии. Качество часто оценивается субъективно. В этом случае сложно создавать продукцию или предоставлять услуги, которые будут всеми признаны качественными. Прежде всего, необходимо договориться о некоторых свойствах товаров и услуг, которые важны с точки зрения их качества. Тогда качество есть соответствие соглашениям, спецификациям, стандартам или иным подобным атрибутам.

В названии лекции использовано слово "обслуживание". Оно также часто встречается в технической литературе без каких-либо дополнительных объяснений. В широком смысле этого термина обслуживание есть результат выполнения набора необходимых операций.

В рекомендации E.800 и в ряде других документов ITU-T сформулировано несколько похожих определений для термина "Quality of service":

1. The collective effect of service performance which determine the degree of satisfaction of a user of a service. It is characterised by the combined aspects of performance factors applicable to all services, such as; - Service operability performance; - Service accessibility performance; - Service retain ability performance; - Service integrity performance; and - Other factors specific to each service (Q.1741).

2. The collective effect of service performances which determine the degree of satisfaction of a user of the service (Y.101).

3. The collective effect of service performance which determine the degree of satisfaction of a user of a service. It is characterized by the combined aspects of performance factors applicable to all services, such as bandwidth, latency, jitter, traffic loss, etc (Q.1703).

Существенно то, что словосочетанию "Quality of service" не следует ставить в соответствие количественные оценки. Для нормирования количественных оценок необходимо четко формулировать показатели Quality of service. Основные направления такой работы приведены в рекомендации ITU-T E.800.

 

Точка зрения ITU-T на качество обслуживания

 

Состояние вопроса "качество обслуживания" постоянно меняется. Появляются новые показатели качества обслуживания. Изменяются требования абонентов. В таблице 10.1 приведены данные, которые определяют динамику показателя качества речи. Качество, приемлемое для абонентов, сравнивается с разговором двух людей, которые находятся друг от друга на некотором расстоянии.

 

Таблица 10.1

 

Вид коммутируемого соединения в ТФОП

Эквивалентное расстояние при обычном общении, м

1923 г. 1933 г. 1950 г. 1985 г. Оптимальное
Местное 14 8,3 3,5 2,0 0,6
Междугородное 25 11,7 5,0 2,0 0,6

 

Оценки для последних десятилетий отсутствуют, но общая тенденция очевидна. Косвенно она подтверждается, по крайней мере, двумя факторами. Во-первых, многие Администрации связи, основываясь на результатах исследований, снижают величину допустимого затухания разговорного тракта между телефонными терминалами. Во-вторых, некоторые абоненты стали использовать услугу телефонной связи в полосе 7 кГц. Кодирование сигнала в этой полосе пропускания осуществляется на скорости 64 кбит/с.

Основные принципы нормирования показателей качества обслуживания отражает схема, показанная на рисунке 10.1. Она приведена в рекомендации ITU-T E.800, которая разрабатывается уже не один десяток лет.

 

 

Рис. 10.1. Концепция качества обслуживания в рекомендации ITU-T E.800

 

Степень соответствия ожидаемого уровня обслуживания может оцениваться такими характеристиками:

· обеспечение обслуживания (service support);

· удобство обслуживания (service operability);

· предоставление обслуживания (serveability);

· безопасность обслуживания (service security).

Характеристики обеспечения обслуживания отражают способность Оператора (или иного участника инфокоммуникационного рынка) предоставить услуги и способствовать их использованию. Характеристики удобства обслуживания оценивают успешность и простоту пользования услугами. Характеристики предоставления обслуживания, в свою очередь, делятся на три группы:

· доступность услуг (service accessibility);

· устойчивость обслуживания (service retainability);

· полноценность обслуживания (service integrity).

Характеристики доступности услуг оценивают возможность их получения (с заранее специфицированными допусками и с соблюдением других заданных условий) по требованиям пользователя и продолжения обслуживания без чрезмерного ухудшения в течение запрошенного интервала времени. Характеристики устойчивости обслуживания определяют возможность пользования полученной услугой с заданными атрибутами в течение запрошенного интервала времени. Характеристики полноценности обслуживания – общая мера того, что обслуживание, будучи полученным, происходит без значительного ухудшения.

Характеристики безопасности обслуживания связаны со следующими аспектами функционирования сети электросвязи: несанкционированный мониторинг, жульническое использование, злонамеренное повреждение, неправильное применение, ошибка человека, стихийное бедствие.

Все перечисленные выше характеристики обслуживания зависят от качества работы сети, а также от ее функциональных возможностей. Соответствующие связи показаны на рисунке 10.1 ниже пунктирной линии.

Характеристики начисления платы (charging performance) оцениваются в тексте рекомендации E.800 проще, чем в ряде других международных документов. Они определяются через вероятность корректного начисления платы с точки зрения вида связи, пункта назначения, времени суток и длительности соединения.

Характеристики пропускной способности (trafficability performance) определяют способность технических средств с известными свойствами обслуживать трафик с определенными параметрами. Эти характеристики разделены на три большие группы. Термины для первой группы – "Ресурсы и оборудование" – еще не определены. По всей видимости, определения для характеристик планирования (planning performance), предоставления услуг (provisioning performance) и административного управления (administration performance) будут разработаны в ближайшее время.

Вторая группа названа функциональной надежностью (dependability). Этот собирательный термин указывает на характеристики готовности (работоспособности), учитывая основные влияющие факторы. Выделяются четыре важные характеристики:

· готовность (availability) – способность технического средства выполнить требуемые функции в данный момент времени или в любой момент внутри заданного интервала времени (при наличии соответствующих внешних ресурсов, если они необходимы);

· надежность (reliability) – способность технического средства выполнять требуемые функции при заданных условиях в течение определенного интервала времени;

· восстанавливаемость (maintainability) – способность технического средства в установленных условиях его использования поддержать или восстановление такое состояние, в котором оно может выполнять требуемые функции при условии, что техническое обслуживание проводится с применением установленных процедур и ресурсов;

· обеспеченность техобслуживания (maintenance support) – способность эксплуатационной компании при заданных правилах технического обслуживания по требованию задействовать ресурсы, необходимые для поддержания работоспособности определенного технического средства.

К третьей группе относятся характеристики передачи сигналов (transmission performance). Они определяются как уровень воспроизведения сигнала, переданного через систему связи, которая находится в работоспособном состоянии, при заданных условиях. В рекомендации МСЭ E.800 выделены характеристики среды распространения (propagation performance). Они определяются как способность этой среды обеспечивать прохождение сигнала с заданными допусками без искусственного регулирования этого процесса.

Очевидно, что исследование вопросов качества обслуживания в ТФОП, как и в любой другой сети электросвязи, требует решения комплекса задач, взаимосвязанных между собой. Тем не менее, подход, предложенный МСЭ, позволяет выделить ряд задач, решение которых – применительно к ТФОП – можно рассматривать как самостоятельные проблемы. Одна из важных задач построения ТФОП состоит в том, чтобы обслуживание вызова, которое включает ряд этапов, осуществлялось с соблюдением всех установленных норм, а при телефонном разговоре соблюдались заданные показатели качества передачи речи. Эти нормы и показатели в каждой стране регламентируются национальной Администрацией связи. Их совокупность, а также соответствующие численные значения базируются на документах МСЭ и ETSI.

Для российской ТФОП показатели качества обслуживания традиционно делятся на две большие группы. В первую группу входят показатели качества обслуживания вызовов. Значительная часть этих показателей входит в блок, названный на рисунке 10.1 характеристиками предоставления обслуживания. Характерные примеры показателей качества обслуживания вызовов рассматриваются во третьей части лекции. Параметры, определяющие качество передачи речи образуют вторую группу показателей. В четвертой части лекции приведены соответствующие примеры.

 

Качество обслуживания вызовов

Для оценки качества обслуживания вызовов в ТФОП чаще других используются две меры: вероятность исследуемого события и время выполнения соответствующего процесса. Длительность выполнения большинства процессов, касающихся обслуживания вызовов, является случайной величиной. По этой причине оценка исследуемого времени осуществляется при помощи характеристик, принятых для описания случайных величин.

На рисунке 10.2 показано гипотетическое соединение между двумя телефонными аппаратами, установленное в ТФОП. Слева показан телефонный аппарат вызывающего абонента. Пользователя, который инициирует соединение в ТФОП, обычно именуют абонентом "A". Абонентом "B", соответственно, называют вызываемого пользователя. Его телефонный аппарат изображен в правой части рисунка 10.2. Нижний индекс местной станции указывает на тип абонента. Предполагается, что соединение установлено через  транзитных станций, а включение обоих телефонных аппаратов осуществляется по индивидуальным двухпроводным абонентским линиям.

Рис. 10.2. Установленное соединение между телефонными аппаратами

 

На основании теоретических исследований и результатов измерений в ТФОП были установлены нормы, которые определяют показатели качества обслуживания вызовов для сети в целом. Далее соответствующие нормы указываются с нижним индексом "0". На рисунке 10.2 указаны только два таких показателя:  – вероятность потери вызова и  – среднее время (математическое ожидание) установления соединения.

Для местной станции, в которую включен абонент "A", показаны два возможных исхода процесса установления соединения. С вероятностью  вызов в МСA теряется. Это означает, что с вероятностью  соединение продолжает устанавливаться. Если вероятности обслуживания вызова во всех коммутационных станциях являются взаимно независимыми случайными величинами, то значение  определяется по такой формуле:

.                                                                                             (10.1)

В каждой коммутационной станции затрачивается время  на установление соединения между терминалами абонентов "A" и "B". Величина  определяется как математическое ожидание суммы случайных величин:

.                                                                                                      (10.2)

Допустимая величина потерь выбирается с учетом двух основных соображений. С одной стороны, большие потери делают неприемлемым обслуживание с точки зрения абонентов. С другой стороны, при построении ТФОП с очень малыми потерями существенно увеличиваются затраты Оператора. В результате он вынужден устанавливать высокие тарифы, что также неприемлемо для абонентов. Это означает, что необходимо найти компромиссное решение.

Нормативные документы Администрации связи России, действующие в настоящее время, определяют величину  для типичных соединений между терминалами абонентов "A" и "B". В частности, для соединений в пределах местной телефонной связи были установлены следующие величины допустимых потерь:

· при связи двух абонентских терминалов одной ГТС – 2,0%;

· при связи абонентского терминала ГТС с УСС – 0,1%;

· при связи УСС с рабочим местом оператора экстренных служб – 0,1%;

· при связи УСС с рабочим местом оператора информационных и справочных служб – 3,0%;

· при связи двух абонентов одной СТС – 7,0%.

Следовательно, при связи абонентов ТФОП допускаются потери, измеряемые единицами процентов. При обращении к оператору экстренных служб предполагается нормирование потерь, составляющих доли процента.

Выбор средних значений длительности установления соединения и отдельных этапов обслуживания вызова осуществляется с учетом тех же соображений, которыми руководствуется Оператор для установления допустимых потерь. При нормировании величин , наряду со средним значением – , иногда устанавливается и квантиль соответствующей функции распределения. Это означает, что определяется вероятность, с которой рассматриваемая случайная величина не должна превышать некий порог – . Как правило, эта вероятность – значение функции распределения случайной величины – выбирается на уровне 0,95 или более. Тогда справедливо такое неравенство .

Вызов начинается с поднятия микротелефонной трубки. Через случайное время –  абонент услышит акустический сигнал "Ответ станции". МСЭ рекомендует, чтобы для эталонной нагрузки "A" (когда ресурсы рассчитываются на коэффициент использования, равный, в среднем, 70%) были установлены следующие нормы:

· среднее значение длительности интервала времени  не должно быть выше 400 мс;

· с вероятностью 95% длительность интервала времени  не должна превышать 600 мс.

Акустический сигнал "Ответ станции" посылается абоненту своей МС. Поэтому в формулу (10.2) входит всего одно слагаемое. При анализе нормы на время установления соединения формула (8.2) включает максимальное число слагаемых. Рассматриваемый отрезок времени начинается после набора последней цифры номера вызываемого абонента. Заканчивается время установления соединения получением акустического сигнала ("Контроль посылки вызова" или "Занято"). Этот сигнал определяет состояние терминала вызываемого абонента. В ряде зарубежных ТФОП для этого отрезка времени –  при междугородном соединении выбраны такие нормы:

· среднее значение длительности интервала времени  не должно быть выше 2,5 с;

· с вероятностью 95% длительность интервала времени  не должна превышать 4,0 с.

Численные значения этих норм определены для страны с небольшой территорией (когда временем распространения сигнала можно пренебречь), а также при условии передачи сигналов управления и взаимодействия по сети ОКС. В рекомендации МСЭ E.721, которая была разработана для сетей различной протяженности, допускаются более существенные задержки. Но принципы нормирования интервала времени , принятые в этой рекомендации, также основаны на определение математического ожидания и 95%-го квантиля.

Величины , как элементы множества , могут быть связаны между собой через весовые коэффициенты – , сумма которых равна единице. Эти коэффициенты определяются Операторами ТФОП на основании достаточно простых соображений. Тогда определение величин  по формуле (10.2) осуществляется тривиально. В левую часть соотношения (10.2) подставляется среднее значение времени установления соединения – .

Существенно сложнее "распределить" 95%-ый квантиль функции распределения (в рассматриваемом примере он равен 4,0 с) по элементам сети. Важная особенность показателей качества обслуживания в ТФОП – их постепенное изменение. Этот процесс обусловлен двумя основными тенденциями. Первая тенденция связана с тем, что большинство абонентов предъявляют все более жесткие требования к качеству обслуживания трафика. Вторая тенденция формируется вследствие расслоения клиентской базы. Некоторые группы абонентов, приносящих Оператору ТФОП самые высокие доходы, предъявляют особые требования к показателям обслуживания трафика. Операторы ТФОП безусловно заинтересованы в том, чтобы такие абоненты не ушли к конкурентам. В качестве меры удержания абонентов с высокими доходами (повышения их лояльности) используется практика заключения соглашений об уровне обслуживания, более известных по англоязычной аббревиатуре SLA (Service Level Agreement).

Один из характерных примеров тех показателей, которые обычно входят в состав соглашения об уровне обслуживания, – блок "Функциональная надежность" (центральный фрагмент в нижней части рисунка 8.1). В частности, для коэффициента готовности –  при заключении соглашения SLA устанавливается уровень 0,99999. В технической литературе появилось выражение "Правило пяти девяток". Коэффициент готовности за период времени –  определяется отношением времени нахождения рассматриваемого объекта в работоспособном состоянии –  к величине . Предполагается, что в течение времени  исследуемый объект находится либо в работоспособном состоянии, либо выведен из эксплуатации. Длительность периода, когда рассматриваемый объект не эксплуатируется равно . Тогда выражение для расчета коэффициента готовности может быть представлено следующим образом:

,                                                                                                        (10.3)

Подставляя значение , можно определить допустимое значение  для выбранного периода эксплуатации. За год искомая величина составляет около 5,3 минуты. Для выполнения такой нормы часто требуется резервирование многих элементов сети. Это означает, что прогнозирование тех изменений, которые связаны с показателями качества обслуживания, становится одной из важных задач, стоящих перед Операторами ТФОП.

 

Качество телефонной связи

 

Показатели качества обслуживания, рассмотренные в предыдущем в предыдущем разделе этой лекции, интересны – при использовании технологии "коммутация каналов" – для этапов установления и прекращения соединений в ТФОП. Соответствующие операции выполняются до и после основного этапа обслуживания вызова – телефонного разговора двух абонентов (в общем случае – обмена информацией между терминалами). На этом этапе для абонентов ТФОП существенны показатели качества телефонной связи. Они определяются характеристиками транспортной сети и коммутационных станций.

Важнейшей оценкой качества телефонной связи считается мнение абонента. В качестве меры качества речи МСЭ использует среднюю экспертную оценку, известную по аббревиатуре MOS (Mean Opinion Score). Она определяется по пятибалльной шкале. В стандартах ETSI для оценки качества телефонной связи используется величина . Она связана с оценкой MOS нелинейной зависимостью. В практически значимом диапазоне MOS (от 2,5 до 4,4) применяется простое правило пересчета: . Для основной массы абонентов приемлема оценка . Связь величин  с абонентской оценкой телефонной связи иллюстрируется таблицей 10.1.

 

Таблица 10.1. Связь величин  с абонентской оценкой телефонной связи

 

Диапазон Категория качества речи Удовлетворенность абонентов
90 – 100 наилучшая (best) удовлетворены в высшей степени
80 – 90 высокая (high) удовлетворены
70 – 80 средняя (medium) некоторые не удовлетворены
60 – 70 низкая (low) многие не удовлетворены
50 – 60 плохая (poor) почти все не удовлетворены

 

С точки зрения восприятия звуковой информации особое значение придается показателю LSQ (Listener Speech Quality) – качеству речи для слушающего абонента. Величины LSQ, как и значения , определяются субъективно. Тем не менее, существуют и объективные оценки качества телефонной связи. Они прямо или косвенно связаны с субъективными оценками качества передачи речи. Объективные оценки, как правило, отражают один или несколько аспектов качества телефонной связи. Ценность подобных оценок заключается в том, что они позволяют планировать ТФОП с учетом требований к качеству передачи речи. Для объективных оценок обычно используются характеристики, которые могут быть измерены в процессе эксплуатации ТФОП.

На рисунке 10.3 приведена модель тракта обмена информацией между телефонными аппаратами двух абонентов. Как и для модели, рассмотренной ранее, предполагается, что соединение установлено через  транзитных станций, а включение обоих телефонных аппаратов осуществляется по индивидуальным двухпроводным абонентским линиям. Для показателей, устанавливаемых между абонентскими терминалами, в качестве нижнего индекса используется цифра "0". В других случаях вводятся буквенные обозначения при нормируемых показателях.

 

 

Рис. 10.3. Тракт обмена информацией между телефонными аппаратами

 

Одним из важнейших показателей качества телефонной связи считается величина остаточного затухания между абонентскими терминалами – . Она определяется как разность между уровнями сигнала частотой 1020 Гц на входе и выходе канала, который установлен между абонентскими терминалами. Снижение уровня принимаемого сигнала (при значительном остаточном затухании) ухудшает восприятие речи. В сочетании с другими мешающими факторами (в частности, с шумами) рост остаточного затухания может привести к невозможности телефонного разговора.

Очевидно, что величина остаточного затухания  в процессе модернизации ТФОП должна уменьшаться. При цифровизации ТФОП такая возможность достигается за счет использования концепции "наложенной сети", рассмотренной в третьей лекции. Для цифрового участка ТФОП (между двумя АЦП) остаточное затухание целесообразно устанавливать на уровне 7 дБ. Эта величина относится к базовой сети, определение которой приведено в первой лекции. Тогда в цифровой ТФОП – рисунок 10.4 – остаточное затухание разговорного тракта будет определяться параметрами абонентских линий.

 

 

Рис. 10.4. Распределение остаточного затухания в цифровой телефонной сети

 

В скобках для каждого обозначения остаточного затухания (между терминалами двух абонентов – , абонентской линии –  и базовой сети – ) приведены те перспективные нормы, которые рекомендуются для цифровой ТФОП. Следует заметить, что повышение допустимой величины остаточного затухания для абонентской линии (ранее было нормировано значение 4,5 дБ) может привести к проблемам с применением технологий xDSL. Кроме того, увеличиваются затраты на построение сети доступа. Эти вопросы рассматриваются в следующей лекции.

Еще одним важным показателем качества телефонной связи в цифровой ТФОП стал коэффициент ошибок по битам – BER (Bit Error Rate). В ряде публикаций этот коэффициент называется частотой появления ошибочных битов. Увеличение численности ошибочных битов может заметно искажать речевой сигнал и существенно влиять на процессы обмена данными при использовании ресурсов ТФОП для передачи дискретной информации. Качество тракта E1, соединяющего цифровые коммутационные станции между собой, считается хорошим, если коэффициент ошибок по битам не превышает уровень .

Качество обслуживания стало очень эффективным средством для повышения конкурентоспособности Оператора связи. По этой причине исследованию характеристик качества обслуживания и разработке методов его улучшения уделяется серьезное внимание.


[1] Эта лекция в значительной мере базируется на рекомендации ITU-T E.800 [1].


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 610; Мы поможем в написании вашей работы!




Мы поможем в написании ваших работ!