Monitorowanie parametrów sieci telekomunikacyjnej
Sieć telekomunikacyjna
Sieć telekomunikacyjna – obiekt techniczny będący zbiorem łączy telekomunikacyjnych i innych urządzeń wymaganych do przysyłania informacji pomiędzy dwoma lub więcej węzłami sieci. W polskim prawie pojęcie sieć telekomunikacyjna zdefiniowane zostało w ustawie z dnia 16 lipca 2004 r. Prawo telekomunikacyjne, gdzie oznacza: „systemy transmisyjne oraz urządzenia komutacyjne lub przekierowujące, a także inne zasoby, które umożliwiają nadawanie, odbiór lub transmisję sygnałów za pomocą przewodów, fal radiowych, optycznych lub innych środków wykorzystujących energię elektromagnetyczną, niezależnie od ich rodzaju”.
Sieci telekomunikacyjne to, przykładowo:
Sieć telekomunikacyjna
W ogólności każda sieć telekomunikacyjna składa się z trzech płaszczyzn (współpracujących ze sobą:
płaszczyzna sterowania
płaszczyzna użytkowa,
płaszczyzna zarządzania
Kontrola przez prezesa UKE
Działania podejmowane przez Prezesa Urzędu Komunikacji Elektronicznej w zakresie kontroli jakości usług służą realizacji jednego z podstawowych celów ustawy: Prawo telekomunikacyjne jakim jest zapewnianie użytkownikom usług telekomunikacyjnych maksymalnych korzyści w zakresie jakości usług.
Jakość usług telekomunikacyjnych jest przedmiotem stałego zainteresowania Prezesa UKE, a badanie odpowiednich parametrów sieci prowadzone jest przez UKE w sposób ciągły w formie kontroli prowadzonych w sposób zdalny za pomocą specjalistycznych systemów AWPiŁ (system autorstwa Instytutu Łączności) i systemu Alcatel 8620. Zdalna kontrola jakości usług jest jedną z zasadniczych form czynności kontrolnych, do których jest upoważniony Prezes UKE.
Osiąganie wyraźnie określonych wskaźników jakości usług jest obecnie obowiązkiem jedynie przedsiębiorcy wyznaczonego do świadczenia usługi powszechnej.(Zestaw usług powszechnych to „połączenia telefoniczne krajowe i międzynarodowe, w tym do sieci ruchomych, obejmujące także zapewnienie transmisji dla faksu oraz transmisji danych, w tym połączenia do sieci Internet”.) Nie zwalnia to jednak innych przedsiębiorców telekomunikacyjnych ani Prezesa UKE z troski o realizację wskazanego celu prawa telekomunikacyjnego jakim jest zapewnienie użytkownikom usług telekomunikacyjnych możliwie najwyższej jakości.
Aktualnie, posiadane przez Prezesa UKE systemy zdalnej kontroli (AWPiŁ i A8620) pozwalają na badanie wskaźników jakości usług telefonicznych w ruchu krajowym we wszystkich strefach numeracyjnych telekomunikacyjnej sieci stacjonarnej TP S.A. i innych operatorów dla połączeń: głosowych oraz transmisji danych w paśmie fonicznym za pomocą modemów, w tym połączeń faksowych i „wdzwanianych” do Internetu.
Wskaźniki objęte badaniem
Badaniem objęte są wskaźniki wynikające z wyżej wymienionego rozporządzenia Ministra Infrastruktury:
stopa nieskutecznych wywołań,
czas zestawiania połączenia,
jakość transmisji danych w paśmie fonicznym za pomocą modemów,
oraz dodatkowe pozwalające na dokładniejszą analizę jakości telefonicznych połączeń głosowych takie, jak:
tłumienność,
psofometryczny poziom mocy szumu,
opóźnienie sygnału zgłoszenia,
opóźnienie zwrotnego sygnału wywołania,
poziom sygnału zgłoszenia,
poziom zwrotnego sygnału wywołania.
Przykładowe parametry
Tutaj widzimy przykładowe parametry do wybranych usług: Telefonia stacjonarna i komórkowa, internet stacjonarny i VoIP. Parametry te są niezwykle istotne do dobrej jakości usługi, kiepska jakość jednego z nich całkowicie pogarsza jakość całej usługi.
Opracowanie wskaźników
Prezes UKE podejmie również działania zmierzające do opracowania wskaźników jakości usług telekomunikacyjnych. Celem tych działań będzie opracowanie jednolitej listy wskaźników oraz unifikacja procedur badania i oceny jakości usług, tak dla regulatora, jaki i dla wszystkich operatorów świadczących usługi telekomunikacyjne publicznie dostępne, w tym i usługi powszechnej. Efekt tych prac stałby się podstawą propozycji zmiany właściwego rozporządzenia Ministra Infrastruktury.
(lol my to zrobiliśmy na Klinku :D)
Łańcuch działań i procesów
W ramach działań Operatora można opisać łańcuch działań i procesów zapewniających rozwój firmy i świadczenie usług na należytym poziomie:
• Budowa i udostępnianie sieci
• Utrzymanie i zarządzanie sieci
• Rozwój i zarządzanie produktami
• Sprzedaż, dystrybucja i marketing
• Billing i obsługa płatności
• Zarządzanie klientami
W naszym przypadku interesuje nas Utrzymanie i zarządzanie siecią , to właśnie te działania sprawują kontrole nad jakością usług , co de facto kontrolują parametry.
Model zarządzania siecią według ISO
ISO wniosło wielki wkład w opracowanie standardów sieci komputerowych. Model opracowany przez tę organizację jest bardzo przydatny do tego, aby zrozumieć istotne funkcje systemu zarządzania. Składa się on z pięciu podstawowych części:
zarządzanie wydajnością
konfiguracją
sprawozdawczością
uszkodzeniami
bezpieczeństwem.
Typowa Architektura systemu zarządzania
Większość używanych obecnie systemów zarządzania siecią opiera się na typowej architekturze pokazanej na rysunku. Stacje sieciowe (systemy komputerowe, komputery PC i NC oraz inne urządzenia sieciowe) są nadzorowane przez oprogramowanie umożliwiające im wysyłanie alarmów w sytuacjach wystąpienia nieprawidłowości (np. w wypadku przekroczenia zadanych przez użytkownika wartości progowych). Alarmy są przyjmowane przez program menedżer, rezydujący w centralnej stacji zarządzającej i inicjujący takie akcje, jak powiadamianie operatora, zamknięcie systemu lub próba automatycznej naprawy systemu.
Program menedżer może ponadto odpytywać (Polling) stacje sieciowe w celu sprawdzenia wartości pewnych zmiennych. Odpytywanie może być automatyczne lub zainicjowane przez użytkownika; w obu wypadkach rezydujące w urządzeniach sieciowych moduły programowe - zwane agentami - udzielają odpowiedzi na te zapytania. W urządzeniach sieciowych ponadto rezydują moduły baz danych do zarządzania MIB (Management Information Base), przechowujące informacje o tych obiektach. Znormalizowanym mechanizmem zbierania, przesyłania i pamiętania informacji zarządzających jest protokół zarządzania siecią. Najpopularniejszymi z nich są: protokół SNMP (Simple Network Management Protocol) i protokół CMIP (Common Management Information Protocol). Elementy proxy dostarczają informacji zarządzającej na rzecz innych jednostek.
Zarządzanie wydajnością
Celem zarządzania wydajnością jest pomiar i kontrola parametrów sieci. Umożliwia to utrzymywanie wydajności na akceptowanym poziomie. Przykładami tej funkcji systemu zarządzającego są: przepustowość sieci, czasy odpowiedzi oraz stopień użytkowania poszczególnych części sieci.
Zarządzanie wydajnością można sprowadzić do trzech podstawowych kroków:
1. Gromadzenie danych w formie zmiennych, interesujących administratora sieci.
2. Analiza danych w celu określenia normalnej pracy sieci.
3. Określenie progu wartości dla każdej zmiennej tak, by jego przekroczenie oznaczało problem występujący w sieci, którym trzeba się zająć.Jednostki zarządzające, rezydujące w poszczególnych urządzeniach sieciowych, w sposób ciągły monitorują zmienne. Jeśli zadany próg zostaje przekroczony, to jest generowany alarm, wysyłany następnie do systemu zarządzania siecią.
Zarządzanie konfiguracją
Celem zarządzania konfiguracją sieci jest monitorowanie sieci i systemowych informacji konfiguracyjnych w taki sposób, że działanie różnych wersji elementów sprzętowych i programowych może być śledzone i nadzorowane. Każde urządzenie sieciowe ma wiele wersji informacji z nim związanych, np. NetWare wersja 4.1.
Podsystemy zarządzania konfiguracją pamiętają te informacje w bazie danych. Przy pojawieniu się problemu baza danych jest przeszukiwana, aby wspomóc proces rozwiązania problemu.
Zarządzanie sprawozdawczością
Celem zarządzania sprawozdawczością jest pomiar parametrów użytkowych sieci, które mogą być regulowane w odniesieniu do pojedynczego użytkownika lub grupy użytkowników. Regulacja taka minimalizuje problemy sieci i ułatwia użytkownikom dostęp do sieci.
Pierwszym krokiem w zarządzaniu sprawozdawczością jest pomiar wykorzystania wszystkich ważnych zasobów sieciowych. Analiza tych rezultatów umożliwia wgląd w bieżące parametry użytkowe, które mogą być teraz zanotowane. Pewne korekty mogą być oczywiście potrzebne dla osiągnięcia optymalnych warunków dostępu. Od tego momentu poczynając, pomiary intensywności użycia zasobów sieci mogą być związane z billingiem.
Zarządzanie uszkodzeniami
Celem zarządzania uszkodzeniami jest detekcja uszkodzeń sieci i powiadamianie użytkowników o ich wystąpieniu. Ponieważ uszkodzenia mogą powodować nieakceptowalną degradację pracy sieci, zarządzanie uszkodzeniami jest - być może - najszerzej implementowanym elementem zarządzania siecią według ISO.
Zarządzanie uszkodzeniami umożliwia określenie symptomów uszkodzenia sieci oraz izolowanie występującego problemu. Potem problem jest definiowany, a rozwiązanie testowane. Na koniec detekcja i rozwiązanie problemu zostają zapamiętane.
Zarządzanie bezpieczeństwem
Celem zarządzania bezpieczeństwem jest sterowanie dostępem do zasobów sieci, tak by uniknąć degradacji pracy sieci, a w szczególności, by dostęp do zasobów sieci był niemożliwy bez właściwej autoryzacji. Na przykład, podsystem zarządzania bezpieczeństwem, monitorując logowanie się użytkowników do zasobów sieci, może nie zezwalać na dostęp tym, którzy nie używają właściwych kodów dostępu.
Podsystem zarządzania bezpieczeństwem dzieli niejako sieć na dwie części: autoryzowaną i nie autoryzowaną. Użytkownicy zajmujący w hierarchii pracowników firmy niskie szczeble mają zwykle bardzo ograniczony dostęp do zasobów sieci.
Podsystem zarządzania bezpieczeństwem realizuje wiele funkcji. Identyfikuje ważne zasoby sieci i określa relacje między nimi a zbiorami użytkowników. Ponadto monitoruje punkty dostępu do ważnych zasobów sieciowych.
Monitorowanie systemu na przykładzie IPTV
Jest to uproszczona wersja systemu IPTV. Widzimy tu główne punkty monitoringu. Badaniu podlegają parametry na stykach poszczególnych domen (A,B,C,D). Sprawdzane są szczególnie urządzenia narażone na obciążenia (A1,B1,C1,D1).
Punkty monitoringu systemu IPTV:
Punkty monitoringu systemu IPTV:
Funkcje określone mianem podstawowych są wspólne dla wszystkich punktów monitoringu.
Do funkcji podstawowych zaliczamy:
Żądania/odpowiedzi czasu rzeczywistego;
Powiadomienia w czasie rzeczywistym o zdarzeniach niezsynchronizowanych;
Niezawodne i bezpieczne dostarczanie wszelkich wiadomości w sieci;
Synchronizacja czasu z innymi punktami monitoringu.
Monitorowanie systemu IPTV
Punkty monitoringu systemu - w tabeli zdefiniowane zostały funkcje charakterystyczne dla każdego z punktów monitoringu.
Systemy do monitorowania
Zaawansowany system monitoringu pozwala na wprowadzenie lepszej kontroli przyjmowania zgłoszeń (ang. admission control) oraz dynamiczne modyfikacje parametrów kontraktów QoS przy jednoczesnym zachowaniu wysokiego poziomu subiektywnego postrzegania jakości usługi przez użytkownika końcowego (ang. Quality of Experience - QoE).
Działanie: wykonywanie pomiarów w sposób ciągły w rozproszonej architekturze systemu monitorowania parametrów warstwy fizycznej i łącza danych oraz na wprowadzeniu mechanizmu korekcyjnego w oparciu o historyczne dane pomiarowe.
Jakość usług schemat
Metody subiektywne
Na metody subiektywne oceny jakości wrażenia QoE składają się:
przygotowane do badań materiały
grupa uczestników
uśrednione wyniki z otrzymanych ocen stanowiące podstawę do oszacowania jakości danego pliku.
Grupa uczestników powinna zawierać minimum 15 osób w różnym przedziale wiekowym. Choć w preferowanej opcji grupa ta złożona jest z ludzi niebędących ekspertami w danej dziedzinie, dopuszcza się również takie opcje, gdzie tych 15 osób to inżynierowie i specjaliści od np. jakości obrazu. Osoby te przed przystąpieniem do właściwego testu informowane są o sposobie jego przeprowadzania, a także poddawane testowi próbnemu w celu „adaptacji wzroku oceniających do aktualnie panujących warunków"
Długość prezentowanych próbek badawczych powinna być tak dobrana, aby cała sesja testowa trwała maksymalnie 30 minut. Formalnie używany jest system oceniający MOS (ang. Mean Opinion Score), a zdefiniowany przez ITU w zaleceniu ITU-T P.800. System ten wykorzystuje pięciostopniową skalę. (Co widzimy na następnym slajdzie)
SYSTEM MOS
QoS
Jakość usług sieciowych (ang. Quality of Service - QoS) jest QoS jest pojęciem sieciowym, które określa poziom gwarantowanych osiągów parametrów sieciowych. Uogólniając, QoS jest zbiorem mechanizmów, które mają zapewnić dostarczenie przewidywalnego poziomu jakości usług sieciowych, poprzez zapewnienie określonych parametrów transmisji danych, w celu osiągnięcia satysfakcji użytkownika.
Definicja QoS jest związana z technicznym podejściem do gwarancji parametrów transmisji danych. Jednak inne podejście mogą mieć użytkownicy sieci, dla których najistotniejsze jest uzyskanie jak najbardziej zadowalającej jakości użytkowania danych usług. Jeszcze inne mają dostawcy, dla których istotne jest z jednej strony uzyskanie wysokiej oceny zadowolenia użytkownika, lecz z drugiej strony także zapewnienie możliwości technicznej jej realizacji i koszty. W związku z tym stosowany jest podział na trzy podstawowe kategorie QoS:
postrzegalną jakość usług (ang. perceived QoS),
ocenianą jakość usługi (ang. assessed QoS).
wrodzoną jakość usług (ang. intrisinc QoS),
Pierwsza z nich dotyczy wrażeń użytkownika podczas korzystania z usługi.
Oceniana jakość usługi występuje wtedy, gdy użytkownik stoi przed wyborem korzystania lub rezygnacji z tej usługi. Jego wybór może zależeć m.in. od reakcji dostawcy na reklamacje, ceny i marketingu.
Najważniejsza jest wrodzona jakość usług. Związana jest z parametrami technicznymi, parametrami łącza transmisyjnego, poprzez zastosowane protokoły transmisyjne do mechanizmów mających zapewnić jakość usługi.Parametrami, które determinują wrodzoną jakość usług są:
1)przepustowość;
2)opóźnienie;
3)fluktuacje opóźnienia;
4)straty pakietów;
Przykładowe rozwiązania
Network Performance Monitoring przeznaczony jest do monitorowania jakości działania sieci telekomunikacyjnych w czasie rzeczywistym. Rozwiązanie poprawia efektywność operacyjną operatora sieci telekomunikacyjnych oraz znacząco zmniejsza całkowity koszt utrzymania (Total Cost of Ownership).
Network Performance Monitoring monitoruje wydajność sieci poprzez analizę kluczowych wskaźników efektywności sieci zdefiniowanych przez użytkownika.
System przygotowany jest do działania na dużych wolumenach danych zebranych z różnych technologii (UMTS, EVDO, IP/MPLS, WiMAX, LTE, etc.). Rozwiązanie umożliwia śledzenie wskaźników w czasie rzeczywistym tak, aby pracownicy mogli błyskawicznie reagować na wszelkie problemy związane z wydajnością sieci.
Network Performance Monitoring umożliwia elastyczne modelowanie ważnych parametrów związanych z monitoringiem wszelkich aspektów związanych z wydajnością sieci. Zebrane przez system dane charakteryzuje bardzo wysoka szczegółowość.
Przykładowe rozwiązania
MESH- Zaawansowany system monitorowania w sieciach standardu IEEE 802.11a/g/e o strukturze kraty ze wsparciem jakości świadczonych usług.
Projekt badawczy podejmuje problematykę ciągłego monitorowania parametrów warstwy fizycznej i podwarstwy MAC w węzłach bezprzewodowej sieci kratowej oraz gromadzenia i przetwarzania wyników pomiarowych, w krótkim i długim horyzoncie czasowym. Zaawansowany system monitoringu pozwala na wprowadzenie lepszej kontroli przyjmowania zgłoszeń (ang. admission control) oraz dynamiczne modyfikacje parametrów kontraktów QoS przy jednoczesnym zachowaniu wysokiego poziomu subiektywnego postrzegania jakości usługi przez użytkownika końcowego (ang. Quality of Experience - QoE).
Efektem końcowym projektu jest model architektury zaawansowanego systemu monitorowania parametrów warstwy fizycznej i łącza danych, którego pomiary poprawiają jakość świadczonych usług i który pozwala na optymalizację konfiguracji parametrów nadajników w węzłach bezprzewodowej sieci o strukturze kraty. Poszczególne moduły tworzące architekturę systemu monitorowania zostały zaimplementowane w systemie operacyjnym Linux i uruchomione w węzłach testowej topologii sieci kratowej.