КИБЕРБЕЗОПАСНОСТЬ
DOI: 10.54309/IJICT.2022.9.1.002
Бахтиярова Е.А.1, Онгенбаева Ж.Ж.2, Каримова К.М.3, Ерланкызы А.4
1,2,3,4Международный университет информационных технологий, Алматы, Казахстан
Научный руководитель: Бахтиярова Е.А.
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕТИ СОТОВОЙ СВЯЗИ
Аннотация. В статье представлены основные методы оценки качества услуг сотовой связи, основанные на сборе и обработке статистической информации, получаемой с контроллеров и счетчиков базовых станций, приведены главные формулы и характеристики качества предоставляемой услуги сотовыми операторами, а также подробно описаны и рассчитаны эффективность и доступность сети сотовой связи.
Ключевые слова: сотовая связь, трафик, абонент, интернет, мобильная станция, SMS- сообщение, сеанс, время задержки, счетчики, контроллер.
Введение
Сети сотовой связи стремительно прогрессируют на сегодняшний день в мире и обществе. Они также упростили экономический вопрос распределения частот и повторного их использования, для лучшей пропускной способности. Сама сеть и система сотовой связи состоит и содержит очень масштабное количество конфигураций и функций, что в свою очередь составляют фундамент, на котором вся система оперирует.
Но у всего имеется хоть один весомый фактор, идентифицирующий прогресс средств и насущную потребность во взаимообмене разного рода информации между абонентами и пользователями. В целях угождения запросам абонентов, и постоянному спросу на актуальные и скоростные услуги, операторы связи тщательно следят за параметрами, функционалом доступности и эффективностью своих сетей связи.
Структура оборудования систем сотовой связи
При огромной конкуренции на рынке связи, каждый сотовый оператор старается преуспеть и заработать хорошую репутацию, чтобы получить наибольшую прибыль. Для полного удовлетворения качеством и эффективностью сети у абонентов, операторы обязаны 24/7 следить за своим оборудованием и его корректным функционированием. Если же данные условия не будут выполнены, то оператор связи в лице компании не будет конкурентоспособным на рынке.
Корректное функционирование оборудования: коммутаторов, контроллеров, базовых станций считается верным, но также не стоит забывать о доступности сети и ее эффективности.
Если остановиться на базовых станциях (БС), то каждая БС любого оператора связи, обслуживает определенного количество абонентов. Она работает в нескольких технологиях одновременно (2G/3G/4G), и вещает несколькими несущими по 1,2,3 секторам. Для оценки качественных показателей нужен этап проверки всех имеющих параметров с оборудования базовых станций.
А также нужно знать структуру и архитектуру сетей сотовой связи. Ведь любые показатели можно снять с оборудования и аппаратуры подвижных систем связи.
С БС списываются данные, которые позже прописываются на MSC (Контроллер), а далее через счетчики (Counters) передаются в Отдел качества и мониторинга сети, что можно наблюдать на рисунке 1.
Рисунок 1 – «Структура оборудования систем сотовой связи с счетчиками»
У каждой базовой станции имеются счетчики, которые хранят информационные данные о сервисе и работе той или иной услуги в базовой станции. А также хранят и передают все информации касательно активных абонентов, количества успешных и неуспешных звонков от абонентов А до абонентов Б, и процент количества успешных, переданных файлов.
RAN - на самом деле является системой базовых станций. Термин RAN часто используется для обозначения различий в технологиях доступа к абонентской сети по сравнению с другими стандартами сотовой связи.
Одним из важных и главнейших обязанностей сети RAN заключается во взаимосвязи между сетью и мобильным терминалом абонента. Качество соединения, скорость передачи пакетов, критическое количество абонентов и другие характеристики зависят от этого элемента сети.
У сотового оператора имеется отдел, ответственный за свой элемент в структуре оборудования сотовой связи. За систему базовых станций, то есть RAN как говорилось ранее, отвечает отдел мониторинга качества сети.
В отделе мониторинга качества сети, за каждые сутки снимается информация со счетчиков, которые позже обрабатываются по определенному городу, где уже можно будет увидеть отклонения или доступность сети. Пример сводки данных предоставлен в таблице 1.
Таблица 1 – «Сводка показательных метрик данных с базовых станций города за месяц»
Date L.Cell.
Avail.Dur(s)
L.Cell.
Unavail.
Dur.Summary(s)
VS.Cell.
Unavail Time(s)
VS.Cell.
Unavail Time.Sys(s)
Average PS\Drop rate (%)
All sectors in wholenetwork
in one day 4G CA 3G CA 2G CA 01.10.2021 127454100,00 41925,00 322928,00 103385,00 0,36 31113,00 99,97 99,98 99,43 02.10.2021 127376475,00 18903840,00 131515,00 619707,00 0,45 38707,00 87,08 100,00 99,98 03.10.2021 123758583,00 86151,00 20550,00 508248,00 0,45 39165,00 99,93 97,98 99,98 04.10.2021 124483363,00 24957,00 0,00 238540,00 0,45 38811,00 99,98 99,98 99,02 05.10.2021 124633589,00 0,00 0,00 228630,00 0,46 39813,00 100,00 99,43 99,43 06.10.2021 125030286,00 4587,00 0,00 191380,00 0,50 43122,00 100,00 99,98 99,98 07.10.2021 125122437,00 59850,00 0,00 242489,00 0,50 43554,00 99,95 99,02 99,98 08.10.2021 125539449,00 130,00 0,00 181574,00 0,45 38923,00 100,00 99,43 99,43
09.10.2021 125600643,00 53635,00 0,00 1174349,00 0,45 38707,00 99,96 99,98 99,98 10.10.2021 125556213,00 21126010,00 176554,00 1466949,00 0,45 38811,00 85,60 99,98 99,43 11.10.2021 127522800,00 154641,00 965960,00 172800,00 0,31 26948,00 99,88 99,15 99,98 12.10.2021 127371759,00 171615,00 264736,00 180423,00 0,31 27147,00 99,87 98.87 97,98 13.10.2021 127333185,00 167005,00 1208871,00 209339,00 0,31 27104,00 99,87 98,98 99,98 14.10.2021 127359395,00 174570,00 211297,00 700869,00 0,50 42794,00 99,86 99,43 99,43 15.10.2021 125539449,00 177870,00 993718,00 892893,00 0,44 38439,00 99,86 99,25 99,98 16.10.2021 125600643,00 199053,00 97171,00 1277721,00 0,46 39839,00 99,84 99,98 99,98 17.10.2021 125625600,00 21722634,00 9115,00 1277296,00 0,45 39165,00 85,26 97,98 99,98 18.10.2021 127333185,00 271037,00 0,00 350468,00 0,31 27104,00 99,79 99,02 99,02 19.10.2021 127359395,00 196411,00 377730,00 716686,00 0,50 42794,00 99,85 99,43 97,98 20.10.2021 127351830,00 76914,00 3190,00 447556,00 0,44 38439,00 99,94 99,25 99,98 21.10.2021 124699024,00 333963,00 14195,00 465871,00 0,46 39839,00 99,73 99,98 99,43 22.10.2021 123758583,00 86151,00 20550,00 508248,00 0,45 39165,00 99,93 97,98 99,98 23.10.2021 124483363,00 24957,00 0,00 238540,00 0,45 38811,00 99,98 99,98 99,02 24.10.2021 124633589,00 0,00 0,00 228630,00 0,46 39813,00 100,00 99,43 99,43 25.10.2021 127376475,00 18903840,00 131515,00 619707,00 0,45 38707,00 87,08 100,00 99,98 26.10.2021 125122437,00 59850,00 0,00 242489,00 0,50 43554,00 99,95 99,02 99,98 27.10.2021 125539449,00 130,00 0,00 181574,00 0,45 38923,00 100,00 99,43 99,43 28.10.2021 125600643,00 53635,00 0,00 1174349,00 0,45 38707,00 99,96 99,98 99,98 29.10.2021 127526270,00 19692791,00 303120,00 163823,00 0,50 43122,00 86,62 99,98 100,00 30.10.2021 127451165,00 22772586,00 66268,00 2545274,00 0,50 43554,00 84,84 99,02 100,00 31.10.2021 124633589,00 24957,00 0,00 818001,00 0,42 36115,00 99,98 99,98 99,43
В любой сфере имеются ключевые показатели эффективности, такие как KPI (Key Performance Indicator). Они существенны поставленным целям компании, и все данные можно наблюдать в виде графиков. В случае сферы телекоммуникации KPI используют для наблюдения и проверки качества сети и её доступности. KPI можно просмотреть и просчитать с каждой нужной технологии сети 2G/3G/4G.
Рисунок 2 – «График доступности и эффективности сети 2G/3G/4G»
Ключевые показатели эффективности (KPI) можно разделить по неким характеристикам, которые они собой представляют. К ним относятся: качество сервиса, характеристики технического и обычного обслуживания, целостность, доступность, надежность.
Формула расчета KPI:
KPI = [LTE Setup Success Rate] =(( [L.RRC.ConnReq.Succ.Emc] + +[L.RRC.ConnReq.Succ.HighPri] + [L.RRC.ConnReq.Succ.MoData] + +[L.RRC.ConnReq.Succ.Mt] )/( [L.RRC.ConnReq.Msg.disc.FlowCtrl] + +[L.RRC.ConnReq.Att.Emc] + [L.RRC.ConnReq.Att.HighPri] +
+[L.RRC.ConnReq.Att.MoData] + [L.RRC.ConnReq.Att.Mt] ))*
*( [L.E-RAB.SuccEst] / [L.E-RAB.AttEst] )*{100} (1)
Расчет доступности сети 2G/3G/4G по формуле CA:
[CA] = ([L.Cell.Avail.Dur]/([L.Cell.Avail.Dur] +
+[L.Cell.Unavail.Dur.Summary]))*{100} (2)
Рисунок 3 – «График доступности сети»
Таким образом исходя от данных со счетчиков, которые перенесены на графики, мы получаем доступность и эффективность сети за месяц. Что и показывает нам как работает сеть и технологии сотовой связи. По графику на рисунке 3, изображена доступность сети. У каждого сотового оператора имеется допустимое, а точнее минимальное значение качества связи. В большинстве случаев это примерное значение в 93-94%. Если же показатели будут меньше допустимого значения в сумме за определенный период, на той или же иной местности обслуживаемой БС, будут проведены оптимизационные работы для улучшения качества сигнала сети.
Заключение
Подытоживая проведенную работу, были изучены основные методы оценки качества услуг сотовой связи, основанные на сборе и обработке статистической информации, получаемой с контроллеров и счетчиков базовых станций. Были рассчитаны формулы и характеристики качества предоставляемой услуги сотовыми операторами, а также подробно описаны эффективность и доступность сети сотовой связи.
С нынешней скоростью эволюции технологий, возможно, что уже в течение пяти лет сотовые сети выйдут на более высокий уровень. Качественные сервисные услуги, предоставляемые операторами связи в будущем, смогут приносить им основательный доход. И основываясь на прибыли, каждый сотовый оператор будет стараться предоставлять качественные услуги связи своим абонентам.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сети мобильной связи LTE. Технологии и архитектура.\ Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Юрчук А.Б. – М: Эко-Трендз, 2010. – 284 с.
2. Система мониторинга показателей доступности сетей мобильной связи стандарта lte-a / Фадеев Владимир Анатольевич, Зайдуллин Шайхрозы Васимович// Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки». – 2020. – DOI: 10.36724/2072–8735- 2021-15-3-4-16.
3. Бабков А., Цикин И. Сотовые системы мобильной радиосвязи: учебник для ВУЗов. - БХВ- Петербург, 2013–432 с.
4. Setting Up Counters [Электронный ресурс] URL: https://docs.oracle.com/cd/E18727_01/
doc.121/e13089/T417182T417197.htm#T417330 (дата обращения 10.08.2021)
5. Архитектура сети LTE // URL: http://pro3gsm.com/arhitektura-seti-lte/ [Электронный ресурс]
(дата обращения 18.09.21)
REFERENCES
1. LTE mobile communication networks. Technologies and architecture. Tikhvinsky V.O., Terentyev S.V., Yurchuk A.B. - Moscow: Eco-Trends, 2010.- 284 p.
2. Monitoring system of indicators of availability of LTE-a standard mobile communication networks / Vladimir Anatolyevich Fadeev, Shaikhrozy Vasimovich Zaidullin// Text of a scientific article on the specialty "Computer and Information Sciences". - 2020. - DOI: 10.36724/2072-8735- 2021-15-3-4-16.
3. Babkov A., Tsikin I. Cellular mobile radio communication systems: textbook for universities. - BHV-Petersburg, 2013 - 432 p.
4. Setting Up Counter [Electronic resource] URL:https://docs.oracle.com/cd/E18727_01/doc.121/
e13089/T417182T417197.htm#T417330(accessed 10.08.2021)
5. LTE network architecture [Electronic resource] // URL: http://pro3gsm.com/arhitektura-seti-lte (accessed 18.09.21).
Бахтиярова Е.А., Онгенбаева Ж.Ж., Каримова К.М., Ерланкызы А.
Ұялы байланыс желісінің тиімділігін бағалау
Андатпа. Мақалада негізгі станциялардың контроллерлері мен есептегіштерінен алынған статистикалық ақпаратты жинауға және өңдеуге негізделген ұялы байланыс қызметтерінің сапасын бағалаудың негізгі әдістері келтірілген. Ұялы байланыс операторлары ұсынатын қызмет сапасының басты формулалары мен сипаттамалары келтірілген, сондай-ақ ұялы байланыс желісінің тиімділігі мен қолжетімділігі егжей-тегжейлі сипатталған және есептелген.
Түйін сөздер: ұялы байланыс, трафик, абонент, интернет, мобильді станция, SMS-хабарлама, сеанс, кідіріс уақыты, есептегіштер, контроллер.
Bakhtiyarova Ye.A., Ongenbaeva Zh.Zh., Karimova K.M., Yerlankyzy A.
Evaluation of the Effectiveness of the Cellular Network
Abstract. The article presents main methods for assessing the quality of cellular communication services based on the collection and processing of statistical information received from controllers and counters of base stations. Main formulas and characteristics of the quality of the service provided by cellular operators are given, as well as the efficiency and availability of the cellular network are described in detail and calculated.
Key words: cellular communication, traffic, subscriber, Internet, mobile station, SMS message, session, delay time, counters, controller.
Авторлар туралы мәлімет:
Бахтиярова Елена Ажибековна, т.ғ. к., ассоц м. а. халықаралық ақпараттық технологиялар университетінің "Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар" кафедрасының меңгерушісі.
Онгенбаева Жадыра Жұмабекқызы, аға оқытушы, Халықаралық ақпараттық технология- лар университетінің "Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар" кафедрасының магистрі.
Каримова Камила Мәуленқызы, Халықаралық ақпараттық технологиялар университетінің
"Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар" кафедрасының екінші курс магистранты.
Ерланқызы Айнұр, Халықаралық ақпараттық технологиялар университетінің "Радиотехника, электроника және телекоммуникация" кафедрасының екінші курс магистранты.
Сведения об авторах:
Бахтиярова Елена Ажибековна, к.т.н., и.о. ассоц. проф., заведующая кафедрой «Радио- техники, электроники и телекоммуникаций» Международного университета информационных технологий.
Онгенбаева Жадыра Жумабековна, сениор-лектор, магистр кафедры «Радиотехника, электроника и телекоммуникаций» Международного университета информационных техно- логий.
Каримова Камила Мауленкызы, магистрант второго курса кафедры «Радиотехники, электроники и телекоммуникаций» Международного университета информационных техно- логий.
Ерланкызы Айнур, магистрант второго курса кафедры «Радиотехники, электроники и телекоммуникаций» Международного университета информационных технологий.
About authors:
Bakhtiyarova Yelena Azhibekovna, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of "Radio Engineering, Electronics and Telecommunications" of the International Information Technology University.
Ongenbaeva Zhadyra Zhumabekovna, Master of Sc., Senior Lecturer of the Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications of the International Information Technology University.
Karimova Kamila Maulenkyzy, Master student, the Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications of the International Information Technology University.
Yerlankyzy Ainur, Master student, the Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications of the International Information Technology University.
