ВЕРОЯТНОСТНЫЙ  ПОДХОД  В  АНАЛИЗЕ  ПРИЧИН  ДЕФЕКТНЫХ  ЗВОНКОВ  СЕТИ  СОТОВОЙ  СВЯЗИ  3G

Хакимов  Рахматджон  Иномович

преподаватель  Худжандского  государственного  университета  им.  академика  Б.  Гафурова,  Республика  Таджикистан,  г.  Худжанд

E -mail:  rahmatjon  at  gmail.com

PROBABILISTIC  APPROACH  TO  ANALYSIS  OF  THE  CAUSES  OF  DEFECTIVE  CALLS  IN  3G  CELLULAR  NETWORK

Hakimov  Rahmatjon

teacher  at  Khujand  State  University  named  after  academician  B.  Gafurov ,  Republic  of  Tajikistan,  Khujand

АННОТАЦИЯ

Статья  посвящена  проблеме  поиска  причин  дефектных  звонков  абонентов  сети  сотовой  связи  3G  (WCDMA).  Исследуется  возможность  использования  вероятностных  оценок  событий  —  причин  дефектных  звонков  на  примере  функционирования  базовых  приемопередающих  станций  компании  Huawei®. 

abstract

The  problem  of  defining  the  causes  of  defective  call  in  3G  (WCDMA)  cellular  network  is  analyzed  in  this  paper.  The  possibility  of  using  probabilistic  estimations  of  events  causing  the  defective  calls  is  considered  is  the  case  of  base  transceiver  stations  of  Huawei®  company. 

Ключевые  слова:   вероятность;  оценка;  звонок;  дефект;  причина;  3G,  WCDMA.

Keywords:  probability;  estimation;  call;  defect;  cause;  3G;  WCDMA.

Введение.  Технологии  сотовой  связи  третьего  поколения  (3G,  WCDMA)  породили  рынок  с  высоким  уровнем  конкуренции.  Вопрос  поддержания  и  улучшения  качества  работы  сети  сотовой  связи  актуален,  в  связи  с  его  непосредственным  отношением  к  удовлетворенности  абонента  (клиента)  работой  оператора  (поставщика  услуг). 

Звонок  считается  дефектным,  если  произошел  провал  звонка  до  первого  гудка  или  обрыв  звонка  до  отбоя.  Проблемы,  возникающие  при  передаче  радиосигналов,  описываются  в  [1,  с.  124].  В  данной  части  работы  рассмотрены  только  звонки  канальной  коммутации  (CS,  Circuit  Switching)  в  сети  сотовой  связи  третьего  поколения  (3G)  [8].

Для  определения  причин  провалов  звонков  в  сети  сотовой  связи,  работающей  на  технологии  WCDMA,  нами  был  использован  метод  «Пять  почему»  [9].  Следующая  диаграмма,  частично  отображающая  причинно-следственные  связи  провалов  звонков  (call  failure)  в  3G  (WCDMA),  была  построена  в  результате  использования  вышеупомянутого  метода:

Рисунок  1.  Диаграмма  (упрошенная)  причинно-следственных  связей  провалов  звонков  в  3 G  (WCDMA)

Диаграмма  1  не  претендует  на  полноту  анализа,  однако  на  её  основе  можно  построить  вероятностную  модель  для  оценки  причин  наблюдаемых  дефектных  звонков. 

Постановка  задачи .  Рассматривается  вопрос  об  оценке  вероятности  причин  дефектов  в  телефонных  звонках  абонентов  сотовой  связи  при  функционировании  базовых  приемопередающих  станций  (далее  БС)  [1,  с.112]  в  определенный  конечный  промежуток  времени.

Предполагается,  что  известны  числа  n_j,  m_j,  j  =  1,  ...,  k, 

где:  k  —  общее  количество  БС  в  сети  оператора;

n_j   —  общее  количество  звонков  поступивших  в  j-ю  станцию;

m_j   —  количество  дефектных  звонков  среди  поступивших  в  j-ю  станцию.

Предполагается,  что  n_j  >  0,  j  =  1,  ...,  k.

Введем  следующие  обозначения:

n   =  n₁  +  ...  +  n_k  —  общее  количество  звонков,

m   =  m₁  +  ...  +  m_k  —  общее  количество  дефектных  звонков,

  —  итоговая  доля  дефектных  звонков,

  —  доля  дефектных  звонков  при  обслуживании  j-ой  станцией.

Рассмотрим  следующие  случайные  события:

A   —  наугад  выбираемый  звонок  из  поступивших  окажется  дефектным;

B_j   —  наугад  выбираемый  звонок  из  поступивших  обслуживался  j-ой  станцией,  j=1,...,k.

Каждый  звонок  (входящий  или  исходящий)  в  каждый  момент  времени  обслуживается  одной  станцией.  Следовательно,  события  B_j,  j=1,...,k  образуют  полную  систему  несовместных  событий.

Все  причины  дефектов  разделены  на  взаимоисключающие  типы  —  события  C₁,  C₂,  ...,  C_l,  где  l  —  общее  количество  типов.  Таким  образом,  дефектный  звонок  случается  тогда  и  только  тогда,  когда  происходит  одно  из  событий  C_i,  i  =  1,  ...,  l.  Следовательно,  события  C_i,  i=1,...,l  образуют  полную  систему  несовместных  событий.

Пусть  c_i,j  –  количество  дефектов  на  j-й  БС  по  причине  C_i,  i  =  1,  ...,  l,  то  есть  количество  дефектов  в  случае  события  .  Тогда  для  количества  дефектных  звонков  m_j  на  j-й  БС  имеет  место

m_j   =  c_1,j  +  ...  +  c_l,j,      "j=1,...,k.

Отсюда  для  общего  количества  дефектных  звонков  имеет  место

Вероятностные  оценки.  Вычисления  вероятностей  будем  производить  в  соответствии  с  классическим  определением  вероятности  [2,  с.  18].

A .  Имея  в  виду,  что:

1.  вероятность  того,  что  звонок  будет  обслужен  j-ой  станцией  (доля  звонков,  обслуживаемых  j-ой  станцией),  равна  ; 

2.  вероятность  того,  что  обслуженный  j-ой  станцией  звонок  будет  дефектным  (доля  дефектных  звонков  при  обслуживании  j-ой  станцией),  равна  .

Согласно  формуле  Байеса  [2,  с.  51]  условная  вероятность    вычисляется  по  формуле:

Получаем  следующую  формулу  для  вычисления  условной  вероятности    обслуживания  дефектного  звонка  j-ой  станцией:

B .  Вычислим  условную  вероятность    —  вероятность  того,  что  случайно  выбранный  звонок  имеет  причину  дефекта  C_i  при  условии,  что  этот  звонок  оказался  дефектным:

.

Здесь:

,  так  как  события  C_i  и  A  —  зависимы  и  их  пересечение  равно  C_i;

  —  вероятность  того,  что  случайно  выбранный  звонок  окажется  дефектным.

Таким  образом,

.

Пример  практического  применения .  В  ходе  данного  исследования  были  проанализированы  причины  провалов  звонков  в  сети  3G  (WCDMA),  обслуживаемой  оборудованием  компании  Huawei  [7],  [6],  в  одной  из  компаний,  предоставляющих  услуги  сотовой  связи.  Ниже  таблицы  1  и  2,  отображающие  статистику  за  1  сутки  в  части  зоны  покрытия  данной  сети.  Эти  данные  были  получены  в  начале  данного  исследования.

Таблица  1.

Данные  по  общему  количеству  попыток  звонков,  успешных  соединений  и  провалов  звонков

Таблица  2.

Данные  по  типам  событий,  являющимся  причинами  провалов  звонков  за  рассматриваемый  период

Из  таблицы  2  видно,  что  причиной  78.00%  всех  провалов  звонков  было  событие  типа  «VS.RAB.FailEstabCS.DLIUBB.Cong».  Некоторые  возможные  причины  возникновения  события  «VS.RAB.FailEstabCS.DLIUBB.Cong»  и  варианты  их  устранений:

·     перегруз  интерфейса  IuB  (между  RNC  и  NodeB).  Расширение  пропускной  способности  данного  интерфейса,  например,  путем  замены  несущих  с  TDM  (E1)  на  IP;

·     «узким  местом»  (bottleneck)  данной  проблемы  может  являться  элемент  сети  уровнем  выше  NodeB.  Нужно  проверить,  наблюдается  ли  на  RNC  в  часы  наибольшей  нагрузки  перегруз  плат.  Если  да,  то  расширить  эти  платы.

Вопрос  о  повышении  эффективности  обслуживания  звонков  перераспределением  нагрузок  между  станциями  в  некоторой  степени  обсуждается  в  [3].  В  [4]  и  [5]  исследуется  алгоритм  поддержки  принятия  решения  по  выбору  БППС,  улучшение  работы  которых  даст  наилучший  эффект  в  уменьшении  итоговой  доли  дефектных  звонков  в  общем  количестве  звонков,  произведенных  в  рассматриваемый  промежуток  времени.

Выводы .  Полученные  в  данной  работе  формулы  вероятностных  оценок  могут  быть  использованы  в  работах  по  определению  наиболее  вероятных  причин  дефектов  звонков  абонентов  сети  сотовой  связи.  Для  построения  более  полной  картины  причинно-следственных  связей  возникновения  дефектных  звонков  необходимо  изучить  техническую  документацию  от  конкретного  производителя  оборудования  радиоподсистемы  (RAN)  и  процедуру  установки  носителя  радиодоступа  (RAB  Setup  flow),  например  в  [7].

Список  литературы:

1.Зингеренко  Ю.А.  Основы  построения  телекоммуникационных  систем  и  сетей  /  Конспект  лекций.  СПб:  СПбГУ  ИТМО,  2005.  —  143  с.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://books.ifmo.ru/file/pdf/85.pdf  (дата  обращения:  14.11.2014).

2.Кремер  Н.Ш.  Теория  вероятностей  и  математическая  статистика:  Учебник  для  вузов.  2-е  изд.,  перераб.  и  доп.  М.:  ЮНИТИ-ДАНА,  2004.  —  573  с.

3.Наимов  А.Н.,  Хакимов  Р.И.  Математические  вопросы  эффективного  обслуживания  телефонных  звонков  абонентов  сотовой  связи  //  Современные  методы  прикладной  математики,  теории  управления  и  компьютерных  технологий  (ПМТУКТ-2014)  /  Сб.  тр.  VII  междунар.  науч.  конф.  (Воронеж,  14—21  сентября  2014  г.)  Воронеж:  Изд.  «Научная  книга»,  2014.  —  С.  270—275.

4.Хакимов  Р.И.  Алгоритм  поддержки  принятия  решения  по  повышению  качества  сети  сотовой  связи  //  Наука  и  современность  —  2014:  сборник  материалов  ХXXIII  Международной  научно-практической  конференции  (Новосибирск,  17  ноября  2014  г.)  Новосибирск:  Изд.  ЦРНС,  2014.  —  С.  141—151.

5.Хакимов  Р.И.  Числовая  оценка  эффективности  и  ранжирование  БППС  сотовой  связи  //  Естественные  и  математические  науки  в  современном  мире  /  Сб.  ст.  по  материалам  XXV  междунар.  науч.-практ.  конф.  №  12  (24).  Новосибирск:  Изд.  «СибАК»,  2014.  —  С.  54—65.

6.3G  Huawei  RAN  Resource  Monitoring  and  management  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL  https://www.academia.edu/6572434/3G_Huawei_RAN_Resource_Monitoring_and_management  (дата  обращения:  19.12.2014).

7.BSC6900  UMTS  Product  Documentation  //  Library  Version:  03.  Date:  4/25/2012  -Copyright  ©  Huawei  Technologies  Co.,  Ltd.  2012.

8.David  J.  Goodman.  "3G  CELLULAR  STANDARDS  AND  PATENTS".  IEEE  Wireless  com.  Polytechnic  Institute  of  New  York  University.  Retrieved  2012-06-24  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://eeweb.poly.edu/dgoodman/wirelesscom2005.pdf  (дата  обращения:  22.12.2014).

9.            Robert  B.  Pojasek.  Asking  "Why?"  five  times  //  Environmental  Quality  Management;  Autumn  2000;  10,  1;  ABI/INFORM  Trade  &  Industry  —  pg.  79.