Transcript Piiri- ja pakettikytkent isen matkaviestinverkon merkinannon monitorointi

Diplomityö:
Piiri- ja pakettikytkentäisen
matkaviestinverkon merkinannon
monitorointi
Milla Nissinen
Valvoja: Prof. Raimo Kantola
Ohjaaja: DI Henri Hovi, DNA Oy
24/07/2016
Sisältö
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Taustat, tutkimusongelma ja tavoitteet
Tutkimusmenetelmä
Analysointijärjestelmävaihtoehdot
Analysoinnin piiriin halutut rajapinnat ja protokollat
Muut vaatimukset
Analyyttinen hierarkiaprosessi (AHP)
•
•
•
7.
8.
9.
Paremmuusjärjestys kriteereille
Paremmuusjärjestys verkon analysointivaihtoehdoille kunkin
kriteerin suhteen
Kokonaistulokset, kun tuloksissa huomioitu eri kriteerien
painoarvot
•
•
10.
•
•
•
12.
13.
24/07/2016
Ilman kustannuksia
Kustannusten kanssa
Herkkyysanalyysi
•
11.
Hierarkiapuu
Parivertailu
Ominaisvektori
AHP -päätöksentekoprosessin tuloksille
Ilman kustannuksia
Kaikki kriteerit painoarvoltaan yhtä suuria
Ratkaisukokonaisuuden painoarvoa kasvatettu
Johtopäätökset
Suositusehdotus
Tulevaa tutkimusta
2
Taustat, tutkimusongelma ja tavoitteet
•
DNA:n nykyinen Agilentin access7 verkon analysointiratkaisu kattaa vain GSM -verkon sekä
vain pieneltä osin piirikytkentäisen UMTS -verkon signaloinnin valvontaa.
•
Piirikytkentäisen UMTS -verkon signaloinnin valvonta palvelun päästä -päähän tasolla uupuu
kokonaan ja pakettikytkentäisen
•
UMTS -verkon puolella valvontaa liikenteen signaloinnille ei ole vielä ollenkaan.
•
Haluttiin kartoittaa Agilentin access7 -järjestelmän vaihtoehtoja
•
Työn tarkoituksena on vastata kysymyksiin, että:
•
•
•
Diplomityön tavoitteena on vertailla tarjolla olevia verkon analysointimenetelmiä, jotta
löydettäisiin ratkaisu:
•
•
•
Mikä olisi paras verkon analysointiratkaisu DNA:lle jatkossa?
Millä keinoin DNA verkko-operaattorina pystyy turvaamaan verkon signaloinnin kokonaisvaltaisen
analysoinnin mahdollisimman joustavasti verkkoarkkitehtuurimuutoksissa?
olemassa oleviin verkon valvonnan puutteisiin
tuleviin haasteisiin verkon kehittämistä ja valvonnan laajentamista ajatellen
Päätavoitteena on kuitenkin antaa eväitä päätöksenteon avuksi sekä esittää suositusehdotus
analysointiratkaisusta, joka toisi valvonnan piiriin sekä piirikytkentäisellä puolella että
pakettikytkentäiselle puolella nyt analysoinnin ulkopuolelle jääneet verkon osat rajapintoineen.
24/07/2016
3
Tutkimusmenetelmä
•
Viestinverkkojen monitoroinnista ei juurikaan ole olemassa kirjallisuutta tai
tehtyä tutkimusta. Aiheeseen liittyviä aiemmin tehtyjä diplomitöitä löytyi
muutama sähkö- ja tietoliikennetekniikan osastolta. Muutoin materiaali
pääosin analysaattorivalmistajien dokumentteja.
•
Tutkimusmenetelmänä käytettiin analyyttistä hierarkiaprosessia (AHP),
jonka on kehittänyt Thomas L. Saaty 70-luvulla.
•
Ennen varsinaista analyyttistä hierarkiaprosessia:
•
•
•
Valittiin evaluoitavat analysaattorivalmistajat
Asiantuntijatiimi osallistui järjestettyihin tuotteiden esittely- ja demotilaisuuksiin.
Analyyttinen hierarkiaprosessin vertailu perustuu asiantuntija-arvioihin.
24/07/2016
4
Analysointijärjestelmä vaihtoehdot
1.
Agilent, access7
+
+
+
–
2.
NetHawk, M5
+
+
+
–
3.
Joustava päivittää
Vahva protokollatuki
Tuotekehitys ja -tuki Suomessa
Räätälöityratkaisu
Radcom, Omni-Q
+
–
–
4.
Olemassa oleva järjestelmä, joten laajennuksella
saadaan ehjä monitorointinäkymä palvelun päästä
-päähän
Tuttu käyttää
Kattava kaupallinen järjestelmä
Raskas ja kallis päivittää
Kattava kaupallinen järjestelmä
Ei määriteltynä kehityspolkua, vaan kehitys
asiakkaiden toiveiden pohjalta
Ei teknistä tukihenkilöä Suomessa
Tektronix, K-18
+
–
–
Joustava päivittää
Räätälöityratkaisu
Ei teknistä tukihenkilöä Suomessa
24/07/2016
5
Analysoinnin piiriin halutut rajapinnat ja protokollat
PSTN
(ISUP)
•
Yhtenä vaatimuksena on,
että analysointijärjestelmä
tukee kaikkia kuvassa
esitettyjä rajapintoja ja
protokollia.
Gi
Gp
(GTP)
C
(MAP)
GMSC-S
CN
Gc
(MAP)
HLR
GGSN
PSTN
(ISUP)
Nc
(BICC)
D
(MAP)
Gr
(MAP)
Gp
(GTP)
Gn
(GTP)
•
Tämä vaatimus täyttyy
jokaisen tarkastelussa
olevan
analysaattorivalmistajan
tuotteen kohdalla.
MSC-S
(VLR)
Gs
(BSSAP+)
Mc
(GCP)
MGW
SGSN
IuCS
(RANAP)
Gb
(BSSGP)
CS core
IuPS
(RANAP)
PS core
A
(BSSAP)
BSC
GERAN
24/07/2016
RNC
UTRAN
6
Muut vaatimukset
•
Analysointijärjestelmässä tulee olla vianhallintaan tarkoitetut puheluiden ja
yhteystapahtumien jäljennystoiminnot, joilla voidaan tapahtumia seurata verkon päästä päähän tasolla.
→ Vaatimukset täyttyvät kaikkien analysointilaitteiden osalta.
•
Analysointia pitää pystyä tekemään sekä reaaliaikaisesti että jälkeenpäin taltioinneista.
→ Agilentin ja Radcomin tuotteet soveltuvat tähän tuoterakenteidensa vuoksi parhaiten, mutta myös
NetHawkin ja Tektronixin tuotteillakin vaatimus täyttyy eli tallennukseen käytetään asiakkaan omia
tallennuslevyjä tai tietokantoja, joihin tuodaan data liikenteen talteen ottavilta elementeiltä.
•
Ratkaisun tulee olla verkkolaitteiden maantieteellisesti hajautettuun rakenteeseen soveltuva.
→ Agilentin ja Radcomin osalta vaatimukset täyttyvät tuoterakenteensa vuoksi parhaiten.
NetHawkin ja Tektronixin osalta on tarjolla vain räätälöityjä ratkaisuja.
•
Lisäksi ratkaisun tulee olla muutoksien suhteen joustava esim. verkon muuttuessa tai
rajapintojen päivittyessä, pitää päivitykset analysointijärjestelmään tapahtua helposti ja tuki uusille
protokollille tulla mahdollisimman nopealla aikataululla.
→ Ohjelmistopohjaisen Nethawkin ratkaisun osalta nämä vaatimukset täyttyvät parhaiten ja toiseksi
parhaiten Tektronixin osalta. Nyt Agilentin ja Radcomin ratkaisut tukevat näitä vaatimuksia huonoiten
tuoterakenteensa vuoksi.
24/07/2016
7
Analyyttinen hierarkiaprosessi (AHP)
AHP -menetelmässä päätöksentekoprosessi sisältää seuraavanlaiset työvaiheet:
1.
Määritellään ongelman tavoite, päätökseen vaikuttavat tekijät eli kriteerit ja ratkaisuvaihtoehdot
sekä rakennetaan niistä hierarkiapuu, jossa on tekijät ja niiden riippuvuussuhteita osoittavat
haarakkeet.
2.
Seuraavaksi tehdään parivertailu, jossa esitetään mielekkäillä numeroilla arviot, jotka
kuvastavat arviointiin osallistuvien henkilöiden ajatuksia, tunteita tai tietoja vaikuttavien
tekijöiden eli kriteerien suhteellisesta tärkeydestä.
3.
Edellä kuvattujen tekijöiden arvoarvioinnin jälkeen arvioidaan vielä ratkaisuvaihtoehtojen
hyvyyttä vastaavalla tavalla parivertailuna.
4.
Käytetään arvioissa annettuja numeroita laskettaessa hierarkian osien eli vaikuttavien tekijöiden
painoarvoja.
5.
Yhdistetään osien tulokset kokonaistuloksen määrittämiseksi.
6.
Analysoidaan mallin herkkyys ratkaisuvaihtoehtojen suhteellisen paremmuuden muutoksille, jos
mallihierarkian sisältämissä arvioissa tapahtuu mahdollisia muutoksia.
→
menetelmän rakenteellisuus auttaa päätöksentekijää tunnistamaan päätökseen
vaikuttavat tekijät entistä tarkemmin ja lisäksi tiedostamaan niiden välisiä
riippuvuussuhteita mahdollistaen tarkan mitattavissa olevan tiedon ja henkilökohtaisten
arvioiden mukauttamisen samaan päätöksentekomalliin.
24/07/2016
8
Analyyttinen hierarkiaprosessi (AHP): hierarkiapuu
Hierarkiapuuhun
määritellään tekijät ja
niiden riippuvuussuhteita
osoittavat haarakkeet :
•
•
•
tavoite
päätökseen vaikuttavat
tekijät eli kriteerit
ratkaisuvaihtoehdot
24/07/2016
9
Analyyttinen hierarkiaprosessi (AHP):
parivertailu
•
Parivertailu tehty asiantuntija-arvioihin perustuen seuraavanlaisen arvosteluasteikon mukaisesti:
1 = ominaisuus x on yhtä tärkeä kuin y
3 = ominaisuus x on hiukan tärkeämpi kuin y
5 = ominaisuus x on selkeästi tärkeämpi kuin y
7 = ominaisuus x on huomattavasti tärkeämpi kuin y
9 = ominaisuus x on erittäin paljon tärkeämpi kuin y
→ 2, 4, 6 ja 8 väliarvoja
•
Vertailussa on tarkoituksena katsoa, että kumpi pareista on tärkeämpi ja kuinka paljon se on
tärkeämpi.
•
Parivertailun tuloksena saadaan taulukko, josta muodostuu matriisi painoarvojen laskemista varten.
•
Esimerkkinä parivertailusta voitaisiin ottaa vaikka pari kustannukset vastaan ratkaisukokonaisuus:
Asiantuntija-arvioiden perusteella on saatu tulos, jossa kustannukset ovat selkeästi tärkeämmät
kuin ratkaisukokonaisuus, jolloin numeroarvoksi näin päin tulee 5. Toisinpäin ajateltuna
ratkaisukokonaisuus on 1/5 -kertainen tärkeydessään kustannuksien suhteen.
Ylläpito
Ominaisuudet
Ratkaisukokonaisuus
Kustannukset
Ylläpito (Y)
1
1/6
6
1/4
Ominaisuudet (O)
6
1
4
1/5
1/6
1/4
1
1/5
4
5
5
1
Ratkaisukokonaisuus (R)
Kustannukset (K)
24/07/2016
10
Analyyttinen hierarkiaprosessi (AHP):
painoarvojen ratkaiseminen
Painoarvot hierarkiapuun komponenteille saadaan selville
ominaisvektorien avulla, joka ratkaistaan seuraavasti:
•
Lyhin laskennallinen polku paremmuusjärjestyksen selvittämiseksi
tapahtuu neliöimällä parivertailun tuloksena saatu matriisi eli kertomalla
matriisi itsellään.
•
Tämän jälkeen lasketaan tulosmatriisista rivisummat, jotka yhdessä
muodostavat ominaisvektorin.
•
Normalisoidaan ominaisvektori jakamalla kukin rivisumma kaikkien
rivisummien yhteenlasketulla tuloksella. Tulokseksi saadaan painoarvot.
•
Näitä laskentakierroksia jatketaan kunnes eri kierroksilla saatujen
rivisummien ero toistensa välillä on pienempi kuin säädetyn mukainen
arvo.
24/07/2016
11
Paremmuusjärjestys kriteereille
Osatulokset:
Kustannukset
0,55
Ominaisuudet
0,27
Ylläpito
0,13
Ratkaisukokonaisuus
0,05
•
Kriteereistä tärkeimmäksi nousee
kustannukset.
•
AHP:n mukaisesti kustannuksiin
on suhtauduttava kriittisesti.
•
Jos kustannuksia ei huomioida,
nousee tärkeimmäksi kriteeriksi
ominaisuudet.
24/07/2016
12
Paremmuusjärjestys analysointivaihtoehdoille eri kriteerien
suhteen
Osatulokset:
Ylläpito
Kustannukset
NetHawk
0,57
NetHawk
0,41
Agilent
0,25
Tektronix
0,34
Radcom
0,12
Radcom
0,17
Tektronix
0,06
Agilent
0,07
Ominaisuudet
24/07/2016
Ratkaisukokonaisuus
NetHawk
0,53
Radcom
0,50
Agilent
0,28
Agilent
0,22
Radcom
0,13
NetHawk
0,18
Tektronix
0,06
Tektronix
0,10
13
Kokonaistulokset ilman kustannuksien huomioimista
NetHawk
0,23
Agilent
0,12
Radcom
0,08
Tektronix
0,03
•
Yhdistetään osien tulokset
kokonaistuloksen
määrittämiseksi.
•
Paremmuusjärjestyksessä
kahden kärki ilman
kustannusten huomioimista
NetHawk ja Agilent.
24/07/2016
14
Kokonaistulos, kun kustannukset huomioitu
NetHawk
0,45
Tektronix
0,22
Radcom
0,17
Agilent
0,16
•
Yhdistetään osien tulokset
kokonaistuloksen
määrittämiseksi.
•
Paremmuusjärjestyksessä
kahden kärki, kun
kustannukset on huomioitu
NetHawk ja Tektronix.
24/07/2016
15
Herkkyysanalyysi
•
Herkkyysanalyysillä arvioidaan mallin tuloksen epävarmuutta eli sen avulla pyritään selvittämään
kuinka herkkä mallin tulos on eri lähtöoletusten muutoksille.
•
Herkkyysanalyysien tekemiseen käytettiin Expert Choice -ohjelmistoa, jonka alun perin on kehittänyt
filosofian tohtori Ernest H. Forman.
•
Expert Choise -ohjelmassa on erilaisia herkkyyskuvaajia, joista käytetty tavoitteiden täyttymiseen
liittyvää herkkyyskuvaajaa (vasen kuva) ja dynaamista herkkyyskuvaajaa (oikean kuva).
24/07/2016
16
Herkkyysanalyysi: AHP -päätöksentekoprosessin tuloksille
Kaksi parasta:
NetHawk ja Tektronix
→ Pienet painoarvojen muutokset
eivät heiluttaneet tulosjärjestystä,
joten saatu tulos voidaan todeta
tarkaksi.
Kustannusten osalta parempi
arvo tarkoittaa, että tuote on
kustannuksiltaan edullisempi.
→ Kustannuksiin suhtauduttava AHP:n
mukaan kriittisesti, joten huomioitava
erikseen kustannusten vaikutus.
24/07/2016
17
Herkkyysanalyysi, kun kustannuksia ei ole huomioitu
Kahden kärki:
NetHawk ja Agilent
Muita havaintoja:
Tektronixilla muut kriteerit kuin
kustannukset edustettuna hyvin
pienillä osuuksilla
•
Kustannustekijä
poistettu
24/07/2016
18
Herkkyysanalyysi, kun kaikki kriteerit ovat saman arvoisia
Kahden kärki:
NetHawk ja Radcom
Muita havaintoja:
•
•
Agilentilla kriteerit tasaisesti
edustettuna
Ylläpidon ja ominaisuuksien osalta
Agilent toiseksi paras
•
Kokeilu, miten
järjestykselle käy, kun
kaikki kriteerit ovat saman
arvoisia
•
Tilanne ei ole realistinen
24/07/2016
19
Herkkyysanalyysi, kun ratkaisukokonaisuuden painoarvoa on
kasvatettu
Kahden kärki:
NetHawk ja Radcom
Muita havaintoja:
Taas Agilent tasaisen vahva ollen
toinen ylläpidon ja ominaisuuksien
osalta.
•
Ratkaisukokonaisuuden osalta
vaihtoehtojen paremmuusjärjestys
alkujaan erilainen.
•
Kokeilu, mitä paremmuusjärjestykselle
tapahtuu, kun ratkaisukokonaisuuden
painoarvoa nostetaan.
•
Tilanne ei ole realistinen
24/07/2016
20
Tulokset ja johtopäätökset
Vaihtoehtojen paremmuusjärjestykset:
Osiokohtaiset tulokset
•
•
Nethawk ensimmäinen: ylläpito, ominaisuudet ja kustannukset
Agilent toinen: ylläpito, ominaisuudet ja ratkaisukokonaisuus
Kokonaistulokset
•
•
Kustannustekijää ei ole huomioitu: NetHawk ja Agilent
Kustannustekijä huomioitu: NetHawk ja Tektronix
Herkkyysanalyysi:
•
Pienet vaihtelut kriteerien painoarvoissa eivät muuttaneet paremmuusjärjestystä, joten
tulokset eivät olleet herkkiä pienille muutoksille. Tulokset voidaan todeta tarkoiksi.
•
Lisäksi voidaan todeta, että isommatkaan painoarvojen muutokset eivät vaikuttaneet
ensimmäiseen sijaan vaan NetHawk pysyi ykkösenä. Muiden tilojen osalta järjestys vaihtui.
•
Kun verrataan kriteerien osuuksia eri tuotteissa, huomataan, että Agilent on tasaisen vahva.
Ylläpidon ja ominaisuuksien osalta Agilent oli vahvempi kuin Radcom tai Tektronix.
•
Kuten jo aiemmin todettiin, niin AHP:n mukaan kustannuksien suhteen tulee olla kriittinen.
Kriittisyys on aiheellista, koska tässäkin työssä löytyi esimerkki tapauksesta, jossa
kustannusvaikutus vääristi tuloksia.
→ Tektronix nousi pelkästään kustannustekijöiden avulla paremmuusjärjestyksen kärkeen.
Muiden kriteerien osalta Tektronixin ratkaisu oli selkeästi huonompi kuin muut vaihtoehdot.
24/07/2016
21
Suositusehdotus
Suositusehdotus on NetHawkin räätälöity verkon analysointiratkaisu.
Perusteet:
•
•
•
•
AHP -päätöksentekoprosessin ja herkkyysanalyysien perusteella
vahvin ratkaisu
Täyttää asetetut vaatimukset
Lisäksi ohjelmistopohjaisen tuoteratkaisunsa vuoksi, se on joustava ja
nopea päivittää
Tuotteessa vahvin protokolla tuki
24/07/2016
22
Tulevaa tutkimusta
Talon sisäistä tutkimusta:
•
Jatkoselvitystä tarvitsisi vielä tehdä olemassa olevan access7 järjestelmän laitteiden osalta eli pitäisi selvittää, miten nykyistä access7 järjestelmää voitaisiin hyödyntää verkon muuttuessa.
•
Lisäksi pitäisi tehdä kartoitus, että onko kenties joitakin linkkejä, joita ei
tarvitsisi välttämättä pitää analysoinnin piirissä ainakaan koko aikaa.
Yleistä tutkimusta:
•
Tulevaa tutkimusta voisi tehdä myös siitä, että kannattaisiko lähteä itse
rakentamaan analysointijärjestelmää, joka perustuisi vaikka Oraclen
tietokantarakenteeseen.
•
Lisäksi hyvä tutkimuksen aihe olisi, että miten tietokantaa pystyttäisiin
tutkimaan ja käsittelemään esimerkiksi ilmaisohjelmien avulla.
24/07/2016
23
Kiitos !
•
24/07/2016
Kysymyksiä ?
24