Главная  ПРОЕКТЫ
Задача о перегрузках сети
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Задача о перегрузках сетиЛ. ПустовМосковский общественный институт технического творчества 2005/2006 Выпускная работа Часть 1 Разбор задачи по АРИЗ-85В
ЗАДАЧА:
Показателем эффективности работы сотового оператора является коэффициент ARPU (Average rate per unit) или средний доход с абонента в месяц. В современных условиях широкого распространения сотовой связи и ужесточения конкуренции ARPU постоянно снижается. Так у МТС этот показатель уменьшился с 9,1 в 1Q05 до 6,2 USD в 1Q06.В этой ситуации задача разработки новых тарифных планов, позволяющих повысить ARPU, стоит наиболее остро. Необходимо разработать тарифный план, позволяющий повысить ARPU оператора сотовой связи.
ВВЕДЕНИЕ
На начальной стадии проектирования сотовой сети возникает необходимость нахождения оптимального варианта соотношения между эффективностью и сложностью системы, что позволяет определить начальную конфигурацию сети и план дальнейшего ее развития. Эффективность достигается за счет обеспечения требуемого качества работы всей системы с минимальными затратами на оборудование, т.к. любое усложнение архитектуры системы приводит к удорожанию требуемого оборудования. Рассмотрим другой вариант, когда сотовая сеть достаточное время эксплуатируется и мы имеем дело с опытным оператором. Допустим, что количество абонентов непрерывно увеличивается. Тогда наступает такой момент, когда в отдельных сотах в час наибольшей нагрузки появляется скопление подвижных абонентов, нагрузка на базовую станцию максимальна и она не справляется со всем объемом поступающих вызовов - возникает перегрузка. Абонентам поступают отказы в обслуживании. Для понимания причин перегрузки сети рассмотрим архитектуру сотовой сети GSM (рис.1)
Рис.1. Упрощенная архитектура сети GSM
Сотовая сеть GSM cостоит из двух основных подсистем: " BSS - Base Station Subsystem - подсистема базовых станций. " NSS - Network and Switching Subsystem - подсистема сети и коммутации) В свою очередь подсистема базовых станций BSS состоит из: " BTS - Base Transceiver Station - базовые станции и " BSC - Base Station Controller - контроллер базовых станций В системе NSS компонент подверженный перегрузкам это MSC - Mobile services Switching Center - центр коммутации
Перегрузка сотовой сети - возникает при нехватке ресурсов системы. Перегрузки могут возникать в одной из подсистем: " В контроллере базовых станций - возникает в местах массового локального скопления абонентов, превышающих расчетный для конкретного места трафик (например, массовые народные мероприятия, часы "пик" в центре города и др.) Заранее подготовиться к перегрузкам контроллеров не представляется целесообразным ввиду дороговизны модернизации всех контроллеров базовых станций сети " В коммутаторе - возникает в случае глобального превышения трафика, когда много абонентов начинают пользоваться своим телефоном больше расчетной нормы не зависимо от места нахождения абонента (например, в новогоднюю ночь, при возникновении стихийных бедствий ). Перегрузки коммутатора могут возникать при ведении неправильной тарифной политики оператором сотовой сети (Так, например, после введения оператором Мегафон тарифа FIX, в котором тарифицировался только факт соединения наблюдались перегрузки коммутатора сети. Т.о. выпуск на рынок "дешевого" тарифа привел к необходимости осуществления "дорогой" модернизации сотовой сети)
ARPU. По данным агентства "iKS-Консалтинг", ARPU в России снизился в течение 2005 г. на 26%, до $8,8, т.е. темпы падения этого показателя оказались даже выше, чем зафиксированный в 2004 г. 21%. А в целом за последние пять лет средний счет на одного абонента уменьшился на 83% [http://www.miks.ru/magazine/magazine_look.php?id=1023]. Это показано на рис.2.
Рис.2 Зависимость ARPU российских сотовых операторов от времени Для выявления причин снижения ARPU необходимо проанализировать поведение двух его составляющих - среднего количества минут на абонента в месяц (MoU) и средней стоимости минуты для потребителя (APPM). Такое сравнение было проведено ИАА "Сотовик" на примере двух крупнейших сотовых оператовов МТС и "Вымпелком"
Рис.3.Динамика изменения ARPU, среднего количества минут на абонента в месяц (MoU) и средней стоимости минуты для потребителя (APPM) для МТС и "Вымплеком". Из графиков можно сделать следующие выводы: " Показатель голосового ARPU стремительно падает, что связано с быстрыми темпами роста абонентских баз операторов, появлением "мертвых душ" (неговорящих абонентов), низкой платежеспособностью населения, дешевизной фиксированной связи. " Удешевление стоимости минуты (APPM) приводит к увеличению трафика (MoU), к замедлению падения и росту ARPU. Видна и обратная связь: повышение APPM приводит к снижению MoU и, соответственно, падению ARPU.
По мнению агентства "iKS-Консалтинг", рост ARPU возможен в случае активного стимулирования голосового трафика и стабилизации тарифной политики, а также введении дополнительных услуг
APPM в любой сети не является точкой эффективности и не соответствует максимальному ARPU, т.к. сеть проектируется с "запасом прочности" в часы пик. Рекомендации по нормированию нагрузки регламентируют расчеты с точки зрения вероятности отказа в час наибольшей нагрузки (ЧНН) 30 наиболее загруженных дней года. При этом закладывается вероятность отказа на уровне 5-10% по блокировке радиоканала и 3-5% по отказу коммутатора [http://members.tripod.com/telecomproject/nagr.htm]. Профиль суточного трафика, на примере сети Skylink-Москва приведена на рис.5. Видно, что 50% ресурсов сети простаивает. Наиболее незагруженное время это ночь и вечер. Таким образом, в сети имеются свободные ресурсы. Использование этих ресурсов может повысить ARPU Попытка использовать эти ресурсы, путем снижения стоимости минуты разговора повышает вероятность перегрузок сети, т.е. возникновении проблемы с дозвоном в ЧНН.
Рис.4.График зависимости ARPU от стоимости минуты
Другой важной проблемой сотовых сетей является увеличивающееся нагрузка. Увеличивающаяся нагрузка изменяет модель трафика сотовых сетей, согласно которой они были разработаны. Данные статистики CTIA показывают, что среднее время звонка с 1988 г. и вплоть до последнего времени оставалось неизменным и составляло немногим менее двух с половиной минут, но сейчас, с введением операторами фиксированных тарифов (предусматривающих определенный лимит времени обслуживания в пределах фиксированной абонентской платы), оно быстро растет, что и вызывает перегрузки в сотовых сетях. Абоненты в северной Европе потеряли экономический стимул вовремя вешать трубку, они начали использовать свои сотовые телефоны для контроля за поведением своих маленьких детей.
Рис. 5 Профиль суточного трафика сети Skylink-Москва Возросшее число пользователей сделало сети мобильной связи неустойчивыми в работе. Качество их услуг стало нестабильным и подверженным широким колебаниям в зависимости от местонахождения абонента. Справедливости ради нужно сказать, что обеспечение стабильности качества обслуживания в сетях мобильной связи общего назначения - одна из наиболее трудных инженерных проблем. Она требует создания новых моделей работы сети, ориентированных на постоянные колебания нагрузки и на рост числа пользователей. Разумеется, вы можете запланировать ввод в строй дополнительных мощностей на наиболее загруженных участках сети, но как учесть случаи, подобные, например, наплыву сотен репортеров к отелю, в котором остановилась Моника Левински? [http://www.ccc.ru/magazine/depot/99_10/print.html?0303.htm] Разработка тарифного плана, позволяющего повысить ARPU, задействовав свободные ресурсы системы, а также решающего проблему неоднородности нагрузки является целью данной работы.
РЕШЕНИЕ
ЧАСТЬ 1. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ
ШАГ 1.1. Записать условия мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:
Техническая система: для обеспечения передвижной связью человека включает сотовую сеть (подсистемы базовых станций и системы сети и коммутации. (Примечание: Т.к. мы не решаем задачу модернизации инфраструктуры сети нет смысла разделять сеть на две подсистемы), абонентские терминалы (далее абоненты)
Техническое противоречие 1 (ТП-1)*: Удешевление тарифа увеличивает доход оператора, т.к. стимулирует абонента пользоваться мобильной связью чаще (даже если в этом нет необходимости) и вызовет приток новых абонентов, однако при этом возрастает нагрузка на сеть, что приводит к увеличению числа отказов при вызове, т.е. к ухудшению качества связи. (Это плохо как для абонента, так и для оператора. Наблюдается отток клиентов, ухудшение имиджа бренда - как результат снижение продаж и потеря прибыли. )
Техническое противоречие 2 (ТП-2)*: Удорожание тарифа приведет к уменьшению трафика в сотовой сети, что повысит качество связи, однако произойдет снижение доходности связанное с тем, что абоненты будут меньше пользоваться мобильным телефоном, далее произойдет отток абонентов, снижение количества новых подключений
*Примечание: Рассматривается интервал АС на рис.3
Необходимо при минимальных изменениях в системе Т.е. не изменяя инфраструктуру сети, а используя изменение тарифного плана повысить ARPU оператора, при этом, не ухудшив качество связи, а по возможности повысив его.
ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.
Изделие - сотовая сеть. Инструмент - абонент
ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.
ТП-2
ТП-1
ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции технической системы, указанной в условиях задачи). Выбираем ТП-1, т.к. стоит задача повысить доходность ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов. Тариф такой дешевый, что абоненты не "вешают трубку" или постоянного совершают звонки. Доходность высокая, но качество связи ужасное - часть абонентов не может сделать вызов. ШАГ 1.6. Записать формулировку модели задачи, указав: 1. конфликтующую пару; Конфликтующая пара сотовая сеть-абонент 2. усиленную формулировку конфликта; Тариф дешевый, абоненты много говорят. Доходность высокая, но качество связи плохое - удается установить соединение после нескольких попыток, когда другой абонент закончит разговор (освободит канал). 3. что должен сделать вводимый для решения задачи икс-элемент (что он должен сохранить и что должен устранить, улучшить, обеспечить и т.д.). Вводимый Х-элемент, устраняет ухудшение качества связи, позволяя установить соединение с первого раза, при этом абоненты пользуются услугой также как до введения Х-элемента или больше
ШАГ 1.7. Проверить возможность применения к решению модели задачи. Если задача не решена, перейти ко второй части АРИЗ. Если задача решена, можно перейти к седьмой части АРИЗ, хотя и в этом случае рекомендуется продолжить анализ со второй части.
ЧАСТЬ 2. АНАЛИЗ МОДЕЛИ ЗАДАЧИ
ШАГ 2.1. Определить оперативную зону (ОЗ).
Оперативная зона - зона покрытия сотовой сети
ШАГ 2.2. Определить оперативное время (ОВ).
Оперативное время - время нахождения в зоне покрытия сотовой сети (пытается установить связь)
конфликтное время Т1 абонент совершает вызов другого абонента время до конфликта Т2 абонент ожидает вызова
Конфликт (особенно быстротечный, кратковременный) иногда может быть устранен (предотвращен) в течение Т2.
Идея 1 Тариф с услугой "Бронирование звонка" В тарифный план добавляется услуга "Бронирование звонка". Если абонент планирует важный разговор в часы перегрузок или в возможном месте перегрузок, то чтобы гарантированно иметь возможность дозвониться, абонент "заказывает время звонка".
В сети резервируется свободный радиочастотный канал. Услуга может быть организована с использованием "обратного вызова". Абонент задает номер желаемого абонента и время звонка. В назначенное время система "перезванивает". Снимая трубку абонент соединяется с желаемым абонентом.
Подобное решение используется в IP-телефонии: Зарегистрировавшись на сайте и указав свой номер телефона вы вводите номер абонента, с которым вы хотели бы установить соединение, а также время звонка.
Общий трафик возрастает, т.к. во время максимальной нагрузки часть абонентов смогут говорить. Тогда как обычно во время перегрузок, масса абонентов стихийно пытаются сделать вызовы и "грузят" бесплатно сеть. Известно, что пока абонент совершает вызов (осуществляет набор, ждет поднятия трубки) он нагружает сеть также как и при разговоре, но это время является нетарифицируемым.
Преимущества: Абоненты получают гарантированную возможность сделать важный звонок даже во время перегрузок. Увеличивается трафик. Повышение ARPU.
Недостатки: Требует введения системы резервирования звонков. Устранение перегрузок лишь для части абонентов.
ШАГ 2.3. Определить вещественно-полевые ресурсы (ВПР) рассматриваемой системы, внешней среды и изделия. Составить список ВПР.
1. Внутрисистемные а) ВПР инструмента - баланс (деньги на счету абонента) б) ВПР изделия - тариф, SMS-сервис, MMS-сервис, GPRS-канал, голосовая почта, соседние базовые станции сети
2. Внешнесистемные а) ВПР среды, специфической именно для данной задачи - базовые станции других сотовых сетей;
3. Надсистемные а) магазины, транспорт, места развлечений, места работы и проживания б) "копеечные" - очень дешевые посторонние элементы, стоимостью которых можно пренебречь - использованные билеты и чеки, упаковка от товаров, реклама, рекламные сообщения
ЧАСТЬ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИКР И ФП
ШАГ 3.1. Записать формулировку ИКР-1:
икс-элемент,
ШАГ 3.2. Усилить формулировку ИКР-1 дополнительным требованием: в систему нельзя вводить новые вещества и поля, необходимо использовать ВПР. " ВПР инструмента;
ИКР 1.а: Баланс абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений,
Идея 2 Тариф "Баланс- регулятор качества связи" Тарифный план, в котором абонент может выбирать стоимость минуты сам исходя из желаемого качества связи. Подобное решение применяется в IP-телефонии. Абонент может выбрать канал с желаемым качеством связи. Более качественный канал связи имеет более высокую стоимость минуты соединения. Решение хорошо тем, что позволяет удовлетворить потребности различных групп потребителей. Абонент говорит ровно столько, сколько ему необходимо, т.к. фактически сам выбирает стоимость минуты разговора. Повышается ARPU. Абоненты равномерно распределяются в сети, предотвращая перегрузки.
Система может работать и автоматически. В этом случае стоимость минуты звонка определяется балансом абонента. Чем больше денег на счету, тем выше качество услуги вы получаете. По мере уменьшения денег на счету абонента ухудшается качество связи. Однако, стоимость минуты фиксированная. Абоненты с малым балансом предоставляется более низкое качество связи. Расходы абонентов с большим балансом частично компенсируются "банковским процентом".
Преимущества: Удовлетворение потребностей всего диапазона групп потребителей. Прозрачность для абонента (фиксированная стоимость минуты). Повышение ARPU. Устранение перегрузок.
Недостаток: Требует введения системы резервирования каналов.
* ВПР внешней среды;
ИКР 2.а: Базовые станции другого оператора
Идея 3 Тариф "Домашний роуминг" Абонент обслуживается "домашней" сетью. Однако в случае возникновения перегрузок в определенное время или в локальном месте, абонента начинает обслуживать сеть "дружественного" оператора.
Результат - повышение ARPU, т.к. возрастает трафик абонента. Дружественный оператор получает дополнительный доход от использования своих свободных ресурсов. Количество "роумеров" может быть оптимизировано для исключения перегрузок. Повышается качество связи, т.к. уменьшается вероятность отказа. Отпадает необходимость в дорогостоящем наращивании "плотности" покрытия, т.к. можно использовать ресурсы других сетей.
Преимущества: Устранение перегрузок. Повышение ARPU. Снижение затрат на развитие сети.
Недостатки: Требует организационного и технического решения проблемы роуминга в сетях конкурентов
* побочные ВПР;
* ВПР изделия (если нет запрета по примечанию 21)
ИКР 1.б.1: Тариф абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений,
Идея 4 Тариф "Предварительно оптимизированный" Статистически рассчитать распределение нагрузки и разработать линейку тарифных планов равномерно распределяющих нагрузку в сети во времени и в пространстве. Обычно тарифы операторов рассчитываются как раз таким образом, чтобы избежать перегрузок сети, поддерживая желаемую доходность.
Предлагается дальнейшее разделение "разнесение говорящих абонентов во времени и в пространстве". Во время праздников, а также в местах вероятного скопления абонентов (центр города) стоимость минуты может быть выше, это стимулирует абонентов говорить меньше. В "дешевое" время: вечер и выходные стоимость минуты связи должна быть минимальна.
Преимущества: Удовлетворение потребностей всего спектра потребительских групп. Повышение трафика. Повышение ARPU.
Недостатки: Частичное решение проблемы перегрузок (перегрузки возможны в местах спонтанного локального скопления абонентов). Снижение прозрачности тарифа из-за временных и пространственных различий в стоимости минуты.
ИКР 1.б.2: SMS-сервис и другие услуги дополнительные сервисы (MMS-сервис, GPRS-канал, голосовая почта) абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений,
Идея 5 Тариф с "переходом на дополнительные услуги" В часы пик по заранее заложенному графику или с "обратной связью" дополнительные услуги становятся бесплатными, тем самым устраняя перегрузку. В момент пиковой нагрузки (до возникновения перегрузки) абонент получает уведомление о том, что на дополнительные услуги существенно снижена цена или они стали бесплатными. Часть абонентов переходит на использование дешевого ресурса. Перегрузки не возникает
Преимущества: Устранение перегрузок. Повышение трафика. Повышение ARPU.
Недостатки: Неудобства перехода на другой тип связи для части абонентов
ИКР 3.a.: магазины, транспорт, места развлечений, места работы и проживания абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений,
Нет решений
ИКР 3.б.: билеты, чеки, упаковка от товаров, реклама, рекламные сообщения абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений,
Нет решений
ШАГ 3.3. Записать формулировку физического противоречия на макроуровне:
оперативная зона
ШАГ 3.4. Записать формулировку физического противоречия на микроуровне:
в оперативной зоне
ШАГ 3.5. Записать формулировку идеального конечного результата ИКР-2:
оперативная зона - зона покрытия сотовой сети
Идея 6 Тариф "Динамичный" Стоимость минуты звонка определяется наличием свободных ресурсов в сети и изменяется динамически. Снижение стоимости минуты мотивирует абонента увеличивать свой трафик (Абонент начинает разговаривать даже тогда когда в этом нет необходимости). Таким образом, тариф позволяет использовать весь ресурс сети -задействовав постоянно изменяющиеся временные и пространственные "зазоры" между текущей нагрузкой (нагрузкой от "обычных" тарифов) и предельной нагрузкой, при которой не возникает перегрузка. Повышается ARPU. Тариф предотвращает возникновение перегрузок, связанных с часами "пик", а также локальных перегрузок, вызванных скоплением абонентов.
Чтобы сделать тариф "более прозрачным" для абонента стоимость минуты должна изменяться в заданных пределах, например, от 5 руб до 0.1 руб.
Преимущества: Удовлетворение потребностей всего спектра потребительских групп. Предотвращение перегрузок. Увеличение трафика. Повышение ARPU.
Недостатки: Требует разработки системы обратной связи с абонентом (системы индикации текущей стоимости минуты). Снижение прозрачности тарифа (изменяющая стоимость минуты)
АНАЛИЗ ИДЕЙ
Предложено 6 идей тарифных планов в разной степени решающих проблему загруженности сети при снижении стоимости минуты разговора. Представляется логичным провести бенчмаркинг идей по четырем критериям " Надежность предотвращения перегрузок " Удобство " "Прозрачность" тарифа " Простота реализации
Результаты сравнения приведены в таблице 1. Таблица 1. Сравнение идей
Первое место занимает идея Идея 6 Тариф "Динамичный". Такой тариф предоставляет максимальную надежность защиты от перегрузок в сети и может быть рекомендован к внедрению в том случае если оператора не смущает трудности с разработкой новых алгоритмов биллинга.
Такой тарифный план мог бы обеспечить значительные прибыли оператору не только за счет использования свободных ресурсов системы, но и как оригинальное маркетинговое предложение способное вызвать всплеск новых подключений к сети.
Второе место занимает Идея 4 Тариф "Предварительно оптимизированный". Если для оператора не очень критично возникновение перегрузок, то такой тариф представляется простым решением, требующим лишь детального расчета моделей трафика.
Третье место занимает Идея 5 Тариф с "переходом на дополнительные услуги". Такой тарифный план позволяет обеспечить средний уровень надежности защиты от перегрузок. При этом он прост в реализации и обладает абсолютной "прозрачностью" для абонента.
Далее следует Идея 3 Тариф "Домашний роуминг" проигрывающий лидерам за счет потенциальных трудностей установления договоренностей между операторами связи
Идея 1 Тариф с услугой "Бронирование звонка" может являться уникальным маркетинговым предложением и позволит части абонентов избежать перегрузок, однако процедура бронирования звонка представляется достаточно сложной для среднестатистического абонента.
Последнее место занимает Идея 2 Тариф "Баланс- регулятор качества связи" несмотря на относительную простоту реализации, удобство и приемлемую "прозрачность", тариф предоставляет низкую надежность защиты от перегрузок
ВЫВОДЫ
" Проведен анализ поставленной задачи повышения ARPU сотового оператора. " Выполнен разбор задачи по АРИЗ-85А. Разработано 6 идей тарифных планов, в разной степени решающих проблему перегрузок на пути увеличения ARPU сотового оператора. Выделены преимущества и недостатки каждой идеи. " Проведен сравнительный анализ идей. Определены лидеры. Лидеры обеспечивают среднюю и высокую надежность защиты от перегрузок, при этом могут представлять собой уникальные маркетинговые предложения, способные вызвать интерес как существующих так и новых абонентов
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Главная ПРОЕКТЫ
Задача о перегрузках сети
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
