Optimalizácia rozloženia signalizačnej záťaže subsystému IMS v sietiach NGN

Abstract

Nerovnomerné rozloženie signalizačnej záťaže spracovávanej CSCF (Call Session Control Function) funkcionalitou môže viesť ku zvýšeniu oneskorenia nameraného v IMS (IP Multimedia Subsystem) sieti. Predložená práca je venovaná návrhu algoritmu založeného na váhovaní dostupných parametrov, ktorý môže byť využitý pre výber obslužného CSCF serveru a vykonaný prvkom I-CSCF (Interrogating-CSCF) počas počiatočného prihlasovania užívateľa do IMS architektúry. Navrhnutý mechanizmus je implementovaný a vyhodnotený v matematickom modeli IMS subsystému založenom na obslužných serveroch a FIFO frontách s nekonečnou kapacitou v matematickom programe – Matlab. V práci sú popísané dve prípadové štúdie s rozdielnymi výkonnostnými podmienkami pre dostupné S-CSCF (Serving-CSCF) prvky. Pre objektívnejšie posúdenie navrhnutého algotitmu, je simulovaná výkonnosť ostatných prvkov voči S-CSCF veľmi vysoká. Každá skúmaná štúdia je testovaná s rôznymi vstupnými podmienkami, ktoré definujú dobu obsluhy a dobu odstupu medzi generovanými žiadosťami. Získané výsledky navrhnutého algoritmu sú v práci porovnávané s dobre známym algoritmom — round-robin algoritmom. Z výsledkov je viditeľné, že nový mechanizmus zlepšuje oneskorenie celej IMS siete. Možným nedostatkom navrhnutého riešenia výberu S-CSCF prvku je citlivosť jednotlivých váh na definovaný signalizačný model.One of causes of increased latency service over the whole IMS network can be unbalanced SIP (Session Initiation Protocol) signalling traffic through CSCF (Call Session Control Function). This thesis is devoted to the proposal of weight-based load balancing algorithm which can be used for the S-CSCF assignment performed by I-CSCF during the initial registration procedure of subscribers over the IMS architecture. The designed mechanism is implemented and evaluated in the mathematical model of IMS subsystem based on single servers with FIFO queues with the unlimited capacity in the numerical computing environment - Matlab. Two test-cases with different performance conditions of available S-CSCFs are described. The influence of measured latency affected by performance of other nodes (e.g. P-CSCF, I-CSCF, HSS, etc.) is minimized. Each of simulated test-cases is measured with various service times of SCSCFs and inter-arrival times. The obtained results of designed algorithm are compared with well-known selection algorithm – the round-robin algorithm. It is shown that new selection mechanism improved the service latency of whole IMS network. The possible weakness of the designed weight-based algorithm is sensitivity to traffic model over the modelled IMS architecture.