Курсовая работа: Расчет и проектирование сетевого оборудования NGN/IMS

Зная величину допустимой задержки и интенсивность поступления заявок (пакетов), можно рассчитать интенсивность обслуживания заявок в канале, после чего определить допустимую загрузку канала:

с = л / µ

Отсюда µ = 1/100 +2,14 = 2,15 и нагрузка канала с = 2,14/2,15 = 0,995

Зная транспортный поток, поступающий в канал и то, что этот поток должен загрузить канал на величину с, определим общую требуемую пропускную способность канала ф:

ф = V / с

ф = 16278/0,995 = 16359,8 (кбит/с).

Рассчитаем общее количество абонентов, подключенных при помощи сетей LAN, PBX и V5:

N_{V 5} = J · N _{j_V 5} = 0·30= 0,

N_PBX = M · N_{m_PBX} = 9·100 = 900,

N_LAN = I· N_{i_LAN} = 8·60 =480.

В коммутаторе доступа для обмена сообщениями протокола MEGACO, используемого для управления шлюзом, должен быть предусмотрен транспортный ресурс, который определяется формулой:

V_MEGACO = k_sig*[(P_ТфОП*N_ТфОП + P_ISDN*N_ISDN + P_V5*N_{V 5} +

+P_PBX*N_PBX)*L_MEGACO *N_MEGACO],

где

P_ТфОП - удельная интенсивность потока вызовов в ЧНН от абонентов, использующих доступ по аналоговой телефонной линии;

P_ISDN - удельная интенсивность потока вызовов от абонентов, использующих базовый доступ ISDN;

P_V5 - удельная (приведенная к одному каналу интерфейса) интенсивность потока вызовов от абонентов, подключаемых к пакетной сети через сети доступа интерфейса V5;

P_PBX - удельная (приведенная к одному каналу интерфейса) интенсивность потока вызовов от УАТС, подключаемых к пакетной сети;

P_SH - удельная интенсивность потока вызовов от абонентов, использующих терминалы SIP, H.323 (используется для терминалов, подключаемых как прямо к станции, так и при помощи LAN);

k_sig - коэффициент использования транспортного ресурса при передаче сигнальной нагрузки. Этот коэффициент показывает величину, обратную той части времени, которая отводится из всего сеанса связи для передачи сигнальной информации:

k_sig = T /

В данном курсовом проектировании принимаем k_sig =5, что соответствует нагрузке в 0,2 Эрл (т.е. одна пятая часть времени сеанса тратится на передачу сигнальной информации). 1/ 450 - результат приведения размерностей «байт в час» к «бит в секунду»(8/3600=1/450).

Значения удельной интенсивности потока вызовов:

P_PSTN =5

P_ISDN = 10

P_V5 = 35

P_PBX= 35

P_SH= 10

V_MEGACO=5•150•10(5•4000+10•200+35•0+35•900)/450=891 666,67 (бит/с).

Для передачи сигнальной информации с целью обслуживания вызовов различных типов требуются следующие размеры полосы пропускания:

V_ISDN =(P_ISDN ·N_ISDN ·L_iua ·N_iua )/90=(10·200·155·10)/90=34 444,44 (бит/с),

V_v5 =(P_v5·N_v5·L_v5ua ·N_v5ua ) /90=(35·0·145·10)/90= 0 (бит/с),

V_PBX = (P_PBX ·N_PBX ·L_iua ·N_iua ) / 90=(35·900·155·10)/90=542 500 (бит/с),

V_SH = (P_SH ·N_SH ·L_SH ·N'_SH ) / 90=(10•150•150•10)/90= 25 000 (бит/с),

V_LAN (P_SH ·N_LAN ·L_SH ·N'_SH ) / 90=(10·480·150·10)/90=80 000 (бит/с).

Шлюз GW2

Нагрузка, поступающая на шлюз 2 равна

Y_GW2=Y_PSTN+Y_ISDN+Y_PBX+Y _V5=

=y _PSTN·N _PSTN+y_ISDN·N_ISDN+y_PBX·N_PBX+y _V5·N _V5

Y_GW2 = 0,1·3000 + 0,2·200 + 0,8·0 + 0,8·8 = 346,4 (Эрл)

При этом данная нагрузка обрабатывается разными кодеками, их процентное соотношение было приведено выше.

Для кодека G. 711

Y_GW1 = 346,4 · 0,2 = 69,28 Эрл.

Для кодека G. 723.1 I/r

Y_GW1 = 346,4 · 0,2 = 69,28 Эрл.

Для кодека G. 723.1 h/r

Y_GW1 = 346,4 · 0,3 = 103,92 Эрл.

Для кодека G. 729

Y_GW1 = 346,4 · 0,3 = 103,92 Эрл.

СМО с потерями

Пользуясь калькулятором Эрланга, определим число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки, обрабатываемой кодеком определенного типа (x), с условием что с (вероятность потери вызовов)=0,25:

Для кодека G. 711: Х=55;

Для кодека G. 723.1 I/r: Х=55;

Для кодека G. 723.1 h/r: Х=81;

Для кодека G. 729: Х=81.

Таким образом, транспортный поток на выходе кодека G. 711:

V_{C (G _ 711)} = 55 · 107,2 = 5896 (кбит/с).

Для других кодеков рассчитываем потоки аналогично:

V_{C (G. 723.1 I /r)} = 55 · 23,68 = 1302 (кбит/с),

V_{C (G. 723.1h / r)} = 81 · 17,225 = 1395 (кбит/с),

V_{C (G. 729)} = 81 · 51,2 = 4147 (кбит/с),

Тогда транспортный поток на выходе рассчитываемого шлюза:

V_GW2 = 5896+1302+1395+ 4147 = 12 740 (кбит/с).

Нанесем полученные результаты на схему шлюза.

Рисунок 4. Результаты расчета

СМО с ожиданием

Общая требуемая пропускная способность канала ф:

ф = V / с

ф = 12740/0,995 = 12804,02(кбит/с).

Рассчитаем общее количество абонентов, подключенных при помощи сетей LAN, PBX и V5:

N_{V 5} = J · N _{j_V 5} = 8·30= 240,

N_PBX = M · N_{m_PBX} = 0·100 = 0,

N_LAN = I· N_{i_LAN} = 0·60 =0.

Транспортный ресурс для обмена сообщениями протокола MEGACO:

V_MEGACO = k_sig*[(P_ТфОП*N_ТфОП + P_ISDN*N_ISDN + P_V5*N_{V 5} +

+P_PBX*N_PBX)*·L_MEGACO*N_MEGACO ],

V_MEGACO=5•150•10(5•3000+10•200+35•240+35•0)/450=423 333,33 (бит/с).

Для передачи сигнальной информации с целью обслуживания вызовов различных типов требуются следующие размеры полосы пропускания:

V_ISDN =(P_ISDN ·N_ISDN ·L_iua ·N_iua )/90=(10·200·155·10)/90=34 444,44 (бит/с),

V_v5 =(P_v5·N_v5·L_v5ua ·N_v5ua ) /90=(35·240·145·10)/90=135 333,33 (бит/с),

V_PBX = (P_PBX ·N_PBX ·L_iua ·N_iua ) / 90=(35·0·155·10)/90=0 (бит/с),

V_LAN (P_SH ·N_LAN ·L_SH ·N'_SH ) / 90=(10·0·150·10)/90=0 (бит/с).

2.2 Расчет оборудования распределенного транзитного узла

Основной задачей гибкого коммутатора при построении распределенного абонентского концентратора является обработка сигнальной информации обслуживания вызова и управление установлением соединения.

Рисунок 5. Softswitch класса 5 в сети NGN

Рассчитаем общую интенсивность потока вызовов от источников всех типов, обрабатываемых гибким коммутатором:

P_CALL = P_ТфОП ·N_ТфОП + P_ISDN ·N_ISDN +P_SH ·N_SH + P_V5 ·N_{V 5} +

+P_PBX ·N_PBX +P_SH ·N_LAN

P_CALL=5·7000+10·400+10·150+35·240+35·900+10·480=85 200(выз/чнн)

Удельная производительность коммутационного оборудования может различаться в зависимости от типа обслуживаемого вызова, т.е. производительность при обслуживании, например, вызовов ТфОП и ISDN, может быть разной. В документации на коммутационное оборудование, как правило, указывается производительность для наиболее «простого» типа вызовов. В связи с этим, при определении требований к производительности можно ввести поправочные коэффициенты, которые характеризуют возможности обслуживания системой вызовов того или иного типа относительно вызовов «идеального» типа. Таблица поправочных коэффициентов приведена в задании на курсовое проектирование.

Таким образом, нижний предел производительности гибкого коммутатора (P_SX) при обслуживании потока вызовов с интенсивностью P_CALL может быть определен по формуле:

P_SX = 1,25*5*7000 + 1,75*10*400 + 2*35*240 + 1,75*35*900 +1,9*10*150+

+1,9*10*480 = 134 645 (выз/чнн)

2.3 Расчет оборудования шлюзов

Рисунок 6. Транспортный шлюз в сети NGN

Количество транспортных шлюзов (L) задано, в данном варианте L=5;

Рассчитаем общую нагрузку, поступающую на транспортный шлюз от АТС ТфОП:

Y_{l _ GW} = N_{l _ E1} · 30· y_E1. (Эрл),

где

N_{1_E1} - число потоков Е1 от АТС ТфОП, подключенных к транспортному шлюзу l,

y_E1 - удельная нагрузка одного канала 64 кбит/с в составе Е1,

Y_{l_GW} - общая нагрузка, поступающая на транспортный шлюз от АТС ТфОП.

Значение удельной нагрузки y_Е1 при расчетах примем равным 0,8 Эрл. Такая нагрузка считается допустимой для соединительных линий.

Y_{l _GW} = 10·30·0,8 = 240 (Эрл).

Общая нагрузка, поступающая на L шлюзов:

Y_{L_GW} =240* 2 = 480 (Эрл)

Расчет необходимого транспортного ресурса для передачи пользовательской нагрузки будет аналогичным тому расчету, который был приведен ранее, тогда

ф = 17 498,49 (Кбит/с)

Рассчитаем транспортный ресурс, необходимый для передачи сообщений протокола MEGACO:

Для передачи сигнального трафика создается отдельный логический канал, параметры которого необходимо определить. Помимо пользовательской информации, на транспортный шлюз поступают сообщения протокола MEGACO, для которых также должен быть выделен транспортный ресурс, и его можно вычислить по формуле:

V_Megaco = k_sig * L_Megaco * N_Megaco * P_Megaco /450 (бит/с), где

P_megaco -интенсивность поступления сообщений протокола MEGACO на шлюз в ЧНН;

значение k_sig - берем равным 5, как и в предыдущих разделах.

V_Megaco = 5*150*10*5500/450 = 41 250 000 (бит/с)

Таким образом, общий транспортный ресурс MGW(бит/с):

V_GW = + V_Megaco

V_GW = 17 498 492 + 41 250 000 = 58 748 492 (бит/с)

2.3.1 Расчет оборудования гибкого коммутатора

Основной задачей гибкого коммутатора при построении транзитного уровня коммутации является обработка сигнальной информации обслуживания вызова и управление установлением соединений. Требования к производительности гибкого коммутатора определяются интенсивностью потока вызовов, требующих обработки.

Рисунок 7. Softswitch класса 4 в сети NGN

Производительность

Интенсивность потока поступающих вызовов определяется интенсивностью потока вызовов, приходящейся на один магистральный канал 64 кбит/с линии Е1, а также числом Е1, используемых для подключения станции к транспортному шлюзу.

Вводятся следующие обозначения:

P_CH - интенсивность потока вызовов, обслуживаемых одним магистральным каналом 64 кбит/с,

P_GW - интенсивность потока вызовов, обслуживаемых транспортным шлюзом,

L - число транспортных шлюзов, обслуживаемых гибким коммутатором.

Интенсивность потока вызовов, поступающих на транспортный шлюз l, определяется формулой:

P_{l_GW} = N_{l_E1} * 30 * P_CH

P_{l_GW} = 10 * 30 * 2000 = 600 000 (выз/ЧНН)

Следовательно, интенсивность потока вызовов (выз/чнн), поступающих на гибкий коммутатор, можно вычислить как:

P_SX = = 30 * P_CH *

В задании для данного варианта предусмотрено количество шлюзов L=2

P_SX = 30 * 2000 * = 1 200 000(выз/ЧНН)

Параметры интерфейсов подключения к пакетной сети

Параметры интерфейса подключения к пакетной сети определяются, исходя из интенсивности обмена сигнальными сообщениями в процессе обслуживания вызовов. При использовании гибкого коммутатора для организации распределенного транзитного коммутатора сообщения сигнализации ОКС7 поступают на Softswitch в формате сообщений протокола M2UAили M3UA, в зависимости от реализации.

Введем следующие обозначения:

L_MXUA - средняя длина сообщения (в байтах) протокола MxUA,

N_MXUA - среднее количество сообщений протокола MxUA при обслуживании вызова,

L_MEGACO - средняя длина сообщения (в байтах) протокола MEGACO, используемого для управления транспортным шлюзом,

N_MEGACO - среднее количество сообщений протокола MEGACO при обслуживании вызова,

P_SIG - интенсивность потока вызовов, обслуживаемых сигнальным шлюзом.

Тогда транспортный ресурс Softswitch (бит/с), необходимый для обмена сообщениями протокола MxUA:

V_{SX_MXUA} = k_sig * L_MXUA * N_MXUA * P_SX / 450,

где

k- коэффициент использования ресурса.

V_{SX_MXUA} = 5 * 155 * 10 * 120 000 / 450 = 22 666 666,67 (бит/с)

Аналогично, транспортный ресурс гибкого коммутатора (бит/с), необходимый для обмена сообщениями протокола MEGACO:

V_{SX_MEGACO} = k_sig * L_MEGACO * N_MEGACO * P_SX / 450,

V_{SX_MEGACO} = 5 * 150 * 10 * 1 200 000 / 450 = 20 000 000 (бит/с)

Суммарный минимальный полезный транспортный ресурс Softswitch (бит/с), требуемый для обслуживания вызовов в структуре транзитного коммутатора:

V_SX = V_{SX_MXUA} + V_{SX_MEGACO}

V_SX = 22 666 666,67 + 20 000 000 = 42 666 666,67 (бит/с)

Определение транспортного ресурса сигнального шлюза производится по аналогии с расчетом транспортного ресурса гибкого коммутатора. Необходимая полоса пропускания SGW определяется интенсивностью потока поступающих вызовов и объемом информации, требуемой для обслуживания каждого вызова.