Расчет и проектирование сетевого оборудования NGN/IMS

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммунаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Пояснительная записка к курсовому проекту

Расчет и проектирование сетевого оборудования NGN/IMS



1. Задание на курсовое проектирование

шлюз доступ сетевой

Этап 1

По указанным исходным данным рассчитать параметры шлюза доступа, определить необходимое количество этих шлюзов, а также емкостные показатели подключения шлюзов к транспортной сети.

По указанным исходным данным рассчитать параметры узла Softswitch, требуемую его производительность и параметры подключения к транспортной сети.

Нарисовать структурную схему фрагмента сети NGN, используя номенклатуру реального оборудования, описание которого нужно найти на соответствующих сайтах Интернет в свободном доступе.

Этап 2

По указанным исходным данным рассчитать параметры каждого шлюза и их число, а также емкостные показатели подключения к транспортной сети.

По указанным исходным данным рассчитать параметры гибкого коммутатора, его производительность и параметры подключения к транспортной сети.

Этап 3

По указанным исходным данным рассчитать транспортный ресурс, необходимый для взаимодействия S-CSCF и остальных сетевых элементов.

По указанным исходным данным рассчитать транспортный ресурс, необходимый для взаимодействия I-CSCF и остальных сетевых элементов.

На предложенную структурную схему сети нанести полученные результаты.



Таблица 1. Исходные данные

№ п/п	Параметр	Значение	№ п/п	Параметр	Значение
1	NPSTN(аб)	7000	17	N'SH (сообщ.)	10
2	NISDN(аб)	400	18	Nl_E1	10
3	Nsh(аб)	150	19	Pch(выз/чнн)	2000
4	I	8	20	L (для задания 2)	2
5	Ni _ lan(аб)	60	21	Pmegaco(выз/чнн)	5500
6	J	8	22	Lmxua(байт)	170
7	N j _ v5 (аб)	30	23	Nmxua(сообщ.)	10
8	M	9	24	Psig(выз/чнн)	40000
9	Nm _ pbx(аб)	100	25	С (выз/чнн)	0,25
10	LMEGACO(байт)	150	26	Nsip1	10
11	NMEGACO(сообщ.)	10	27	Nsip2	5
12	LV 5UA(байт)	145	28	Nsip3	5
13	NV 5UA(сообщ.)	10	29	Nsip4	10
14	LIUA(байт)	155	30	Nsip5	15
15	NIUA(сообщ.)	10	31	X%	50
16	LSH(байт)	150	32	Y%	25



2. Проектирование распределенного абонентского концентратора

Рисунок 1. Шлюз доступа в сети NGN

2.1 Расчет шлюза доступа

Для расчета шлюза необходимо определить нагрузку, поступающую от различных абонентов на шлюз доступа.

Нагрузка от каждого вида абонентов определяется по формуле

,

где

N - число пользовательских каналов рассчитываемого вида абонентов;

y - удельная нагрузка на линию, подключающую пользователей.

Согласно исходным данным:

y_pstn = 0,1 Эрл - удельная нагрузка на линию абонента ТфОП в ЧНН,

y_ISDN = 0,2 Эрл - удельная нагрузка на линию абонента ISDN в ЧНН,

y_sh = 0,2 Эрл - удельная нагрузка на линию абонента, использующего терминалы SIP/ H.323 в ЧНН,

y_{i_v5} = 0,8 Эрл - удельная нагрузка на линию, подключающую УПАТС по интерфейсу V5 (соединительная линия),

Y_{m_pbx} = 0,8 Эрл - удельная нагрузка на линию, подключающую УПАТС по PRI (соединительная линия).

Общая нагрузка от абонентов ТфОП:

(Эрл),

- абоненты, использующие аналоговые абонентские линии, которые включаются в шлюз доступа (RAGW);

Общая нагрузка от абонентов ISDN:

(Эрл),

- абоненты, использующие линии базового доступа ISDN, которые включаются в RAGW;

Нагрузка оборудования доступа j интерфейса V5:

(Эрл),

- число пользовательских каналов в интерфейсе V5j, где j - номер сети доступа.

В нашем случае через интерфейс V5 подключено 6 сетей, то есть общая нагрузка создаваемая оборудованием, подключенным через интерфейс V5 равна:

(Эрл).

Нагрузка от УПАТС m:



(Эрл), где

- число пользовательских каналов, подключаемых к одной УПАТС_m , где m - номер УПАТС.

Общая нагрузка, поступающая на транкинговый шлюз, к которому подключено оборудование УПАТС:

(Эрл).

Общая нагрузка, поступающая на шлюз:

(Эрл).

Для нашего примера выберем оборудование «STROM Telecom AGX5200», у которого по техническим спецификациям максимальное количество портов POTS = 4096, портов ISDN = 256, портов для подключения V5 = 256, количество портов для подключения PBX = 256. Исходя из количества портов различных типов, необходимо поставить 2 шлюза. Схема распределения подключения абонентов приведена на рисунке 1. Для каждого из сетевых элементов составим следующую таблицу, в которой проводится сравнение максимальных значений параметров подключения, предусмотренных для этого оборудования, и того реального количества подключенных абонентов, которое мы рассчитываем осуществить.



Для шлюза GW1

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «AGX 5200»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POTS	4096	4000
Количество портов ISDN	256	200
Количество портов PRI	256	9
Количество портов V5	256	0

Для шлюза GW2

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «AGX 5200»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POTS	4096	3000
Количество портов ISDN	256	200
Количество портов PRI	256	0
Количество портов V5	256	8

В качестве коммутатора доступа выберем Модульный IP NGN-коммутатор IES4005.

Для коммутатора доступа

Параметр	Значение для оборудования IES4005	Что подключено (согласно заданию)	Подключено портов (согласно заданию)	Всего занято портов
Количество портов	256	MG	2	161
		Абоненты SIP/H.323	150
		LAN	8

Рисунок 2. Распределение подключения абонентов

Согласно условиям задания в рассматриваемом шлюзе следующие процентное соотношение использования различных кодеков:

20% вызовов - кодек G.711;

20% вызовов - кодек G.723 I/r;

30% вызовов - кодек G.723 h/r;

30% вызовов - кодек G.729 А.

Рассчитаем скорости, с которыми будет передаваться пользовательская информация при условии использования кодеков разных типов.

Полоса пропускания, которая понадобится для передачи информации при условии использования кодека типа m, определяется следующим образом:

V _{tranc_ cod} =k * V_{COD_m}

где k - коэффициент избыточности, который рассчитывается для каждого кодека отдельно, как отношение общей длины кадра к размеру речевого кадра. Значения коэффициента k и скорости кодеков возьмем из таблицы.

Таблица 2. Голосовые кодеки

Тип кодека	Скорость кодека VCOD_m, Кбит/с	Размер речевого кадра, байт	Общая длина кадра, байт	Коэффициент избыточности k
G. 711	64	80	134	134/80 = 1,675
G. 723.1 I/r	6,4	20	74	74/20 = 3,7
G. 723.1 h/r	5,3	24	78	78/24 = 3,25
G. 729	8	10	64	64/10 = 6,4

Тогда, скорости, с которыми будет передаваться пользовательская информация, с учетом использования кодеков разных типов:

Для кодека G. 711

V_{tranc _ cod} = 134/80 64 = 107,2 (кбит/с)

Для кодека G. 723.1 I/r

V_{tranc _ cod} = 74/20 6,4 = 23,68 (кбит/с)

Для кодека G. 723.1 h/r

V_{tranc _ cod} = 78/24 5,3 = 17,225 (кбит/с)

Для кодека G. 729

V_{tranc _ cod} = 64/10 8 = 51,2 (кбит/с)

Рассчитаем, какая нагрузка поступает на каждый шлюз.

Шлюз GW1

Нагрузка, поступающая на шлюз 1 равна

Y_GW1=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_GW1 = 0,1·4000 + 0,2·200 + 0,8·9 = 447,2 (Эрл)

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

Для кодека G. 711

Y_GW1 = 447,2 · 0,2 = 89,44 Эрл.

Для кодека G. 723.1 I/r

Y_GW1 = 447,2 · 0,2 = 89,44 Эрл.

Для кодека G. 723.1 h/r

Y_GW1 = 447,2 · 0,3 = 134,16 Эрл.

Для кодека G. 729

Y_GW1 = 447,2 · 0,3 = 134,16 Эрл.

При проектировании будем описывать шлюз последовательно двумя разными математическими моделями:

система массового обслуживания с потерями,

система массового обслуживания с ожиданием.

При помощи первой модели, мы определим, какое количество соединений будет одновременно обслуживаться проектируемыми шлюзами, а при помощи второй определим характеристики канала передачи данных, необходимые для передачи пользовательского трафика с требуемым качеством обслуживания.

СМО с потерями

Для предоставления услуг пользователям жестко определены параметры QoS для каждого типа вызовов, и в случае, если заявка не может быть обслужена с требуемым качеством, она отбрасывается. Таким образом, потери в данной системе - это те вызовы, которые не могут быть обслужены ввиду отсутствия требуемого ресурса (определенного типа кодирования) для передачи данных.

В связи с тем, что информация на шлюзе обрабатывается при помощи различных кодеков, она поступает в сеть с разной скоростью, и расчет исходящих каналов производится для каждого типа кодека отдельно. Таким образом, мы делим СМО на логические части по количеству используемых кодеков и рассчитываем при помощи описанного ниже алгоритма общую скорость канала без учета QoS передачи трафика по сети передачи данных.

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=70;

Для кодека G. 723.1 I/r: Х=70;

Для кодека G. 723.1 h/r: Х=104;

Для кодека G. 729: Х=104.

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

V_{C (G _ 711)} = 70 · 107,2 = 7504 (кбит/с).

Для других кодеков рассчитываем потоки аналогично:

V_{C (G. 723.1 I /r)} = 70 · 23,68 = 1658 (кбит/с),

V_{C (G. 723.1h / r)} = 104 · 17,225 = 1791(кбит/с),

V_{C (G. 729)} = 104 · 51,2 = 5325 (кбит/с),

Тогда транспортный поток на выходе рассчитываемого шлюза:

V_GW1 = 7504+1658+1791+5325 = 16278 (кбит/с).

Нанесем полученные результаты на схему шлюза.

Рисунок 3. Результаты расчета

СМО с ожиданием

Перейдем к рассмотрению СМО с ожиданием.

В качестве СМО с ожиданием рассматривается тракт передачи данных (от шлюза до коммутатора доступа).

На вход СМО с ожиданием со шлюза поступают пакеты с интенсивностью л. Т.к. в зависимости от типа используемых кодеков пакеты попадают в сеть с различной скоростью, то параметр л необходимо рассчитать для каждого типа используемого кодека:

,

где

- скорость передачи кодека, рассчитанная ранее;

- общая длина кадра соответствующего кодека.

Определим л для каждого вида кодека:

л_G.711 = 107,2/134 = 0,8;

л_{G.723.1 I/r} = 23,68/74 = 0,32;

л_{G.723.1 h/r}=17,225/78 = 0,22;

л_G.729=51,2/64 = 0,8;

Общая интенсивность поступления пакетов в канал:

л = ,

где N - число используемых кодеков

л = 0,8 + 0,32 + 0,22 + 0,8 = 2,14.

Задержка, вносимая каналом при поступлении пакетов:

S⁽¹⁾ = 1/(µ - л),

где л - суммарная интенсивность поступления заявок от всех каналов, м - интенсивность обслуживания. Вне зависимости от размера пакета все они обслуживаются одинаково.

Предельно допустимая задержка доставки пакета IP от одного пользователя коммерческих услуг VoIP к другому не должна превышать 100 мс. Задержку при передаче пакета вносят все сегменты соединения (сеть доступа, магистральная сеть и т.п.). Приблизительно можно считать вклад каждого сегмента одинаковым.

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.

Учитывая среднюю длину и количество сообщений протокола MxUA, необходимых для обслуживания одного вызова, можно вычислить транспортный ресурс (бит/с) сигнальных шлюзов для подключения к пакетной сети (с приведением размерностей):

V_SIG = k_sig * P_SIG * L_MXUA * N_MXUA / 450

V_SIG = 5 * 40 000 * 170 * 10 / 450 = 75 555,56 (бит/с).

2.4 Расчет оборудования сети IMS

Расчет нагрузки на S-CSCF

Попадая в сеть IMS, вызовы в конечном итоге обслуживаются одной из S-CSCF. Этот сетевой элемент представляет собой SIP-сервер, управляющий сеансом связи. Для выполнения своих функций он получает от других сетевых элементов всю информацию об устанавливаемом соединении и требуемой услуге.

Рисунок 8. S-CSCF в архитектуре IMS



Функции IMS могут иметь разную физическую декомпозицию, то есть, они могут быть реализованы как в виде единого блока, обладающего всеми возможностями, так и представлять собой набор устройств, каждое из которых отвечает за реализацию конкретной функции. Независимо от физической реализации, интерфейсы остаются стандартными. Поэтому, рассчитав в отдельности каждую из функций, можно оценить требуемую производительность сервера как при отдельной ее реализации, так и в случае реализации совместно с другими элементами.

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и Softswitch:

V_{ss-s-csc f} = k_sig(L_sh·N_sip1·P_sx)/450

V_{ss-s-csc f} = 5·150·10·1 200 000 / 450 = 20 000 000 (бит/с).

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и серверами приложений (AS):

V_{as-s-csc f} = k_sig (L_sh·N_sip2·Psx ·X %)/450

V_{as-s-csc f} = 5·150·5·1200000·0,5 / 450 = 5 000 000 (бит / с).

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и MRF:

V_mrf -_{s-csc f} = k_sig (L_sh ·N_sip3·P_sx ·Y %) / 450

V_mrf -_{s-csc f} = 5·150·5·1200000·0,25 / 450 = 2 500 000 (бит / с).

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и I-CSCF:



V_i-_{csc f} -_{s-csc f} = k_sig (L_sh·N_sip4·P_sx ) / 450

V_i-_{csc f} -_{s-csc f} = 5·150·10·1200000 / 450 = 20 000 000 (бит / с).

Тогда общий транспортный ресурс

V_{s-csc f} = V_{i-csc f-s-csc f} + V_{mrf-s-csc f} + V_{as-s-csc f} + V_{ss-s-csc f}

V_{s-csc f} = 20000000+5000000+ 2500000 + 20000000 = 47 500 000 (бит/с).

Расчет нагрузки на I-CSCF

Так же, как и S-CSCF, функциональный элемент I-CSCF участвует в соединениях, затрагивающих взаимодействие разнородных сетей. Помимо функций SIP-прокси, он взаимодействует с HSS и SLF, получает от них информацию о местонахождении пользователя и об обслуживающем его S-CSCF.

Транспортный ресурс между Softswitch и I-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов:

V_{ss-i-csc f} = k_sig · (L_sh·N_sip5·P_sx ) / 450

V_{ss-i-csc f} = 5·150·15·1200000 / 450 = 30 000 000 (бит / с).

Общий транспортный ресурс

V_{i -csc f} = V_{ss-i-csc f} + V_{i-csc f-s-csc f}

V_{i -csc f} = 30 000 000 + 20 000 000 = 50 000 000 (бит/с).



Рисунок 9. Архитектура IMS. Результаты расчета нагрузки на S-CSCF и на I-CSCF



Список литературы

1. Гольдштейн, А.Б. Softswitch/ А.Б. Гольдштейн, Б.С. Гольдштейн - СПб.:BHV, 2006.

2. Бакланов, И.Г. NGN: принципы построения и организации / И.Г. Бакланов; под ред. Ю.Н. Чернышова. - М.: Эко-Трендз, 2008.

3. Гольдштейн, Б.С. Сигнализация в сетях связи / Б.С. Гольдштейн; Т. Протоколы сети доступа. Т. 2. - М.: Радио и связь, 2005.

4. Гольдштейн, Б.С. Протокол SIP / Б.С. Гольдштейн, А.А. Зарубин, В.В. Саморезов; Серия «Телекоммуникационные протоколы». - СПб.: БХВ - СПб, 2005.

5. Атцик, А.А. Протокол Megaco/H.248 / А.А. Атцик, А.Б. Гольдштейн, Б.С. Гольдштейн; Серия «Телекоммуникационные протоколы». - СПб.: БХВ - СПб, 2009.



Приложение 1

Основные характеристики Коммутатора доступа IES 4005

Описание системы
Категория	Модульный IP NGN-коммутатор на 256 портов
Габариты Ш x Г x В, мм	440 x 250 x 152
Сплиттер	Встроенный
Возможность установки в 19" стойку	Да
Высота, U	2U
Всего слотов	5
Максимальное число линейных слотов	4
Максимальное число портов	256
Питание	AC / DC
Горячая замена	Да
Магистральные интерфейсы
MSC1002G	2 Combo 1G (RJ-45/SFP)
MSC1401G	2 GPON SFP
Интерфейсы
Каскадирование	Да
Линейные модули ADSL2/2+	Да
Линейные модули VDSL2	Да
Линейные модули VoIP	Да
ADSL2/2+
Annex M	Да
SRA	Да
INP	Да
SELT	Да
DELT	Да
Объединение линий ADSL2+	Да
VDSL2
Скорость к абоненту, Мбит/с	100
Скорость от абонента, Мбит/с	50
Переключение в режим ADSL2+	Да
CFM (802.1ag)	Да
SELT	Да
DELT	Да
VoIP
Протокол сигнализации SIP	Да
Протокол сигнализации H.248	Да
Голосовые кодеки (G.711a/u, G.723, G.726, G.729ab)	Да
Тестирование линии (MLT)	Да
Сигналы DTMF	Да
Факс/модем (T.38)	Да
Ожидание/удержание/перевод вызова	Да
Тональный сигнал готовности, сигналы посылки вызова, сигнал занятости	Да
Функции обеспечения QoS - качество обслуживания
802.1p	8 очередей
802.1q (VLAN#)	4096
SPQ / WRR / WFQ	SPQ/WRR/WFQ
IEEE 802.1x	Да
Несколько соединений PVC	8
Q-in-Q (стекирование VLAN)	Да
Отслеживание DHCP	Да
Поле Option 82 при ретрансляции DHCP	Да
Фильтрация MAC-адресов/пакетов	Да
Фильтрация по количеству MAC-адресов	Да
Агрегация каналов 802.3ad	Да
Режим моста для IP	Да
Многоадресная рассылка IGMP v1/v2/v3
Отслеживание и фильтрация	Да
Прокси	Да
Группы Multicast	512
Статическая многоадресная рассылка	Да
VLAN-сеть многоадресной рассылки (MVR)	Да
Сетевое управление
SNMP v1, v2	Да
SNMP v3	Да
Управление через Web	Да
Управление через командную строку	Да
Управление с использованием EMS	Да

Требования

Параметры питания и окружающей среды

-36VDC … -72VDC

100-240VAC

Рабочая температура: -40 ... 65 градусов С

Относительная влажность: 5 ... 95%

Размеры

440мм(Ш) х 270мм(Г) х 88мм(В)



Приложение 2

Основные характеристики шлюза доступа AGX 5200

Производитель: STROM Telecom(Чехия)

Емкость: до 6000 абонентов

Интерфейсы: POTS, BRI, PRI & V5.2

Сигнализация:

* PSTN ISDN PRI, BRI & V5.2

* SIGTRAN IUA, V5UA

* IP Transport RFC 1889, RFC 1890 RTP, RFC 4168 SCTP,

TCP, UDP

* MEGACO / H.248v1, v2

Кодеки:

* G.711, G.723, G.729.

* Flexible Voice Coder Selection

* Dynamic Voice Coder Recognition

Ethernet & IP Интерфейсы:

* До 4 x 10/100/1000BaseT

* До 4 x 1000Base SX

Размещено на Allbest.ru

...