Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные для выполнения курсового проекта. Вариант 5

Параметр	Значение
N PSDN	12000 абонентов
N ISDN	800 абонентов
N SH	100 абонентов
I	4 LAN
N i_lan	30 абонентов
M	7 УПАТС
N m_pbx	130 абонентов
J	6 сетей доступа
N j_V5	50 абонентов
L MEGACO	145 байт
N MEGACO	10 сообщений
L v5ua	150 байт
Nv5ua	10 сообщений
Liua	145 байт
Niua	10 сообщений
L sh	140 байт
N'sh	10 сообщений
Lmgcp	150 байт
Nmgcp	10 сообщений
Nl_E1	8 каналов
Pch(выз/чнн)	1000
L	5 (для задания 2)
Pmegaco(выз/чнн)	7500
Lmxua	155 байт
Nmxua	10 сообщений
Psig (выз/чнн)	30 000
P (выз/чнн)	0,23



Введение

В современном мире телекоммуникаций, когда развитие технологий происходит невероятно высокими темпами, задача создания сетей связи с интеграцией речи, данных и мультимедиа контента на основе IP-сетей имеет первостепенное значение. Преимущество IP-сетей заключается в их надежности, широкой полосе пропускания, а так же высокой степени распространенности. Повсеместный переход на оборудование нового поколения позволяет открыть новые горизонты в сетевой и телефонной индустрии, увеличить приток новых клиентов и увеличить доходность предприятий связи за счет использования прогрессивных, до настоящего времени редко используемых технологий.

Данный курсовой проект рассматривает необходимость модернизации существующей ТфОП. Использование технологии NGN (next generation networks) позволяет внедрить принципы компонентного построения сети и открытые стандартные интерфейсы между тремя основными функциями: коммутации, управления обслуживанием вызовов, услуг и приложений. В такой открытой распределенной структуре существует возможность свободного использования функциональных компонентов разных производителей. Также, несомненным плюсом данной технологии является ее дешевизна и высокая отказоустойчивость сети в целом.

Целью курсового проекта является проектирование распределенного абонентского концентратора на мультисервисной сети

Задачи курсового проекта:

- изучить архитектуру, сетевые элементы, протоколы сигнализации NGN;

- дать характеристику сети NGN и оборудования, применяемого на сети, протоколов, используемых в технологии NGN

- рассчитать емкостные показателей подключения шлюзов к транспортной сети;

- рассчитать параметры узла Softswith, производительность и параметры подключения к транспортной сети;

- представить структурную схему фрагмента сети NGN;

- рассчитать транспортный ресурс I-CSCF.



1. Краткая характеристика сети NGN

NGN (сеть следующего поколения) представляет собой универсальную многоцелевую сеть, предназначенную для передачи речи, изображений и данных с использованием пакетной коммутации. Сеть NGN обеспечивает качество обслуживания, необходимое для различных видов телекоммуникационного трафика. Особенностью сети является то, что передача и маршрутизация пакетов и элементы оборудования передачи (каналы, маршрутизаторы, коммутаторы, шлюзы) физически и логически отделены от устройств и логики управления вызовами и услугами.

Использующаяся в сети логика поддерживает все типы услуг в пакетной сети, начиная от базовой телефонной связи и заканчивая передачей данных, изображений, мультимедийной информации, широкополосными приложениями и приложениями управления. Указанные особенности отличают сети NGN от обычных телефонных и IP-сетей, наиболее широко распространенных в мире телекоммуникаций. Сети NGN, будучи результатом слияния сети Интернет и телефонных сетей общего пользования, объединяют в себе их лучшие черты.

Сети NGN обладают следующими характеристиками:

- адаптируемость для передачи трафика любого вида, что можно сравнить с адаптируемостью сети интернет в противоположность отсутствию гибкости ТфОП в передаче данных (это особенно важно, если учитывать, что на передачу данных уже на данный момент приходится до 90% телекоммуникационного трафика).

- гарантированное качество голосовой связи и критически важных приложений передачи данных; В этом случае сеть NGN обладает надежностью ТфОП в противоположность негарантированному качеству связи сети интернет.

- низкая стоимость передачи в расчете на единицу объема информации приближается к стоимости передачи данных в сети интернет, а не ТфОП (общий объем трафика данных и голосового трафика каждый год утраивается).

В отличие от традиционных сетей в структуре NGN образован дополнительный слой управления коммутацией транспортной сети. Он организуется с помощью гибкого коммутатора - «Softswitch», который должен поддерживать трансляцию основных протоколов VoIP в протоколы традиционных сетей. Поэтому для сопряжения пакетных и традиционных телефонных сетей «Softswitch» должен отвечать следующим требованиям:

- работать с протоколами сигнализаций различной архитектуры и взаимодействовать с медиашлюзами, обеспечивающими передачу голосовой, сигнальной информации, данных, IP-телефонии и других видов трафика;

- поддерживать все разнообразие сигнализаций - ОКС-7, DSS1, ВКС и др., поскольку с точки зрения телефонной сети он является транзитным коммутатором и пунктом сигнализации ОКС-7;

- поддерживать все протоколы IP-телефонии (H.323, MGCP, H.248, SIP) и осуществлять их конвертацию из одного протокола в другой, так как для пакетных сетей он является устройством управления медиашлюзами и контроллером сигнализаций.

Таким образом, оборудование программной коммутации в NGN играет роль универсального программно-аппаратного комплекса, конвертера сигнализации, который преобразует протоколы сигнализации как в сети с коммутацией каналов: ОКС-7, DSS1, V5, CAS, так и в сети пакетной коммутации - протоколы IP-телефонии: H 323, SIP, MGCP, MEGACO/ H.248.

Гибкий коммутатор - это программно-аппаратный комплекс, «мозг» новой сети, предназначенный для управления обработкой телефонных вызовов, происходящих в различных сетях, в том числе в сетях с коммутацией пакетов, он аккумулирует весь интеллект сети, а остальные элементы, расположенные на периферии, лишены интеллекта и полностью подконтрольны гибкому коммутатору, что в целом способствует лучшей управляемости и масштабируемости сети.

Поэтому применение гибких коммутаторов с точки зрения построения сети является технологической инвестицией в будущее, так как ОКС-7 поддерживает сегодня работу в ТфОП, и только островки новых пакетных сетей сигнализируются с применением IP-протоколов. Структурная схема NGN представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема NGN.



2. Характеристика оборудования softswitch

Softswitch реализует функции по логике обработки вызова, доступу к серверам приложения, сбору статистической информации, сигнальному взаимодействию с сетью ТфОП и внутри пакетной сети, управлению установлением соединения и др.

Softswitch является основным устройством, реализующим функции уровня управления коммутацией и передачей информации.

Softswitch можно классифицировать как систему коммутации пакетов со специализированными линейными окончаниями, реализующими парадигму "клиент-сервер" и системой сигнализации, ориентированной на использование IP-адресации и предоставление услуг мультимедиа.

Гибкий коммутатор ориентирован на обслуживание трафика с высокой долей мультимедиа, поэтому на абонентской стороне используются адаптеры соответствующих протоколов (H.323, SIP). Для взаимодействия с серверами различных типов (файловых, баз данных, RAS, DHCP и пр.) в составе ГК имеются соответствующие универсальные интерфейсы.

Нагрузка, принимаемая от существующих сетей (например от СТфОП по протоколу G.703), адаптируется по информационным блокам и сигнализации к среде NGN. Далее все сообщения в единой форме распределяются блоком коммутации и управления в соответствии с адресацией - к терминалам, пакетной транспортной системе (в рассматриваемом случае реализованной на базе IP/Ethernet) либо серверам приложений. Сетевые интерфейсы H.323 и SIP используются в ГК для организации мультимедиа-конференций и предоставления пользователям расширенного перечня услуг и ДВО.

Контроллер MG (Media Gateway Controller) обеспечивает работу ГК через сигнальные и пограничные шлюзы, обеспечивая коммутационную "прозрачность" составных сетей с фрагментами NGN.

Во всех типовых ГК обязательно закладывается возможность решения задач управления эксплуатацией, в том числе с использованием внешних средств. С внешнего сервера управления могут также решаться вопросы конфигурирования ГК.

Предоставление ДВО может осуществляться ГК самостоятельно либо совместно с сервером приложений. Дополнительно в оборудовании гибкого коммутатора могут быть реализованы функции SP/STP сети СС 7, SSP интеллектуальной сети и пр.

Производительность ГК различна при обслуживании вызовов от различных источников, что объясняется, с одной стороны, резкими перепадами объема и темпа поступления пользовательской и сигнальной информации от разных источников, с другой - различием соответствующих алгоритмов обработки сигнальной информации.

Важную роль в архитектуре NGN играют шлюзы (Gateways), используемые как для доступа к сети, так и для сопряжения с существующими информационными инфраструктурами. Оборудование шлюзов реализует функции по преобразованию: сигнальной информации сетей с коммутацией каналов в сигнальную информацию пакетных сетей; формат пользовательской информации в вид, принятый в пакетной транспортной системы NGN, то есть пакеты IP, ячейки АТМ или кадры MPLS. Схема архитектуры Softswitсh представлена на рисунке 2.

В соответствии с выделенными задачами используются различные программные и аппаратные конфигурации шлюзового оборудования:

- сигнальные шлюзы (Signaling Gateway, SG), используемые только в интересах управления установлением соединений;

- транспортные шлюзы (Media Gateway, MG), применяемые для сопряжения взаимодействующих сетей по форматам передачи пользовательских данных;

- транкинговые шлюзы (Trunking Gateway, TGW), обеспечивающие совместное выполнение функций MG и SG;

- шлюзы доступа (Access Gateway, AGW), играющие роль MG и SG для оборудования доступа, подключаемого через интерфейс V5;

- резидентные шлюзы доступа (Residential Access Gateway, RAGW), позволяющие подключать к NGN пользователей, использующих терминальное оборудование СТфОП/УЦСИС.

- Основными характеристиками шлюзов являются:

- емкость, определяемая числом обслуживаемых физических/логических каналов, портов, АЛ и пр.;

- производительность, измеряемая числом сигнальных или информационных примитивов, обработанных устройством в единицу времени;

- перечень реализуемых протоколов;

- перечень поддерживаемых интерфейсов.

Конструктивное и функциональное исполнение шлюзов может быть самым разнообразным: от отдельных аппаратно-программных устройств до программных модулей типовых телекоммуникационных средств, например АТС, ГК, маршрутизатор IP и пр.

Из рассмотренного следует, что открытость интерфейсов между уровнями коммутационной среды, являющаяся, по мнению разработчиков, достоинством технологии NGN, привела к необходимости использования в сети дополнительного комплекса ассоциирующий устройств.

Рисунок 2 - Схема архитектуры Softswitch



3. Характеристика протоколов сигнализации сети NGN

Архитектура Softswitch изначально разрабатывалась для применения в сетях NGN. Но не все сети являются таковыми, поэтому необходимо осуществлять также взаимодействие с сетями, построенными ранее. Обмен информацией между объектами как внутри сети, так и между разными сетями происходит при помощи различных протоколов сигнализации. Для обеспечения возможности такого взаимодействия, Softswitch поддерживает раз личные виды сигнализации: для управления соединениями, для взаимодействия Softswitch между собой, для управления транспортными шлюзами.

3.1 Протокол SIP

Протокол инициирования сессий SIP (Session Initiation Protocol) предназначен для установления, модификации, разрушения речевых и мультимедийных соединений в сеансах IP-телефонии (VoIP), мультимедийной конференц-связи и передачи данных в сети NGN. Протокол SIP является протоколом типа «клиент-сервер», включает текстовые запросы и отклики, содержащие поля заголовков, в которых передается информация об обслуживании и характеристиках соединения. В типовом варианте SIP применяется поверх протоколов UDP. Протокол SIP применяется также для взаимодействия оконечных устройств (например, SIP-телефонов) с пакетной сетью.

3.2 Технология H.323

Сети на базе протоколов H.323 ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как сети ISDN, наложенные на IP-сети. Рекомендация H.323 предусматривает довольно сложный набор протоколов, который включает в себя три основных: протокол взаимодействия оконечного оборудования с привратником RAS, протокол управления соединениями H.225 и протокол управления логическими каналами H.245.

Цель Н.323 - обеспечить работу мультимедийных приложений в сетях с негарантированным качеством обслуживания. В число «объектов» H.323, как они названы в стандарте, включаются терминалы, мультимедийные шлюзы, устройства управления многоточечными конференциями и контроллеры зоны Gatekeeper.

3.3 Протокол MGCP

Протокол управления шлюзами MGCP (Media Gateway Control Protocol) основан на обсуждавшемся выше принципе декомпозиции, согласно которому шлюз разбивается на отдельные функциональные блоки: транспортный шлюз MG, устройство управления MGC и шлюз сигнализации SG. Сам MGCP является внутренним протоколом, поддерживающим обмен информацией между функциональными блоками распределенного шлюза. MGCP, будучи протоколом управления шлюзами, не предназначен для управления соединениями с участием терминального оборудования пользователей (IP-телефонами). Это означает, что в сети, построенной на базе протокола MGCP, для управления терминалами должен присутствовать привратник или SIP-сервер.

3.4 Протокол H.248/Megaco

Так же, как и протокол MGCP, он является внутренним протоколом, который работает между функциональными блоками распределенного шлюза, а именно - между MGC и MG. Для переноса сигнальных сообщений

Megaco/H.248 могут использоваться следующие транспортные протоколы: UDP, TCP, а также SCTP (Stream Control Transport Protocol). Поддержка протокола UDP является обязательным требованием для MGC. Протокол TCP должен поддерживаться как контроллером, так и шлюзом. Поддержка протокола SCTP для обоих устройств опциональна. Сообщения протокола Megaco/H.248 могут кодироваться двумя способами: кодирования сигнальной информации и двоичный способ представления сигнальной информациии. Контроллер MGC должен поддерживать оба способа кодирования, а шлюз MG - только один из них.

3.5 Протокол BICC

Протокол BICC представляет собой протокол управления обслуживанием вызова, предполагавшийся для использования между «обслуживающими узлами» Название протокола расшифровывается как Bearer Independent Call Control, т.е. протокол управления обслуживанием вызова, независимый от услуг доставки информации. BICC базируется на подсистеме ISUP стека ОКС7. Это сделано для того, чтобы обеспечить согласование протокола с существующими услугами и сетями TDM. Протокол независим от транспортной технологии и использует уже существующие сигнальные протоколы для установления соединений на транспортном уровне.



4. Расчет параметров шлюза доступа, необходимого количества шлюзов

Определим нагрузку, поступающую от различных абонентов на шлюз доступа. абонентский концентратор softswitch

Общая нагрузка от абонентов ТфОП:

Y_pstn = y_pstn * N_pstn = 0.1*12000=1200 (Эрл).

Общая нагрузка от абонентов ISDN:

Y_ISDN = y_ISDN * N_ISDN = 0.2*800=160 (Эрл).

Нагрузка оборудования доступа j интерфейса V5:

Y_{j_v5} = y _{j_v5}*N_{j_v5} =0.8*50=40 (Эрл).

Общая нагрузка, поступающая на шлюз доступа, который обеспечивает подключение оборудования доступа через интерфейс V5:

Y_V5 = = 0.8*.

Y_v5=6*40=240 (Эрл).

Нагрузка от УПАТС m:

Y_{m_pbx} = y_{m_pbx}*N_{k_pbx} =0.8*130=104 (Эрл).

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

Y_pbx = 7*130 =910 (Эрл).

Если шлюз реализует функции резидентного шлюза доступа, шлюза доступа и транкингового шлюза подключения УПАТС, то общая нагрузка, поступающая на шлюз:

Y_GW = Y_pstn+Y_ISDN+Y_v5+Y_pbx =1200+160+910+104=2374 (Эрл)

Таким образом, можно сделать вывод, что общая нагрузка будет равна 2 374 Эрл. Исходя из количества портов различных типов, необходимо поставить 5 шлюзов.



5. Расчет параметров и емкостных показателей каждого шлюза

Для нашего примера выберем оборудование некоторого «Производителя», у которого по техническим спецификациям максимальное количество портов POTS = 3000, портов ISDN = 500, портов для подключения V5 = 5, количество портов для подключения PBX = 3. Исходя из количества портов различных типов, необходимо поставить 5 шлюзов. 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. Структурная схема шлюза доступа представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Структурная схема шлюза доступа NGN

Таблица 1 - Распределение нагрузки на шлюз GW1

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «Производитель 1»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POST	3000	2500
Количество портов ISDN	500	0
Количество портов PRI	3	0
Количество портов V5	5	5

Таблица 2 - Распределение нагрузки на шлюз GW2

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «Производитель 1»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POST	3000	2500
Количество портов ISDN	500	500
Количество портов PRI	3	1
Количество портов V5	5	0

Таблица 3 - Распределение нагрузки на шлюз GW3

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «Производитель 1»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POST	3000	2500
Количество портов ISDN	500	300
Количество портов PRI	3	3
Количество портов V5	5	1

Таблица 4 - Распределение нагрузки на шлюз GW4

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «Производитель 1»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POST	3000	2500
Количество портов ISDN	500	0
Количество портов PRI	3	3
Количество портов V5	5	0

Таблица 5 - Распределение нагрузки на шлюз GW5

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «Производитель 1»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POST	3000	2000
Количество портов ISDN	500
Количество портов PRI	3
Количество портов V5	5

В качестве коммутатора доступа выберем оборудование «Производитель2». Составим для него аналогичную таблицу.



Таблица 6 - Распределение нагрузки на коммутатор доступа.

Параметр	Значение оборудование фирмы «Производитель 2»	Что подключено	Подключение портов	Всего портов занято
Количество портов	300	MG	5	109
		Абоненты SIP/H.323	100
		LAN	4

При таком распределении подключения абонентов по шлюзам появляется возможность покупать меньше разнотипных плат в каждый отдельный шлюз, что приводит к уменьшению стоимости проекта.

Для рассматриваемого варианта задано следующее 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 A.

Скорости, с которыми будет передаваться пользовательская информация при условии 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 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.

1-й шлюз

Y_{GW_1} = Y_PSTN + Y_v5 = y_PSTN * N_PSTN + y_v5 * N_v5 =250+240 = 490 Эрл.

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

Для кодека G.711

Y_{GW_1} =490 * 0.2 =98 Эрл.

Для кодека G.723.1 I/r

Y_{GW_1} =490 * 0.2 =98 Эрл.

Для кодека G.723 h/r

Y_{GW_1} =490 * 0.3 =147 Эрл.

Для кодека G.729

Y_{GW_1} =490 * 0.3 =147 Эрл.

Рассмотрим СМО с потерями. Пользуясь калькулятором Эрланга, определим число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки, обрабатываемой кодеком определенного типа (x), с условием, что р (вероятность потери вызовов) = 0.25:

Для кодека G.711: X=77;

Для кодека G.723.1 I/r: X=77;

Для кодека G.723 h/r: X=114;

Для кодека G.729: X=114.

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

VC(G_711) = 77*107.2 = 8254.4 (кбит/с).

Для других кодеков рассчитываем потоки аналогично:

VC(G.723.1 I/r) = 77*23.68 = 1823.36 (кбит/с),

VC(G.723.1 h/r) = 114*17.23 = 1964.22 (кбит/с),

VC(G.729) = 114*51.2 = 5836.8 (кбит/с).

Тогда транспортный поток на выходе первого шлюза:

V_{GW_1} = 8254.4 + 1823.36 + 1964.22 + 5836.8 = 17878.78 (кбит/с).

Нанесем полученные результаты на схему шлюза (рис. 4).

Рисунок 4 - Схема распределения потоков нагрузки на 1-й шлюз.

2-й шлюз

Y_{GW_2} = Y_PSTN + Y_v5 = y_PSTN * N_PSTN + y_v5 * N_v5 =250+240 = 490 Эрл.

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

Для кодека G.711

Y_{GW_2} =490 * 0.2 =98 Эрл.

Для кодека G.723.1 I/r

Y_{GW_2} =490 * 0.2 =98 Эрл.

Для кодека G.723 h/r

Y_{GW_2} =490 * 0.3 =147 Эрл.

Для кодека G.729

Y_{GW_2} =490 * 0.3 =147 Эрл.

Рассмотрим СМО с потерями. Пользуясь калькулятором Эрланга, определим число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки, обрабатываемой кодеком определенного типа (x), с условием, что р (вероятность потери вызовов) = 0.25:

Для кодека G.711: X=77;

Для кодека G.723.1 I/r: X=77;

Для кодека G.723 h/r: X=114;

Для кодека G.729: X=114.

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

VC(G_711) = 77*107.2 = 8254.4 (кбит/с).

Для других кодеков рассчитываем потоки аналогично:

VC(G.723.1 I/r) = 77*23.68 = 1823.36 (кбит/с),

VC(G.723.1 h/r) = 114*17.23 = 1964.22 (кбит/с),

VC(G.729) = 114*51.2 = 5836.8 (кбит/с).

Тогда транспортный поток на выходе первого шлюза:

V_{GW_2} = 8254.4 + 1823.36 + 1964.22 + 5836.8 = 17878.78 (кбит/с).

Нанесем полученные результаты на схему шлюза:

Рисунок 5

3-й шлюз

Y_{GW_3} = Y_PSTN + Y_v5 = y_PSTN * N_PSTN + y_v5 * N_v5 =250+240 = 490 Эрл.

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

Для кодека G.711

Y_{GW_3} =490 * 0.2 =98 Эрл.

Для кодека G.723.1 I/r

Y_{GW_3} =490 * 0.2 =98 Эрл.

Для кодека G.723 h/r

Y_{GW_3} =490 * 0.3 =147 Эрл.

Для кодека G.729

Y_{GW_3} =490 * 0.3 =147 Эрл.

Рассмотрим СМО с потерями. Пользуясь калькулятором Эрланга, определим число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки, обрабатываемой кодеком определенного типа (x), с условием, что р (вероятность потери вызовов) = 0.25:

Для кодека G.711: X=77;

Для кодека G.723.1 I/r: X=77;

Для кодека G.723 h/r: X=114;

Для кодека G.729: X=114.

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

VC(G_711) = 77*107.2 = 8254.4 (кбит/с).

Для других кодеков рассчитываем потоки аналогично:

VC(G.723.1 I/r) = 77*23.68 = 1823.36 (кбит/с),

VC(G.723.1 h/r) = 114*17.23 = 1964.22 (кбит/с),

VC(G.729) = 114*51.2 = 5836.8 (кбит/с).

Тогда транспортный поток на выходе первого шлюза:

V_{GW_3} = 8254.4 + 1823.36 + 1964.22 + 5836.8 = 17878.78 (кбит/с).

Нанесем полученные результаты на схему шлюза:

Рисунок 6

4-й шлюз

Y_{GW_4} = Y_PSTN + Y_v5 = y_PSTN * N_PSTN + y_v5 * N_v5 =250+240 = 490 Эрл.

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

Для кодека G.711

Y_{GW_4} =490 * 0.2 =98 Эрл.

Для кодека G.723.1 I/r

Y_{GW_4} =490 * 0.2 =98 Эрл.

Для кодека G.723 h/r

Y_{GW_4} =490 * 0.3 =147 Эрл.

Для кодека G.729

Y_{GW_4} =490 * 0.3 =147 Эрл.

Рассмотрим СМО с потерями. Пользуясь калькулятором Эрланга, определим число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки, обрабатываемой кодеком определенного типа (x), с условием, что р (вероятность потери вызовов) = 0.25:

Для кодека G.711: X=77;

Для кодека G.723.1 I/r: X=77;

Для кодека G.723 h/r: X=114;

Для кодека G.729: X=114.

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

VC(G_711) = 77*107.2 = 8254.4 (кбит/с).

Для других кодеков рассчитываем потоки аналогично:

VC(G.723.1 I/r) = 77*23.68 = 1823.36 (кбит/с),

VC(G.723.1 h/r) = 114*17.23 = 1964.22 (кбит/с),

VC(G.729) = 114*51.2 = 5836.8 (кбит/с).

Тогда транспортный поток на выходе первого шлюза:

V_{GW_4} = 8254.4 + 1823.36 + 1964.22 + 5836.8 = 17878.78 (кбит/с).

Нанесем полученные результаты на схему шлюза:

Рисунок 7

5-й шлюз

Y_{GW_5} = Y_PSTN + Y_v5 = y_PSTN * N_PSTN + y_v5 * N_v5 =200+240 = 440 Эрл.

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

Для кодека G.711

Y_{GW_5} =440 * 0.2 =88 Эрл.

Для кодека G.723.1 I/r

Y_{GW_5} =440 * 0.2 =88 Эрл.

Для кодека G.723 h/r

Y_{GW_5} =440 * 0.3 =132 Эрл.

Для кодека G.729

Y_{GW_5} =440 * 0.3 =132 Эрл.

Рассмотрим СМО с потерями. Пользуясь калькулятором Эрланга, определим число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки, обрабатываемой кодеком определенного типа (x), с условием, что р (вероятность потери вызовов) = 0.25:

Для кодека G.711: X=69;

Для кодека G.723.1 I/r: X=69;

Для кодека G.723 h/r: X=102;

Для кодека G.729: X=102.

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

VC(G_711) = 69*107.2 = 7396.8 (кбит/с).

Для других кодеков рассчитываем потоки аналогично:

VC(G.723.1 I/r) = 69*23.68 = 1633.9 (кбит/с),

VC(G.723.1 h/r) = 102*17.23 = 1757.5 (кбит/с),

VC(G.729) = 102*51.2 = 5222.4 (кбит/с).

Тогда транспортный поток на выходе первого шлюза:

V_{GW_5} = 7396.8 + 1633.9 + 1757.5 + 5222.4 = 16010.6 (кбит/с).

Нанесем полученные результаты на схему шлюза:

Рисунок 8

Рассчитаем общий транспортный поток в интерфейсе подключения шлюзов к коммутатору доступа:

V=16010.6+4*17878.78 = 87525.72 (кбит/с).



6. Расчет параметров узла softswitch, производительность параметров подключения к транспортной сети

6.1 Расчет параметров CМО с ожиданиями

Определим л для каждого вида кодека:

л _G.711=107,2/134 = 0,8;

л _{G. 723.1}*I / r =0,32;

л _{G. 723.1}*h / r = 0,22;

л _G.711=0,8.

Теперь можно рассчитать общую интенсивность поступления пакетов в канал:

л = 0,8 + 0,32 + 0,22 + 0,8 = 2,14.

Зная величину задержки и интенсивность поступления заявок, определим интенсивность обслуживания заявок в канале:

м = 1/100 + 2,14 = 2,15.

Рассчитав значения интенсивности поступления и обслуживания заявок, определим нагрузку канала:

с = 2,14/2,15 = 0,995.

Зная транспортный поток, поступающий в канал, и зная, что этот поток может максимально нагружать канал на величину с, определим общий требуемый объем канала ф:

ф = 87525.72/0.995 = 87965.55 (кбит/с).

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

NV5 = J * NJ_V5 = 6 * 50 = 300,

NPBX = M* Nm_V5 = 7 * 130 = 910,

NLAN = I * Ni_LAN = 4 * 30 =120.

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_PSTN*N_PSTN+ P_ISDN*N_ISDN+ P_V5*N_V5+ P_PBX*N_PBX)* L_MEGACO* M_MEGACO]/450

Vmegaco = 5[(5*12000+10*800+35*300+35*910)*145*10]/450= 1 777 864.11 (кбит/с)

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

V_PSTN= (P_ISDN* N_ISDN*L_iua* N_iua)/90= (10*800*145*10)/90=128889 (бит/с)

V_PBX= (P_PBX*N_PBX* L_iua* N_iua)/90= (35*910*145*10)/90=513139 (бит/с)

V_V5= (P_V5*N_V5*L_V5UA* N_V5UA)/90= (35*300*150*10)/90=105000 (бит/с)

V_SH= (P_SH*H_SH* N_SH* N^,_SH)/90= (10*200*155*10).90=34444,4 (бит/с)

V_LAN= (P_SH* N_LAN* L_SH* N^,_SH)/90=(10*630*155*10)/90=108500 (бит/с)



7. Расчет параметров гибкого коммутатора, его производительности и параметров подключения к транспортной сети

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

P_CALL = P_PSTN ·N_PSTN + P_ISDN·N_ISDN + P_SH·N_SH +

P_v5·N_v5+ P_PBX·N_PBX + P_SH·N_LAN,

P_CALL= 5*12000+10*800+10*155+35*300+35*910+10*630= 118200 (выз/чнн).

Теперь определим нижний предел производительности гибкого коммутатора при обслуживании потока вызовов с интенсивностью P_CALL:

P_SX= K_PSTN *P_PSTN*N_PSTN+ K_ISDN*P_ISDN*N_ISDN+ K_V5*P_V5*+K_PBX*P_PBX*+k_SH*P_SH*N_SH+ k_SH*P_SH*

P_SX =1.25*5*12000+1.75*10*800+2 *35*300+1.75*35*910 +1.9*10*155+ 1.9* 10*120= 170963 (выз/чнн).



8. Расчет емкостных показателей подключения шлюзов к транспортной сети

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),

Y_{l GW} = 5·8·30·0,8 = 960 (Эрл).

Расчет необходимого транспортного ресурса для передачи пользовательской нагрузки будет аналогичным тому расчету, который был приведен в разделе: проектирование распределенного абонентского концентратора, тогда

= 87965.55 (кбит/с).

Рассчитаем транспортный ресурс, необходимый для передачи сообщений протокола MEGACO:

V_megaco k_sig L_megaco N_megaco P_megaco/450 (бит/с),

V_megaco = 5·145·10·7500/450 = 120833,33 (бит/с).

Таким образом, общий транспортный ресурс MGW может равен:

V_GW V_MEGACO (бит/с);

V_GW = 87965.55 + 120833,33 = 208798,88 (бит/с).

8.1 Расчет оборудования гибкого коммутатора

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

P _{1_ gw} N_{l_E1}·30·P_ch = 8·30·1000=240000 (выз/чнн).

Следовательно, интенсивность потока вызовов, поступающих на гибкий коммутатор:

P_{sx =} = 30·P_CH·

P_sx =150000·5=P_{i GW} =750000 (выз/чнн)

Транспортный ресурс Softswitch, необходимый для передачи сообщений протокола MxUA, составляет:

V_{sx_mxua} = k_sig·L_mxua·N_mxua·P_sx/450 = 5·155·10·750000/450 = 12916666,7 (бит/с)

Аналогично, транспортный ресурс гибкого коммутатора, необходимый для передачи сообщений протокола MGCP, составляет:

V_{sx_megaco} = k_sig·L_megaco·N_megaco·P_sx/450 = 5·145·10·750000/450 = 12083333 (бит/с).

Суммарный минимальный полезный транспортный ресурс Softswitch, требуемый для обслуживания вызовов в структуре транзитного коммутатора, составляет:

V_sig+V_{sx_megaco} = k_sig·P_sig·(L_mxua·N_mxua+ L_megaco·N_megaco)/450 = (5*30000*(155*10+145*10)/450)+ 12083333 = 1000000+ 12083333= 13083333 (бит/с).

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

V_sig = k_sig* P_sig* L_mxua* N_mxua / 450 = 5*30000*155*10/450 = 516667 (бит/с).



9. Расчет транспортного ресурса, необходимого для взаимодействия S-CSCF и остальных элементов

Заполним исходные данные для третьего задания в таблице 7.

Таблица 7 Исходные данные

Параметр	Значение
Nsip1	5 сообщений
Nsip2	15 сообщений
Nsip3	10 сообщений
Nsip4	15 сообщений
Lsip	140 байт
X%	50%
Y%	15%
Nsip5	10 сообщений

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

V_ss-s-cscF = k_sig*(L_sh*N_sip1*P_sx)/450 = 5*140*5*750000/450 = 5833333 (бис/c).

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

V_as-s-cscF = k_sig*( L_sh*N_sip2*P_sx*X%)/450 = 5*140*15*750000*0.5/450 = 8750000 (бис/c).

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

V_mrf-s-cscF = k_sig*(L_sh*N_sip3*P_sx*Y%)/450 = 5*140*10*750000*0.15/450 = 1750000 (бис/c).

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 = 5*140*15*750000/450 = 17500000 (бис/c).

Тогда общий транспортный ресурс:

V_{s-csc F} = V_{i-csc f -s-csc F} + V_mrf-s-cscF + V_as-s-cscF + V_ss-s-cscF = 17500000+1750000+8750000+5833333 = 33833333 (бис/c).



10. Расчет транспортного ресурса I-CSCF и остальных сетевых элементов

Транспортный ресурс между Softswitch и I-CSCF (рис. 28), который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов:

V_ss-i-cscF = k_sig*(L_sh*N_sip5*P_sx)/450 = 5*140*10*750000/450 = 11666666,67 (бис/c).

Общий транспортный ресурс

V_i-cscF =V_ss-i-cscF + V_{i-cscF-s-cscF} = 33833333+11666666,67 = 45500000 (бит/c).

Рисунок 9 - Структурная схема гибкого коммутатора сети NGN



Заключение

В результате выполнения курсового проекта спроектирована мультисервисная сеть на базе концепции NGN.

При этом были определены: распределение нагрузки между узлами сети, транспортный ресурс подключения шлюзов к пакетной сети, необходимая производительность Softswitch, производительность коммутаторов транспортной сети. А также были рассчитаны емкостные показатели шлюзов доступа к транспортной сети.

Изучен, собран и проанализирован теоретический материал по сетевым архитектурам Softswitch и NGN. Рассчитаны параметры узла Softswitch. По полученным результатам можно сделать вывод, что сети NGN помогают обеспечить различным группам пользователей (домашним, корпоративным) с разнообразным оконечным оборудованием (телефонными аппаратами ТфОП, УПАТС, SIP-телефонами, ПК, и т.д.) доступ к огромному набору инфокоммуникационных услуг (VoIP, Интернет, VPN, IPTV и др.).

К преимуществам сетей NGN относится высокая скорость передачи данных, надежность, гибкость, масштабируемость сети и резервирование полосы пропускания. Такие сети строятся на основе международных стандартов и предоставляют доступ по общепринятым интерфейсам (таким, как Ethernet). Они поддерживают традиционные сетевые технологии, множество протоколов и большой набор услуг.

Таким образом, цель курсового проекта изучена. Задачи выполнены.

Размещено на Allbest.ru

...