Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Учебно-методическое пособие для практических занятий и выполнения курсовой работы по дисциплине Теория телетрафика
.pdf
поступающие на прямые направления нагрузки являются независимыми, то
j
обхijобхобх
j
ijобх
АddАmm ;
обх
d,
обх
m
экв
А
12
А
ij
А
экв
А
12
V
ij
V
ik
ik
dА
12
12
,dm
ijij
d
m
,
обх
обх
d
m
,
пот
пот
dm ,
пот
пот
dm ,
S
V
обх
V
обх
об х
m
об х
d
экв
А
избыточные нагрузки будут также независимыми и параметры объединенной
на обходном направлении нагрузки определяются из выражения:
– интенсивность нагрузки, создаваемой простейшим потоком
, (12.4)
вызовов и поступающей на обходное направление. Этой нагрузки может и не
быть, это зависит от схемы организации связи.
Определить число линий в обходном направлении можно с помощью
метода Вилкинсона, являющегося одним из вариантов метода эквивалентных
замен.
Сущность метода заключается в замене схемы включения рис. 12.2а
на схему рис.12.2б, называемую эквивалентной схемой. В эквивалентной
схеме предполагается, что избыточная нагрузка
обслуживании поступающей нагрузки
S - линейным пучком. Схемы
получена при
эквивалентные по пропускной способности линий на обходном направлении.
а) б)
Рис.12.2. Реальная и эквивалентная схемы включения линий на
обходном направлении
Зная значения
и
, находят число линий S и нагрузку
,
решая систему уравнений методом подбора:
51
.
1
1
),(
об хо б х
экв
об хобхо бх
эквSэквоб х
AmS
A
mmd
AEAm
(12.5)
обх
P
)(
обх
VS
.)(
;
)(
)(
)(
об х
об хобх
эквVS
об х
эквVSэкв
об х
A
Pm
AE
m
AEA
P
об х
об х
экв
А
.1
)1(3
2
2
об х
об хо бхобх
об хобх
экв
об хо бхобхэкв
m
mdm
dm
AS
zzdA
;,
обхо бх
dm
экв
А
обхобхпот
Pmm
экв
P
экв
A
обх
VS
Затем также подбором по заданной норме величины потерь
обходном направлении определяют
из уравнения с помощью
в
таблиц Пальма:
(12.6)
Процесс подбора
и S из уравнения (12.5) трудоемок, поэтому
можно воспользоваться приближенными выражениями, полученными
шведским учёным Раппом:
(12.7)
Порядок расчета линий в обходном направлении методом
Вилкинсона следующий:
1) при известных Aij и ε по (12.2) рассчитывается V*.
2) по (12.3) для каждого прямого направления ij рассчитываются
mij и dij;
3) по (12.4) определяются значения математического ожидания и
дисперсии избыточных нагрузок, не обслуженных в прямых
направлениях –
4) по (12.7) находятся значения
5) рассчитывается
6) рассчитывается P
экв. = mпот. /Aэкв.
7) с помощью таблиц Пальма по значениям
определяется
и S эквивалентной схемы;
;
;
и
;
8) рассчитывается число линий в обходном направлении
52
SSVV
обхо бх
.
)(
54
ААА
kjik
Задание 12.
1. Рассчитать оптимальное число линий в прямых направления от
проектируемой АТСЭ-4 к АТСК-2 и АТСК-3. В качестве обходной принять
АТСЭ-5.
2. Рассчитать параметры избыточной нагрузки от прямых направлений
АТСЭ-4 – АТСК-2 и АТСЭ-4 – АТСК-3.
3. Построить реальную и эквивалентную схемы включения линий на
обходном направлении и рассчитать число линий на этом направлении при
норме величины потерь P
= 0,005..
обх
Для расчетов воспользоваться следующими исходными данными:
1) интенсивность нагрузки в прямых направлениях принять в соответствии с
заданием 3;
2) величину ε принять равной 0,5.
3) нагрузку на обоих участках обходного направления принять одинаковой и
равной нагрузке от проектируемой АТСЭ-4 к АТСЭ-5
.
4. Привести результаты анализа проведенных расчётов.
Тема 13. Оценка пропускной способности фрагмента мультисервисной
сети связи
13.1. Состав оборудования фрагмента мультисервисной сети связи
Мультисервисная сеть связи строится в соответствии с концепцией NGN
-Next Generation Networks – сетей следующих поколений. Базовым
принципом концепции NGN является отделение друг от друга функций
коммутации и передачи сообщений, функций управления коммутацией и
передачей и функций управления услугами.
Технической реализацией концепции NGN (телекоммуникационной
инфраструктурой NGN) является мультисервисная сеть связи, в которой,
согласно рекомендации МСЭ-Т Y.2001, различают следующие
функциональные уровни:
- уровень доступа;
- транспортный уровень;
- уровень управления коммутацией и передачей сообщений;
- уровень управления услугами.
Для доступа к мультисервисной сети и сопряжения с сетями с
коммутацией каналов применяются шлюзы–Gateways-GW (Рис. 13.1).
53
По функциональному признаку различают следующие шлюзы:
- транспортный шлюз – Media Gateway - MGW– реализует функции
преобразования речевой информации в пакеты и маршрутизации пакетов;
- сигнальный шлюз – Signalling Gateway - SGW – реализует функции
преобразования системы межстанционной сигнализации сети ОКС 7 в
систему сигнализации пакетной сети (SIGTRAN);
- транкинговый шлюз–Trunking Gateway-TGW–совместная реализация
функций MGW и SGW;
- шлюз доступа–Access Geteway-AGW–реализует функции MGW и
SGW для оборудования доступа через интерфейс V5;
- резидентный шлюз доступа–Residential Access Geteway-RAGW–
реализует функции подключения абонентских линий, использующих
терминальное оборудование ТфОП/ЦСИС.
В рекомендациях МСЭ-Т определяются только функциональные блоки
NGN. Конструктивные решения остаются за разработчиками оборудования.
Так, в оборудовании SI3000 резидентный шлюз и шлюз доступа реализуются
в виде единого мультисервисного узла доступа MSAN-Multi-Service Access
Node. В состав такого MSAN входит пакетный коммутатор Ethernet, в
который включаются непосредственно источники нагрузки, работающие по
пакетным технологиям: локальные вычислительные сети LAN и
мультимедийные терминалы на базе протоколов SIP и H.323 (Рис. 13.2) [9].
Транспортный уровень. Транспортная сеть небольшой ёмкости
строится на коммутаторах, которые могут связываться по полносвязной
схеме. На больших по ёмкости сетях устанавливаются коммутаторы для
агрегации трафика, которые включаются в маршрутизаторы ядра
транспортной сети.
На уровне управления коммутацией и передачей сообщений
используется мультимедийная подсистема на базе протокола IP – IMS-IP
Multimedia Subsystem. В NGN/IMS определяются не узлы сети, а функции,
которые могут быть реализованы на одной или нескольких аппаратных
платформах. IMS-архитектура представляет собой набор функций,
соединенных стандартными интерфейсами [13].
Уровень услуг и управление услугами в сети NGN/IMS представлен
различными серверами приложений - AS -Application Server, в качестве
которых могут выступать как традиционные платформы интеллектуальной
сети SCP, так и различные сервисные платформы на базе открытых
протоколов (OSP, OSA/PARLAY и др.) [3].
13.2. Кодирование и качество передачи сообщений
Преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму и передачу их
по сети IP рассмотрим на примере голосовых сообщений – технология VoIP-
Voice over IP.
54
MSC
ЗУС
ОПТС
УСС
ТфОП с КК
Сеть ПРТС с КП
TGW
SW
1
LAN
E1
Сервер
Интернет
MSAN
1
MSC
ЗУС
ОПТС
УСС
ТфОП с КК
Сеть ПРТС с КК
TGW
SW
2
E1
Сервер
Интернет
MSAN
N
IMS
AS AS
Основной канал
Резервный канал
Канал упр авления
LAN
Рис. 13.1. Схема фрагмента мультисервисной сети связи
Терминалы VoIP должны выполнять следующие функции:
- обеспечивать кодирование голоса для преобразования в цифровой вид с
помощью кодеков;
- выполнять упаковку фрагментов речи в пакеты по стеку протоколов
RTP/UDP/IP;
- поддерживать непрерывный поток голосовых пакетов (RTP-сессию);
- сглаживать неравномерность поступления пакетов с помощью
антиджиттерного буфера;
- обеспечивать установление и разъединение голосовых соединений с
помощью протоколов сигнализации SIP или Н.323;
- поддерживать дополнительные виды обслуживания (ДВО).
55
Рис. 13.2. Структура мультисервисного узла доступа MSAN
Преобразования аналогового телефонного сигнала в цифровой поток и
его восстановление из непрерывного цифрового потока в аналоговый сигнал
с помощью импульсно-кодовой модуляции реализуются в соответствии с
рекомендацией МСЭ-Т G.711. Скорость передачи на выходе кодека
составляет 64 кбит/с (8 кГц х 8 бит).
Длина полезной части голосового пакета зависит от свойства кодека по
минимизации влияния потерянных пакетов на качество воспроизводимой
речи. Чем больше отрезок речи передаётся в одном пакете, тем труднее
сглаживать эффект от его потери в сети.
При использовании кодека G.711 размер речевого кадра может
составлять 80 либо 160 байт. При таких размерах речевого кадра задержка
пакетизации составит соответственно 0,125мс ∙80 байт = 10мс и 0,125мс∙160
байт =20мс.
К речевому кадру добавляются размеры заголовков протоколов
RTP/UDP/IP/Ethernet – 14 + 20 + 12 + 8 = 54 байта. Таким образом, размер
речевого пакета может быть или 80+54=134 байта, или 160+54=214 байт.
Если пакеты передаются с использованием технологии IP/MPLS, то к 54
байтам добавляется 40 байт.
56
Транспортный ресурс, который необходим для передачи информации
Тип
кодека
Скорость
кодека,
кбит/с
v
КК
Размер
речевого
кадра, байт
Размер кадра
Ethernet, байт
Скорость в
пакетной
сети, кбит/с
v
КП
Оценка
качества по
MOS
G.711
64
80 (160)
134 (214)
107,2 (85,6)
4,4
G.729а
8
20
74
29.6
4,0
G.726
32
40
94
75.2
4,3
G.723.1
8
25
79
25.3
3,9
Оценка
Качество
Уровень искажений
5
4
3
2
1
Прекрасное
Хорошее
Удовлетворительное
Недостаточное
Плохое
Не ощущаются
Ощутимы, но не вызывают раздражения
Ощутимы и несколько раздражают
Раздражают, но не вызывают протеста
Очень раздражают и вызывают протест
одного кодека, равен: V
где V
– скорость передачи кодека;
cod
trans.cod
= k∙V
,
cod
k – коэффициент избыточности, равный отношению общей длины кадра
к длине речевого кадра.
Для кодека G.711 требуется следующий транспортный ресурс:
10
V
trans.cod. G.711
20
V
trans.cod. G.711
= 64∙134/80 = 107, 2 кбит/с;
= 64∙214/160 = 85, 6 кбит/с.
В таблице 13.1 приведены параметры некоторых кодеков.
Таблица 13.1. Параметры кодеков
Кодеки G.711 используются в шлюзах для кодирования сообщений от
факсов и модемов, которые обслуживаются без компрессии. Кодеки G.729a в
устройствах VoIP занимают лидирующее положение, обеспечивая высокое
качество кодирования речевой информации при достаточно высокой
компрессии. Кодеки G.726 предназначены для использования в системах
видеоконференций. Кодеки G.723.1 применяются в голосовых шлюзах,
однако они уступают кодекам G.729a по качеству кодирования речи.
В таблице 13.2 приведены оценки качества восприятия по методу MOS -
Mean Opinion Score. Усредненное экспертное мнение оценивается по
пятибальной шкале по качеству восприятия.
Таблица 13.2. Оценки метода MOS
57
Качество обслуживания (QoS – Quality of Service, рекомендация МСЭ-
Cетевые
характеристики
Классы QoS
Класс
0
Класс
1
Класс
2
Класс
3
Класс
4
Класс
5
IPTD (средняя задержка
доставки пакета)
100мс
400мс
100мс
400мс
1 с Н
IPDV (вариация
задержки доставки
пакета)
50 мс
50 мс
Н
Н
Н
Н
IPLR (коэффициент
потери пакетов)
1х10
-3
Н
IPER (коэффициент
ошибок пакетов)
1х10
-4
Н
Т Е.800) может рассматриваться с позиций пользователя, а с позиций
поставщика услуг как уровень обслуживания (GoS – Grade of Service,
рекомендация МСЭ-Т Е.600). Взаимные обязательства поставщика услуг и
пользователя определяются соглашением об уровне обслуживания (SLA –
Service Level Agreement, рекомендация МСЭ-Т Е.860, 2002 г.). В SLA
перечисляются не только параметры, определяющие уровень обслуживания
информационных потоков пользователя, но и перечень действий, которые
обязуется выполнить одна из сторон в случае нарушения отдельных
положений SLA.
В рекомендации МСЭ-Т Y.1541 приведены верхние границы сетевых
характеристик классов QoS, которым в соответствие поставлены услуги NGN
(табл. 13.3).
Рекомендация Y.1541 устанавливает следующее соответствие между
классами качества обслуживания и приложениями:
Класс 0 – приложения реального времени, чувствительные к джиттеру,
характеризуемые высоким уровнем интерактивности (VoIP,
видеоконференции);
Класс 1 – приложения реального времени, интерактивные, чувствительные к
джиттеру, (VoIP, видеоконференции);
Класс 2 – транзакции данных, характеризуемые высоким уровнем
интерактивности (например, сигнализация);
Класс 3 – транзакции данных, интерактивные;
Класс 4 – приложения, чувствительные к потере информации в процессе её
передачи по сети (короткие транзакции, массивы данных,
потоковое видео);
Класс 5 – традиционное применение сетей IP с характеристиками передачи
по умолчанию.
Таблица 13.3. Верхние границы сетевых характеристик QoS
58
13.3. Расчёт пропускной способности абонентских шлюзов
Источники
нагрузки
Интенсивность
суммарной
исходящей и
входящей
нагрузки, Эрл
Интенсивность
числа вызовов,
выз./ЧНН
Средняя
длительность
одного вызова,
сек.
Аналоговые терминалы
0,1 5 72
Цифровые SIP-терминалы
0,1 5 72
Цифровые ISDN-терминалы
0,2
10
72
Терминалы подвижной
радиотелефонной сети
0,06
3
72
Один ОЦ-канал в потоке Е1
от сетей ТфОП, УПАТС,
сетей доступа
0,8
40
72
Для расчёта транспортного ресурса на выходах абонентских шлюзов
необходимо рассчитать интенсивность нагрузки, поступающей на входы
шлюзов [11].
Значения параметров нагрузки должны приниматься по результатам
измерений на действующей сети с учётом тенденций их изменения в
процессе развития сети. При отсутствии результатов наблюдений за
параметрами нагрузки при учебном проектировании можно принять
параметры, приведенные в таблице 13.4.
Интенсивность нагрузки, поступающей на резидентный шлюз, обычно
рассчитывается как произведение суммарной исходящей и входящей
удельной абонентской нагрузки а
на соответствующее число абонентов N
i
i-ой категории
A
РШ
=
, (13.1)
где r- число категорий абонентов.
Интенсивность нагрузки, поступающей по потокам Е1 от концентраторов
и УПАТС, рассчитывается как произведение максимально допустимого
использования одного цифрового канала η
каналов N
= NE130, где N
ОЦ
– число потоков Е1, включённых в шлюз
E1
=0,8 на число цифровых
ОЦ
доступа.
A
Ш Д
= η
ОЦ NОЦ
. (13.2)
Таблица 13.4. Средние значения параметров интенсивности нагрузки
i
Суммарная интенсивность нагрузки, поступающей на резидентный шлюз
и шлюз доступа, равна
Aшл = AРШ + A
. (13.3)
Ш Д
59
Для экономии ресурсов транспортной сети в шлюзах для голосовых
сообщений используются кодеки с компрессией (G.729, G.723.1 и др.).
Сообщения от модемов и факсимильные сообщения обслуживаются без
компрессии и преобразовываются в шлюзах с помощью кодеков G.711.
Обозначим долю нагрузки от модемов и факсов через х. При отсутствии
результатов статистических наблюдений за нагрузкой принимается х = 0,1.
Тогда формулу для определения транспортного ресурса Vшл в кбит/с для
обслуживания интенсивности информационной нагрузки А
в эрлангах
шл.
можно представить в виде
V
где
шл.инф.
= k
исп Ашл
[(1-x)v
КП G.729
+ xv
KП G.711
], (13.4)
– коэффициент использования канального ресурса. При
применении технологии Ethernet обычно планируется использовать не более
80% от номинальной скорости канала. При этом k
= 1,25. Вместо кодека
исп.
G.729а могут использоваться и другие кодеки с подавлением пауз.
Транспортный ресурс шлюза должен быть рассчитан на передачу не
только информационных, но и сигнальных сообщений.
V
где к
– коэффициент использования транспортного ресурса при передачи
сиг.
шл. сиг.
= к
сиг. СMSAN Lсиг. Nсиг.
450, (13.5)
сигнальных сообщений. По аналогии с расчётом сигнальной сети ОКС 7
принимается значение к
= 5, что соответствует среднему использованию
сиг.
одного сигнального канала в 0,2 Эрл;
L
величину можно принять равной L
– средняя длина одного сигнального сообщения в байтах. Эту
сиг.
=500 байт;
сиг.
1/450 – результат приведения размерностей «байт в час» к «бит в
секунду» (8/3600 = 1/450);
N
вызова. При установлении голосового соединения можно принять N
С
– среднее число сигнальных сообщений при обслуживании одного
сиг.
сиг.
– суммарное число вызовов, поступающих на MSAN. Эту величину
MSAN
=10;
можно рассчитать как отношение интенсивности поступающей нагрузки к
средней длительности обслуживания одного вызова
С
MSAN
=
. (13.6)
Среднюю длительность обслуживания одного вызова, учитывая, что не
все вызовы оканчиваются разговором, можно принять равным t
Подставив значения к
сиг.
= 5, L
= 500 байтам и N
сиг.
сиг.
= 72 с.
выз.
=10 в (13.5),
получим
V
шл. сиг.
= 55,5 С
MSAN,
бит/с. (13.7)
Если в MSAN подключаются SIP-терминалы и LAN (локальные
вычислительные сети), то требуемый транспортный ресурс должен быть
увеличен на V
. Предоставление услуг телефонии рассчитывается по (13.4)
SIP
и (13.5).
При выходе абонентов в Интернет по технологии xDSL транспортный
ресурс рассчитывается по формуле
V
Инт. =vИнт.
N
, (13.8)
Инт.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]