5.3 Пример расчета вероятности потерь на мультисервисной сети

На систему с V=45 портов поступают требования n=2 категорий. Потоктребований сервиса телефонии (1-й каитегория) с параметрами:

вызовов за 1 с, 100с, = 1.

Поток требований сервиса видео-тенлефонии (2 категория) с параметрами:

0,05 вызовов за 1с, 56с, 5.

Определить общие (средние) и индивидуальные потери вызовов.

Решение задачи.

Общая интенсивность нагрузки на порты от источников всех категорий:

Дисперсия нагрузки на порты от источников всех категорий:

Коэффициент скученности нагрузки:

.

По формуле Хейворда и из таблиц со значениями первой формулы Эрланга определяем среднюю вероятность потерь для общего входящего потока:

.

Индивидуальные вероятности потерь для первой и второй категорий:

С таким качеством система с пропускной способностью

45х64Кбит/с =2,88 Мбит/с обслужит нагрузку сервисов телефонии и видеотелефонии.

6 СЕТИ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ NGN

6.1 Современное состояние и тенденции развития телекоммуникаций в мире. Предпосыльки развития сетей нового поколения NGN

Состояние телекоммуникаций в разных странах находится на этапах переходного периода от использования коммутации канналов к использованию коммутации пакетов. Этапы перехода в разных странах зависят от состояния телекоммуникационных сетей и економики этих стран. Если рассматривать Украину, то основу построения сетей составляют аналоговые телефонные станции, которые по мере роста економики операторов связи заменяются цифровыми АТС с коммутацией каналов. В более развитых странах процесс цифровизации практически завершен и сети телекоммуникаций таких стран сейчас модернизируются с применением систем с коммутацией пакетов.

Переход к пакетным технологиям при модернизации и построении новых сетей связи общего пользования (ССОП) стал настоятельно необходим. Традиционные операторы связи приступили к перестройке своих сетей с ориентацией на пакетную коммутацию и придание им свойств мультисервисности.

Операторы заинтересованы в построении такой сети связи, которая бы поддерживала непрерывный контроль процессов обработки вызовов клиента и предоставления услуг по одним и тем же правилам, гарантирующим запрошенный уровень качества обслуживания, независимо от способов транспортировки данных и видов используемого оборудования.

Развитие телекоммуникационных сетей определяется факторами:

 рост трафика (трафик Интернет растет в мире ежегодно на 60-80 %, а в последние годы составил 180 %, число абонентов широкополосного доступа со скоростью до 80 % в год);

 потребность общества в новых услугах,

 развитием технологий (xDSL, технологии оптического доступа (OAN - Optical Access Networks), радиодоступа  Wi-Fi, WiMAX) и так далее.

Потребности общества в новых услугах приводят к изменению идеологии в телекоммуникациях каждые 10 лет. В 1980 годах появились оптические технологии, аналоговый беспроводный доступ, в 1990  мультиплексирование в оптоволокне, началась эпоха мобильной связи и использование Интернет.

Сегодня  это сети следующего поколения (Next Generation Network).

NGN  это гетерогенная мультисервисная сеть , обеспечивающая передачу всех видов медиатрафика и распределённое предоставление неограниченного спектра телекоммуникационных услуг (Triple Play Service речь, данные видео) с возможностью их добавления, редактирования, распределённой тарификации и поддержкой передачи трафика с различными требованиями к качеству обслуживания QoS.

Мультисервисная сеть – сеть связи, построенная в соответствии с концепцией сети связи следующего поколения NGN и обеспечивающая передачу речи, данных, видео, мультимедиа и предоставление неограниченного набора услуг.

Несмотря на то, что опубликовано большое количество рекомендаций ITU-T (серия Y.xxxx), посвященных глобальной информационной инфраструктуре (GII) и NGN, согласованная концепция сети следующего поколения пока не разработана. Ряд авторов рассматривает NGN как инструмент для модернизации сетей связи.

Мультисервисные услуги можно условно разделить на три группы:

 услуги передачи речевых сообщений;

 услуги передачи видеоизображений (передача неподвижных изображений, телефакс, цветной факс, видеотелефония, видеконференции, передача видеоизображений, передача телевизионных изображений высокой четкости);

 услуги передачи данных (телетекст, интерактивный обмен данными, передача больших объемов данных, поиск документов, и т.д.).

Стратегия перехода к NGN

Начальный этап перехода к NGN, когда основной нагрузкой остается трафик речи, обслуживаемый в традиционном режиме «коммутация каналов», вторым (по значимости) является трафик данных, направляемый в Internet оборудованием с коммутацией пакетов. Пока транспортные ресурсы в основном предназначены для обслуживания речи.

Предпоследний этап перехода к NGN, когда значительная часть общей нагрузки обслуживается по технологии «коммутация пакетов». Эта технология используется не только для данных, но и для речи (например, в виде VoIP). Доля оборудования, использующего технологию «коммутация пакетов», становится доминирующей. Возрастает пропускная способность транспортной сети за счет предоставления новых широкополосных услуг. В ТФОП обслуживается только та часть трафика речи, которая использует технологию коммутации каналов, и нагрузка, создаваемая доступом в Internet dial-up. Все остальные виды услуг обеспечиваются сетью NGN. Ее ядро  Internet.

Последний этап перехода к NGN подразумевает демонтаж оборудования, которое использует технологию «коммутация каналов».

Последний этап перехода к NGN подразумевает демонтаж оборудования, которое использует технологию «коммутация каналов».

6.2 Планирование номенклатуры услуг и параметров

мультисервисного абонентского доступа

Потенциальная номенклатура услуг, которые могут предоставляться абонентам мультисер-висного доступа, в общем случае включает:

1 традиционная телефонная связь через телефонную сеть общего пользования (ТфОП);

2 доступ к дополнительным услугам ТфОП;

3 факсимильная связь (факс групп 3 и 4);

4 доступ к услугам интеллектуальной сети ІN (Іntellіgent Network);

5 услугу виртуальной частной сети VPN (Vіrtual Prіvate Network);

6 услугу виртуальной локальной компьютерной сети VLAN (Vіrtual Local Area Network);

7 разные типы доступа к информационным ресурсам сети Іnternet (постоянное ли комутоване соединение, выделенная линия);

8 электронную почту;

9 доступ к услугам Ір-телефонии (обмен голосовой информацией с разной скоростью кодирование для обеспечения желательного качества обслуживания по приемлемой цене);

10 доступ в реальном времени к цифровой телевизионной сети через Іnternet (ІP TV);

11 обмен файлами;

12 обмен видеоинформацией в реальном времени для организации видеотелефонной связи и, возможно, видеоконференций разного степени сложности, в зависимости от типа видеоинформации, количества участников и топологи их соединения: распределительная (broadcast), многопунктно-многопунктна (multіpoіnt-to-multіpoіnt) и т.п.;

13 услугу распределенного офиса (телеробота);

14 услугу электронного бизнеса (коммерция, банковские операции, реклама и т.п.);

15 услугу дистанционного обучения;

16 услугу дистанционного медицинського обслуживание (телемедицина);

17 услугу "применимые программы по запросу" AoD (Applіcatіon On Demand);

18 услугу "видео по запросу" VoD (Vіdeo on Demand);

19 услугу "игры по запросу" для нескольких игроков GoD (Games on Demand);

20 переговоры в квазиактивном (quasі on-lіne) режиме (ІCQ).

Предоставление указанных услуг может сопровождаться разными дополнительными возможностями для абонентов, в частности:

предоплаты услуг;

адаптироование услуг к профилю пользователя;

предшествующего просмотра содержимого информации, получаемой по запросу (Try before Pay);

предъявление претензий.

Реальная номенклатура широкополосных услуг может ограничиваться возможностями сети, мультисервісного оборудоания коммутации и доступа, а также особенностями абонентского спроса - недостаточной розвитостью (за неимением информации) или платоспроможностью.

6.2 Показатели качества QoS

Предъявлять одинаковые требования к показателям QoS для всех видов трафика не представляется разумным по техническим и экономическим соображениям.

Поэтому в рекомендации МСЭ Y.1541 выделено шесть классов, различающихся величинами показателей QoS. В таблице приведены значения показателей QoS для всех шести классов. Эти значения определяются для таких показателей:

IPTD – задержка переноса IP пакетов, IPDV – вариация задержки IP пакетов,

IPLR – доля потерянных IP пакетов, IREP – доля искаженных IP пакетов.

Символ "U" (первая буква в слове "unspecified") указывает на то, что показатель для данного класса обслуживания не нормируется.

Класс QoS	IPTD1)	IPDV2)	IPLR	IREP
0 (A)	100 мс	50 мс3)	10-3 4)	10-4 5)
1 (B)	400 мс	50 мс3)	10-3 4)
2 (C)	100 мс	U	10-3
3 (D)	400 мс	U	10-3
4 (E)	1 с	U	10-3
5 (F)	U	U	U

Класс обслуживания А  это высший класс обслуживания с равномерными характеристиками и гарантированной битовой скоростью и необходимостью временного соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными, предназначен для обмена информацией в реальном времени (в частности, для речи с использованием IP технологии).

Он предусматривает создание отдельной очереди с приоритетной обработкой пакетов. Для класса обслуживания А характерны ограничения на принципы маршрутизации (максимальное число транзитов) и допустимое расстояние между взаимодействующими терминалами (время распространения сигналов). Задержки при передаче не должны превышать 100-150 мс.

Таблица 4.1 - Ориентировочный спрос на услуги в мультисервисном доступе и параметры их нгрузки

Услуги	Оценка уровня спроса, %		Восходящая /низходящая скорость передачи, кбіт/с	Средняя длительнрсть сеанса в ЧНН, с / коэф. пачечности		Среднее удельное суммарне число вызовов в ЧНН		Средняя удельная суммарная нагрузка в ЧНН, Эрл.
	деловой сектор	кварт. сектор		деловой сектор	кварт. сектор	деловой сектор	кварт. сектор	деловой сектор	кварт. сектор
1 Телефонная связь	100	100	64 / 64	Прим. 1
2 Дод. телеф. услуги	20	10
3 Факс групы 3	20		4,8…56	30 / 1		2		0,017	
Факс групы 4	2		64…1500	3 / 1		5		0,004	
Факс через Internet	20	0,05	9,6…33,6	30 / 1	30 / 1	3	0,1	0,025	0,0008
4 Доступ к услугам IN	10	0, 5	64 / 64	Прим. 1
5 Услуга VPN	20		64 / 64	100 / 1		5,5		0,15	
6 Услуга VLAN	20		64…1500 / 64…1500	300 / 2		3		0,025	
7 Доступ к Internet	100	50	14,4…128 / 64…10000	Прим. 1
8 Электронная почта	100	60	14,4…128 / 14,4…128	300 / 1	120 /1	3	0,5	0,25	0,017
9 IР-телефония	30	20	14,4…64 / 14,4…64	100 / 1	100 / 1	3,5	1,5	0,1	0,04
10 Доступ к IP TV	5	20	9,6…64 / 1500…6000	3600 /1	3600 /1	0,05	0,3	0,05	0,3
11 Обмен файлами	20	10	64…1500 / 64…1500	300 / 2	300 / 2	3	0,1	0,025	0,008
12 Виідеотелефонная связь	30	20	64…768 / 64…768	100 / 5	100 / 5	0,4	0,2	0,01	0,005
Видеоконференции	2		128…1500 / 128…1500	1000 / 5		0,1		0,03	
13 Телеробота		5	64…384 / 64…384		300 / 2		0,8		0,067
14 Электронный бизнес	100	15	9,6…384 / 9,6…384	300 / 2	120 / 2	1,2	0,1	0,1	0,003
15 Дистанц. обучение	8	5	64 / 384…768	1000 / 5	1000 / 5	0,2	0,2	0,055	0,055
16 Телемедицина	2	10	64…384 / 64…384	1000 / 5	1000 / 5	0,1	0,2	0,03	0,055
17 Услуга AoD	30	20	9,6…64 / 64…1500	300 / 2	300 / 2	0,1	0,05	0,008	0,004
18 Услуга VoD		40	9,6…64 / 1500…6000		3600 / 10		0,2		0,2
19 Услуга GoD		60	64…1500 / 64…1500		3600 / 10		0,3		0,3
20 Переговоры ICQ	10	80	9,6…33,6 / 9,6…33,6	300 / 5	1000 / 5	0,1	0,2	0,008	0,055
Примечание 1. Параметры абонентской погрузки при этих видах связи детально заданные в ВБН В.2.2-1. Примечание 2. Для факсимильной связи восходящим условно считается направление передачи факса. В нисходящем направлении скорость не регламентируется, поскольку есть незначительной (передаются сигналы вхо-дження у связь, синхронизации развертки и завершение сеанса). Примечание 3. Для услуг VPN и VLAN дан оценки скорости и параметров погрузки, соответствующие отдельному рабочему месту виртуальной сети. Примечание 4. Все параметры нагрузки представленные для общей ЧНН. Поэтому, если средняя продолжительность сеанса связи для определенной услуги превышает час, то в таблицы указанная лишь часть длительности сеанса, который входит в ЧНН (3600 с).

Интерактивность (вероятность использования диалогового режима) для класса А определяется как "высокая" – high. Класс обслуживания А может использоваться, например, для телефонной связи высокого качества или передачи видеоизображений. Естественно, что тарифы за подобные услуги будут максимальными.

Класс обслуживания "В" предполагает неравномерность характеристик потока и переменную битовую скорость и необходимостью временного соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными, также предназначен для обмена информацией в реальном времени, но с менее жесткими требованиями. Поэтому накладываются менее существенные ограничения на принципы маршрутизации и время распространения сигналов, чем для класса А. Также предусматривается создание отдельной очереди с приоритетной обработкой пакетов. Например, компенсированная речь, компенсированное видео.

Класс обслуживания "С" предполагает неравномерность характеристик потока и переменную битовую скорость, не требует временного соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными, ориентирован на обмен данными с высокой степенью интерактивности. Как и классу "А", присвоен уровень высокой интерактивности. К этому классу относится, в частности, сигнальная информация, работа в компьютерной сети

Для класса обслуживания "С" характерны такие же ограничения на принципы маршрутизации и время распространения сигналов, как для класса "А". Для пакетов этого класса формируется своя очередь на обработку, которая осуществляется со вторым приоритетом. Это означает, что пакеты классов "А" и "В" имеют преимущество на обработку.

Классу обслуживания "D", предполагает неравномерность характеристик потока и переменную битовую скорость, не требует временного соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными предназначенному для обмена с менее высоким уровнем интерактивности, присущи те же ограничения на принципы маршрутизации и время распространения сигналов, что и классу "A". Обслуживание пакетов этого класса должно осуществляться со вторым приоритетом. Этот класс считается приемлемым для интерактивного обмена данными, работа в компьютерной сети по протоколам без установления соединения (IP, Ethernet).

Класс обслуживания "E" предназначен для обмена различной информацией с низкой вероятностью потери (короткие транзакции, потоковое видео и прочие). Допускаются длинные очереди пакетов на обработку, которая осуществляется со вторым приоритетом. Никакие ограничения на маршрутизацию и время доставки сообщений не накладываются.

Класс обслуживания "F" ориентирован на те IP приложения, которые не требуют высоких показателей QoS. Соответствующие пакеты формируют отдельную очередь; обслуживание осуществляется с самым низким приоритетом (в данном случае он имеет третий номер). Никакие ограничения на маршрутизацию и время доставки сообщений не накладываются. Типичным примером услуг, поддерживаемых с классом обслуживания "F", можно считать "электронную почту".

Очевидно, что применение в базовой сети дополнительных устройств для повышения пропускной способности транспортных ресурсов (в частности, оборудование DCME – вторичного уплотнения цифровых трактов) еще более снижает качество обслуживания речи и иной информации, чувствительной к задержке. Широкое распространение такого рода устройств в международных и междугородных сетях актуализирует проблемы нормирования показателей QoS для технологии коммутации пакетов.