Курсовой. КУРСОВОЙ NGN_поделиться. Курсовой проект по дисциплине Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей (название дисциплины) на тему Расчет и проектирование сетевого оборудования ngnims
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
1 Минобрнауки России Юго-Западный государственный университет Кафедра космического приборостроения и систем связи КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей»____________ (название дисциплины) на тему «Расчет и проектирование сетевого оборудования NGN/IMS»______________ (название темы) Направление подготовки (специальность) 11.03.02, Инфокоммуникационные технологии и системы связи____________ (код, наименование) Автор работы (проекта) (инициалы, фамилия) (подпись, дата) Группа Руководитель работы (инициалы, фамилия) (подпись, дата) Работа защищена (дата) Оценка Члены комиссии (подпись, дата) (инициалы, фамилия) (подпись, дата) (инициалы, фамилия) (подпись, дата) (инициалы, фамилия) Курск, 2021 г 2 3 ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ СМО – система массового обслуживания; ТфОП – телефонная сеть общего пользования; УПАТС – учрежденческо-производственная автоматическая телефонная станция; AS – (Application server) сервер приложений; GW – (Getaway) шлюз доступа; HSS – (Home subscriber server) сервер абонентских данных; I-CSCF – (Interrogating call session control function) посредник для взаимодействия с внешними сетями; IDSN – (Integrated services digital network) цифровая сеть с интеграцией служб; IMS – (IP multimedia subsystem) передачи мультимедийного содержимого основе протокола IP; IP – (Internet protocol) межсетевой протокол; MG – (Media getaway) транспортный шлюз; MRF – (Media resource function) медиасервер; MxUA – (Message transfer part x adaptation layer) протокол адаптации пользовательского уровня MTP; NGN – (Next generation network) сеть следующего поколения; PBX – (Private branch exchange) автоматическая телефонная станция; POTS – (Plain old telephone service) старые обычные телефонные службы; PSTN – (Public switched telephone network) телефонная сеть общего пользования; QoS – (Quality of service) качество обслуживания; S-CSCF – (Serving call session control function) управление сеансами доставки мультимедийных сообщений; SGW – (Signaling gateway) сигнальный шлюз; SIP – (Session Initiation protocol) протокол установления сеанса; 4 SLF – (Subscriber location function) функция определения местоположения абонентов; VoIP – (Voice over IP) IP - телефония 5 СОДЕРЖАНИЕ Введение 7 Обозначения и сокращения 9 1 Проектирование распределенного абонентского концентратора 12 1.1 Расчет шлюза доступа 12 2 Расчет оборудования распределенного транзитного узла 27 2.1 Расчет оборудования шлюзов 28 2.2 Расчет оборудования гибкого коммутатора 30 3 Расчет оборудования сети IMS 33 3.1 Расчет нагрузки на S-CSCF 33 3.2 Расчет нагрузки на I-CSCF 34 Заключение 36 Список используемых источников 37 6 1 Проектирование распределенного абонентского концентратора 1.1 Расчет шлюза доступа Проектирование распределенного абонентского концентратора начинается с расчета шлюза доступа. Рисунок 1 – Шлюз доступа в сети NGN Для удобства расчетов сведем исходные данные по варианту 5 в таблицу 1: Таблица 1 - Исходные данные № п/п Параметр Значение 1 N PSTN(аб) 12000 2 N ISDN(аб) 800 3 N sh(аб) 100 4 I 4 5 N i _ lan(аб) 30 6 J 6 7 N j _ v5 (аб) 50 8 M 7 9 N m _ pbx(аб) 130 10 L MEGACO(байт) 145 11 N MEGACO(сообщ.) 10 12 L V 5UA(байт) 150 7 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 N y 13 N V 5UA(сообщ.) 10 14 L IUA(байт) 145 15 N IUA(сообщ.) 10 16 L SH(байт) 140 17 N’SH (сообщ.) 10 18 Nl_E1 8 19 P ch(выз/чнн) 1000 20 L (для задания 2) 5 21 P megaco(выз/чнн) 7500 22 L mxua(байт) 155 23 N mxua(сообщ.) 10 24 P sig(выз/чнн) 30000 25 Ρ (выз/чнн) 0,23 26 N sip1 5 27 N sip2 15 28 N sip3 10 29 N sip4 15 30 N sip5 10 31 X% 50 32 Y% 15 8 Y m_pbx = 0,8 Эрл – удельная нагрузка на линию, подключающую УПАТС по PRI (соединительная линия). Определим нагрузку, поступающую от различных абонентов на шлюз доступа. Общая нагрузка от абонентов ТФОП: Y ТФОП = 𝑁 × 𝑦 , (1) 𝑌 ТФОП = 12000 × 0.1 = 1200 (Эрл) , где - абоненты, использующие аналоговые абонентские линии, которые включаются в шлюз доступа (RAGW); Общая нагрузка от абонентов ISDN. 𝑌 = 𝑁 × 𝑦 , (2) 𝑌 = 800 × 0.2 = 160 (Эрл), где - абоненты, использующие линии базового доступа ISDN, которые включаются в RAGW; Нагрузка оборудования доступа j интерфейса V5: 𝑌 = 𝑁 × 𝑦 , (3) 𝑌 = 50 × 0.8 = 40 (Эрл) 𝑌 = 𝐽 × 𝑌 , (4) 𝑌 = 4 × 40 = 160 (Эрл), где - число пользовательских каналов в интерфейсе V5j, где j – номер сети доступа. Нагрузка от УПАТС m: 𝑌 _ = 𝑌 _ × 𝑁 _ , (5) 𝑌 _ = 0.8 × 130 = 104 (Эрл), где - число пользовательских каналов, подключаемых к одной УПАТС m , m - номер УПАТС. Общая нагрузка, поступающая на транкиговый шлюз, к которому подключено оборудование УПАТС. PSTN N ISDN N _ 5 j V N _ m PBX N 9 𝑌 = 𝑀 × 𝑌 _ , (6) 𝑌 = 7 × 104 = 728 (Эрл) Если шлюз реализует функции резидентного шлюза доступа, шлюз доступа и транкингового шлюза подключения УПАТС то общая нагрузка, поступающая на шлюз равна 𝑌 = 𝑌 ТФОП + 𝑌 + 𝑌 + 𝑌 , (7) 𝑌 = 1200 + 160 + 104 + 728 = 2192 (Эрл) Для нашего примера выберем оборудование фирмы Ericsson SE100, характеристики которого представлены в таблицах 2-5. Исходя из количества портов различных типов, необходимо поставить 3 шлюза. Схема распределения подключения абонентов приведена на рисунке 2. 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. Таблица 2 - Шлюз доступа Gw 1 Количество портов Значение для производителей фирмы Ericsson SE100 Подключено портов согласно заданию Количество портов для POTS 5000 5000 Количество портов для ISDN 1100 0 Количество портов PRI 5 0 Количество портов V5 8 4 Таблица 3 - Шлюз доступа Gw 2 Количество портов Значение для производителей фирмы Ericsson SE100 Подключено портов согласно заданию Количество портов для POTS 5000 5000 Количество портов для ISDN 1100 0 Количество портов PRI 5 5 Количество портов V5 8 0 10 Таблица 4 - Шлюз доступа Gw 3 Количество портов Значение для производителей фирмыEricsson SE100 Подключено портов согласно заданию Количество портов для POTS 5000 3000 Количество портов для ISDN 1100 900 Количество портов PRI 5 0 Количество портов V5 8 0 Рисунок 2 - Схема распределения подключения абонентов В качестве коммутатора доступа выберем оборудование производителя IPLN-HUB. Возьмем 8 цифровых уплотнений абонентских линий, характеристики приведены в таблице 5. 11 Таблица 5 – Характеристики коммутатора Параметры Значения для оборудования производителяIPLN- HUB Что подключено (согласно заданию) Подключено портов (согласно заданию) Всего занято портов Количество портов 120 MG 5 111 АбонентыSip/H.323 100 LAN 6 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 6. Таблица 6 – Голосовые кодеки Тип кодека Скорость кодека V COD_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 12 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. 1.2 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 ρ (вероятность потери вызовов)=0,25: Скорость, с которой будет передаваться пользовательская информация при условии использования кодеков разных типов. Рассчитаем нагрузку для первого шлюза. 𝑌 = 𝑌 + 𝑌 (8) 13 𝑌 = 0.1 × 5000 + 224 = 724 (Эрл) 𝑌 = 20% × 𝑌 (9) Транспортный поток на выходе кодека G.711. 𝑌 = 0.2 × 724 = 144.8 Транспортный поток на выходе кодека G.723 I/r. 𝑌 = 0.2 × 724 = 144.8 Транспортный поток на выходе кодека G.723.1 H/r. 𝑌 = 724 × 0.3 = 217.2 Транспортный поток на выходе кодека G.729. 𝑌 = 724 × 0.3 = 217.2 p0=0.25 С помощью калькулятора Эрланга определим число соединений для кодека 1 x=112, для кодека 2 x=112 , для кодека 3x=166, для кодека 4 x=166. Рассчитаем нагрузку для второго шлюза. 𝑌 = 𝑌 + 𝑌 (10) 𝑌 = 0.1 × 5000 + 480 = 980 (Эрл) 𝑌 = 20% × 𝑌 (11) Транспортный поток на выходе кодека G.711. 𝑌 = 0.2 × 980 = 196 Транспортный поток на выходе кодека G.723 I/r. 𝑌 = 0.2 × 980 = 196 Транспортный поток на выходе кодека G.723.1 H/r. 𝑌 = 980 × 0.3 = 294 Транспортный поток на выходе кодека G.729. 𝑌 = 980 × 0.3 = 294 p0=0.25 С помощью калькулятора Эрланга определим число соединений для кодека 1 x=150, длякодека 2 x=150, для кодека 3x=224, для кодека 4 x=224. Рассчитаем нагрузку для третьего шлюза 14 𝑌 = 𝑌 + 𝑌 (12) 𝑌 = 0.1 × 5000 + 180 = 680 (Эрл) 𝑌 = 20% × 𝑌 (13) Транспортный поток на выходе кодека G.711. 𝑌 = 0.2 × 680 = 136 Транспортный поток на выходе кодека G.723 I/r. 𝑌 = 0.2 × 680 = 136 Транспортный поток на выходе кодека G.723.1 H/r. 𝑌 = 680 × 0.3 = 204 Транспортный поток на выходе кодека G.729. 𝑌 = 680 × 0.3 = 204 p0=0.25 С помощью калькулятора Эрланга определим число соединений для кодека 1 x=105, для кодека 2 x=105, для кодека 3x=156, для кодека 4 x=156. Таким образом, транспортный поток на выходе кодека G.711. 𝑉 ( ) = 𝑥 × 𝑉 _ (14) 𝑉 ( ) = 112 × 107.2 = 12006.4 (кбит/с). Транспортный поток на выходе кодека G.723.1 I/r. 𝑉 ( . . / ) = 𝑥 × 𝑉 _ (15) 𝑉 ( . . / ) = 112 × 23.68 = 2652.16 кбит/с Транспортный поток на выходе кодека G.723.1 H/r. 𝑉 ( . . / ) = 𝑥 × 𝑉 _ (16) 𝑉 ( . . / ) = 166 × 17.255 = 2859.35 кбит/с Транспортный поток на выходе кодека G.729. 𝑉 ( . ) = 𝑥 × 𝑉 _ (17) 𝑉 ( . ) = 166 × 52.2 = 8665.2 кбит/с Таким образом, транспортный поток на выходе кодека G.711. 𝑉 ( . ) = 𝑥 × 𝑉 _ (18) 15 𝑉 ( ) = 150 × 107.2 = 16080 кбит/с Транспортный поток на выходе кодека G.723.1 I/r. 𝑉 ( . . / ) = 𝑥 × 𝑉 _ (19) 𝑉 ( . . / ) = 150 × 23.68 = 3552 кбит/с Транспортный поток на выходе кодека G.723.1 H/r. 𝑉 ( . . / ) = 𝑥 × 𝑉 _ (20) 𝑉 ( . . / ) = 224 × 17.255 = 3865.12 кбит/с Транспортный поток на выходе кодека G.729. 𝑉 ( . ) = 𝑥 × 𝑉 _ (21) 𝑉 ( . ) = 224 × 52.2 = 11692 кбит/с Таким образом, транспортный поток на выходе кодека G.711. 𝑉 ( . ) = 𝑥 × 𝑉 _ (22) 𝑉 ( ) = 105 × 107.2 = 11256 кбит/с Транспортный поток на выходе кодека G.723.1 I/r. 𝑉 ( . . / ) = 𝑥 × 𝑉 _ (23) 𝑉 ( . . / ) = 105 × 23.68 = 2486.4 кбит/с Транспортный поток на выходе кодека G.723.1 H/r. 𝑉 ( . . / ) = 𝑥 × 𝑉 _ (24) 𝑉 ( . . / ) = 156 × 17.255 = 2691.78кбит/с Транспортный поток на выходе кодека G.729. 𝑉 ( . ) = 𝑥 × 𝑉 _ (25) 𝑉 ( . ) = 156 × 52.2 = 8143.2 кбит/с Тогда транспортный поток на выходе первого шлюза равен: 𝑉 = 𝑉 ( ) + 𝑉 ( . . / ) + 𝑉 ( . / ) + 𝑉 ( . ) (26) 𝑉 = 12006.4 + 2652.16 + 2859.35 + 8665.2 = 26183.11 (кбит/с) Тогда транспортный поток на выходе второго шлюза равен: 𝑉 = 𝑉 ( ) + 𝑉 ( . . / ) + 𝑉 ( . / ) + 𝑉 ( . ) (27) 16 𝑉 = 16080 + 3552 + 3865.12 + 116920 = 35189.12 (кбит/с) Тогда транспортный поток на выходе третьего шлюза равен: 𝑉 = 𝑉 ( ) + 𝑉 ( . . / ) + 𝑉 ( . / ) + 𝑉 ( . ) (28) 𝑉 = 11256 + 2486.4 + 2691 + 8143.2 = 24576.6 (кбит/с) Результаты расчетов изобразим на рисунках 3-5. Рисунок 3 - Транспортный поток на выходе первого шлюза Рисунок 4 - Транспортный поток на выходе второго шлюза 17 Рисунок 5 - Транспортный поток на выходе третьего шлюза. 1.3 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 λ. Т.к. в зависимости от типа используемых кодеков пакеты попадают в сеть с различной скоростью, то параметр λ необходимо рассчитать для каждого типа используемого кодека: , где - скорость передачи кодека, рассчитанная ранее; - общая длина кадра соответствующего кодека. _ _ trans cod paket cod V L _ trans cod V _ paket cod L 18 Рассчитаем общий транспортный поток в интерфейсе подключения шлюзов к коммутатору доступа. 𝑉 общТП = 𝑉 + 𝑉 + 𝑉 (29) 𝑉 общТП = 26183.11 + 35189.12 + 24576.6 = 85948.83 Определить λ для каждого вида кодека. λ = 134 107.2 = 0.8 λ . / = 23.68 74 = 0.32 λ . / = 17.225 78 = 0.22 λ = 51.2 64 = 0.8 Рассчитаем общую интенсивность поступление пакетов в канал. λ общ = λ + λ . / + λ . / + λ (30) λ общ = 0.8 + 0.32 + 0.22 + 0.8 = 2.14 Определить интенсивность обслуживания заявок в канале. 𝑆 ( ) = (31) 𝜇 = 1 100 + 2.14 = 2.15 Определим общий требуемый объем каналов. 𝜌 = , (32) 𝜌 = 2.14 2.15 = 0.995 Определим общий требуемый объем каналов. 𝑡 = общ , (33) 𝑡 = 2.15 0.995 = 2.16 Рассчитаем общие, количество абонентов подключённых при помощи 19 сетей LAN,V5,PBX. 𝑁 = 𝐼 × 𝑁 (34) 𝑁 = 6 × 30 = 180 𝑁 = 𝐽 × 𝑁 _ (35) 𝑁 = 4 × 70 = 280 𝑁 = 𝑀 + 𝑁 (36) 𝑁 = 5 × 120 = 600 1.4 Транспортный ресурс в коммутаторе доступа для обмена сообщениями протоколами MEGACO В коммутаторе доступа для обмена сообщениями протокола MEGACO, используемого для управления шлюзом, должен быть предусмотрен транспортный ресурс, который определяется формулой: 𝑉 = [( ТФОП × ТФОП × × × ) × ] , (37) 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 20 сигнальной нагрузки. Этот коэффициент показывает величину, обратную той части времени, которая отводится из всего сеанса связи для передачи сигнальной информации: k sig = T / ∑ 𝑡𝑖 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). 𝑉 = 5 × [(5 × 13000 + 10 × 900 + 35 × 70 + 35 × 750)145 × 10] 450 = = 165461 бит/с Для передачи сигнальной информации рассчитаем необходимые объемы полосы пропускания. 𝑉 = ( × × × ) (38) 𝑉 = 10 × 900 × 145 × 10 90 = 145000 𝑉 = ( × × × ) (39) 𝑉 = 35 × 70 × 150 × 10 90 = 67666 𝑉 = ( × × × ) (40) 𝑉 = 10 × 10 × 150 × 100 90 = 16667 𝑉 = ( × × × ) (41) 𝑉 = (10 × 30 × 150 × 100) 90 = 50000 21 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 6 - Softswitch класса 5 в сети NGN Рассчитаем общую интенсивность потока вызовов от источников всех типов, обрабатываемых гибким коммутатором. 𝑃 = 𝑃 ТФОП × 𝑁 ТФОП + 𝑃 × 𝑁 + 𝑃 × 𝑁 + 𝑃 × 𝑁 + 𝑃 × 𝑁 + 𝑃 × 𝑁 (42) 𝑃 = 5 × 13000 + 10 + 10 × 900 + 10 × 100 + 35 × 70 + 35 × 120 + 10 × 30 = 81950 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 22 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 = 𝑘 × 𝑃 × 𝑁 + 𝑘 × 𝑃 × 𝑁 + 𝑘 × 𝑃 × ∑ 𝑁 + 𝑘 × 𝑃 × ∑ 𝑁 + 𝑘 × 𝑃 × 𝑁 + 𝑘 × 𝑃 × ∑ 𝑁 (43) 𝑃 = 1.25 × 5 × 13000 + 1.75 × 10 × 900 + 2 × 35 × 70 + 1.75 × 35 × 120 + +1.9 × 10 × 100 + 1.9 × 10 × 30 = 105105(выз/чнн). Далее необходимо просчитать транспортный уровень. 2.1 Расчет оборудования шлюзов Рассчитаем общую нагрузку, поступающую на транспортный шлюз от АТС ТфОП (рисунок 7). Рисунок 7 - Транспортный шлюз в сети NGN Количество транспортных шлюзов (L) задано, в данном варианте L=5; 23 𝑦 _ = 1 × 𝑁 × 30 × 𝑦 (41) 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 _ = 1 × 14 × 30 × 0.8 = 336 Эрл Расчет необходимого транспортного ресурса для передачи пользовательской нагрузки будет аналогичным тому расчету, который был приведен ранее, тогда τ = 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 = × × × (42) где P megaco -интенсивность поступления сообщений протокола MEGACO на шлюз в ЧНН; значение k sig - берем равным 5, как и в предыдущих разделах. Таким образом, общий транспортный ресурс MGW(бит/с): 𝑉 = 5 × 145 × 10 × 6500 450 = 104722.2 кбит/с 24 2.2 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 8 - Softswitch класса 4 в сети NGN 2.3 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. 25 Интенсивность потока вызовов, поступающих на транспортный шлюз l, определяется формулой: 𝑃 _ = 𝑁 _ × 30 × 𝑃 (43) Определим интенсивность потока вызовов поступающих на транспортный шлюз 1. 𝑃 _ = 2000 × 30 × 5 = 300000 2.4 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: Определим транспортный ресурс soft switch необходимый для обмена сообщениями протокола MxUA. 26 𝑉 _ = × × × (44) где k– коэффициент использования ресурса. 𝑉 _ = 5 × 155 × 10 × 300000 450 = 5166667бит/с Аналогично, транспортный ресурс гибкого коммутатора (бит/с), необходимый для обмена сообщениями протокола MEGACO: 𝑉 _ = × × × (45) 𝑉 _ = 5 × 145 × 10 × 300000 450 = 4833333 бит/с Суммарный минимальный полезный транспортный ресурс Softswitch (бит/с), требуемый для обслуживания вызовов в структуре транзитного коммутатора: 𝑉 = 𝑉 _ + 𝑉 _ (46) 𝑉 = 5166667 + 4833333 = 10000000 кбит/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 = ( × × × ) (47) 𝑉 = 5 × 10000 × 155 × 10 450 = 172222.2 кбит/с 27 3 Расчет оборудования сети IMS 3.1 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 9 - 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. 28 Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и Softswitch: 𝑉 = ×( × × ) (48) 𝑉 = 5(150 × 5 × 300000) 450 = 2500000 бит/с Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и серверами приложений (AS): 𝑉 = ( × × × %) (49) 𝑉 = 5 × (150 × 15 × 300000 × 0.2) 450 = 1500000 Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и MRF: 𝑉 = ×( × × × %) (50) 𝑉 = 5 × (150 × 10 × 1500000 × 0.45) 450 = 112500 Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и I-CSCF: 𝑉 = ×( × × ) (51) 𝑉 = 5 × 150 × 15 × 1500000 450 = 37500000 Тогда общий транспортный ресурс 𝑉 = 𝑉 + 𝑉 + 𝑉 + 𝑉 (52) 𝑉 = 2500000 + 1500000 + 112500 + 37500000 = 41612500 бит/с 3.2 Расчет нагрузки на I-CSCF Так же, как и S-CSCF, функциональный элемент I-CSCF участвует в 29 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 = × × × (53) 𝑉 = 5 × (150 × 10 × 300000) 450 = 5000000 Общий транспортный ресурс 𝑉 = 𝑉 + 𝑉 (54) 𝑉 = 5000000 + 37500000 = 42500000. Рисунок 10 – Архитектура IMS. Результаты расчета нагрузки на S-CSCF и на I-CSCF Таким образом, в результате расчетов получена архитектура сети нового поколения, представленная на рисунке 10. 30 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данном курсовом проекте я научился проектировать элементы сети NGN/IMS, подбирать коммутатор доступа по количеству абонентов и распределительный абонентский концентратор согласно количеству портов. Проектировал распределенный абонентский концентратор, определял нагрузку, поступающую от абонентов на шлюзы. Подключал эти шлюзы к пакетной сети. И с помощью калькулятора Эрланга научился определять их число соединений. Рассчитывал оборудование распределенного транзитного коммутатора. Определил число шлюзов и рассчитал транспортный ресурс необходимый для сигнального обмена S-CSCF. Узнал много нового касающиеся сигнального обмена по протоколу SIP, а так же, о элементах опорной сети IMS где: CSCF элемент, с функцией управления сеансами и маршрутизацией; P-CSCF блок, взаимодействия с абонентским терминалом; I-CSCF блок, для взаимодействия с внешними сетями; S-CSCF центральный узел сети IMS (обрабатывающий все SIP-сообщения). Выбрал распределенный абонентский концентратор Ericsson SE100 на 5000 абонентов и коммутатор доступа IPLN-HUB на 120 портов. 31 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Гольдштейн, А.Б. Softswitch [Текст] / А.Б. Гольдштейн, Б.С. Гольдштейн. – СПб.: BHV, 2006. 2. Бакланов, И.Г. NGN: принципы построения и организации [Текст] / И.Г. Бакланов; под ред. Ю.Н. Чернышова. – М.: Эко-Трендз, 2008. 3. Гольдштейн, Б.С. Сигнализация в сетях связи [Текст] / Б.С. Гольдштейн. – М.: Радио и связь, 2005. 4. Гольдштейн, Б.С. Протокол SIP [Текст] / Б.С. Гольдштейн, А.А. Зарубин, В.В. Саморезов. – СПб.: БХВ – СПб, 2005. 5. Атцик, А.А. Протокол Megaco/H.248 [Текст] / А.А. Атцик, А.Б. Гольдштейн, Б.С. Гольдштейн. – СПб.: БХВ – СПб, 2009 6. http://www.niits.ru/ 7. http://www.skri.sut.ru/ 8. http://zyxel.ru/ |