Практическая работа. Практическая работа по дисциплине ттмс расчет оборудования гибкого коммутатора сетей ngn

Название	Практическая работа по дисциплине ттмс расчет оборудования гибкого коммутатора сетей ngn
Анкор	Практическая работа
Дата	18.08.2022
Размер	192.08 Kb.
Формат файла
Имя файла	Практическая работа.docx
Тип	Практическая работа #648633
страница	4 из 4

1 2 3 4

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 λ для каждого вида кодека:

λ _G.711=107,2/134 = 0,8;

λ _{G. 723.1}*I / r =0,32;

λ _{G. 723.1}*h / r = 0,22;

λ _G_.711=0,8.

Теперь можно рассчитать общую интенсивность поступления пакетов в канал:

λ = 0,8 + 0,32 + 0,22 + 0,8 = 2,14.

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

μ = 1/100 + 2,14 = 2,15.

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

ρ = 2,14/2,15 = 0,995.

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

τ = 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_V₅_UA* N_V₅_UA)/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
N_sip1	5 сообщений
N_sip2	15 сообщений
N_sip3	10 сообщений
N_sip4	15 сообщений
L_sip	140 байт
X_%	50%
Y_%	15%
N_sip5	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

1 2 3 4