1 практическая работа проектирование. Задание 1. Расчет параметров шлюзов сети

• Название: Задание 1. Расчет параметров шлюзов сети
• Дата: 01.04.2021
• Размер: 315.01 Kb.
• Имя файла: 1 практическая работа проектирование.docx
• Тип: Документы; #190183

1. 
   ^{Задание} №1. Расчет параметров шлюзов сети NGN
   

Цель задания: изучить методику расчетов оборудования шлюзов, используемого в сетях NGN.

Необходимо в соответствии с заданным вариантом (таблица 1.1):

1. 
   Рассчитать параметры шлюзов.
   
2. 
   Изобразить проектируемую сеть доступа сети NGN с указанием путей и протоколов передачи сигнальных потоков и медиапотоков.
   

Таблица 1.1 – Исходные данные

Исходный параметр	Последняя цифра номера студенческого билета
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Параметры шлюза доступа
Число абонентов СТОП	3000	3500	2000	2500	5000	5500	6000	6500	4500	4000
Число абонентов ISDN- BRA	500	600	700	800	900	400	500	700	600	800
Число абонентов с пакетными терминалами SIP/H.323	1500	1450	1600	1250	1350	1550	1300	1400	1200	1750
Число LAN / Число абонентов с пакетными терминалами SIP/H.323 в каждой LAN	2/40	3/60	3/80	4/95	5/45	2/69	3/84	4/93	5/58	3/90
Число сетей доступа с интерфейсом V5.2/Число потоков Е1 в каждом V5.2	2/16	3/32	5/16	5/32	3/16	2/32	6/32	4/16	6/16	4/32
Число УАТС, подключаемых к шлюзу/Число потоков PRI от каждой УАТС к шлюзу	6/3	7/9	4/5	3/8	5/9	4/7	6/4	5/10	7/11	3/11
Тип речевого кодека	G.72 9а	G.71 1	G.72 6	G.72 9а	G.71 1	G.72 6	G.72 9а	G.71 1	G.72 6	G.72 9а
Доля вызовов, которые обслуживаются без компрессии, х	0,15	0,25	0,35	0,45	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,55
Параметры транспортного шлюза
Число потоков Е1 для включения АТС к шлюзу	18	23	20	30	28	37	40	43	33	36
Доля вызовов, которые обслуживаются без компрессии, z	0,11	0,13	0,15	0,17	0,2	0,26	0,29	0,3	0,34	0,27
Тип речевого кодека	G.71 1	G.71 1	G.71 1	G.71 1	G.71 1	G.71 1	G.71 1	G.71 1	G.71 1	G.71 1

1. 
   Методические указания к заданию 1
   

1. 
   Тип оборудования сети доступа [1, 2, 3].
   

Для подключения различных пользователей к сети NGN на уровне сети доступа используются два типа оборудования:

• 
  медиашлюзы – для подключения линий и терминального оборудования пользователей, не работающего с пакетными технологиями; основное назначение медиашлюзов – преобразование пользовательской и сигнальной информации в пакетный вид на базе стека протоколов TCP/IP, пригодный для передачи в транспортной сети NGN;
  
• 
  пакетные коммутаторы/маршрутизаторы - для подключения линий и оконечного оборудования пользователей, работающего с пакетными технологиями на базе стека протоколов TCP/IP.
  

Типы медиашлюзов:

• 
  резидентный шлюз доступа RAGW (Resident Access Gateway) – для непосредственного включения абонентских линий, например, аналоговых телефонных линий, к которым могут подключаться терминалы сети телекоммуникаций общего пользования (СТОП), такие как традиционные телефонные аппараты, аналоговые модемы, факсимильные аппараты, модемы xDSL и цифровых абонентских линий ISDN, к которым подключается терминальное оборудование базового доступа BRA (2B+D), например, цифровые телефонные аппараты ISDN, видеотелефоны и др.;
  
• 
  шлюз доступа AGW (Access Gateway) предназначен для включения сетей доступа AN (Access Network) через интерфейс V5.2, который может включать от 2 до 16 первичных потоков Е1, т.е. nхЕ1, где n=2÷16 или УАТС через интерфейс первичного доступа PRA сети ISDN (30B+D);
  
• 
  транспортный (транкинговый) шлюз TG (Trunking Gateway) предназначен для включения соединительных линий от существующих АТС для сопряжения с сетью NGN по первичным потокам Е1 с сигнализацией ОКС№7 для подключения цифровых АТС.
  

Аналоговый телефон
Цифровой ISDN телефон

AN
Сеть доступа
2ab
BRI

V5.2


PRI

MSAN

Интерфейс Ethernet

Шлюз доступа
IP-телефон

SIP, H.323

Рисунок 1.1 – Структура мультисервисного узла доступа MSAN

В настоящее время резидентный шлюз и шлюз доступа реализуются в виде единого мультисервисного узла доступа MSAN (Multi-Service Access Node). В состав такого MSAN обязательно входит пакетный коммутатор Ethernet, в который включаются непосредственно все источники нагрузки, работающие по пакетным технологиям: локальные вычислительные сети LAN и мультимедийные терминалы на базе протоколов SIP, H.323 (рисунок 1.1).

Очень часто MSAN называют просто шлюзом доступа.

2. 
   Основные данные для расчета оборудования шлюзов. Исходными данными проектирования шлюзов NGN являются[1, 2, 3]:
   

1. 
   Количество источников нагрузки различных типов, подключение которых планируется реализовать при формировании сети доступа сети NGN. К источникам нагрузки относятся:
   

• 
  абоненты, использующие подключение по аналоговым абонентским линиям и подключаемые в резидентный шлюз доступа (RAGW);
  
• 
  абоненты, использующие подключение через базовый доступ ISDN BRA и подключаемые в RAGW;
  
• 
  абоненты, использующие пакетные терминалы SIP и подключаемые в пакетную сеть на уровне коммутатора Ethernet шлюза доступа AGW;
  
• 
  абоненты, использующие пакетные терминалы Н.323 и подключаемые в пакетную сеть на уровне коммутатора Ethernet шлюза доступа AGW;
  
• 
  локальные вычислительные сети, осуществляющие подключение абонентов с терминалами SIP и Н.323 и подключаемые в пакетную сеть на уровне коммутатора Ethernet шлюза доступа AGW;
  
• 
  УАТС, использующие внешний интерфейс ISDN-PRA и подключаемые в пакетную сеть через шлюз доступа АGW;
  
• 
  оборудование сети доступа с интерфейсом V5, подключаемое в пакетную сеть через шлюз доступа AGW;
  
• 
  АТС телефонной сети, подключаемые к транспортному шлюзу.
  

2. 
   Удельные нагрузки от рассмотренных ранее источников сетей с коммутацией каналов.
   
3. 
   Удельные параметры передачи терминального оборудования пакетных сетей и удельные нагрузки, приведенные к параметрам передачи.
   
4. 
   Типы кодеков в планируемом к внедрению оборудовании шлюзов.
   

3. 
   Расчет параметров MSAN.
   

Число MSAN определяется исходя из параметров критичности длины абонентской линии, расчетного значения предполагаемой нагрузки, топологии первичной сети (если таковая уже существует), наличия помещений для установки, технологических показателей типов оборудования, предполагаемого к использованию [1, 2, 3].

Исходя из критерия критичности длины абонентской линии, зона обслуживания MSAN должна создаваться таким образом, чтобы максимальная

длина абонентской линии не превышала 3-4 км. Если MSAN производит подключение оборудования сети доступа интерфейса V5, LAN либо УАТС, то зона обслуживания MSAN включает в себя и зоны обслуживания подключаемых объектов.

Исходя из зоны обслуживания определяются емкостные показатели шлюза, которые отражают общее количество абонентов и емкости каждого из типов подключений.

Определим основные переменные:

1. 
   N_SH — число абонентов с терминалами SIP/H.323, использующих подключение по Еthernet-интерфейсу на уровне коммутатора Ethernet шлюза доступа.
   
2. 
   N_LAN — число LAN, подключаемых к Ethernet-коммутатору на уровне шлюза доступа.
   
3. 
   М_{i_LAN} — число абонентов речевых услуг, подключаемых к i-ой LAN, где
   

i— номер LAN.

4. 
   N_V5 — число сетей доступа интерфейса V5.2, подключаемых к шлюзу доступа.
   
5. 
   М_{j_V5} — число пользовательских каналов в одном интерфейсе V5.2, подключающим j-ую сеть доступа к шлюзу доступа, где j— номер сети доступа.
   
6. 
   N_УАТС — число УАТС, подключаемых к шлюзу доступа.
   
7. 
   М_{k_УАТС} — число пользовательских каналов в интерфейсе подключения PRI k-ой УАТС, где k— номер УАТС.
   

Выполним расчет нагрузки, поступающей на каждый вид шлюзов.

1. 
   Определим нагрузку, поступающую на резидентныйшлюздоступаRAGW, обеспечивающий подключение аналоговых абонентов СТОП и абонентов базового доступа ISDN, равна:
   

^YRAGW

^{ Y}СТОП ^{ Y}ISDN

 y_СТОП N_СТОП y_ISDN N_ISDN, Эрл, (1.1)

где Y_СТОП - общая нагрузка, поступающая на шлюз доступа от абонентов СТОП;

ISDN;

Y_ISDN - общая нагрузка, поступающая на шлюз доступа от абонентов
y_СТОП- удельная нагрузка на одного абонента СТОП, равна 0,1 Эрл;

^yISDN

- удельная нагрузка на одного абонента ISDN, равна 0,2 Эрл;

N_СТОП — число абонентов, использующих подключение по аналоговой абонентской линии к СТОП;

N_ISDN — число абонентов, использующих подключение по базовому доступу ISDN.

2. 
   Определим нагрузку, поступающую на шлюздоступаAG, обеспечивающий подключение сетей доступа СД через интерфейс V5.2 и УАТС через интерфейс первичного доступа PRI, равна:
   

^YAGW

J

 

j1

^yV5^Mj _ V5 ^

K



k1

^yУАТС^Mk_ УАТС^,

(1.2)

где

^yV5

- удельная нагрузка на один канал интерфейса V5.2, равная 0,7 Эрл;

M _{j _V 5} - число каналов в интерфейсе V5.2 для подключения j-ой сети доступа (необходимо пересчитать число заданных потоков Е1 интерфейса V5.2 в число речевых каналов = 30 речевых каналов × на число Е1);

J– общее число сетей доступа;

y_УАТС - удельная нагрузка на один канал первичного доступа ISDN PRI для подключения УАТС, равная 0,8 Эрл;

^Mk_ УАТС

- число каналов в интерфейсе PRI для подключения k-ой

УАТС (необходимо пересчитать число заданных потоков Е1 PRI для подключения каждой УАТС в число речевых каналов = 30 речевых каналов × на число потоков Е1);

К– общее число УАТС.

Если шлюз реализует одновременно функции резидентного шлюза доступа и шлюза доступа, то общая нагрузка, поступающая на такой медиашлюз, равна:

^YGW

 Y_RAGW Y_AGW. (1.3)

Примем, что

V_COD- скорость передачи кодека типа тпри обслуживании

речевого вызова, значения скорости передачи для различных типов речевых кодеков указаны в таблице 1.2.
Таблица 1.2 - Характеристики различных речевых кодеков

Кодек	Полоса пропускания кодека VCOD, кбит /с	Полоса пропускания с учетом подавлений пауз VCOD, кбит/с
G.711	84,80	42
G.726	37,69	19
G.729а	14,13	12,2

Исходя из рассмотренного, транспортный ресурс, который должен быть выделен для передачи в пакетной сети голосового трафика, поступающего на шлюз, при условии использования кодека типа тбудет равен:
V_{GW_COD}  kV_COD Y_GW , (1.4)
где k— коэффициент использования ресурса, k=1,25;

^VCOD

- полоса пропускания заданного речевого кодека без учета или с

учетом подавления пауз, в зависимости от выбранных условий.

При расчете транспортного ресурса также необходимо учитывать, что некоторая часть вызовов будет обслуживаться без компрессии пользовательской информации.

Определив долю такой нагрузки как «х», тогда формулу для определения транспортного ресурса шлюза (1.4) но с учетом доли вызовов, обслуживаемых без компрессии, можно представить в виде
V_{GW_compr}  k ((1 х) V_COD  хV_G.711) Y_GW, (1.5)

где

^VG.711

— ресурс для передачи информации от кодека G.711 без

подавления пауз, используемого для эмуляции каналов.

Если в оборудовании шлюза доступа реализована возможность подключения пользователей, использующих пакетные терминалы SIP, H.323 либо включение локальных вычислительных сетей LAN, осуществляющих подключение таких пользователей, то требуемый транспортный ресурс подключения шлюзов доступа должен быть увеличен. Доля увеличения

транспортного ресурса

^Vpaket

за счет предоставления базовой услуги пакетной

телефонии таким пользователям может быть определена в зависимости от используемых кодеков и числа пользователей. Тогда дополнительный транспортный ресурс шлюза для обслуживания терминалов пакетной телефонии равен:

^Vpaket^{ V}LAN^{ V}SH

^{ y}paket^VCOD^NLAN^{ M}i_ LAN^{ N}SH^{, (1.6)}

Эрл.

где

^ypaket

• 
  удельная нагрузка от терминала SIP/H.323, которая равна 0,2
  

Транспортный ресурс шлюза должен быть рассчитан на передачу, помимо пользовательской (медиа), еще и сигнальной информации на базе протокола Н.248/Megaco, которой обменивается шлюз с гибким коммутатором (softswitch).

Приближенно будем считать, что сигнальная информация требует

дополнительно 10% полосы пропускания ресурса шлюза.

^VH.248

от общего транспортного

Таким образом, общий транспортный ресурс шлюза может быть определен

как сумма всех необходимых составляющих

^VGW^{ V}GW_ COD^{ V}GW_ compr^{ V}paket^{ V}H.248 ^,

GW_ COD
(1.7)

^VH.248

 0,1 V

^{ V}GW_ compr

^{ V}paket^.

После определения транспортного ресурса подключения определяются емкостные показатели, т.е. количество и тип интерфейсов, которыми оборудование шлюза доступа будет подключаться к пакетной сети. Количество

интерфейсов, помимо транспортного ресурса, будет определяться также, исходя из топологии сети. В любом случае количество интерфейсов должно быть не меньше, чем

^NINT

_ ^VGW^VINT

, (1.8)

где V_INT — полезный транспортный ресурс одного интерфейса.

При использования разнотипных интерфейсов количество интерфейсов каждого типа может определяться

^Ni_ INT

_ ^VGWi_ INT

^Vi_ INT

, (1.9)

типа;

где V_{GWi_INT} – суммарный полезный транспортный ресурс интерфейсов i-го V_{i_INT} — полезный транспортный ресурс одного интерфейса i-го типа.

4. 
   Расчет параметров транспортных шлюзов (ТG) [1, 2, 3].
   

Транспортные (транкинговые) шлюзы ТG устанавливаются на существующих объектах сети с учетом структуры имеющейся СТОП, осуществляя подключение территориально приближенных АТС. Емкостные показатели шлюза ТG определяются исходя из нагрузки, поступающей от этих АТС. В свою очередь, значение нагрузки может быть вычислено на основе числа потоков Е1 между АТС и шлюзом и удельной нагрузки на один канал 64 кбит/с. Обычно для передачи речи от АТС используется стандартный кодек G.711.

Тогда общая нагрузка, поступающая на транспортный шлюз от АТС СТОП, равна:
Y_TG N_E1  30  y_кан. , Эрл, (1.10)
где N_E1 - число потоков Е1, осуществляющих подключение АТС СТОП к транспортному шлюзу;

у_кан - удельная нагрузка на один разговорный канал 64 кбит/с в потоке Е1, считается равным 0,8 Эрл.

Следует также учитывать, что некоторая часть вызовов (передача факсимильной информации, модемных соединений и пр.) будет обслуживаться с использованием кодека G.711 без компрессии пользовательской информации. Определив долю такой нагрузки как «z», формулу для определения транспортного ресурса можно представить в виде:

^VTG_ compr

 1 zV_{G.711 p} zV_G.711Y_TG, бит/с, (1.11)

где V_G.711-p — ресурс для передачи речевой информации кодека G.711 c подавлением пауз.

Помимо пользовательской информации, на транспортный шлюз поступают сообщения протокола управления медиашлюзами Н.248/Megaco и сообщения протокола ОКС №7, которые преобразуются в сообщения протокола SIGTRAN. Для этих сообщений также должен быть выделен транспортный ресурс в шлюзе. Полоса пропускания для передачи сообщений ОКС №7 определяется с использованием методики пересчета разговорной нагрузки в нагрузку ОКС №7, применяемой при проектировании сетей общеканальной сигнализации:

^VОКС

 Y_TG k_ОКСV_зс y_зс k_SIGTRAN, бит/с, (1.12)

где

k_ОКС=0,166×10^-3 – коэффициент пересчета местной телефонной

нагрузки в нагрузку ОКС №7;

V_зс= 64000 бит/с - полоса пропускания звена сигнализации;

y_зс= 0,2 Эрл - загрузка звена сигнализации.

k_SIGTRAN=1,3 - коэффициент пересчета нагрузки ОКС №7 в нагрузку протокола SIGTRAN.

Приближенно будем считать, что сигнальная информация Н.248 требует дополнительно 10% полосы пропускания от общего транспортного ресурса шлюза.

Тогда, общий транспортный ресурс ТG может быть рассчитан:
^VTG^{ V}TG_ compr^{ V}ОКС^{ V}H.248 ^;

где
^VH.248 ^{ 0,1 (V}TG_ compr^{ V}ОКС^).

бит/с , (1.13)

Количество и тип интерфейсов подключения транспортного шлюза к пакетной сети определяется транспортными ресурсами шлюза и топологией пакетной сети.

Количество интерфейсов N_INT транспортного шлюза определяется:

^NINT

_ ^VTG

^VINT

, бит/с , (1.14)

где V_INT — полезный транспортный ресурс одного интерфейса;

Основные параметры шлюза доступа и транспортного шлюза сети NGN представлены на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Параметры шлюза доступа и транспортного шлюза сети NGN