 |
Задача 1.1. Расчет параметров шлюза доступа и коммутатора доступа
|
|
|
|
Е.Н.Баранова
Проектирование и эксплуатация сетей связи
Методические указания по выполнению домашней контрольной работы
для студентов заочной формы обучения
на базе среднего (полного) общего образования,
обучающихся по направлению подготовки бакалавра
210700 Инфокоммуникационные технологии и системы связи
(профиль «Сети связи и системы коммутации»)
в соответствии с требованиями ФГОС ВПО 3 поколения
Екатеринбург
УДК 658.1
ББК 65.291.21
Рецензент: доцент кафедры АЭС Салифов И. И.
Баранова Е.Н.
Проектирование и эксплуатация сетей связи: Методические указания по выполнению домашней контрольной работы. /Е.Н.Баранова. – Екатеринбург: УрТИСИ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», 2014 – 43 с.
Методические указания предназначены для выполнения домашней контрольной работы при изучении дисциплины «Проектирование и эксплуатация сетей связи» для студентов заочной формы обучения на базе среднего (полного) общего образования, обучающихся по направлению подготовки бакалавра по специальности 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».
Рекомендовано НМС УрТИСИ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» в качестве методических указаний по выполнению домашней контрольной работы по дисциплине «Проектирование и эксплуатация сетей связи» для студентов заочной формы обучения на базе среднего (полного) общего образования, обучающихся по направлению подготовки бакалавра 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (профиль «Сети связи и системы коммутации»).
УДК 658.1
ББК 65.291.21
© Кафедра Многоканальной электрической связи
© УрТИСИ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», 2015
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение | |
| Задача 1 | |
| Рекомендации по выполнению Задачи 1 | |
| Задача 2 | |
| Рекомендации по выполнению Задачи 2 | |
| Список литературы | |
ВВЕДЕНИЕ
|
|
|
Методические указания по выполнению домашней контрольной работы составлены в соответствии с рабочей программой и требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного и введенного в действие приказом Министерства образования и науки РФ № 785 от 22.12.2009 г. (для направления подготовки 210700 Инфокоммуникационные технологии и системы связи) и предназначены для студентов заочной формы обучения на базе среднего (полного) общего образования, обучающихся по направлению подготовки бакалавра 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (профиль «Сети связи и системы коммутации»).
Курс дисциплины «Проектирование и эксплуатация сетей связи» посвящен изучению принципов проектирования и эксплуатации сетей связи общего пользования.
Студенты заочного отделения изучают дисциплину в основном самостоятельно, используя рекомендованную литературу. В результате изучения дисциплины у студентов должны сформироваться знания, навыки и умения, позволяющие самостоятельно проводить анализ и синтез сетей связи с коммутацией каналов и пакетов, знать предъявляемые к сетям связи требования по эксплуатационно-техническому обслуживанию сооружений, сетей и оборудования связи, методы анализа и синтеза сетей связи, оформление законченных проектных работ в соответствии с нормами и стандартами, методы управления сетями связи.
Требования к оформлению контрольной работы
Домашняя контрольная работа выполняется только в рукописном виде в обычной школьной тетради с соблюдением требований к оформлению студенческих работ [5]. Вариант выбирается по последней цифре шифра студента.
|
|
|
Задача 1
По указанным исходным данным произвести расчет сетевой структуры распределенного абонентского концентратора.
Для выполнения данной задачи необходимо:
- рассчитать параметры шлюза доступа, определить необходимое количество этих шлюзов, а также емкостные показатели подключения шлюзов к транспортной сети (Задача 1.1);
- рассчитать параметры узла Softswitch, требуемую его производительность и параметры подключения к транспортной сети (Задача 1.2);
- нарисовать структурную схему фрагмента сети NGN, используя номенклатуру реального оборудования, описание которого нужно найти на соответствующих сайтах Интернет в свободном доступе (Задача 1.3).
Исходные данные для решения задачи
| Параметр | ||||||||||
| Npstn, аб | ||||||||||
| NISDN, аб | ||||||||||
| NSH, аб | ||||||||||
| I | ||||||||||
| Ni_LAN, аб | ||||||||||
| J | ||||||||||
| Nj_v5, аб | ||||||||||
| K | ||||||||||
| Nk_pbx, аб | ||||||||||
| LMEGACO, байт | ||||||||||
| NMEGACO, сообщ. | ||||||||||
| LV5UA, байт | ||||||||||
| NV5UA, сообщ. | ||||||||||
| LIUA, байт | ||||||||||
| NIUA, сообщ. | ||||||||||
| LSH, байт | ||||||||||
| NSH, сообщ. |
Для нечетных вариантов использование кодеков следующее:
20% вызовов - кодек G.711
20% вызовов - кодек G.723 I/r
30% вызовов - кодек G.723 h/r
30% вызовов - кодек G.729A
Для четных вариантов использование кодеков следующее:
30% вызовов - кодек G.711
30% вызовов - кодек G.723 I/r
20% вызовов - кодек G.723 h/r
20% вызовов - кодек G.729A
Поправочные коэффициенты
|
|
|
| Вариант | KPSTN | KISDN | KV5 | KPBX | KSH |
| Нечетный | 1,25 | 1,75 | 1,75 | 1,9 | |
| Четный | 1,3 | 1,8 | 1,9 | 1,8 |
Рекомендации для выполнения задачи 1.
Пользователи услуг связи разных типов:
а) абоненты, использующие аналоговые абонентские линии, которые включаются в шлюз доступа (RAGW) – Npstn;
б) абоненты, использующие линии базового доступа ISDN, которые включаются в RAGW – Nisdn;
в) абоненты, использующие терминалы SIP/H.323, которые включаются в пакетную сеть на уровне коммутатора доступа – Nsh;
г) Ni_lan – число пользователей, включаемых в одну LAN i, где i – номер LAN;
д) Nlan - общее число сетей LAN, включаемых на уровне коммутатора доступа;
е) Nsh – число абонентов, использующих терминалы SIP/ H.323 и подключенных непосредственно в коммутатор доступа;
ж) УПАТС, использующие внешний интерфейс ISDN-PRA и включаемые в пакетную сеть через транкинговые шлюзы, где К – количество УПАТС:
Nk_pbx – число пользовательских каналов, подключаемых к одной УПАТС, где k - номер УПАТС;
Npbx – общее количество пользовательских каналов от всех УПАТС к шлюзу доступа;
з) оборудование сети доступа с интерфейсом V 5, включаемое в пакетную сеть через шлюзы доступа, где J – число интерфейсов V 5:
Nj_v5 – число пользовательских каналов в интерфейсе V 5 j, где j – номер сети доступа;
Nv5 – общее число пользовательских каналов V 5.
Удельная нагрузка на линию, подключающую вышеописанных пользователей:
ypstn = 0,1 Эрл – удельная нагрузка на линию абонента ТфОП в ЧНН,
yISDN = 0,2 Эрл – удельная нагрузка на линию абонента ISDN в ЧНН,
ysh = 0,2 Эрл – удельная нагрузка на линию абонента, использующего терминалы SIP/ H.323 в ЧНН,
yj_v5 = 0,8 Эрл – удельная нагрузка на линию, подключающую УПАТС по интерфейсу V 5 (соединительная линия),
yk_pbx = 0,8 Эрл – удельная нагрузка на линию, подключающую УПАТС по PRI (соединительная линия).
Задача 1.1. Расчет параметров шлюза доступа и коммутатора доступа
Рис. 1.1 Шлюз доступа в сети NGN
Для расчета нагрузки на линии, подключаемые к каждому из шлюзов необходимо определить количество шлюзов. Для каждого шлюза такие расчеты будут идентичны, различаться будут лишь параметры источников нагрузки.
|
|
|
Y pstn – общая нагрузка, создаваемая абонентами ТфОП, и поступающая на шлюз доступа:
(1)
Y ISDN – общая нагрузка, создаваемая абонентами ISDN и поступающая на шлюз доступа:
(2)
Yj_v5 – общая нагрузка, создаваемая оборудованием доступа j, подключенным через интерфейс V 5:
(3)
Общая нагрузка, создаваемая оборудованием сетей доступа, подключенным через интерфейс V5, равна
(4)
Yk_pbx – нагрузка, создаваемая УПАТС k, подключенным по PRI:
(5)
Общая нагрузка, создаваемая оборудованием УПАТС:
(6)
Выше рассчитаны нагрузки от абонентов различных типов, подключаемых к шлюзам. В нашем случае шлюзы реализуют функции резидентного шлюза доступа, шлюза доступа и транкингового шлюза подключения УПАТС, и к нему подключаются все рассмотренные выше источники нагрузки.
Тогда общая нагрузка на шлюз
(7)
Параметры нагрузки для абонентов, использующих терминалы SIP/H.323 или подключенных к LAN, не рассматриваем в силу того, что они не создают нагрузку на шлюз, параметры которого мы рассчитываем, так как эти терминалы включаются непосредственно в коммутатор доступа. Их влияние мы примем в учет, когда будем рассматривать коммутатор доступа и сигнальную нагрузку, поступающую на Softswitch.
Рассчитав общую нагрузку на шлюз, необходимо определить количество шлюзов и коммутаторов. Для этого нужно выбрать оборудование фирмы «Фирма 1» с определенными техническими спецификациями.
Далее необходимо для каждого из сетевых элементов составить таблицу, в которой проводится сравнение максимальных значений параметров подключения, предусмотренных для этого оборудования, и того реального количества подключенных абонентов которое мы рассчитываем осуществить (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Для шлюза GW х
| Наименование порта | Количественное значение для оборудования фирмы «Фирма 1» | Количество подключаемых портов, согласно решению задачи |
| Порты для подключения абонентов PSTN | ||
| Порты для подключения абонентов ISDN | ||
| Порты для подключения абонентов, использующих интерфейс V5 | ||
| Порты для подключения абонентов PBX |
В связи с тем, что информация на шлюзе обрабатывается при помощи различных кодеков (процентное соотношение используемых кодеков для каждого варианта приведено в задании, причем данное соотношение должно соблюдаться для каждого шлюза в отдельности), она поступает в сеть с разной скоростью, и расчет исходящих каналов необходимо производить для каждого типа кодека отдельно (рис.2).
В качестве примера в таблице 1.2 приведены характеристики различных типов кодеков.
|
|
|
Таблица 1.2
| Тип кодека | Скорость кодека VCOD_m, кбит/с | Размер речевого кадра, байт | Общая длина кадра, байт | Коэффициент избыточности, k | Требуемая пропускная способность Vtrans_cod, кбит/с |
| G.711 | 134/80=1,675 | 107,2 | |||
| G.723.1 I/r | 6,4 | 74/20=3,7 | 23,68 | ||
| G.723.1 h/r | 5,3 | 78/24=3,25 | 17,225 | ||
| G.729 | 64/10=6,4 | 51,2 |
Пусть VCOD_m – скорость передачи кодека типа m при обслуживании вызова.
Полоса пропускания, которая понадобится для передачи информации при условии использования кодека типа m, определяется следующим образом:
(8)
где k – коэффициент избыточности, который рассчитывается для каждого кодека отдельно, как отношение общей длины кадра к размеру речевого кадра.
Рис.1.2. Кодеки в шлюзе
Для примера рассмотрим популярный кодек G.711. Передаваемую информацию условно можно разделить на две части: речевую информацию и заголовки служебных протоколов. Сумма длин заголовков протоколов RTP/UDP/IP/Ethernet (а именно эти протоколы потребуются для передачи информации в нашем случае) 54 байта (12+8+20+14).
Общая длина кадра при использовании такого кодека 134 байта.
Тогда коэффициент избыточности: k = 134/80 = 1,675.
Итак, перейдем непосредственно к определению требуемого транспортного ресурса.
Пусть VC_i – транспортный поток на выходе кодека i, тогда
(9),
где x – число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки, обрабатываемой кодеком определенного типа.
Зная вероятность потерь обслуживания вызовов (P) и поступающую нагрузку, можно, пользуясь калькулятором Эрланга, вычислить число обслуживаемых устройств.
Тогда транспортный поток пользовательского трафика на выходе одного шлюза будет равен
(10)
Рассчитав транспортный ресурс, необходимый для передачи пользовательской и сигнальной информации от каждого шлюза на коммутатор доступа, рассчитаем общий входящий трафик, который поступает на коммутатор доступа.
(11)
где M – количество шлюзов.
Рассчитав транспортный ресурс, необходимый для передачи пользовательской и сигнальной информации от каждого шлюза на коммутатор доступа, рассчитаем общий входящий трафик, который поступает на коммутатор доступа.
Для передачи сигнального трафика обычно создается отдельный логический канал, параметры которого необходимо определить.
Пусть
L MEGACO – средняя длина (в байтах) сообщения протокола Megaco/H.248,
N MEGACO – среднее количество сообщений протокола Megaco/H.248 при обслуживании одного вызова,
L V5 UA – средняя длина сообщения протокола V5UA,
N V5 UA – среднее количество сообщений протокола V5UA при обслуживании одного вызова,
L IUA – средняя длина сообщения протокола IUA,
N IUA – среднее количество сообщений протокола IUA
L SH – средняя длина сообщения протоколов SIP/H.323,
N SH – среднее количество сообщений протоколов SIP/H.323 при обслуживании одного вызова
В коммутаторе доступа для обмена сообщениями протокола MEGACO, используемого для управления шлюзом, должен быть предусмотрен транспортный ресурс, который определяется формулой:
(12)
k sig – коэффициент использования транспортного ресурса при передаче сигнальной нагрузки.;
P PSTN – 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).
Примем значение 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), значение 1/90, приведенное ниже, получается при использовании k sig =5, и, следовательно, 5·1/450=1/90.
Для расчета транспортного ресурса шлюзов, необходимого для передачи сигнальной информации, используются те же параметры, что и для расчета транспортного ресурса гибкого коммутатора.
Так, для передачи сигнальной информации с целью обслуживания вызовов различных типов требуются следующие объемы полосы пропускания (бит/с):
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
|
|
|
