Добавлен: 21.10.2018
Просмотров: 1222
Скачиваний: 19
курсовой работы примем, что эта нагрузка – на двустороннюю линию, т. е.
как от абонента, так и к нему (рис. 11).
Нагрузка на линию
Абонент
Шлюз
Рис. 11. Нагрузка на линию
Кроме того, пользовательская нагрузка, поступающая на шлюз, будет
равна исходящей пользовательской нагрузке (это позволяет нам не учитывать
соединения в пределах одного шлюза).
Y1
Y’1
Y1=
Y’1
Рис.12. Равенство нагрузки
Пусть
_
COD m
V
– скорость передачи кодека типа m при обслуживании
вызова.
Значения
_
COD m
V
– для кодеков разных типов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Скорость передачи кодеков
Тип кодека
Скорость кодека
_
COD m
V
, кбит/с
Размер
речевого
кадра,
байт
Общая
длина
кадра,
байт
Коэффициент
избыточности
k
Требуемая
пропускная
способность
_
trans cod
V
, кбит/с
G. 711
64
80
134
134/80=1,675
108,8
G. 723.1 I/r
6,4
20
74
74/20=3,7
23,68
G. 723.1 h/r
5,3
24
78
78/274=3,25
17,225
G. 729
8
10
64
64/10=6,4
51,2
Полоса пропускания, которая понадобится для передачи
информации при условии использования кодека типа m, определяется
следующим образом:
_
_
,
COD m
trans cod
V
k V
(8)
где k – коэффициент избыточности, который рассчитывается для каждого
кодека отдельно, как отношение общей длины кадра к размеру речевого
кадра.
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.
Смысл этого параметра можно сформулировать следующим образом:
для того чтобы передать один байт речевой информации, необходимо в
общей сложности передать кадр размером примерно 1,7 байт (рис. 13).
ЗАГОЛОВКИ
ПРОТОКОЛОВ
(RTP/UDP/IP/
Ethernet)
РЕЧЕВАЯ ИНФОРМАЦИЯ
12+8+20+4 =54
байта
80
байт
134
байта
Кадр
Рис. 13. Формат кадра G.711, передаваемого по IP сети
Обеспечение поддержки услуг передачи данных в телефонных сетях с
коммутацией каналов и в сетях с VoIP осуществляется по-разному. Как
известно, при помощи речевых кодеков нельзя передавать такую
специфическую информацию, как факс, модемные соединения, DTMF и т.п.
Часто для их передачи используется эмуляция каналов «64 кбит/с без
ограничений». При расчете транспортного ресурса следует учитывать, что
некоторая часть вызовов будет обслуживаться без компрессии
пользовательской информации, т.е. будет полностью прозрачный канал без
подавления пауз и с кодированием G.711.
В задании на курсовое проектирование для каждого варианта указано
процентное соотношение используемых кодеков. Данное соотношение
должно соблюдаться для каждого отдельного шлюза.
Чтобы обеспечить передачу пользовательской информации по IP-сети,
необходимо передавать и сообщения сигнальных протоколов, для передачи
трафика которых также должен быть предусмотрен транспортный ресурс
сети.
Если в оборудовании коммутатора доступа реализована возможность
подключения абонентов, использующих терминалы SIP, H.323 либо LAN, то
необходимо учесть соответствующий транспортный ресурс. Доля увеличения
транспортного ресурса за счет предоставления базовой услуги телефонии
таким пользователям может быть определена в зависимости от используемых
кодеков и числа пользователей.
Если терминалы SIP и H.323 используются для предоставления
мультимедийных услуг, то доля увеличения транспортного ресурса должна
определяться, исходя из параметров трафика таких услуг, однако в данном
курсовом проекте они рассматриваться не будут.
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 требуемого транспортного ресурса, будет
определяться из топологии сети.
Для того чтобы рассчитать необходимый транспортный ресурс
рассмотрим каждый шлюз отдельно.
При проектировании будем описывать шлюз последовательно двумя
разными математическими моделями (рис. 14):
система массового обслуживания с потерями,
система массового обслуживания с ожиданием.
При помощи первой модели, мы сможем определить, 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.
СМО с потерями
Модели упрощают реальные физические процессы и нам необходимо
остановиться на нескольких важных допущениях, используемых в
исследуемой модели.
Для предоставления услуг пользователям жестко определены параметры
QoS для каждого типа вызовов, и в случае, если заявка не может быть
обслужена с требуемым качеством (пропускная способность, тип кодека), 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. Такой подход имеет
свое реальное воплощение в некоторых моделях оборудования.
Шлюз
PBX
V5
Абонентские линии
Исходящий цифровой
поток
СМО с потерями
СМО с ожиданием
Рис. 14. Логическое разбиение СМО на две части
В связи с тем, что информация на шлюзе обрабатывается при помощи
различных кодеков (процентное соотношение используемых кодеков для
каждого варианта приведено в задании на курсовое проектирование), она
поступает в сеть с разной скоростью, и расчет исходящих каналов мы будем
производить 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.
Перейдем непосредственно к расчету.
Для кодеков всех типов алгоритм определения требуемого
транспортного ресурса одинаков.
Пусть t – среднее время занятия одной абонентской линии.
В общем случае, необходимо учитывать среднее время занятия одной
абонентской линии для каждого типа абонентов (абоненты квартирного
сектора, пользователи офисных АТС и др.). Чтобы упростить расчеты, для
кодеков абонентов всех категорий в курсовом проекте используется единая
величина, ее значение принято равным 2 мин.
t = 2 мин,
μ – интенсивность обслуживания поступающих заявок,
ρ – потери заявок.
Зная интенсивность потерь и пользуясь калькулятором Эрланга
(описание приведено ниже), найдем число виртуальных соединений, которые
нам потребуется установить, чтобы предоставить услуги связи с заданным
QoS.
x – число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки,
обрабатываемой кодеком определенного типа.
_
_
trans cod i
V
– полоса пропускания для одного соединения кодека типа i,
где N – количество соединений определенного типа на одном шлюзе.
Таким образом, транспортный поток на выходе кодека i
_
_
_
.
c i
trans cod i
V
V
N
(9)
Тогда транспортный поток пользовательского трафика на выходе
одного шлюза
_
1
,
L
c i
GW
i
V
V
(10)
где L – число используемых кодеков.
Рассчитаем общий транспортный поток всех шлюзов:
1
,
j
M
GW
j
V
V
(11)
где M – количество шлюзов.
Кодек 1
Кодек 2
Кодек L
N
Соединений
Vgw
Vcod ik
Абоненты
Шлюз
Рис. 15. Кодеки в шлюзе
Калькулятор Эрланга
С помощью калькулятора Эрланга можно определить один из трех
параметров при известных двух:
1)
Число обслуживающих устройств;
2)
Вероятность потери вызовов;
3)
Поступающую нагрузку;
Для определения одного из параметров, два других должны быть
занесены в соответствующие ячейки калькулятора.
Рассмотрим пример:
Поступающая нагрузка Y = 50 Эрл;
Вероятность потерь p = 0,03
Определим необходимое число обслуживающих устройств.
Для этого выбираем соответствующее поле (в данном случае число
обслуживающих устройств) и задаем поступающую нагрузку и
вероятность потери вызовов: