Файл: Занятие Проектирование оборудования доступа сетей следующего поколения ngn.pdf

1
Практическое занятие «Проектирование оборудования
доступа сетей следующего поколения NGN»
1 Цель занятия
Изучение методики и получение практических навыков расчетов объема оборудования доступа, используемых в сетях связи следующего поколения
NGN.
2 Литература
1. Росляков А.В. Сети следующего поколения. Часть II / Учебное пособие. –
Самара, ПГАТИ, 2008, с. 123-147.
2. Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения. – СПб.,
Наука и техника, 2005, с. 169-183.
3 Контрольные вопросы
1. Назначение шлюзов в сети NGN.
2. Чем отличаются различные типы шлюзов сетей NGN: транзитный
(транкинговый), сигнальный, доступа, резидентный доступа?
3. Перечислите основные задачи проектирования сети NGN.
4. Укажите основные варианты подключения оконечных пользователей к
ССОП.
5. Укажите варианты подключения пакетных терминалов к сети NGN.
6. Перечислите необходимые исходные данные для расчета сети доступа.
7. Поясните методику расчетов оборудования шлюзов доступа.
8. Поясните методику расчетов оборудования транзитных шлюзов.
4 Подготовка к занятию
1. Изучить указанную литературу.
2. Знать основные типы шлюзов, задачи проектирования сети NGN.
5. Задание
В соответствии с заданным вариантом (см. табл. 1):
1. Рассчитать параметры заданных шлюзов.
2. Изобразить проектируемую сеть доступа сети NGN с указанием путей и протоколов передачи сигнальных и медиапотоков.
6. Содержание отчета
1. Таблица с исходными данными для проектирования сети доступа.
2. Схема организации связи (указать пути передачи сигнальных и медиапотоков и используемые при этом протоколы передачи).

2
Индивидуальные задания (номер варианта соответствует последней цифре номера зачетной книжки)
№ Исходный параметр
Варианты заданий
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Параметры шлюза доступа
1.
Число абонентов ССОП
2000 2500 3000 3500 4000 4500 3000 2500 3500 2000 2.
Число абонентов ISDN-BRA
250 200 150 300 350 400 450 250 300 350 3.
Число абонентов с пакетными терминалами SIP/H.323 500 450 600 250 350 550 300 400 200 450 4.
Число LAN / Число абонентов с пакетными терминалами SIP/H.323 в каждойLAN
2/30 1/40 3/50 4/25 5/35 2/20 3/35 1/20 5/30 4/20 5.
Число сетей доступа с интерфейсом
V5.2/Число потоков Е1 в каждом
2/5 3/3 5/4 0
3/5 2/1 6/3 4/4 3/6 0
6.
Число УПАТС, подключаемых к шлюзу/Число потоков PRI в каждой
4/2 0
1/2 3/5 1/2 2/3 4/2 0
4/1 3/3 7.
Тип речевого кодека
G.711
G.726 G.729а G.711
G.726 G.729а G.711
G.726 G.729а G.711 8.
Доля вызовов, которые обслуживаются без компрессии, х
0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,15 0,25 0,2 0,3 0,15
Параметры транзитного шлюза
9.
Число первичных потоков Е1 для включения АТС
25 30 40 35 45 20 25 35 40 45 10.
Доля вызовов, которые обслуживаются без компрессии, z
0,2 0,4 0,1 0,2 0,3 0,25 0,15 0,1 0,2 0,3 11.
Тип речевого кодека
G.711
G.711
G.711
G.711
G.711
G.711
G.711
G.711
G.711
G.711

3 3. Результаты расчетов оборудования различных шлюзов сети доступа:

нагрузки на входе каждого шлюза от различных источников;

нагрузка на выходе каждого шлюза;

тип и количество интерфейсов подключения шлюзов в транспортную сеть.
7.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
7.1 Состав оборудования сети доступа
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.
Различают несколько видов медиашлюзов в зависимости от типа подключаемых линий и терминального оборудования пользователей:
1) резидентный шлюз доступа RAGW (Resident Access Gateway) – предназначен для непосредственного включения абонентских линий, например аналоговых телефонных линий, к которым могут подключаться терминалы телефонной сети связи общего пользования (ССОП), 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.;
2) 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 УПАТС через интерфейс первичного доступа PRA сети
ISDN (30B+D);
3) транзитный (транкинговый) шлюз TG (Trunk Gateway) - предназначен для включения соединительных линий от существующих телефонных станций ССОП для сопряжения с сетью NGN по первичным

4 потокам Е1 с сигнализацией ОКС№7 для подключения цифровых АТС и
R1,5 (2ВСК+МЧК) для подключения координатных АТС.
Часто конструктивно 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 (рис. 1).
Коммутатор
Ethernet
AN
УПАТС
LAN
2ab
BRI
V5.2
PRI
Шлюз доступа
Резидентный шлюз доступа
MSAN
Интерфейс
Ethernet
SIP, H.323
SIP, H.323
IP-телефон
Сеть доступа
Цифровой ISDN телефон
Аналоговый телефон
Рис. 1 – Структура мультисервисного узла доступа MSAN
7.2 Исходные данные для расчета оборудования доступа
Исходными данными проектирования сети доступа NGN являются:
1. Количество источников нагрузки различных типов, подключение которых планируется реализовать при формировании сети доступа. 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

5 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;

УПАТС, 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 транзитному шлюзу.
2. Удельные нагрузки от перечисленных выше источников сетей с коммутацией каналов.
3. Удельные параметры передачи терминального оборудования па- кетных сетей и удельные нагрузки, приведенные к параметрам передачи.
4. Типы кодеков в планируемом к внедрению оборудовании шлюзов.
7.2 Расчет оборудования шлюзов доступа
Число абонентских шлюзов 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.
Исходя из критерия критичности длины абонентской линии, зона обслуживания резидентного шлюза доступа должна создаваться таким образом, чтобы максимальная длина абонентской линии не превышала 3-4 км. Если шлюз производит подключение оборудования сети доступа интерфейса V5, LAN либо УПАТС, то зона обслуживания шлюза 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.
Введем следующие переменные:
N
SH
— число абонентов с терминалами SIP/H.323, использующих подключение по Еthernet-интерфейсу на уровне коммутатора Ethernet шлюза

6 доступа;
N
LAN
— число LAN, подключаемых к Ethernet-коммутатору на уровне шлюза доступа;
М
i_LAN
— число абонентов речевых услуг, подключаемых к i-ой LAN, где i — номер LAN;
N
V5
— число сетей доступа интерфейса V5, подключаемых к шлюзу доступа;
М
j_V5
— число пользовательских каналов в j-ом интерфейсе V5, где j — номер сети доступа;
N
УПАТС
— число УПАТС, подключаемых к шлюзу доступа;
М
k_УПАТС
— число пользовательских каналов в интерфейсе подключения
PRI k-ой УПАТС, где k — номер УПАТС.
Рассчитаем нагрузки, поступающие на каждый вид шлюзов.
1. Общая нагрузка, поступающая на резидентный шлюз доступа
RAGW, обеспечивающий подключение аналоговых абонентов ССОП и абонентов базового доступа ISDN, равна:
RAGW
ССОП
ISDN
ССОП
ССОП
ISDN
ISDN
Y
Y
Y
y
N
y
N






, Эрл (1) где Y
ССОП
-общая нагрузка, поступающая на шлюз доступа от абонентов
ССОП;
Y
ISDN
-общая нагрузка, поступающая на шлюз доступа от абонентов ISDN;
ССОП
y
- удельная нагрузка на одного абонента ССОП, равна 0,1 Эрл;
ISDN
y
- удельная нагрузка на одного абонента ISDN, равна 0,2 Эрл;
N
ССОП
— число абонентов, использующих подключение по аналоговой абонентской линии к ССОП;
N
ISDN
— число абонентов, использующих подключение по базовому доступу
ISDN.
2. Общая нагрузка, поступающая на
шлюз
доступа
AG, обеспечивающий подключение сетей доступа СД через интерфейс V5 и
УПАТС через интерфейс первичного доступа PRI, равна:
5
_ 5
_
1 1
УПАТС
J
K
AGW
V
j V
k УПАТС
j
k
Y
y
M
y
M






, Эрл
(2)
5
V
y
- удельная нагрузка на один канал интерфейса V5.2, равная 0,7 Эрл;
_ 5
j V
M
- число каналов в интерфейсе V5.2 для подключения j-ой сети доступа (следует учитывать, что задано число первичных потоков Е1 для

7 подключения сетей доступа, которое необходимо пересчитать в число речевых каналов);
J – общее число сетей доступа;
УПАТС
y
- удельная нагрузка на один канал первичного доступа ISDN PRI для подключения УПАТС, равная 0,8 Эрл;
_
k УПАТС
M
- число каналов в интерфейсе PRI для подключения k-ой
УПАТС (следует учитывать, что задано число потоков PRI для подключения каждой УПАТС, которое необходимо пересчитать в число речевых каналов);
К – общее число УПАТС.
Если шлюз реализует одновременно функции резидентного шлюза доступа и шлюза доступа, то общая нагрузка, поступающая на такой медиашлюз, равна:
GW
RAGW
AGW
Y
Y
Y


, Эрл.
(3)
Пусть
m
COD
V
_
— скорость передачи кодека типа т при обслуживании речевого вызова. Значения
m
COD
V
_
для различных типов речевых кодеков приведены в табл. 1.
Таблица 1 Характеристики различных речевых кодеков
Кодек
Полоса пропускания кодека V
COD
, кбит /с
Полоса пропускания с учетом подавлений пауз, кбит/с
G.711 84,80 42
G.726 37,69 19
G.729а
14,13 12.2
Тогда транспортный ресурс, который должен быть выделен для передачи в пакетной сети голосового трафика, поступающего на шлюз, при условии использования кодека типа т будет равен:
GW_COD
COD
GW
V
k V
Y
 

(4) где k — коэффициент использования ресурса, k = 1,25;
COD
V
- полоса пропускания заданного речевого кодека с учетом подавления пауз.
Например, если суммарная нагрузка от источников всех типов, поступающая на шлюз, равна 100 Эрл, и, если используется кодек G.711 без подавления пауз, то выделяемый ресурс должен составлять

8 1,25 84,8
/
100 10,62
/
V
кбит с
Мбит с




Если используется кодек G.729а с алгоритмом подавления пауз, то для обслуживания той же нагрузки потребуется ресурс
1,25 12,2
/
100 1,615
/
V
кбит с
Мбит с




Следует отметить, что для обслуживания той же нагрузки в режиме коммутации каналов потребовался бы ресурс
1,25 64
/
100 8
/
V
кбит с
Мбит с




что меньше, чем в случае использования кодеков G.711.
Следует отметить, что обеспечение поддержки услуг доставки информации в сетях с коммутацией канатов и в сетях с коммутацией пакетов осуществляется по-разному. Для передачи факсимильной информации в сетях с коммутацией каналов используется стандартный канал 64 кбит/с, а в пакетных сетях может использоваться либо кодек Т.38, либо эмуляция канала
64 кбит/с. Аналогично, для поддержки модемных соединений или соединений в рамках услуги доставки «64 кбит/с без ограничений». При расчете транспортного ресурса следует учитывать, что некоторая часть вызовов будет обслуживаться без компрессии пользовательской информации.
Определив долю такой нагрузки как «х», тогда формулу для определения транспортного ресурса шлюза (4) но с учетом доли вызовов, обслуживаемых без компрессии, можно представить в виде:
GW_compr
COD
G.711
((1
)
)
GW
V
k
х V
х V
Y
 
 
 

(5) где
G.711
V
— ресурс для передачи информации от кодека G.711без 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
paket
V
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:
(
)
paket
LAN
SH
paket
COD
LAN
LAN
SH
V
V
V
y
V
N
M
N






, (6) где
paket
y
- удельная нагрузка от терминала SIP/H.323, которая равна 0,2 Эрл.
Транспортный ресурс шлюза должен быть рассчитан на передачу,

9 помимо пользовательской (медиа), еще и сигнальной информации на базе протокола Н.248/Megaco, которой обменивается шлюз с гибким коммутатором
(softswitch). Таким образом, общий транспортный ресурс шлюза может быть определен как сумма всех необходимых составляющих:
GW_compr
.248
GW
paket
H
V
V
V
V




(7)
Приближенно будем считать, что сигнальная информация требует дополнительно 10% полосы пропускания
.248
H
V
от общего транспортного ресурса шлюза.
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
GW
INT
INT
V
N
V

(8) где V
INT
— полезный транспортный ресурс одного интерфейса.
В случае использования разнородных интерфейсов количество ин- терфейсов каждого типа может определяться по формуле:
_
_
1
(
)
I
GW
i INT
i INT
i
V
N
V




, (9) где I — число типов интерфейсов;
N
i_INT
— количество интерфейсов i-го типа;
V
i_INT
— полезный транспортный ресурс интерфейса i-го типа.
7.3 Расчет оборудования транспортных шлюзов
Как правило, транзитные (транкинговые) шлюзы ТMG устанавливаются на существующих объектах сети с учетом структуры имеющейся сети связи общего пользования (ССОП), осуществляя подключение территориально приближенных АТС. Емкостные показатели шлюза ТMG 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 транзитный шлюз от АТС ССОП,

10 равна:
1 30
TMG
E
кан
Y
N
y

 
, Эрл. (10) где N
E1
— число потоков Е1, осуществляющих подключение АТС ССОП к транспортному шлюзу;
y
E1
— удельная нагрузка одного канала 64 кбит/с в составе первичного потока
Е1;
Y
MG
— общая нагрузка, поступающая на транспортный шлюз от АТС ССОП.
Значение удельной нагрузки на один разговорный канал потока Е1 у
кан
при расчетах принимается 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 «х», формулу для определения транспортного ресурса можно представить в виде:
_
G.711 p
G.711
[(1
)
]
TMG compr
TMG
V
z V
z V
Y


 
 

, бит/с. (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. Таким образом, общий транспортный ресурс
ТGW может быть вычислен по формуле:
_
.248
TMG
MG compr
H
ОКС
V
V
V
V



, бит/с , (12) где
.248
H
V
- полоса пропускания для передачи сообщений протокола Н.248;
ОКС
V
- полоса пропускания для передачи сообщений ОКС№7.
Приближенно будем считать, что сигнальная информация Н.248 требует дополнительно 10% полосы пропускания от общего транспортного ресурса шлюза.
Полоса пропускания для передачи сообщений ОКС№7 определяется с использованием методики пересчета разговорной нагрузки в нагрузку
ОКС№7, применяемой при проектировании сетей общеканальной сигнализации:
ОКС
TMG
ОКС
зс
зс
SIGTRAN
V
Y
k
V
y
k





, бит/с,
(13)