Файл: Занятие Проектирование оборудования гибкого коммутатора (softswitch) сетей следующего поколения ngn.pdf

1
Практическое занятие «Проектирование оборудования
гибкого коммутатора (softswitch) сетей следующего
поколения NGN»
1. Цель занятия
Изучение методики и получение практических навыков проектирования гибкого коммутатора (softswitch), используемых в сетях связи следующего поколения NGN.
2. Контрольные вопросы
1. Назначение и функции гибкого коммутатора (softswitch) в сети NGN.
2. Какие протоколы используются в гибком коммутаторе (softswitch) для управления сетью доступа?
3. Какие протоколы используются в гибком коммутаторе (softswitch) для управления транспортной сетью?
4. От чего зависит выбор производительности гибкого коммутатора (softswitch)?
5. Как рассчитывается нижний предел производительности гибкого коммутатора по обслуживанию сетей доступа?
6. Как рассчитывается нижний предел производительности гибкого коммутатора по обслуживанию транзитного уровня NGN?
7. Как определить необходимые интерфейсы для подключения гибкого коммутатора к пакетной сети?
3. Задание
1. Изобразить проектируемую сеть NGN, обслуживаемую гибким коммутатором.
2. Рассчитать параметры гибкого коммутатора.
4. Содержание отчета
1. Таблица с исходными данными для проектирования гибкого коммутатора.
2. Схема подключения гибкого коммутатора к сети NGN с указанием используемых протоколов для управления сетью доступа и транспортной сетью.
3. Результаты расчетов оборудования гибкого коммутатора:

нижний предел производительности гибкого коммутатора для управления сетью доступа;

тип и количество интерфейсов подключения оборудования гибкого коммутатора к пакетной сети для управления сетью доступа;

суммарный минимальный полезный транспортный ресурс гибкого коммутатора SX, требуемый для обслуживания вызовов в транзитных коммутаторах;

тип и количество интерфейсов подключения оборудования гибкого коммутатора к пакетной сети для управления транзитными коммутаторами.
5. Методические указания
5.1. Уровень управления коммутацией и обслуживанием вызова в сети NGN
Задачей уровня управления коммутацией и передачей является управление установлением соединения в фрагменте сети NGN. Функция установления соединения реализуется на уровне элементов транспортной сети под внешним управлением

2 оборудования гибкого коммутатора (softswitch). Исключением являются АТС с

3
Индивидуальные задания (номер варианта соответствует последней цифре номера зачетной книжки)
№ Исходный параметр
Варианты заданий
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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 сетей доступа с интерфейсом
V.5/Число потоков Е1 для подключения
2/5 3/3 5/4 0
3/5 2/1 6/3 4/4 3/6 0
4.
Число УПАТС, подключаемых к шлюзу
/Число потоков PRI для подключения
УПАТС
4/2 0
1/2 3/5 1/2 2/3 4/2 0
4/1 3/3 5.
Число абонентов с терминалами
SIP/H.323/MGСР
500 450 600 250 350 550 300 400 200 450 6.
Поправочный коэффициент для ССОП
1,1 1,2 1,3 1,4 1,1 1,2 1,3 1,4 1,1 1,2 7.
Поправочный коэффициент для ISDN
1,3 1,5 1,6 1,2 1,4 1,3 1,2 1,1 1,5 1,4 8.
Поправочный коэффициент для V.5 1,2 1,3 1,5 1,1 1,2 1,4 1,5 1,3 1,2 1,1 9.
Поправочный коэффициент для УПАТС
1,5 1,1 1,1 1,3 1,3 1,5 1,1 1,2 1,3 1,3 10.
Поправочный коэффициент для пакетной сети
1,2 1,3 1,4 1,5 1,2 1,3 1,4 1,2 1,1 1,5 11.
Интенсивность вызовов, обслуживаемых одним каналом 64 кбит/с, вызовов/ЧНН
5 7
6 8
4 5
6 7
5 8
12.
Число потоков Е1, используемых для подключения станции к транспортному шлюзу
2 3
4 5
2 3
4 2
3 5
13.
3
Число транспортных шлюзов, обслуживаемых гибким коммутатором
1 2
3 4
5 1
2 3
4 3

4 функциями MGC, которые сами выполняют коммутацию на уровне элемента транспортной сети.
Гибкий коммутатор должен осуществлять:

обработку всех видов сигнализации, используемых в его домене;

хранение и управление абонентскими данными пользователей, подключаемых к его домену непосредственно или через оборудование шлюзов доступа;

взаимодействие с серверами приложений для предоставления расширенного списка услуг пользователям сети.
При установлении соединения оборудование гибкого коммутатора осуществляет сигнальный обмен с функциональными элементами уровня управления коммутацией. Такими элементами являются все шлюзы, терминальное оборудование сети (интегрированные устройства доступа (IAD), терминалы SIP и Н.323), оборудование других гибких коммутаторов иАТС с функциями контроллера транспортных шлюзов (MGC). Для передачи информации сигнализации сети ТфОП через пакетную сеть используются специальные протоколы. Так, для передачи информации сигнализации ОКС№7, поступающей через сигнальные шлюзы от ТфОП к оборудованию гибкого коммутатора, используется протокол MxUA технологии SIGTRAN (в то же время в ряде реализаций гибкого коммутатора предусмотрен непосредственный ввод сигнализации ОКС№7).
На основании анализа принятой информации и решения о последующей маршрутизации вызова оборудование гибкого коммутатора, используя соответствующие протоколы, осуществляет сигнальный обмен по установлению соединения с сетевым элементом назначения и управляет с использованием протокола Н.248 (для IP коммутации) или
BICC (для ATM коммутации) установлением соединения для передачи пользовательской информации. При этом потоки пользовательской информации не проходят через гибкий коммутатор, а замыкаются на уровне транспортной сети.
В случае использования на сети нескольких гибких коммутаторов они взаимодействуют по межузловым протоколам (как правило, семейство SIP-T) и обеспечивают совместное управление установлением соединения.
Структура уровня управления сетями доступа NGN представлена на рис. 1.
Гибкий коммутатор домен 2
Гибкий коммутатор домен 3
АТС
УПАТС
АТС
с MGC
домен 1
GW
GW
IAD
RAGW
AGW
V5
AN
Транспортный уровень
Уровень коммутации
Домен 1
Домен 2
Домен 3
SIP-T
SIP-T
ОКС №7
IUA
H.248/MGCP
MxUA
H.248/MGCP
V5UA
H.248/MGCP
POTS/ISDN
TE
POTS TE
ISDN TE
POTS TE
ISDN TE
a/b
U(S/T)
SIP/H.323
H.248
SIP/
H.323
MEGACO IUA
H.248/MGCP
Транспортная сеть
Рис. 1. Схема включения гибких коммутаторов для управления сетями доступа NGN

5
Терминальное оборудование пакетной сети взаимодействует с оборудованием гибкого коммутатора с использованием протоколов SIP и Н.323. Пользовательская информация от терминального оборудования поступает на уровень узлов доступа пакетной сети и далее маршрутизируется под управлением гибкого коммутатора.
5.2. Расчет производительности гибкого коммутатора
Основной задачей гибкого коммутатора при построении распределенного абонентского концентратора являются обработка сигнальной информации обслуживания вызова и управление установлением соединений. Емкостные параметры абонентской базы гибкого коммутатора должны позволять обслуживание всех абонентов различных типов, подключение которых планируется при построении абонентского концентратора. При этом для обслуживания вызовов могут использоваться различные протоколы сигнализации.
Введем следующие переменные:
P
PSTN
— удельная интенсивность вызовов от абонентов, использующих доступ по аналоговой телефонной линии в ЧНН;
P
ISDN
— удельная интенсивность вызовов от абонентов, использующих доступ по базовому доступу ISDN;
Р
V5
— удельная (приведенная к одному каналу интерфейса) интенсивность вызовов от абонентов, подключаемых к пакетной сети через сети доступа интерфейса V5;
P
PBX
— удельная (приведенная к одному каналу интерфейса) интенсивность вызовов от
УПАТС, подключаемых к пакетной сети;
P
SHM
— удельная интенсивность вызовов от абонентов, использующих терминалы
SIP, H.323, MGCP.
В соответствии с «Общими техническими требованиями к городским АТС» интенсивность вызовов равна:
P
PSTN
= 5 выз/чнн, P
ISDN
= 10 выз/чнн, P
PBX
= 35 выз/чнн.
Значение P
SHM
можно принять равным P
PSTN
. Значение P
V5
можно принять равным Р
РВХ
Тогда общая интенсивность вызовов, поступающих на гибкий коммутатор от источников всех типов, равна:
_
_
_
1 1
1 5
_ 5
_
1 1
1 1
(
)
(
)
L
L
L
CALL
PSTN
l
PSTN
l SHM
ISDN
l
ISDN
l
l
l
L
J
L K
V
j V
k
PX
l
j
l
k
P
P
N
N
P
N
P
N
N



 
 











 
 
(1) где L — число шлюзов доступа, обслуживаемых гибким коммутатором.
Отметим, что удельная производительность коммутационного оборудования может отличаться в зависимости от типа обслуживаемого вызова, т.е. производительность при обслуживании, например, вызовов ССОП и ISDN, может быть разной.
В документации на коммутационное оборудование, как правило, указывается производительность для наиболее «простого» типа вызовов. В связи с чем при определении требований к производительности гибкого коммутатора можно ввести поправочные коэффициенты, которые характеризуют возможности системы по обслуживанию данного типа вызовов относительно «идеального» типа.
Например, если производительность системы для «идеальных» вызовов SIP равна 10 млн. выз/чнн, а для вызовов ССОП — 8 млн. выз/чнн, то интенсивность последних должна браться с коэффициентом 1,25.
Таким образом, нижний предел производительности гибкого коммутатора по

6 обслуживанию потока вызовов с интенсивность Р
CALL
может быть определен по формуле:
5 5
5
SN
PSTN
PSTN
PSTN
ISDN
ISDN
ISDN
V
V
V
PBX
PBX
PBX
SHM
SHM
SHM
P
k
P
N
k
P
N
k
P
N
k
P
N
k
P
N















(2)
Следует отметить, что требования по производительности предполагают работу оборудования гибкого коммутатора в условиях перегрузки с показателями не ниже определяемых в рекомендации Q.543 для нагрузок классов В и С.
5.3. Расчет параметров интерфейсов подключения гибкого коммутатора к пакетной
сети
Параметры интерфейса подключения гибкого коммутатора к пакетной сети определяются исходя из интенсивности обмена сигнальными сообщениями в процессе обслуживания вызовов.
Пусть:
L
MEGACO
— средняя длина сообщения (в байтах) протокола MEGACO, используемого при передаче информации сигнализации по абонентским линиям;
N
MEGACO
— среднее количество сообщений протокола MEGACO при обслуживании вызова;
L
V5UA
— средняя длина сообщения протокола V5UA;
N
V5UA
— среднее количество сообщений протокола V5UA при обслуживании вызова;
L
IUA
— средняя длина сообщения протокола IUА;
N
IUA
— среднее количество сообщений протокола IUА при обслуживании вызова;
L
SH
—
средняя длина сообщения протоколов SIP/H.323;
L
SH
— среднее количество сообщений протоколов SIP/H.323 при обслуживании вызова;
L
MGCP
— средняя длина сообщения протокола MGCP, используемого при управлении коммутацией на шлюзе;
N
MGCP
— среднее количество сообщений протокола MGCP при обслуживании вызова.
Тогда:
5 5
5 5
5 5
[(
(
)
(
)]/ 450
SX
sig
MEGACO
MEGACO
PSTN
PSTN
V UA
V UA
V
V
IUA
IUA
ISDN
ISDN
PBX
PBX
SH
SH
SH
SH
MGCP
MGCP
PSTN
PSTN
V
V
ISDN
ISDN
PBX
PBX
V
k
L
N
P
N
L
N
P
N
L
N
P
N
P
N
L
N
P
N
L
N
P
N
P
N
P
N
P
N































(3) где:
V
SX
— минимальный полезный транспортный ресурс, в бит/с, которым гибкий коммутатор SX должен подключаться к пакетной сети, для обслуживания вызовов в сети доступа;
k
sig
— коэффициент использования транспортного ресурса при передаче сигнальной нагрузки. По аналогии с расчетом сигнальной сети ОКС№7 примем значение k
sig
= 5, что соответствует нагрузке в 0,2 Эрл;
1/450— результат приведения размерностей «байт в час» к «бит в секунду» (8/3600
=1/450).
Ориентировочно можно принять, что средняя длина всех сообщений равна 50 байтам, а среднее количество сообщении в процессе обслуживания вызова равно 10.
Емкостные параметры интерфейсов подключения оборудования гибкого коммутатора к пакетной сети определяются следующим выражением:

7
SX
INT
INT
V
N
V

(4) где V
INT
— полезный транспортный ресурс одного интерфейса.
5.4. Расчет оборудования гибкого коммутатора для управления транспортными
коммутаторами
Основной задачей гибкого коммутатора при управлении транзитным уровнем коммутации в сети NGN является обработка сигнальной информации обслуживания вызова и управление установлением соединений. Требования к производительности гибкого коммутатора определяются интенсивностью вызовов, требующих обработки.
Интенсивность поступающих вызовов определяется интенсивностью вызовов, приходящейся на один канал 64 кбит/с первичного потока Е1, а также числом потоков Е1, используемых для подключения станции к транспортному шлюзу (рис 2).
Гибкий
Коммутатор
Psx= f (Ppstn)
ТфОП
Коммутатор
Psw
MG
Pmg
ТфОП
ТфОП
MG
Pmg
MG
Pmg
Vsx
Nsx
Vjint
Yj
Vgw
Nint
Vgw
Nint
Vjint
Yj
Vjint
Yj
Vgw
Nint
Рис. 2. Схема включения гибких коммутаторов для управления транзитными уровнем
NGN
Пусть
Р
CH
— интенсивность вызовов, обслуживаемых одним каналом 64 кбит/с;
Р
GW
— интенсивность вызовов, обслуживаемых транспортным шлюзом.
Тогда интенсивность вызовов, поступающих на транспортный шлюз l, определяется формулой:
_
_ 1 30
l GW
l
E
CH
P
N
P

 
, выз/ЧНН (5)
Следовательно, интенсивность вызовов, поступающих на гибкий коммутатор,

8 можно вычислить как
_
_ 1 1
1 30
L
L
SX
l GW
CH
l
E
l
l
P
P
P
N








, выз/ЧНН (6) где L — число транспортных шлюзов, обслуживаемых гибким коммутатором.
Значение удельной интенсивности нагрузки определяется общими техническими требованиями киспользуемой опорной станции ОПС.
Требования по производительности предполагают работу оборудования гибкого коммутатора в условиях перегрузки с показателями не ниже определяемых в рекомендации Q.543 для нагрузок классов В и С.
Параметры интерфейса подключения гибкого коммутатора к пакетной сети определяются исходя из интенсивности обмена сигнальными сообщениями в процессе обслуживания вызовов. При использовании гибкого коммутатора для организации распределенного транзитного коммутатора сообщения сигнализации ОКС№7 поступают на
SX в формате сообщений протокола M2UA или M3UA, в зависимости от реализации.
Пусть:
L
MXUA
— средняя длина сообщения (в байтах) протокола MxUA;
N
MXUA
— среднее количество сообщений протокола MxUA при обслуживании вызова;
L
MGCP
— средняя длина сообщения (в байтах) протокола MGCP, используемого для управления транспортным шлюзом;
N
MGCP
— среднее количество сообщений протокола MGCP при обслуживании вызова.
Тогда транспортный ресурс SX, необходимый для передачи сообщений протокола
MxUA, cоставляет:
_
SX
MXUA
sig
MXUA
MXUA
SX
V
k
L
N
P




, байт/ЧНН (7) где k
sig
— коэффициент использования ресурса.
Аналогично, транспортный ресурс гибкого коммутатора, необходимый для передачи сообщений протокола MGCP, составляет
_
SX
MGCP
sig
MGCP
MGCP
SX
V
k
L
N
P




, байт/ЧНН (8)
Суммарный минимальный полезный транспортный ресурс гибкого коммутатора SX, требуемый для обслуживания вызовов в структуре транзитного коммутатора, составляет
_
_
SX
SX
MXUA
SX
MGCP
V
V
V


После приведения размерностей получаем
_
(
) / 450,
SX
MXUA
sig
SX
MXUA
MXUA
MGCP
MGCP
V
k
P
L
N
L
N






бит/с (9)
Также ориентировочно можно принять, что средняя длина всех сообщений равна 50 байтам, а среднее количество сообщении в процессе обслуживания вызова равно 10.
Емкостные параметры интерфейсов подключения оборудования гибкого коммутатора к пакетной сети для управления транзитными коммутаторами могут быть определены по формуле (4).