САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНАЦИЙ

им. проф. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА

______________________________________________

наименование факультета

________________________________________________

наименование кафедры

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту

по дисциплине

________________________________________________

наименование дисциплины на тему

Расчет и проектирование сетевого оборудования NGN/IMS

(наименование курсовой работы в соответствии с заданием)

Вариант № ___7_________

Группа № ____________

Студент группы _______________________ (________________________)

(подпись) (Ф.И.О.)

Руководитель _______________________ (________________________)

(должность, подпись) (Ф.И.О.)

Оценка _______________________ (________________________)

201_ г.

---

СОДЕРЖАНИЕ

1. Задание на курсовое проектирование 3

2. Проектирование распределенного абонентского концентратора 5

   1. Расчет шлюза доступа 5

   2. Расчет оборудования распределенного транзитного узла 18

2.2.1. Расчет оборудования шлюзов 19

2.2.2. Расчет оборудования гибкого коммутатора 21

3. Расчет оборудования сети IMS 24

   1. Расчет нагрузки на S-CSCF 24

   2. Расчет нагрузки на I-CSCF 26

Приложение 1 28

Приложение 2 31

Список литературы 32

1. Задание на курсовое проектирование

Этап 1

• По указанным исходным данным рассчитать параметры шлюза доступа, определить необходимое количество этих шлюзов, а также емкостные показатели подключения шлюзов к транспортной сети.

• По указанным исходным данным рассчитать параметры узла Softswitch, требуемую его производительность и параметры подключения к транспортной сети.

• Нарисовать структурную схему фрагмента сети NGN, используя номенклатуру реального оборудования, описание которого нужно найти на соответствующих сайтах Интернет в свободном доступе.

Этап 2

• По указанным исходным данным рассчитать параметры каждого шлюза и их число, а также емкостные показатели подключения к транспортной сети.

• По указанным исходным данным рассчитать параметры гибкого коммутатора, его производительность и параметры подключения к транспортной сети.

Этап 3

• По указанным исходным данным рассчитать транспортный ресурс, необходимый для взаимодействия S-CSCF и остальных сетевых элементов.

• По указанным исходным данным рассчитать транспортный ресурс, необходимый для взаимодействия I-CSCF и остальных сетевых элементов.

• На предложенную структурную схему сети нанести полученные результаты.

Таблица 1 - Исходные данные

№ п/п	Параметр	Значение	№ п/п	Параметр	Значение
1	NPSTN(аб)	7000	17	N’SH (сообщ.)	10
2	NISDN(аб)	400	18	Nl_E1	10
3	Nsh(аб)	150	19	Pch(выз/чнн)	2000
4	I	8	20	L (для задания 2)	2
5	Ni _ lan(аб)	60	21	Pmegaco(выз/чнн)	5500
6	J	8	22	Lmxua(байт)	170
7	N j _ v5 (аб)	30	23	Nmxua(сообщ.)	10
8	M	9	24	Psig(выз/чнн)	40000
9	Nm _ pbx(аб)	100	25	Ρ (выз/чнн)	0,25
10	LMEGACO(байт)	150	26	Nsip1	10
11	NMEGACO(сообщ.)	10	27	Nsip2	5
12	LV 5UA(байт)	145	28	Nsip3	5
13	NV 5UA(сообщ.)	10	29	Nsip4	10
14	LIUA(байт)	155	30	Nsip5	15
15	NIUA(сообщ.)	10	31	X%	50
16	LSH(байт)	150	32	Y%	25

2. Проектирование распределенного абонентского концентратора

Рисунок 1 – Шлюз доступа в сети NGN

1. Расчет шлюза доступа

Для расчета шлюза необходимо определить нагрузку, поступающую от различных абонентов на шлюз доступа.

---

Нагрузка от каждого вида абонентов определяется по формуле

, где

N – число пользовательских каналов рассчитываемого вида абонентов;

y - удельная нагрузка на линию, подключающую пользователей.

Согласно исходным данным:

y_pstn = 0,1 Эрл – удельная нагрузка на линию абонента ТфОП в ЧНН,

y_ISDN = 0,2 Эрл – удельная нагрузка на линию абонента ISDN в ЧНН,

y_sh = 0,2 Эрл – удельная нагрузка на линию абонента, использующего терминалы SIP/ H.323 в ЧНН,

y_{i_v5} = 0,8 Эрл – удельная нагрузка на линию, подключающую УПАТС по интерфейсу V5 (соединительная линия),

Y_{m_pbx} = 0,8 Эрл – удельная нагрузка на линию, подключающую УПАТС по PRI (соединительная линия).

Общая нагрузка от абонентов ТфОП:

(Эрл),

- абоненты, использующие аналоговые абонентские линии, которые включаются в шлюз доступа (RAGW);

Общая нагрузка от абонентов ISDN:

(Эрл),

- абоненты, использующие линии базового доступа ISDN, которые включаются в RAGW;

Нагрузка оборудования доступа j интерфейса V5:

(Эрл),

- число пользовательских каналов в интерфейсе V5j, где j – номер сети доступа.

В нашем случае через интерфейс V5 подключено 6 сетей, то есть общая нагрузка создаваемая оборудованием, подключенным через интерфейс V5 равна:

(Эрл).

Нагрузка от УПАТС m:

(Эрл), где

- число пользовательских каналов, подключаемых к одной УПАТС_m , где m - номер УПАТС.

Общая нагрузка, поступающая на транкинговый шлюз, к которому подключено оборудование УПАТС:

(Эрл).

Общая нагрузка, поступающая на шлюз:

(Эрл).

Для нашего примера выберем оборудование «STROM Telecom AGX5200», у которого по техническим спецификациям максимальное количество портов POTS = 4096, портов ISDN = 256, портов для подключения V5 = 256, количество портов для подключения PBX = 256. Исходя из количества портов различных типов, необходимо поставить 2 шлюза. Схема распределения подключения абонентов приведена на рисунке 1. Для каждого из сетевых элементов составим следующую таблицу, в которой проводится сравнение максимальных значений параметров подключения, предусмотренных для этого оборудования, и того реального количества подключенных абонентов, которое мы рассчитываем осуществить.

Для шлюза GW1

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «AGX 5200»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POTS	4096	4000
Количество портов ISDN	256	200
Количество портов PRI	256	9
Количество портов V5	256	0

Для шлюза GW2

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «AGX 5200»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POTS	4096	3000
Количество портов ISDN	256	200
Количество портов PRI	256	0
Количество портов V5	256	8

В качестве коммутатора доступа выберем Модульный IP NGN-коммутатор IES4005.

---

Для коммутатора доступа

Параметр	Значение для оборудования IES4005	Что под­ ключено (согласно заданию)	Подключе­ но портов (согласно заданию)	Всего занято портов
Количество портов	256	MG	2	161
		Абоненты SIP/H.323	150
		LAN	8

Рисунок 2- Распределение подключения абонентов

Согласно условиям задания в рассматриваемом шлюзе следующие процентное соотношение использования различных кодеков:

20% вызовов – кодек G.711;

20% вызовов – кодек G.723 I/r;

30% вызовов – кодек G.723 h/r;

30% вызовов – кодек G.729 А.

Рассчитаем скорости, с которыми будет передаваться пользовательская информация при условии использования кодеков разных типов.

Полоса пропускания, которая понадобится для передачи информации при условии использования кодека типа m, определяется следующим образом:

V _{tranc_ cod} =k * V_{COD_m}

где k – коэффициент избыточности, который рассчитывается для каждого кодека отдельно, как отношение общей длины кадра к размеру речевого кадра. Значения коэффициента k и скорости кодеков возьмем из таблицы.

Таблица 4 – Голосовые кодеки

Тип кодека	Скорость кодека VCOD_m , Кбит/с	Размер речевого кадра, байт	Общая длина кадра, байт	Коэффициент избыточности k
G. 711	64	80	134	134/80 = 1,675
G. 723.1 I/r	6,4	20	74	74/20 = 3,7
G. 723.1 h/r	5,3	24	78	78/24 = 3,25
G. 729	8	10	64	64/10 = 6,4

Тогда, скорости, с которыми будет передаваться пользовательская информация, с учетом использования кодеков разных типов:

Для кодека G. 711

V_{tranc _ cod} = 134/80 64 = 107,2 (кбит/с)

Для кодека G. 723.1 I/r

V_{tranc _ cod} = 74/20 6,4 = 23,68 (кбит/с)

Для кодека G. 723.1 h/r

V_{tranc _ cod} = 78/24 5,3 = 17,225 (кбит/с)

Для кодека G. 729

V_{tranc _ cod} = 64/10 8 = 51,2 (кбит/с)

Рассчитаем, какая нагрузка поступает на каждый шлюз.

Шлюз GW1

Нагрузка, поступающая на шлюз 1 равна

Y_GW1=Y_PSTN+Y_ISDN+Y_PBX+Y _V5=y _PSTN·N _PSTN+y_ISDN·N_ISDN+y_PBX·N_PBX+y _V5·N _V5

Y_GW1 = 0,1·4000 + 0,2·200 + 0,8·9 = 447,2 (Эрл)

При этом данная нагрузка обрабатывается разными кодеками, их процентное соотношение было приведено выше.

Для кодека G. 711

Y_GW1 = 447,2 · 0,2 = 89,44 Эрл.

Для кодека G. 723.1 I/r

Y_GW1 = 447,2 · 0,2 = 89,44 Эрл.

Для кодека G. 723.1 h/r

Y_GW1 = 447,2 · 0,3 = 134,16 Эрл.

Для кодека G. 729

Y_GW1 = 447,2 · 0,3 = 134,16 Эрл.

При проектировании будем описывать шлюз последовательно двумя разными математическими моделями:

• система массового обслуживания с потерями,

• система массового обслуживания с ожиданием.

При помощи первой модели, мы определим, 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

Для предоставления услуг пользователям жестко определены параметры QoS для каждого типа вызовов, и в случае, если заявка не может быть обслужена с требуемым качеством, 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.

---

В связи с тем, что информация на шлюзе обрабатывается при помощи различных кодеков, она поступает в сеть с разной скоростью, и расчет исходящих каналов производится 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.

Пользуясь калькулятором Эрланга, определим число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки, обрабатываемой кодеком определенного типа (x), с условием что ρ (вероятность потери вызовов)=0,25:

Для кодека G. 711: Х=70;

Для кодека G. 723.1 I/r: Х=70;

Для кодека G. 723.1 h/r: Х=104;

Для кодека G. 729: Х=104.

Таким образом, транспортный поток на выходе кодека G. 711:

V_{C (G _ 711)} = 70 · 107,2 = 7504 (кбит/с).

Для других кодеков рассчитываем потоки аналогично:

V_{C (G. 723.1 I /r)} = 70 · 23,68 = 1658 (кбит/с),

V_{C (G. 723.1h / r)} = 104 · 17,225 = 1791(кбит/с),

V_{C (G. 729)} = 104 · 51,2 = 5325 (кбит/с),

Тогда транспортный поток на выходе рассчитываемого шлюза:

V_GW1 = 7504+1658+1791+5325 = 16278 (кбит/с).

Нанесем полученные результаты на схему шлюза.

Рисунок 3 - Результаты расчета

СМО с ожиданием

Перейдем к рассмотрению СМО с ожиданием.

В качестве СМО с ожиданием рассматривается тракт передачи данных (от шлюза до коммутатора доступа).

На вход СМО с ожиданием со шлюза поступают пакеты с интенсивностью λ. Т.к. в зависимости от типа используемых кодеков пакеты попадают в сеть с различной скоростью, то параметр λ необходимо рассчитать для каждого типа используемого кодека:

, где

- скорость передачи кодека, рассчитанная ранее;

- общая длина кадра соответствующего кодека.

Определим λ для каждого вида кодека:

λ_G.711 = 107,2/134 = 0,8;

λ_{G.723.1 I/r} = 23,68/74 = 0,32;

λ_{G.723.1 h/r}=17,225/78 = 0,22;

λ_G.729=51,2/64 = 0,8;

Общая интенсивность поступления пакетов в канал:

λ = ,

где N – число используемых кодеков

λ = 0,8 + 0,32 + 0,22 + 0,8 = 2,14.

Задержка, вносимая каналом при поступлении пакетов:

S⁽¹⁾ = 1/(µ - λ),

где λ – суммарная интенсивность поступления заявок от всех каналов, μ – интенсивность обслуживания. Вне зависимости от размера пакета все они обслуживаются одинаково.

Предельно допустимая задержка доставки пакета IP от одного пользователя коммерческих услуг VoIP к другому не должна превышать 100 мс. Задержку при передаче пакета вносят все сегменты соединения (сеть доступа, магистральная сеть и т.п.). Приблизительно можно считать вклад каждого сегмента одинаковым.

Зная величину допустимой задержки и интенсивность поступления заявок (пакетов), можно рассчитать интенсивность обслуживания заявок в канале, после чего определить допустимую загрузку канала:

ρ = λ / µ

Отсюда µ = 1/100 +2,14 = 2,15 и нагрузка канала ρ = 2,14/2,15 = 0,995

Зная транспортный поток, поступающий в канал и то, что этот поток должен загрузить канал на величину ρ, определим общую требуемую пропускную способность канала τ:

---

Смотрите также файлы

• Задания 1-6.pdf

• Лекция 5-6.pdf

• Лекция 3-4.pdf

• Курсовая проектирование БД Путешествия.doc

• курс_ЗАДАНИЕ.doc