Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Кафедра АЭС

Курсовой проект

Мультисервисные сети

Выполнила: ст-ка гр. АС-43

Бутакова О.С

Проверил: Битнер В.И

Новосибирск 2008г.



Содержание

Введение

1. Общая архитектура сети NGN

2. Трехуровневая модель NGN

3. Гибкий коммутатор (Softswitch)

3.1 Классификация оборудования, реализующего функции гибкого коммутатора (Softswitch)

4. Проектирование транспортной пакетной сети с использованием технологии NGN

4.1 Исходные данные

4.2 Расчет характеристик абонентских концентраторов и транспортных шлюзов мультисервисной пакетной сети

4.3 Расчет характеристик коммутаторов транспортной сети

4.4 Расчет характеристик Softswitch

4.5 Определение маршрутов передачи потоков информации в транспортной сети

4.6 Выбор типа интерфейса для взаимодействия коммутаторов транспортной сети

Заключение

Библиография

Приложение 1. Характеристика выбранного кодека



Введение

Идущий в России процесс цифровизации сетей электросвязи охватыватил как сети общего пользования, так и ведомственные и частные сети, которые с переходом к цифровым методам передачи с высокой пропускной способностью, новым системам сигнализации и сетевым концепциям предоставления услуг пользователям все более усложняются. Одно из важнейших направлений цифровизации - модернизация сетей связи общего пользования на основе концепции NGN (Next Generation Network) -- сетей связи следующего поколения.

Основная задача сетей нового поколения заключается в обеспечении взаимодействия существующих и новых телекоммуникационных сетей, поддерживаемых единой инфраструктурой для передачи любых видов информации (голоса, данных, видео).

Под термином “сеть следующего поколения” (NGN) понимают концепцию построения сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими возможностями по их управлению, персонализации и созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений. В состав NGN входит универсальная транспортная платформа с распределенной коммутацией.

В концепции построения мультисервисной сети нового поколения заложена идея конвергенции (объединения) существующих сетей разных операторов и технологий (ТфОП, сетей мобильной связи и сетей с технологией IP). Конвергенция (Convergence) процесс постепенного сближения различных технологий и служб связи с целью унификации оборудования и расширения функциональных возможностей систем и сетей.



1. Общая архитектура сети NGN

Одним из основных отличий концепции NGN от реализуемых до этого сетевых инфраструктур является переход к принципиально другой функциональной модели. В классической ТфОП основными функциональными элементами являлись узлы доступа и узлы коммутации различного уровня. При этом оборудование узла коммутации решало одновременно несколько задач: коммутацию потоков пользовательской у информации, обработка вызова и предоставление услуг.

Концепция NGN, в первую очередь, характеризуется четким разделением трех уровней соединения в соответствии с их функциональными задачами: для коммутации и передачи речевой информации используется транспортный функциональный уровень, для передачи информации сигнализации -- уровень сигнализации, а предоставление услуг, отличных от базовых, осуществляется со стороны уровня услуг. При этом между уровнями определены интерфейсы, которые являются объектом стандартизации. Получив подобную независимость друг от друга, уровни в дальнейшем могут развиваться самостоятельно. Более того, с точки зрения административного деления сети может ставиться вопрос о том, чтобы услуги различных уровней предоставлялись различными операторами

Второй особенностью инфраструктуры NGN является использование универсальных технологий транспортной сети, базирующихся на технологиях пакетной коммутации. В классических сетях предоставление услуг ТфОП базировалось на технологии коммутации каналов, а предоставление услуг доступа к сетям передачи данных и передачи данных предполагало либо формирование новой транспортной структуры, либо неэффективное использование существующего транспорта сети с коммутацией каналов. Тогда как в сетях NGN пакетные технологии, определенные для передачи данных, используются для предоставления всех видов услуг.

Указанные особенности отличают сети NGN от обычных телефонных и IP-сетей, наиболее широко распространенных в мире телекоммуникаций. Сети NGN, будучи результатом слияния сети интернет и телефонных сетей, объединяют в себе их лучшие черты и обладают следующими характеристиками:

§ Адаптируемость для передачи трафика любого вида, что можно сравнить с адаптируемостью сети интернет в противоположность отсутствию гибкости ТфОП в передаче данных (это особенно важно, если учитывать, что на передачу данных вскоре будет приходиться до 90% телекоммуникационного трафика).

§ Гарантированное качество голосовой связи и критически важных приложений передачи данных. В этом случае сеть NGN обладает надежностью ТфОП в противоположность негарантированному качеству связи сети интернет.

§ Низкая стоимость передачи в расчете на единицу объема информации приближается к стоимости передачи данных в сети интернет, а не ТфОП (общий объем трафика данных и голосового трафика каждый год утраивается).



2. Трехуровневая модель NGN

По своей архитектуре сеть NGN является трехуровневой и состоит из следующих уровней:

транспортного уровня;

уровня управления коммутацией и передачей информации;

уровня услуг и управления услугами.

Задачей транспортного уровня являются коммутация и «прозрачная» передача информации пользователя.

Задачей уровня управления коммутацией и передачей являются обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками.

Уровень управления услугами содержит функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой распределенную вычилительную среду, обеспечивающую:

предоставление инфокоммуникационных услуг;

управление услугами;

создание и внедрение новых услуг;

взаимодействие различных услуг.

Трехуровневая модель сети NGN представлена на рисунке 1.



Рисунок 1. Трехуровневая модель NGN

Особенностью технологии NGN являются открытые интерфейсы между транспортным уровнем и уровнем управления коммутацией. Применительно к классической АТС это все равно, что разделить оборудование станции на функциональные блоки, когда один блок реализует функции по обработке сигнализации, маршрутизации вызовов, сбору статистической информации и т. д., а второй блок (или группа блоков) обеспечивает собственно коммутацию несущих каналов. При этом взаимодействие между блоками реализуется при помощи стандартизованных протоколов.



3. Гибкий коммутатор (Softswitch)

Гибкий коммутатор (Softswitch) -- реализует функции по логике обработки вызова, доступу к серверам приложений, доступу к ИСС, сбору статистической информации, тарификации, сигнальному взаимодействию с сетью ТфОП и внутри пакетной сети, управлению установлением соединения и др. Гибкий коммутатор является основным устройством, реализующим функции уровня управления коммутацией и передачей информации.

На рисунке 2 приведен состав компонентов, входящих в Softswitch, и нумерация поддерживаемых протоколов. В таблице 3.1 приведены интерфейсы и протоколы оборудования Softswitch.

Размещено на http://www.allbest.ru/



Таблица 3.1 Интерфейсы и протоколы оборудования Softswitch

Интерфейсная точка	Интерфейс	Протокол
1,2	- Ethernet (10 BaseT, 10 BaseF), - Fast Ethernet (100 BaseTX, 100BaseFX, 100 BaseFL), - Gigabit Ethernet (1000 BaseTX, 1000 BaseCX, 1000 BaseLX, 1000 BaseLH, 1000 Base SX), - Token Ring, - FDDI, CDDI, - сети передачи данных (V.10, V.11, V.24, V.28, V.35, X.21, X.21bis, E1ПЦИ), - xDSL	- IP, UDP, TCP, - TCAP, SIP, XML
3		- IP, TCP, - SIP, RAS, H.225, H.245
8		- IP, UDP, - MGCP
10		- IP, UDP, TCP, - RAS, H.225, H.245, MGCP, MEGACO
4,5		- IP, TCP, - SIP
6,14		- IP, UDP, TCP, - RAS, Н.225, H.245, MGCP, MEGACO, SIGTRAN (IUA, V5UA, M3UA)
7		- IP, UDP, TCP, - RAS, H.225, H.245, SIGTRAN (V5UA, M3UA)
9		- IP, TCP, - RAS, H 225, H 245, SIP
15		- IP, TCP, - RAS, H 245
16		- RTP
11	- 2-х проводная аналоговая телефонная линия, - ISDN BRI	- частотный набор (DTMF) - DSS1
12	- 2-х проводная аналоговая телефонная линия; - ISDN BRI; - ISDN PRI; - Е1 ПЦИ, ЕЗ ПЦИ, STM-N СЦИ	- частотный набор (DTMF); - DSS1
13		- ОКС №7.

3.1 Классификация оборудования, реализующего функции гибкого коммутатора (Softswitch)

Виды оборудования:

1. Оборудование, реализующее функции гибкого коммутатора, представляет собой масштабируемый программно-аппаратный комплекс, построенный в соответствии с архитектурной концепцией SoftSwitch. В общем случае, комплекс оборудования гибкого коммутатора включает в себя следующие устройства (рисунок 3):

· шлюз (Media Gateway, MG), реализующий функции преобразования потока речевой информации в пакеты IP, взаимодействия с ССОП, маршрутизации пакетов IP;

· устройство управления вызовами (Media Gateway Controller, MGC), реализующее функции управления устройствами, входящими в состав гибкого коммутатора;

· конвертер протокола SIP (SIP Proxy), реализующий функции взаимодействия устройств, входящих в состав гибкого коммутатора с устройствами, работающими по протоколу SIP;

· шлюз сигнализации (Signaling Gateway, SG), реализующий функции взаимодействия устройств, входящих в состав гибкого коммутатора с сетью ОКС N 7;

· сервер приложений (Application Server, AS), реализующий функции создания, управления и предоставления дополнительных видов обслуживания.

2. Устройства, входящие в состав SoftSwitch, могут совмещать несколько функций. Взаимодействие отдельных устройств осуществляется через сеть с коммутацией пакетов.

3. Устройства, входящие в состав SoftSwitch, могут быть реализованы как специализированное оборудование или на базе специализированного компьютера (например, сервера в промышленном исполнении), оснащенного соответствующими аппаратными и программными средствами.

4. Оборудование, входящее в состав SoftSwitch, имеет два вида интерфейсов:

· внутренние интерфейсы, предназначенные для взаимодействия устройств, входящих в его состав (интерфейсы 1-8);

· внешние интерфейсы для взаимодействия с оконечным оборудованием пользователя или телекоммуникационными сетями (интерфейсы 9-13).

5. К SoftSwitch могут подключаться следующие типы терминалов:

· аналоговый телефонный аппарат;

· персональный компьютер, оснащенный соответствующими средствами;

· специализированный абонентский терминал (IP-телефон).

6. К телефонной сети SoftSwitch может подключаться по следующим интерфейсам и протоколам:

· по абонентским аналоговым интерфейсам;

· по абонентским цифровым интерфейсам ISDN PRI и ISDN BRI;

· по межсетевому интерфейсу ОКС N 7 с применением межсетевого экрана (firewall), входящего в состав ССОП.

7. Перечень возможных интерфейсов (внешних и внутренних) и протоколов, реализованных в оборудовании SoftSwitch, перечислен в таблице 3.1 (нумерация интерфейсных точек соответствует рисунку 2).

8. Устройства, входящие в состав оборудования SoftSwitch, могут устанавливаться на объектах связи ВСС России.



4. Проектирование транспортной пакетной сети с использованием технологии NGN

4.1 Исходные данные

Зона проектирования определена на рисунке 3, в нее входят:

· три резидентных шлюза (RAGW1, RAGW2 и RAGW3 - для моего варианта), каждый из которых обслуживает свою группу пользователей телефонии, ISDN, сетей доступа, PBX, LAN;

· два магистральных (транк, магистраль - trunk) шлюза (TGW1 и TGW2), обеспечивающих подключение двух существующих в регионе сетей связи общего пользования (ССОП);

· Softswitch;

· транспортная пакетная сеть из трех коммутаторов (SW1, SW2, SW3).

В таблицах 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 приведены исходные данные для проектирования шлюзов доступа, магистральных шлюзов, производительности Softswitch и коммутаторов транспортной пакетной сети.

Таблица 4.1 - Исходные данные для проектирования шлюзов доступа

Номер варианта	Колич. терминалов PSTN, подключаемых к сетям доступа пакетной сети	Колич. терминалов ISDN, подключаемых по BRA (базовый доступ) к сетям доступа пакетной сети	Колич. подключаемых PBX и колич. потоков типа E1 от каждой	Колич. подключаемых LAN и колич. абонентов в каждой	Колич. подключаемых сетей доступа и колич. потоков типа E1 от каждой	Колич. существующих ССОП, подключаемых к проектируемой трансп. сети
3	6000	100	4/10	6/1800	2/4	2

Примечание к таблице 4.1:

* - Межсетевые потоки существующих сетей общего пользования (ССОП) не проходят через проектируемую пакетную транспортную сеть.

Таблица 4.2 - Нагрузка при взаимодействии абонентов пакетной сети друг с другом и существующими сетями связи общего пользования (ССОП)

Взаимодействующие объекты	Доля общей нагрузки
ССОП 1 абоненты пакетной сети	15 % (*)
ССОП 2 абоненты пакетной сети	15 % (*)
абоненты пакетной сети абоненты пакетной сети	40 % (*)
(*) - доля в общей нагрузке, создаваемой пользователями пакетной сети

Таблица 4.3 - Значения удельной нагрузки и интенсивности вызовов

Объекты	Удельная нагрузка yi, Эрл	Интенсивность вызовов, обслуживаемых одним каналом DS0 (V=64 Кбит/с), выз./чнн	Средняя длина сигнальных сообщений, октетов	Среднее количество сигнальных сообщений при обслуживании вызова
Абоненты PSTN	0,1	5	50	10
Абоненты ISDN	0,2	10	50	10
Абоненты H.323, SIP, MEGACO	0,1	5	50	10
Потоки E1 от существующих ССОП	0,8	35
Потоки E1 от PBX	0,8	35
Потоки E1 от сетей доступа	0,8	35

Большинство потоков информации пользователей будут подвергаться компрессии в шлюзах с помощью кодека G.726 (скорость выходного потока v=32 Кбит/с.). Лишь малая доля вызовов (10%) будет обслуживаться без компрессии с помощью кодека G.711 (скорость выходного потока v=64 Кбит/с.).

В пакетной транспортной сети будем использовать три коммутатора SW1, SW2, SW3. При расчете производительности коммутаторов должны быть учтены требования живучести транспортной сети. Введем следующее упрощение: замыкание потоков информации между любыми объектами, подключенными к одному шлюзу, происходит через коммутатор транспортной пакетной сети.

Таблица 4.4 - Распределение исходных данных между шлюзами доступа

Номер шлюза доступа (RAGW)	Колич. абонентов PSTN (NPSTN)	Колич. абонентов ISDN (NISDN)	Колич. подключаемых PBX и колич. потоков типа E1 от каждой (NPBX)	Колич. подключаемых LAN и колич. абонентов в каждой (NLAN)	Колич. новых сетей доступа/колич. потоков E1 от каждой (NV5)
RAGW1	1800	30	1/10	2/1800	1/4
RAGW2	2200	30	1/10	2/1800	1/4
RAGW3	2000	40	2/10	2/1800	0

4.2 Расчет характеристик абонентских концентраторов и транспортных шлюзов мультисервисной пакетной сети

Расчет нагрузки, создаваемой пользователями RAGW1, RAGW2 и RAGW3

При построении распределенного абонентского концентратора могут использоваться шлюзы доступа (Access Gateway, AGW), резидентные шлюзы доступа (Residential Access Gateway, RAGW), выполняющие как функции концентраторов, так и средств доступа к пакетной транспортной сети. Резидентный не изменяющий своего местоположения, связанный с постоянным пребыванием. К резидентным шлюзам доступа (RAGW) подключают терминалы пользователей ТфОП и терминалы с базовым доступом ISDN. К шлюзам доступа (AGW) подключаются учрежденческие АТС (PBX) и существующее оборудование абонентских выносов. Терминалы SIP, MGCP, H.323 (IP-телефоны) новых пользователей могут подключаться к локальным цифровым сетям (LAN).

К шлюзам доступа мультисервисной сети, в которых используются принципы NGN, должны подключаться следующие источники нагрузки:

1) терминалы, подключаемые по аналоговым абонентским линиям;

2) терминалы ISDN, подключаемые по базовому доступу BRA;

3) терминалы SIP;

4) терминалы H.323;

5) терминалы MGCP/MEGACO;

6) локальные вычислительные сети, в которых используются терминалы SIP, H.323, MGCP/MEGACO;

7) сети ограниченного пользования (PBX) с функциями ISDN, подключаемые по схеме первичного доступа PRA;

8) оборудование сети доступа, подключаемое по интерфейсу V5.2.

На рисунке 3 приведены объекты проектируемой сети и обозначения параметров расчета. На рисунке 3 используются следующие обозначения:

N_PSTN - количество терминалов PSTN, подключаемых по аналоговым абонентским линиям;

N_ISDN - количество терминалов ISDN, подключаемых по базовому доступу (BRA) в сети доступа AN;

N_SHM - количество терминалов SIP/H.323/MGCP, подключаемых к LAN;

N_LAN - количество локальных сетей Ethernet, подключаемых к RAGW;

Ni lan - количество абонентов, подключаемых к i-той локальной сети;

N_V5 - количество сетей доступа, подключаемых к шлюзу доступа по интерфейсу V5.2;

N jv5 - количество пользовательских каналов в j-том интерфейсе V5.2;

N_PBX - количество сетей ограниченного пользования (PBX), подключаемых к шлюзу доступа;

N_{k PBX} - количество пользовательских каналов в интерфейсе “PBX_k - шлюз доступа”.

транспортный шлюз мультисервисный пакетный сеть



Рисунок 3- Схема зоны проектирования

Найдем нагрузку, создаваемую пользователями RAGW1, RAGW2 и RAGW3 (формула 3.8).



Размещено на http://www.allbest.ru/

В таблице 4.5 приведена нагрузка, создаваемая пользователями пакетной сети и распределение ее между объектами сети (с учетом данных таблицы 2.4). Долю внутренней нагрузки К_i__внутр пользователей, подключенных к одному шлюзу, которая замыкается через один коммутатор транспортной сети, найдем по доле нагрузки пользователей RAGW_i в общей нагрузке пакетной сети доступа:

Таблица 4.5 Нагрузка,создаваемая пользователями пакетной сети

Номер шлюза доступа	Исходящая нагрузка, Эрл	Внутренняя нагрузка абонентов, подключенных к одному шлюзу, Эрл	Нагрузка RAGW1 RAGW2, Эрл	Исходящая нагрузка к ССОП1, Эрл	Исходящая нагрузка к ССОП2, Эрл
RAGW1	882	882*0,31 = 273,4	608,6*0,4=243,4	608,6*0,15=91,29	608,6*0,15=91,29
RAGW2	922	922*0,33 = 295,04	626,96*0,4=250,8	626,96*0,15=94,04	626,96*0,15=94,04
RAGW3	1048	048*0,37 = 387,8	660,2*0,4=64,08	660,2*0,15=99,03	660,2*0,15=99,03



При расчете транспортного ресурса (формула 3.10 [1]) для передачи пользовательской информации шлюзами RAGWi учтем долю нагрузки, которая будет обслуживаться без компрессии (х=10%).

V_{RAGWi_USER} = k_изб Y_GWi((1-x) V_COD__m + xV_G.711 ) =

V_{RAGW1_USER} = 1,25 608,6 ((1 0,1) 32,0+0,164)=270,75(28,8+6,4)=

=26778,4[Кбит/с] 27 [Мбит/с].

V_{RAGW2_USER} = 1,25 626,96((1 0,1) 32,0 + 0,1 64) = 27586,24 [Кбит/с] 28[Мбит/с].

V_{RAGW3_USER} = 1,25 660,2((1 0,1) 32,0 + 0,1 64) = 29048,8 [Кбит/с] 30[Мбит/с].

Общий транспортный ресурс шлюзов RAGWi для передачи пользовательской и сигнальной информации рассчитаем по формуле (3.14):

V_RAGW1 = V _{RAGW1_USER}+V^SIGN_PSTN+V^SIGN_ISDN+V^SIGN_V5+V^SIGN_PBX +V^SIGN_MGCP .

V^SIGN_PSTN = (P^SIGN_PSTN N_PSTN L_MEGACO N_MEGACO)/90 = (518005010)/90 = 50000 [бит/с],

V^SIGN_ISDN = (P^SIGN_ISDN N_ISDN L_IUA N_IUA )/90 =(10305010)/90 = 1666,66 [бит/с],

V^SIGN_V5 = (P^SIGN_V5 N_V5 L_V5UA N_V5UA )/90 = (13550 10)/90 = 194,44 [бит/с],

V^SIGN_PBX = (P^SIGN_PBX N_PBX L_IUA N_IUA )/90 = (1355010)/90 = 194,44 [бит/с],

V_MGCP2 = [(P_PSTN N_PSTN+P_ISDN N_ISDN+P_V5 N_V5+P_PBX N_PBX) L_MGCP N_MGCP ]/90 = [(51800 + 1030 + 351 + 351) 5010]/90 = 52055,55 [бит/с].

После суммирования полученных пяти значений с V_{RAGW1_USER}= 27000000[бит/с] получаем общий транспортный ресурс V_RAGW1 :

V_RAGW1 = 26778400+ (50000 + 1666,66 + 194,44 + 194,44 + 52055,55) =

= 26882611,1 [бит/с] 27,0 [Мбит/с].

Где - L_MEGACO - средняя длина сообщений в байтах протокола MEGACO, используемого при передаче сигнальной информации по абонентским линиям локальных сетей с терминалами, использующими протокол MEGACO;

N_MEGACO , N_MGCP - среднее количество сообщений протокола MEGACO, MGCP, при обслуживании вызова, соответственно;

P_PSTN , P_ISDN , P_PBX , P_SH - интенсивность вызовов пользователей PSTN, ISDN, PBX, SIP, H.323 соответственно;

N_PSTN , N_V5 , N_ISDN , N_PBX , N_SH - количество абонентов, подключаемых по аналоговым абонентским линиям, по интерфейсу V5.2, количество PBX, подключаемых к шлюзу доступа и количество терминалов SIP и H.323, соответственно;

L_V5UA - средняя длина сообщения протокола V5UA (V5.2 User Adaptation Layer - протокол адаптации сигнализации пользователи сети доступа, подключаемой по интерфейсу V5.2);

N_V5UA - среднее количество сообщений протокола V5UA при обслуживании вызова;

P_V5 - интенсивность вызовов, поступающих от терминалов, использующих протокол V5UA;

N_V5 - количество сетей доступа, подключаемых к шлюзу доступа по интерфейсу V5.2;

L_IUA - средняя длина сообщений протокола IUA (ISDN Q.921 User Adaptation - протокол адаптации сигнализации пользователя ISDN);

N_IUA - среднее количество сообщений протокола IUA при обслуживании вызова;

Аналогично рассчитываем общий транспортный ресурс шлюзов RAGW2 и RAGW3.

RAGW2:

V^SIGN_PSTN = (522005010)/90 = 61111,1 [бит/с],

V^SIGN_ISDN = (10305010)/90 = 1666,66 [бит/с],

V^SIGN_V5 = (3515010)/90 = 194,44 [бит/с],

V^SIGN_PBX = (3515010)/90 = 194,44 [бит/с],

V_MGCP2 = [(52200 + 1030 + 351 + 351) 5010]/90 = 8166,67 [бит/с],

V_RAGW2 =27586240 + (61111,1+ 1666,66+ 194,44 +194,44 + 8166,67) =

= 27657573,31 [бит/с] 28,0 [Мбит/с].

RAGW3:

V^SIGN_PSTN = (520005010)/90 = 55555,55 [бит/с],

V^SIGN_ISDN = (10405010/)90 = 2222,22 [бит/с],

V^SIGN_PBX = (3525010/90) = 388,88 [бит/с],

V_MGCP3 = [(52000 + 1040 + 352) 5010]/90 = 58166,66 [бит/с],

V_RAGW3 =29048800 + (55555,55 +2222,22 + 388,88 + 58166,66) =

= 29165133,32 [бит/с] 30,0 [Мбит/с].

Общий транспортный ресурс для взаимодействия RAGW1,RAGW2 и RAGW3 рассчитаем по формуле (3.10[1]):

V_{RAGW1- RAGW2-RAGW3} = k_изб Y _{RAGW1- RAGW2-RAGW3} ((1-x) V_COD__m + xV_G.711 ) = 1,25264,08(0,932 + 0,164) = 11619,52 [Кбит/с] = 11,6 [Мбит/с]

Общий транспортный ресурс для взаимодействия RAGW1 с TGW1 и TGW2 рассчитаем тоже по формуле (3.10) с учетом того, что весь поток подвергается компрессии с помощью кодека G.729 (V=32):



V_{RAGW1- TGW1} = V_{RAGW1- TGW2} = k_изб Y _{RAGW1- TGW1} V_G.729) = 1,2591,2932 =

= 3,65 [Мбит/с].

Общий транспортный ресурс для взаимодействия RAGW2 и TGW1 рассчитаем при тех же условиях:

V_{RAGW2- TGW1} =V_{RAGW2- TGW2} = k_изб Y _{RAGW2- TGW1} V_G.729) = 1,2594,0432 = 3,76 [Мбит/с].

Общий транспортный ресурс для взаимодействия RAGW3 и TGW1 рассчитаем при тех же условиях:

V_{RAGW3- TGW1} = V_{RAGW3- TGW2} =k_изб Y _{RAGW3- TGW1} V_G.729) = 1,2599,0332 = 3,96 [Мбит/с].

Расстояние между RAGW и коммутатором пакетной транспортной сети может составлять десятки километров. На физическом уровне интерфейса необходимо использовать оптический кабель и систему передачи NGSDH. В системе передачи необходимо выделить два «виртуальных коридора».

4.3 Расчет характеристик коммутаторов транспортной сети

Расчет нагрузки, создаваемой пользователями RAGW1 , RAGW2 и RAGW3 на TGW1 и TGW2 для выхода к абонентам существующих ССОП

Нагрузка, создаваемая пользователями RAGW1 , RAGW2 и RAGW3 на TGW1 и TGW2 для выхода к абонентам существующих ССОП, равна (см. таблицу 4.5):

Y^USER_TGW1 + Y^USER_TGW2 =91,29+94,04+99,03= 284,36(Эрл)

Зная нагрузку TGW, найдем количество требуемых трактов типа E1 (V=2,048 Мбит/с) для подключения существующей ССОП к транспортной сети по формуле

N_{i_E1} = Y_i__TGW /(30y_E0 ),

где y_E0 - удельная нагрузка одного канала типа E0 (V_E0 = 0,8 Эрл), i - номер TGW.

N_{1_E1} = N_{2_E1} =284,36/(300,8) = ]11,85[ = 12 (трактов типа E1).

Итак, каждый из TGW связан с существующей ССОП 12 трактами типа E1.

Для обслуживания нагрузки Y^USER_TGW требуется транспортный ресурс V^USER_TGW (при использовании только кодека типа G.726).

V^USER_TGW1 = Y₁__TGW V_G.726 =284,36 32,0 = 9099,52 [Кбит/с] 10,0 [Мбит/с].

V^USER_TGW2 = Y₂__TGW V_G.726 =284,36 32,0 = 9099,52[Кбит/с] 10,0 [Мбит/с].

Примем условие равенства исходящей (от транспортной сети к существующей ССОП) и входящей (от существующей ССОП к транспортной пакетной сети) нагрузки. При этом условии объем транспортного ресурса пакетной сети для TGW рассчитаем по формуле

Размещено на http://www.allbest.ru/



4.4 Расчет характеристик Softswitch

Расчет скорости передачи информации в интерфейсе «Softswitch - SW 3» и производительности Softswitch

Скорость в интерфейсе «Softswitch - SW 3» для обслуживания пользователей RAGW рассчитаем по формуле, в которой учтены значения интенсивностей вызовов, количества и средней длины сигнальных сообщений в процессе обслуживания вызова :

V_SX = 5(11,11 N_PSTN + 77,77(N_V5 + N_PBX) + 22,22 N_ISDN + 5,55 N_SH) =

= 5(11,11 6000 + 77,77(2 + 4) + 22,22 100 + 5,55 [6 1800]) =66665 [бит/с] =0,067 [Мбит/с].

При расчете производительности Softswitch, который обслуживает пользователей пакетной сети, используем формулу (3.14 [1]):

Размещено на http://www.allbest.ru/

P^RAGW_SX = 5(5000 + 550) + 10500 + 40 ((21) + (21)) =

= 27750 + 5000 + 160 = 32910 [выз/чнн]

P^RAGW_SX=5*(6000+(6*1800))+10*100+35*((4*10*30)+(2*4*30))=

=105400[выз/чнн].

При расчете производительности Softswitch, который обслуживает TGW, используем формулу (3.20 [1]):

Размещено на http://www.allbest.ru/

Требуемая минимальная производительность Softswitch для обслуживания всех шлюзов проектируемой сети:

P_SX = P^RAGW_SX + P^TGW _SX = 105400 + 25200 = 130600 [выз/чнн].

Минимальную суммарную производительность коммутаторов транспортный сети для обслуживания всех потоков RAGW и TGW находим по формуле (3.15[1]):

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принимая условие отсутствия собственного коммутатора в используемых шлюзах (M_{m_GW} = 0) и длины пакета L_IP= 2400 бит, находим необходимую производительность (P_SW) коммутаторов транспортной сети для обслуживания всех шлюзов:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сведем результаты расчета транспортного ресурса, требуемого для обслуживания объектов проектируемой сети, в таблицу 4.6.



Таблица 4.6 - Производительность коммутаторов транспортной сети, требуемая для обслуживания объектов проектируемой сети

Объект сети	Необходимый ресурс, Мбит/с
RAGW1	27,0
RAGW2	28,0
RAGW3	30,0
TGW1	10,0
TGW2	10,0
SW	105

В таблицу 4.7 сведем результаты расчета нагрузки взаимодействующих объектов проектируемой сети.

Таблица 4.7 - Нагрузка взаимодействующих объектов проектируемой сети

Взаимодействующие объекты	Нагрузка, Эрл
RAGW1 RAGW1	273,4
RAGW1 RAGW2	243,4
RAGW1 RAGW3	243,4
RAGW2 RAGW2	295,04
RAGW2 RAGW1	250,8
RAGW2 RAGW3	250,8
RAGW3 RAGW3	387,8
RAGW3 RAGW1	264,08
RAGW3 RAGW2	264,08
RAGW1 TGW1	91,29
RAGW1 TGW2	91,29
RAGW2 TGW1	94,04
RAGW2 TGW2	94,04
RAGW3 TGW1	99,03
RAGW3 TGW2	99,03

В таблицу 4.8 сведем результаты расчета производительности Softswitch.



Таблица 4.8 - Результаты расчета производительности Softswitch

Объект сети	Производительность Softswitch PSX, выз/чнн
PRAGWSX	105400
PTGW SX	25200
PSX = PRAGWSX + PTGW SX	130600

4.5 Определение маршрутов передачи потоков информации в транспортной сети

В таблице 4.9 приведем требования резервирования транспортной пакетной сети для передачи потоков информации между ее коммутаторами.

Таблица 4.9 - Требования резервирования транспортной пакетной сети для передачи потоков информации между ее коммутаторами

Участок сети	Функционирование без отказов интерфейсов между коммутаторами	Функционирование при нарушении интерфейсов транспортной сети
SW1 SW2	RAGW1SW1SW2RAGW2 TGW2 SW2SW1 RAGW1	Нарушение SW1 SW2 RAGW1SW1SW3SW2RAGW2 TGW2 SW2SW3SW1RAGW1
SW1 SW3	RAGW1SW1SW3RAGW3 TGW1SW3SW1 RAGW1	Нарушение SW1 SW3 RAGW1SW1SW2SW3RAGW3 TGW1 SW3SW2SW1RAGW1
SW2 SW3	RAGW2SW2SW3RAGW3 TGW1SW3SW2 RAGW2	Нарушение SW2 SW3 RAGW2SW2SW1SW3RAGW3 TGW1 SW3SW1SW2RAGW2

В таблице 4.10 приведем результаты распределения транспортных ресурсов (с учетом данных таблицы 2.7), необходимых для взаимодействия шлюзов, подключенных к транспортной сети, за исключением объектов, взаимодействующих через один коммутатор.



Таблица 4.10 - Распределение транспортных ресурсов для взаимодействия шлюзов

Направление информационного обмена	Необходимый ресурс при функционировании без отказов, Мбит/с
RAGW1 RAGW2	11,6
RAGW3 RAGW1	11,6
RAGW2 RAGW3	11,6
TGW1 RAGW1	3,65
TGW2 RAGW1	3,65
TGW1 RAGW2	3,76
TGW2 RAGW3	3,96

Используя данные таблицы 4.10, найдем необходимые транспортные ресурсы для пересылки информации между коммутаторами транспортной сети и сведем их в таблицу 4.11.

Таблица 4.11 - Ресурсы для пересылки информации между коммутаторами транспортной сети

Участок сети	Необходимый ресурс при функционировании без отказов, Мбит/с	Необходимый ресурс при функционировании с отказами, Мбит/с
SW1 - SW2	15,25	40,3
SW1 - SW3	15,25	33,2
SW2 - SW3	15,36	40,3

Распределение транспортных потоков при функционировании без отказов показано на рисунке 4.



Рисунок 4 - Распределение транспортных потоков проектируемой сети при функционировании без отказов

В таблице 4.12 приведены значения скоростей информационных потоков и производительность коммутаторов транспортной сети.

Таблица 4.12 - Производительность коммутаторов транспортной сети

Номер коммутатора	Скорость информационного потока, Мбит/с	Производительность, IP-пакетов/с
SW1	30,5	12708
SW2	34,57	1440
SW3	34,57	1440

4.6 Выбор типа интерфейса для взаимодействия коммутаторов транспортной сети

Если расстояние между коммутаторами транспортной сети не превышает 40 км и отсутствует первичная цифровая сеть с технологией SDH, то может быть использована технология 10 GbE.

Данные таблицы 2.13 показывают, что требуемые скорости интерфейсов SW1- SW2, SW1- SW3, SW2- SW3 не превышают 40 Мбит/с.

Учитывая эти обстоятельства и интенсивное развитие сетей, использующих принципы NGN, выбираем тип интерфейса 10 GbE (10 Gigabit Ethernet) [2]. Чтобы обеспечить дуплексный режим и высокую живучесть сети, необходимо использовать четыре оптических кабеля (два для реализации дуплексного режима и два для резервирования по схеме 1:1).

На рисунке 5 приведена схема зоны проектирования с обозначениями всех объектов и интерфейсов.



Рисунок 5 - Схема спроектированной сети



Заключение

В ходе выполнения курсового проекта была изучена транспортная пакетная сеть на основе NGN.

Были произведены расчеты абонентских концентраторов и транспортных шлюзов мультисервисной пакетной сети, расчет характеристик коммутаторов транспортной сети, характеристик Softswitch.

Разработана схема резервирования ресурсов пакетной транспортной сети.



Библиография

1. Методические указания для курсового проекта в электронном виде

2. РД 45.333-2002 Руководящий документ отрасли. Оборудование связи, реализующее функции гибкого коммутатора (Softswitch). Технические требования

3. Документ международного консорциума "Эталонная архитектура, июнь 2002, версия 1.2" (International Softswitch Consortium "Reference Architecture, June 2002, v 1.2")

4. Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения. - Спб. «Наука и техника», 2005, 240 с.



Приложение 1

Характеристика выбранного кодека

Кодеки

Одним из важных факторов эффективного использования пропускной способности IP-канала является выбор оптимального алгоритма кодирования/декодирования речевой информации -- кодека.

Все существующие сегодня типы речевых кодеков по принципу действия можно разделить на три группы:

Кодеки с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) и адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией (АДИКМ), использующиеся сегодня в системах традиционной телефонии. В большинстве случаев представляют собой сочетание АЦП/ЦАП. Существует две разновидности ИКМ: с кодированием по j-закону (принято в США и Канаде) и по А-закону (принято в Европе и Азии).

Кодеки с вокодерным преобразованием речевого сигнала возник ли в системах мобильной связи для снижения требований к пропускной способности радиотракта. Эта группа кодеков использует гармонический синтез сигнала на основании информации о его вокальных составляющих -- фонемах. Качество речи вокодеров является функцией скорости передачи, производительности и задержки обработки. В большинстве случаев такие кодеки реализованы как аналоговые устройства.

Комбинированные (гибридные) кодеки сочетают в себе технологию кокодерного преобразования/синтеза речи, но оперируют уже с цифровым сигналом посредством специализированных цифровых процессоров DSP. Кодеки этого типа содержат в себе ИКМ-или АДИКМ-кодек и реализованный цифровым способом вокодер.

Диапазон скоростей передачи гибридных кодеков составляет 6-16 кбит/с.

Характеристики кодеков

Одной из важных характеристик кодеков является сложность алгоритма кодирования, связанная с необходимыми вычислениями в реальном времени. Сложность алгоритма определяет скорость обработки, измеряемую в миллионах инструкций в секунду (Millions of Instructions per second -- MIPS). Сложность обработки влияет на физические размеры кодирующего, декодирующего или комбинированного устройства, а также на его стоимость и потребляемую мощность.

Размер кадра влияет на качество воспроизводимой речи: чем длиннее кадр, тем более эффективно моделируется речь. С другой стороны, большие кадры увеличивают длительность задержки на обработку передаваемой информации. Размер кадра кодека определяется компромиссом между этими требованиями.

Временная задержка увеличивается с увеличением размера кадра, а также с увеличением сложности алгоритма кодирования. При передаче речи допустимая задержка в одном направлении не может быть больше 250 мс.

Описание кодеков

Комитетом ITU-T стандартизировано несколько типов кодеков, описанных в рекомендациях серии G.

G.711

Рекомендация МККТТ (1984 г.) описывает кодек, использующий ИКМ-преобразование аналогового сигнала с точностью 8 бит, тактовой частотой 8 кГц и простейшей компрессией амплитуды сигнала. Скорость потока данных на выходе преобразователя составляет 64 кбит/с (8 бит, 8 кГц). Для снижения шума квантования и улучшения преобразования сигналов с небольшой амплитудой при кодировании используется нелинейное квантование по уровню согласно специальному псевдологарифмическому закону А или .

- закон кодирования предпочтительнее использовать при малой амплитуде сигнала и малом отношении сигнал/шум. При международной связи требуется преобразование -закона в А-закон, производимое на стороне применения -закона.

Кодек G.711 широко распространен в системах традиционной телефонии с коммутацией каналов. Кодек G.711 является минимально необходимым для оборудования VoIP. Недостатком кодека являются высокие требования к полосе пропускания и задержки в канале передачи, вследствие чего в системах IP-телефонии он используется редко. Использование G.711 в системах IP-телефонии обосновано лишь в тех случаях, когда требуется обеспечить максимальное качество кодирования речевой информации при небольшом числе одновременных разговоров.

G.726

Рекомендация G.726 описывает технологию кодирования с использованием адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (АДИКМ) со скоростями 32 кбит/с, 24 Кбит/с, 16 Кбит/с. Алгоритм дает практически такое же качество воспроизведения речи, как и ИКМ. Метод основан на кодировании не амплитуды сигнала, а ее изменения по сравнению с предыдущим значением на основании предположения о том, что в аналоговом речевом сигнале невозможны резкие скачки интенсивности. Как следствие, при резких скачках амплитуды алгоритм работает плохо.

Кодек может применяться совместно с кодеком G.711 для снижения скорости кодирования последнего. Кодек предназначен для использования в системах видеоконференций. В приложениях IP-телефонии данный кодек практически не используется, так как он не обеспечивает достаточной устойчивости к потерям информации.

Размещено на Allbest.ru