Вы нашли то, что искали?
Главная Разделы

Добавить страницу в закладки ->

11. Принципы проектирования мультисервисных сетей. Примеры построения мультисервисных сетей. Мультисервисные сети связи

Мультисервисные сети связи

11. Принципы проектирования мультисервисных сетей. Примеры построения мультисервисных сетей

11.1. Задачи проектирования сетей

11.2. Пример построения мультисервисной сети с помощью оборудования НТЦ ПРОТЕЙ

11.3. Расчет нагрузки транспортной сети с технологией IP/MPLS



11.1. Задачи проектирования сетей

Проектная документация должна содержать следующие разделы [88]:

  • Объем телекоммуникационного оборудования и линейных сооружений;
  • Услуги, классы доставки информации для каждой категории пользователей, потребность в полосе пропускания;
  • Режим работы оборудования;
  • Номенклатура, площадь и размещение оборудования.

Методика расчета объема телекоммуникационного оборудования и линейных сооружений приведена ниже. Основой расчета является нагрузка, качество обслуживания и доставки информации в сетях с пакетной технологией, перечень предоставляемых услуг.

Количество и емкость шлюзов доступа (AGW) должны быть рассчитаны с учетом состава абонентов, количества заявок и номенклатуры предоставляемых услуг.

Фрагменты NGN могут предоставлять следующие услуги:

  • телефонии;
  • передачи данных;
  • поиска документов;
  • цветного факса;
  • передачи файлов;
  • видео-телефонии;
  • поиска видео;
  • доступа к Internet.

Основными показателями качества доставки информации мультимедиа в пакетных сетях являются:

  • время установления виртуального соединения;
  • суммарная средняя задержки информации мультимедиа;
  • вероятность потери пакетов.

Время установления соединения – это задержка после набора номера (Call Set-up Time):

  • местное соединение – менее 3 с;
  • междугородное соединение – менее 5 с;
  • международное соединение – менее 8 с.

На рисунке 11.1 приведена схема организации взаимодействия сетей при использовании концепции NGN [30, 81].

Физическая архитектура сети следующего поколения (NGN) включает:

  • транспортную платформу;
  • платформу управления и сигнализации, реализуемую на базе новых программно-аппаратных комплексов;
  • платформу серверов, обеспечивающих необходимый набор услуг.

Транспортная платформа содержит следующие уровни:

    • уровень ядра транспортной сети (Core Network, CN), реализуемый на базе технологий мультисервисных транспортных сетей (в настоящее время наиболее проработаны технологии ATM, IP/MPLS/all, IP/VLAN/Ethernet);
    • уровень сетей доступа (Access Network, AN). Наиболее распространенными в настоящее время являются следующие технологии доступа – xDSL, ETTH, Wi-Fi, Wi-Max, PON. Многообразие технологий, используемых в AN, вызвано следующими обстоятельствами:
      • многообразием используемых сред передачи (как новых, например – оптических, ранее в сетях доступа не использовавшихся, так и старых, например – многопарных телефонных кабелей и систем узкополосного беспроводного доступа);
      • многообразием типов терминалов (от прежних примитивных, но недорогих телефонных аппаратов, до многофункциональных терминалов, поддерживающих предоставление всех услуг).

Платформа управления и сигнализации реализуется на базе новых программно-аппаратных комплексов, за которыми закреплено название Softswitch (гибкая система управления обработкой вызовов и коммутацией).

Платформа серверов обеспечивает необходимый набор услуг.

В настоящее время разработаны универсальные открытые интерфейсы, позволяющие гибко настраивать взаимодействие между этими платформами.

В сети следующего поколения функции создания и предоставления услуг и приложений отделяются от функций управления вызовом и ресурсами коммутации, а также создаются стандартизованные интерфейсы между уровнями, выполняющими эти функции.

Уровневая архитектура сети нового поколения приведена на рисунке 11.2.


Рисунок 11.2. Платформы NGN

На уровне доступа осуществляется подключение терминалов пользователей к сети на основе применения разнообразных средств, а также преобразование исходного формата данных в соответствующий формат, используемый для передачи в данной сети. На уровне доступа используются следующие устройства:

  • медиашлюзы доступа (AGW);
  • медиашлюзы сигнализации (SGW);
  • устройства интегрированного доступа (IAD);
  • медиашлюзы соединительных линий (TGW).

Медиашлюз (AGW) обеспечивает: пересылку заявок из телефонной сети, компрессию и пакетизацию голоса, передачу компрессированных голосовых пакетов в сеть IP, а также проводит обратную операцию для вызовов пользователей телефонной сети из сети IP. В случае вызовов, поступающих от ISDN/PSTN, медиашлюз передает сигнальные сообщения контроллеру медиашлюза. Возможны преобразования протокола сигнализации ISDN/PSTN в сообщения Н.323 средствами самого медиашлюза. Медиашлюз может также поддерживать удаленный доступ, виртуальные частные сети, фильтрование потоков данных при взаимодействии с пакетной IP-сетью и выполнять другие задачи.

Медиашлюз сигнализации (SGW) находится на границе между PSTN и IP-сетью. Он служит для преобразования сигнальных протоколов и прозрачной доставки сигнальных сообщений через пакетную сеть. Медиашлюз сигнализации транслирует сигнальную информацию через пакетную сеть контроллеру медиашлюза или другим шлюзам сигнализации и обеспечивает взаимодействие с базами данных ID. В интеллектуальных сетях это взаимодействие происходит по протоколу INAP.

На уровне коммутации и транспорта осуществляется коммутация пакетов с помощью маршрутизаторов или IP-коммутаторов уровня 3, в которых обработка пакетов выполняется аппаратно. Эти устройства распределены территориально в магистральной сети. На этом уровне осуществляется предоставление пользователям стандартизованных средств доставки информации (цифровых каналов, трактов) с высоким качеством и большой пропускной способностью.

На уровне управления ресурсами транспортной сети осуществляется управление вызовами с использованием требуемого набора протоколов сигнализации. На этом уровне используется многофункциональный объект NGN Softswitch – апофеоз совершенствования телекоммуникационных средств. Softswitch осуществляет управление:

  • вызовами;
  • медиашлюзами (Media Gateway, MGW);
  • распределением ресурсов магистральной сети;
  • обработкой сигнальных сообщений;
  • аутентификацией;
  • учетом стоимости услуг;
  • предоставлением пользователям основных речевых услуг связи, мобильной связи, мультимедиа связи, а также интерфейсов программирования приложений (API).

Контроллер медиашлюза (Media Gateway Controller, MGC) выполняет регистрацию и управляет пропускной способностью медиашлюза, обменивается сообщениями с узлами ISDN/PSTN. Взаимодействие MGC с SGW (по протоколу SIP) и TGW (по протоколу H.248) происходит в IP-сети (рисунок 11.3).

На уровне сервисных платформ (управления услугами) осуществляется предоставление большого разнообразия услуг, а также поддержка целостности установленных соединений.


Рисунок 11.3. Взаимодействие контроллера медиашлюзов (MGC) с SGW и TGW в NGN



11.2. Пример построения мультисервисной сети с помощью оборудования НТЦ ПРОТЕЙ

Мультисервисная сеть может быть построена с использованием оборудования отечественной фирмы ПРОТЕЙ [89].

На рисунке 11.4 приведена схема мультисервисной сети, построенная с помощью оборудования НТЦ ПРОТЕЙ.


Рисунок 11.4 - Схема мультисервисной сети, построенной с помощью оборудования НТЦ ПРОТЕЙ

В интерфейсе “ССОП - ПРОТЕЙ-МКД” используются протоколы CCS7 (плоскость C) и V5.2 (плоскость U). В интерфейсе “ПРОТЕЙ-МКД - IP-router” используются протоколы SIP; H.248 (плоскость C) и IP (плоскость U). В интерфейсе “ПРОТЕЙ-МАК - IP-router” используются протоколы SIP; H.248 (плоскость C) и FE (плоскость U).

Мультисервисный коммутатор доступа ПРОТЕЙ МКД

Мультисервисный коммутатор доступа ПРОТЕЙ-МКД представляет собой программно-аппаратный комплекс, предназначенный для предоставления услуг связи в местных телефонных сетях. На его базе возможно также создание корпоративных ведомственных сетей и организация связи в офисах. Мультисервисный коммутатор доступа выполняет функции Softswitch в мультисервисной сети связи, т.е. поддерживает обмен речевой и мультимедийной информацией в пакетной сети.

В мультисервисных сетях ПРОТЕЙ-МКД взаимодействует с транспортной IP-сетью по интерфейсу GE (Gigabit Ethernet) и использует протоколы сигнализации SIP, H.248/MEGACO для взаимодействия с узлами NGN.

На базе одной системы ПРОТЕЙ-МКД возможна организация телефонной сети емкостью до 25 тысяч номеров. Расширение сети возможно с помощью установки дополнительных модулей обработки вызовов (CPS).

Мультисервисный коммутатор доступа ПРОТЕЙ-МКД может взаимодействовать со следующими видами оборудования:

  • с ТфОП/IN по интерфейсам Е1:

- с цифровыми телефонными станциями, УАТС по протоколам E-DSS1, ОКС7, R1.5;

- с оборудованием доступа по протоколу E-DSS1;

- с мультисервисным абонентским концентратором доступа ПРОТЕЙ-МАК;

- с узлами управления услугами (SCP) по протоколу INAP-R;

  • с cетью, использующей технологию с коммутацией пакетов по интерфейсам Ethernet 100/1000 Мбит/c.;
  • с Softswitch по протоколам SIP/SIP-T, H.248/MEGACO;
  • с оборудованием мультисервисного доступа, в том числе с мультисервисным абонентским концентратором доступа ПРОТЕЙ-МАК по протоколам SIP/SIP-T, H.248/MEGACO;
  • с прокси-сервером и др. узлами SIP-доменов по протоколу SIP;
  • с серверами приложений по протоколу Parlay;
  • с IP-телефонами, шлюзами IP-телефонии (в том числе со шлюзом IP-телефонии ПРОТЕЙ-ITG).

Основные технические характеристики ПРОТЕЙ-МКД приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1. Основные технические характеристики ПРОТЕЙ-МКД

Наименование характеристики

Значение

Количество обслуживаемых абонентов при стандартной комплектации

до 25 000

Количество обслуживаемых вызовов в ЧНН

до 150 000

Тип интерфейса с сетями с коммутацией каналов

Е1 (2048 кбит/с, G.703, 120 Ом)

Протоколы сигнализации при взаимодействии с ТФОП/IN

PRI/DSS1, ОКС7, R1.5,
INAP-R

Тип интерфейсов с сетями с коммутацией пакетов

100/1000 Base-T

Протоколы при взаимодействии
с узлами NGN

SIP/SIP-T, H.248, Parlay

Типы поддерживаемых протоколов

G.729, G.711, G.165, T.38, V.150

Поддерживаемые виды соединений

- исходящие к IP-сети
- входящие от IP-сети
- исходящие к АТС
- входящие от АТС
- транзитные от АТС к АТС
- междугородные
- международные

Поддерживаемые дополнительные услуги

- автодозвон
- перехват вызова
- удержание вызова
- приглашение к конференции
- передача вызова
- различные виды переадресации
- объединение пользователей в различные группы
- ожидание вызова
- горячая линия
- услуги набора CS-1 и т.д.

Управление

на основе WEB-технологий

Электропитание

(-36В:-72В) - для всей системы



11.3. Расчет нагрузки транспортной сети с технологией IP/MPLS

Примем, что нагрузка Аисх = 154 Эрл поступает на порт шлюза трактов (TGW). Если в шлюзе используется кодек G.711 без подавления пауз в разговоре, то ресурс, который должен быть выделен для переноса пользовательской информации сети доступа через транспортную пакетную сеть (рисунок 11.5), определим по формуле (11.1) [88]:

VANTGW = VG.711 · K · Аисх , ………………………….(11.1)

где VG.711 – скорость передачи кодека G.711 в шлюзе трактов,

K – коэффициент использования ресурса;

VANTGW – транспортный ресурс для переноса пользовательской информации, поступающей от сети доступа.

Недостатком использования кодека G.711, по сравнению с другими типами кодеков, является необходимость выделения большой полосы канала в транспортной сети и большая задержка доставки. Его использование обосновано только при высоких требованиях пользователей к качеству речевой информации и небольшом количестве одновременных сеансов связи, организуемых шлюзом.

Будем считать, что TGW реализует функции как транспортного, так и сигнального шлюза. Поэтому в шлюзе должен быть предусмотрен транспортный ресурс для обмена сообщениями протокола сигнализации с Softswitch и протокола MGCP (Media Gateway Control Protocol) с контроллером шлюза MGC:

VSIGN= kSIGN· LSIGN· NSIGN· Aout /450;

VMGCP=kMGCP· LMGCP· NMGCP· Aout /450 (бит/с), ………………(11.2)

где kMGCP = 5 – коэффициент использования транспортного ресурса при передаче сообщений протокола сигнализации и MGCP;

LSIGN – средняя длина сообщений (в байтах) протокола сигнализации;

LMGCP – средняя длина сообщений (в байтах) протокола MGCP;

NSIGN – среднее количество сообщений протокола сигнализации при обслуживании вызова;

NMGCP – среднее количество сообщений протокола MGCP при обслуживании вызова;

1/450 = 8/3600 – коэффициент, с помощью которого выполняется пересчет размерности “байт в час” в “бит в секунду”.

Объем общего транспортного ресурса шлюза может быть оценен с помощью формулы (11.3):

VTGW=[Aout· (NSIGN· LSIGN+NMGCP· LMGCP)]/90 (бит/с), …………(11.3)

где 1/90 = kMGCP /450.

В таблице 3.20 [88] приведены параметры кодеков, используемых в шлюзах.

Пример расчета

Исходные данные:

Аout = 154 Эрл; NSIGN = 6; LSIGN = 20; NMGCP = 5; LMGCP = 30.

Тогда:

VSIGNTGW=[Аout· (NSIGN· LSIGN+NMGCP· LMGCP)]/90 = [154· (6· 20· 8+5· 30· 8)]/90 = 154· 2160/90 = 3694.8 (бит/с).

VANTGW=VG.711· K· Aout = 64· 1.25· 154 = 12320 (Кбит/с) = 12.32 Мбит/с.

Общий транспортный ресурс шлюза:

VTGW = VANTGW+ VSIGNTGW=12.32+0.0037» 12.324 (Мбит/с)

Примечание:

VG.711 = 64 Кбит/с (см. табл. 3.20 в [88]).


Рисунок 11.5. Согласование сети доступа с транспортной сетью с помощью шлюза трактов, совмещенного со шлюзом сигнализации

 

Расчет суммарной производительности коммутаторов транспортной пакетной сети

Минимально допустимую производительность коммутаторов транспортной пакетной сети определим, используя выражение [88]:

Пример расчета

Пусть K=1, LIP = 300 байт (300 байт=2400 бит).

Тогда, в соответствии с (11.4):

HSW = VTGW · LIP = 12.324· 106/2400 = 5135 (пак/с).

Количество и типы интерфейсов TGW с пакетной сетью определяются транспортными ресурсами шлюза и топологий пакетной сети. Транспортный ресурс шлюза VTGW и количество интерфейсов NINT находим, используя формулу (11.5):

VTGW = NINT · VINT (бит/с), ……………………………….. (11.5)

где NINT – количество интерфейсов;

VINT – полезный транспортный ресурс одного интерфейса.

Будем использовать интерфейсы TGW с пакетной сетью одного типа, например, FE (Fast Ethernet).

Учитывая эти условия, искомое количество интерфейсов TGW с пакетной сетью (рисунок 11.5):

NINT = ](VTGW / VINT + 1)[= ](12.324/100 + 1)[ = 1.

Если предполагается использование интерфейсов разных типов, то выражение (11.5) приобретает вид:

Шлюзы, как правило, устанавливаются на существующих объектах сети и обеспечивают подключение к пакетной транспортной сети новых сетей доступа и существующих АТС [89]. Нагрузка, поступающая на порты шлюза, может быть найдена по количеству интерфейсов E1 и удельной нагрузке, приходящейся на канал DS0 (V=64 Кбит/с).

Для расчета нагрузки Ai_TGW, поступающей на шлюз от пользователей PSTN, воспользуемся выражением (11.7):

Интенсивность нагрузки, поступающей с выходов шлюза к транспортной сети, зависит от применяемых в шлюзе кодеков. Для вычисления транспортного ресурса VTGW_USER, необходимого для переноса информации в транспортной сети, используем выражение (11.8):

VTGW_USER = VCOD_m · Ai_TGW , (бит/с) ………………….. (11.8)

где VCOD_m – скорость передачи кодера типа m;

Ai_TGW – общая интенсивность нагрузки, поступающей на TGW от сети доступа или АТС.

При расчете необходимо учитывать, что часть вызовов (от источников факсимильной информации, модемных соединений) будет обслуживаться с использованием кодека G.711 без компрессии пользовательских данных. Для учета доли такой нагрузки в общей нагрузке используем выражение (11.9):

VTGW_USER = (r · VG.711 + (1 - r)· VCOD_m) · Ai_TGW , (бит/с) …. (11.9)

где VG.711 – ресурс для передачи информации с выхода кодека G.711 без компрессии пользовательских данных, используемого для эмуляции канала.

Расчет производительности Softswitch

Основное назначение Softswitch состоит в обработке сигнальной информации в процессе обслуживания вызова и установления соединения. Требования к производительности Softswitch определяются интенсивностью вызовов, требующих обработки. Обычно новые сети доступа и существующие телефонные сети подключают к транспортным шлюзам с помощью интерфейсов типа E1.

В этих условиях интенсивность вызовов, поступающих к Softswitch, определяется количеством интерфейсов E1 и интенсивностью вызовов, приходящихся на канал DS0 (V=64 Кбит/с). Интенсивность вызовов, поступающих на i-ый TGW, может быть найдена из выражения (11.10):

L i_TGW = Ni_E1· 30· L DS0_, (выз/ЧНН) ……………………. (11.10)

где Ni_E1 – количество трактов E1;

L DS0 – интенсивность вызовов, обслуживаемых одним каналом DS0.

Интенсивность вызовов, поступающих на Softswitch от множества шлюзов, может быть найдена с помощью выражения (11.11):

где L – количество транспортных шлюзов, обслуживаемых одним Softswitch.

Необходимо иметь в виду то обстоятельство, что производительность, как шлюза, так и Softswitch может быть разной в зависимости от типа обслуживаемого вызова. Так, например, для обслуживания пользователей ISDN шлюз и Softswitch должны иметь бóльшую производительность, чем при обслуживании пользователей PSTN. В документации изготовителей, как правило, указывается производительность при обслуживании вызовов с наиболее простыми требованиями к сети.

Мультисервисные сети связи





Добавить страницу в закладки ->
© Банк лекций Siblec.ru
Электронная техника, радиотехника и связь. Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные и гуманитарные науки.

Новосибирск, Екатеринбург, Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Чебоксары.

E-mail: formyneeds@yandex.ru