Лекции по Планированию и построению систем сигнализации цифровых сетей связи   

4. Нормируемые параметры и основные расчетные соотношения системы сигнализации № 7

4.3. Расчет нагрузочных характеристик элементов системы сигнализации № 7

Нагрузка на звено сигнализации от соответствующей подсистемы пользователя определяется следующими параметрами:

числом классов пользователей;

числом услуг, предоставляемых сетевой службой СС 7 подсистеме пользователя;

процедурами обмена сигнальными сообщениями для соответствующих услуг, реализуемых различными классами протоколов, подсистемы пользователя;

параметрами сигнальных сообщений или единиц (тип, длина, задержка в звеньях сигнализации);

качеством цифровых каналов (по фазовым дрожаниям и коэффициенту битовой ошибки), используемых для образования звена данных.

Все элементы модели сигнального трафика определяются строго на основании национальных технических рекомендаций по СС 7.

В руководящем техническом материале ЕСЭ РФ по расчету сети СС 7 [20] нагрузку на звено сигнализации, поступающую от ISUP, предписывается оценивать по формуле

,                                      (4.13)

где  – поступающая нагрузка на звено сигнализации (Эрл), создаваемая только успешными вызовами;  – поступающая нагрузка на звено сигнализации (Эрл), создаваемая безуспешными вызовами.

Величина  определяется соотношением

,                                   (4.14)

где  – число успешных вызовов;  – среднее число СЕ, которыми обмениваются SP при обслуживании удачного вызова;  – средняя длина (в байтах) ЗнСЕ при удачном вызове.

Число успешных вызовов выражается отношением

,                                 (4.15)

где  – общая нагрузка,  обслуживаемая пучком информационных каналов, ; y – удельная нагрузка на один канал;  – вероятность потерь вызова на сети коммутации каналов;  – среднее время обслуживания успешного вызова, закончившегося установлением соединения.

Вероятность потерь Р обусловлена следующими причинами:

внутренними потерями на узлах коммутации;

потерями на пучках каналов;

потерями вызывающей стороны (ошибки при наборе номера, сбросы и т. д.);

потерями вызываемой стороны (занято, неответ, состояние отключения).

Данная вероятность Р определяется следующим образом: если обозначить общее число занятий на ступени символом С,

где , то вероятность успешного соединения определяется выражением

,

а вероятность потерь Р формулой

.

Обычно слагаемые в этом выражении представляются в виде коэффициентов ki, называемых спектром занятий.

По данным измерений на ГТС [1]  спектр занятий оценивается как  kp = 0,68;  kзан = 0,13; kнеотв = 0,12; kошиб = 0,01; kнедобор = 0,01; kпот = 0,05. Величина Р для указанных величин составит 0,32. Очевидно, что для различных ЦСС она может отличаться.

Поступающая  нагрузка  на  звено  сигнализации,  создаваемая установленными, но безуспешными вызовами определяется следующим образом:

,                                  (4.16)

где  – число безуспешных вызовов;  – среднее число СЕ, которыми обмениваются  SP  при обслуживании неудачного вызова;  – средняя длина (в байтах) ЗнСЕ при неудачном вызове.

Величина  вычисляется по формуле

,                                        (4.17)

где  – среднее время занятия информационного канала в случае установленного, но безуспешного вызова.

Иногда целесообразно использовать допущение, что значение поступающей на звено сигнализации нагрузки имеет линейную зависимость от изменения емкости пучка (V) обслуживаемых системой сигнализации каналов [9, 10]. Это позволяет применить элементарную аппроксимацию:

.                          (4.18)

Очевидно, это облегчает решение одной из важнейших поставленной в ходе планирования сети сигнализации задач – задачи определения величины V, т. е. ресурса направления ЦСС, необходимого для образования звена сигнализации.

Для учета возможных перегрузок на сети СС 7 при расчете не рекомендуется использовать  среднее значение . По аналогии с принятым в теории телетрафика применением расчетной нагрузки [Мы], следует сначала определить величину максимальной сигнальной нагрузки:

,                                      (4.19)

где коэффициент  может принимать значения от 1 до 2.

Величина нагрузки на звено сигнализации, согласно требованиям руководящих документов, не должна превышать в нормальных условиях 0,2 Эрл. Если объем сигнального трафика превышает эту величину, то необходимо организовать дополнительные звенья сигнализации. В этом случае количество звеньев сигнализации NЗС в пучке определяется исходя из максимальной ожидаемой сигнальной нагрузки в направлении между пунктами сигнализации  и нормируемой нагрузки звена сигнализации 0,2 Эрл:

.                                        (4.20)

Очевидно, что рассмотренный подход к расчету пропускной способности звеньев сигнализации не отражает многопродуктовость ЦСС, обслуживаемой СС 7. Кроме того, в нем игнорируется также необходимость передачи служебноориентированных сигнальных сообщений для решения задач сетевого управления ОМАР. Естественно, эти факторы приведут к увеличению нагрузки, поступающей на звено сигнализации.

Различные исходные данные существенно определяют результат вычислений. Ниже предлагается исследовать несколько таких зависимостей. В приводимых далее расчетах, если не указано противное, использовались следующие исходные данные:  = 0,6 Эрл, Р = 0,3,  = 30 с,  = 200 с,  = 20,  = 10,  = 12 байт,  = 5 байт. При расчетах принимались во внимание тренд загрузки речевых трактов, вариации спектров занятий и доли установленных (успешных и безуспешных) и неустановленных соединений.

На рисунке 4.6 изображен график зависимости сигнальной нагрузки, поступающей на звено сигнализации, от емкости пучка каналов в направлении связи. Функция Z = f(V) показывает, что при допустимой нагрузке на звено сигнализации до 0,2 Эрл и вариациях вероятности потерь вызова Р на сети один канал сигнализации в состоянии обслужить более 900 речевых каналов.

На рисунке 4.7 показан график зависимости сигнальной нагрузки, поступающей на звено сигнализации, от среднего времени занятия информационного канала в случае установленного, но безуспешного вызова. Анализ функции Z = f() при перечисленных выше исходных данных показывает, что с увеличением времени занятия канала ( = 5, 10, 45 с) в случае установленного, но безуспешного соединения, нагрузка на звено сигнализации СС 7 уменьшается.

 


Рис. 4.6. График зависимости сигнальной нагрузки, поступающей на звено сигнализации, от емкости пучка каналов в направлении связи

Рис. 4.7. График зависимости сигнальной нагрузки, поступающей на звено сигнализации, от среднего времени занятия информационного канала,  в случае установленного, но безуспешного вызова

Причина заключается в том, что с возрастанием  увеличивается время между повторными попытками установления соединения, что снижает вероятность повторения вызова.

Зависимость сигнальной нагрузки, поступающей  на звено сигнализации, от среднего времени обслуживания успешного вызова, закончившегося установлением соединения, иллюстрируется графиком на рисунке 4.8.

 

Рис. 4.8. График зависимости сигнальной нагрузки, поступающей на звено сигнализации, от среднего времени обслуживания
успешного вызова, закончившегося установлением соединения

Видно, что данная функция ведет себя аналогично рассмотренной выше. Анализ графика показывает, что при увеличении длительности разговора (tобсл = 60, 180, 540 с) и фиксированной величине нагрузки на речевой канал Z1 сигнальная нагрузка на звено сигнализации уменьшается за счет снижения числа попыток установления соединения.

На рисунке 4.9 представлен график зависимости сигнальной нагрузки, поступающей на звено сигнализации, от удельной нагрузки на один информационный канал. Из рисунка следует, что в ЦСС, оборудованных ЦСК, обслуживающими нагрузку до 0,6 Эрл на канал связи, звено сигнализации может организовать функционирование до 2 000 речевых трактов.

Zзв, Эрл

 

Рис. 4.9. График зависимости сигнальной нагрузки, поступающей на звено сигнализации, от удельной нагрузки на один информационный канал

Если в некоторой ЦСС большинство используемых ЦСК имеют малую емкость, а соединительные линии между ними содержат не более двух десятков каналов связи, то можно утверждать, что из потенциальной производительности звена СС 7 будет задействовано не более одного процента. Исследования показали, что применение СС 7 предпочтительно по сравнению с децентрализованными технологиями сигнализации при наличии в направлении связи свыше 60 каналов пользователей.

Таким образом, приведенный научнометодический аппарат способствует обоснованию целесообразности или нецелесообразности внедрения технологии сигнализации СС 7.

Здесь следует отметить, что оценка нагрузочных характеристик производится при проектировании структуры сети СС 7, а также при уточнении плана маршрутизации сигнальных сообщений. Другими словами, по известным нагрузочным характеристикам производятся синтез и оптимизация топологической, потоковой и физической структур сети СС 7.

На примере фрагмента сети сигнализации с неравномерным разделением сигнального трафика (рис. 4.10) можно показать важность расчета нагрузочных характеристик для построения рациональной физической структуры сети СС 7. В качестве исходных данных здесь используются распределения СЕ между звеньями в пучке и коды SLS, представленные на рисунке 3.19.

Обозначим z1, z2 и z3 нагрузки на звеньях сигнализации с номерами 1, 2 и 3 соответственно и заметим, что в соответствии с требованиями Рекомендаций МСЭТ эти величины должны удовлетворять ограничениям:

z1 < 0,2, z2 < 0,2, z3 < 0,2.                            (4.21)

Обозначим zz+ zz суммарную нагрузку на пучок звеньев сигнализации между SPA и SТРB. Представленная схема неравномерного разделения сигнального трафика позволяет записать, что

z1 = 3/8×z , z2 = 3/8×z, z3 = 2/8×z.                      (4.22)

Следовательно, справедливыми будут выражения:

3/8×z £ 0,2; 2/8 z£ 0,2.                            (4.23)

 

Очевидно, что z » 0,53, поэтому суммарная нагрузка на рассматриваемый в примере пучок звеньев сигнализации не должна превышать значение 0,53, а не 0,6, как можно было бы предположить исходя из принципа равномерного распределения нагрузки на звенья одного пучка.

В общем случае суммарная нагрузка на пучок звеньев сигнализации должна удовлетворять неравенству [11]

£  K(nz*, n = 1, 2, …, 16,                           (4.24)

где z* – величина пропускной способности звена сигнализации в нормальных условиях функционирования сети СС 7, п – число звеньев в пучке, а К(п) – коэффициент (табл. 4.14).

Таблица 4.14

Выписка из рекомендации Е.733 МСЭ о назначении величины К(п)

Число звеньев сигнализации в пучке ( п)

Коэффициент К(п)

 

Распределение

по 4 битам поля SLS

Распределение

по 3 битам поля SLS

1

1

1

 

2

2

2

 

3

8/3

8/3

 

4

4

4

 

5

4

4

 

6

16/3

4

 

7

16/3

4

 

8

8

8

 

9

8

См. примечание

 

10

8

См. примечание

 

11

8

См. примечание

 

12

8

См. примечание

 

13

8

См. примечание

 

14

8

См. примечание

 

15

8

См. примечание

 

16

16

См. примечание

 

Примечание. При разделении сигнальной нагрузки по 3 битам поля SLS может быть использовано не более 8 звеньев в одном пучке ЗС.

Величина z* измеряется в Эрлангах и имеет значение, определенное требованиями МСЭ, т. е. z* = 0,2 Эрл.

Из приведенной таблицы видно, что не имеет смысла увеличивать число звеньев сигнализации в пучке с 4 до 5, так как нагрузка, поступающая на этот пучок от этого не изменится. Если для разделения нагрузки используются все 4 бита поля SLS (т. е. в данном пункте сигнализации не производится разделение нагрузки между пучками звеньев), то целесообразным является увеличение числа звеньев в пучке: с 1 до 2, с 2 до 3, с 3 до 4, с 4 до 6, с 6 до 8 и, наконец, с 8 до 16.

Таким образом, определение количественных характеристик проектируемой сети сигнализации позволяет разработчику сделать обоснованный вывод о направлениях совершенствования информационной инфраструктуры в целом.

Произведенные выше исследования позволяют более глубоко осознать основные преимущества применения СС 7 [3, 7, 10, 11]:

1) возможность практически неограниченного расширения состава сигнальных сообщений, что способствует дальнейшему эволюционному развитию системы сигнализации;

2) уменьшение времени установления соединения благодаря высокой скорости передачи информации (от 2 400 до 64 000 бит/с);

3) исключение влияния сигналов речи и данных на передачу сигнальной информации;

4) уменьшение объема аппаратных средств станций, так как при внедрении СС 7 можно отказаться от использования согласующих устройств сигнализации в каждом из межстанционных линейных комплектов;

5) повышение достоверности передачи сигнальных сообщений благодаря реализации механизмов помехозащищенного кодирования, решающей обратной связи и повторения передачи ЗнСЕ.

Система сигнализации № 7 – это мощная технология, успешно применяемая сегодня на международных и междугородных национальных сетях связи. Эффективность внедрения ее в местные корпоративные и небольшие ведомственные сети связи требует дополнительных исследований.



*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.