Вы нашли то, что искали?
Главная Разделы

Добавить страницу в закладки ->

4. Нормируемые параметры и основные расчетные соотношения системы сигнализации № 7. Планирование и построение систем сигнализации цифровых сетей связи

Планирование и построение систем сигнализации цифровых сетей связи

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

4.1. Нормируемые параметры системы сигнализации № 7

4.2. Расчет вероятностновременных характеристик элементов системы сигнализации № 7

4.3. Расчет нагрузочных характеристик элементов системы сигнализации № 7

В соответствии с руководящими документами, показателями, характеризующими качество функционирования сети сигнализации, являются эксплуатационная надежность и пропускная способность, которые закладываются еще при планировании ЦСС введением разнообразной избыточности (структурной, функциональной, временной и др.). Характер и объем избыточности обусловливаются конкретными потребностями подсистем пользователей.

Требования к системе сигнализации определяются исходя из заданного уровня качества услуг, предоставляемых ЦСС. Однако у разных услуг различные потребности ресурсов базовой сети и сети СС 7. Следовательно, эти требования должны быть обоснованы в ходе проектирования ЦСС как для каждой из функциональных подсистем в отдельности, так и в интегральном виде для сети сигнализации в целом.

К настоящему времени разработаны спецификации для каждой подсистемы СС 7 (МТР, SCCP, ISUP и др.), а также интегральные показатели качества функционирования системы сигнализации в целом [3, 4, 7, 10, 11]. Последние определены Рекомендациями МСЭТ для гипотетических соединений сигнализации (Hypothetical Signaling Reference Connection, HSRC). Аналогом этого термина в российских источниках является понятие "эталонное соединение сигнализации" [3].

Гипотетические (возможные) соединения сигнализации состоят из структурных элементов сети СС 7 (пунктов и звеньев сигнализации), которые используются в сигнальном соединении между двумя оконечными пунктами сигнализации (SP). Под сигнальным соединением в этом случае понимается путь в сети СС 7, который может включать в себя один или более пучков сигнальных маршрутов на уровне МТР 3 между пунктами сигнализации с подсистемами пользователей. На основе введенного понятия ниже будут рассмотрены подходы к количественному описанию возможностей системы сигнализации № 7.



4.1. Нормируемые параметры системы сигнализации № 7

Требования к элементам СС 7, особенно для устройств, реализующих функции уровней ЭМВОС с первого по третий, могут различаться и изменяться в зависимости от важности и степени обязательности их выполнения на конкретных ЦСК. В связи с этим на практике нормирование параметров, определяющих пропускную способность и эксплуатационную надежность звеньев сигнализации, осуществляется исходя из наиболее жестких требований подсистем пользователей и классов (категорий) передаваемых сигнальных сообщений.

Требования к вероятностновременным характеристикам (ВВХ) подсистемы передачи сообщений МТР сформулированы в Рекомендации Q.706 МСЭ "Рабочие характеристики подсистемы передачи сообщений" [4, 9, 10]. Выполнение этих требований определяет способность МТР передавать сигнальные сообщения переменной длины определенным образом для различных пользователей в сети СС 7.

Для достижения требуемых характеристик качества МТР следует учитывать три группы параметров:

  • первая группа объединяет показатели, определяемые исходя из требований различных пользователей. Это время передачи сигнальных сообщений, степень защиты от любого типа перегрузок, неисправностей и отказов, гарантированность доступности ресурсов звена сигнализации и достоверностью передачи СЕ и т. д.;
  • вторая группа включает в себя характеристики сигнального трафика, такие как максимальный объем и структура функционирующей нагрузки в элементах сети СС 7;
  • третья группа образуется внешними для сети СС 7 параметрами. В основном это характеристики средств передачи (например фазовые дрожания, интенсивность ошибок, пакеты ошибок).

В указанных рекомендациях ВВХ определены большим количеством различных параметров, характеризующих качество функционирования подсистемы МТР, в том числе:

  • вероятность приема сигнальной единицы с необнаруженной ошибкой должна быть ниже 1010 , т. е. не более одной ошибки на 1010 всех ошибок в сигнальных единицах, не обнаруженной подсистемой передачи сообщений;
  • общая вероятность потери сигнального сообщения изза отказа элементов подсистемы МТР должна быть ниже 107, т.е. не должно теряться более одного из 107 сообщений;
  • вероятность передачи сигнального сообщения в неправильной последовательности (включая их дублирование) вследствие сбоев должна быть не более 1010;
  • интенсивность ошибок на один бит в звене сигнализации должна быть не более 106 для длительных интервалов времени и не более 10 4 для коротких интервалов;
  • случайная величина задержки значащей сигнальной единицы вследствие повторных передач на одном звене сигнализации не должна превышать 300 мс с вероятностью 104;
  • среднее значение нагрузки на одно звено сигнализации не должно превышать 0,2 ресурса пропускной способности. Допускается увеличение нагрузки до 0,4 ресурса пропускной способности в ситуациях сбоев и перегрузок при переходе на резервные звенья сигнализации;
  • неготовность пучка маршрутов сигнализации, определяемая неготовностью различных элементов сети сигнализации (звеньев и пунктов сигнализации), а также структурой самой сети, не должна превышать в сумме 10 мин. в год. Неготовность пучка маршрутов в сети может уменьшаться путем дублирования звеньев, трактов и маршрутов сигнализации, но это требует отдельного решения оптимизационных задач по определению избыточности сетевой службы СС 7, механизм поиска которой в настоящее время еще формируется;
  • коэффициент неготовности пункта сигнализации (оконечного или транзитного) с функциями подсистемы SCCP для услуг без установления соединения должен быть ниже 104.

При проектировании сети СС 7 с точки зрения сигнальной нагрузки Рекомендации Q.706 предлагают использовать следующие параметры:

  • средние характеристики телефонной и смешанной (телефонной и ЦСИС) нагрузок могут быть представлены одной из двух моделей (табл. 4.1);
  • средняя длительность времени передачи значащих сигнальных единиц не должна превышать Tm = 1,875 мс;

Таблица 4.1

Средние характеристики телефонной и смешанной нагрузок

Модель

А

В

Длина сообщения, бит

120

104

304

Соединения, %

100

92

8

Средняя длина сообщений

120

120

k1

1,0

1,2

k2

1,0

1,9

k3

1,0

3,8

  • время распространения по шлейфу, включая время обработки в оконечном устройстве, ограничено величиной Tl  = 30 мс;
  • среднее время передачи ЗСЕ должно быть менее Tf  = 0,75 мс.

Диапазон изменения вероятностей ошибки значащих сигнальных единиц принят равным Рu = 0,001–0,01.

Общее время передачи сообщений () между двумя оконечными пунктами сигнализации начинается с момента, когда сообщение покидает подсистему пользователя в исходящем SP, и заканчивается, когда сигнальное сообщение поступает в подсистему пользователя (на уровень 4) в приемном SP. При этом для доставки сигнальных сообщений могут использоваться несколько трактов сигнализации. Следовательно, общее время, необходимое для передачи сообщения, зависит от следующих компонентов:

  • времени задержки, вызванной образованием очередей на узлах сети сигнализации (Q);
  • времени передачи в подсистеме МТР (уровни 2 и 3) в исходящем пункте сигнализации SP (TМТР исх);
  • времени передачи в транзитном пункте сигнализации STP (TSTP);
  • времени приема подсистемы МТР во входящем (уровни 2 и 3) пункте сигнализации SP (TМТР вх);
  • времени распространения сообщения по звену данных сигнализации (уровень 1) (Тр).

Время передачи сообщения в исходящем пункте сигнализации TМТР исх (уровни 2 и 3 МТР) начинается, когда последний бит сообщения покидает подсистему пользователя (рис. 4.1), и заканчивается, когда последний бит СЕ входит в первый раз в звено сигнализации.

Рис. 4.1. Функциональная схема определения времени передачи

сигнальных сообщений подсистемой МТР 

Время TМТР исх включает задержку, вызванную образованием очередей при отсутствии искажений, время передачи сообщений с уровня 4 на уровень 3, время обработки на уровне 3, время передачи с уровня 3 на уровень 2 и время обработки на уровне 2.

В технических рекомендациях к CС 7 для временных задержек приводятся средние значения и значения на gпроцентном уровне 95 % (доверительная вероятность). Оценки TМТР исх приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2.

Нормируемые задержки для оконечного SP

Нагрузка станции

попытками

вызовов

Время передачи сигналов в оконечном SP TMTP,

мс

сигнал "Ответ абонента"

другие типы сигналов

среднее

95 %

среднее

95 %

Норма

(0,2 Эрл)

110

220

180

360

+ 15 %

165

330

270

540

+ 30 %

275

550

450

500

Время передачи сообщения в транзитном пункте сигнализации STP (TSТР) представляет собой период, начинающийся в момент, когда последний бит сигнальной единицы покидает входящее звено данных сигнализации МТР 1, и заканчивающийся, когда последний бит сигнальной единицы поступает в первый раз во входящее звено МТР 1 (рис. 4.2).

 

Рис. 4.2. Функциональная схема определения времени передачи сигнальных сообщений в транзитных пунктах сигнализации STP 

Время TSTP включает в себя задержку, вызванную образованием очередей при отсутствии искажений, но в него не входит дополнительная задержка, вызванная образованием очередей при повторной передаче. Возможные значения времени TSTP в рекомендациях представлены средними значениями и значениями на уровне доверительной вероятности 95 %.

Оценки TSTP для сообщений подсистемы пользователя телефонии (TUP) транзитного пункта сигнализации приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3

Оценки TSTP для сообщений TUP транзитного пункта сигнализации

Нагрузка на одно

звено сигнализации

Среднее время TSTР в мс

Значение времени TSTP

на уровне 95 % в мс

Нормальная (0,2 Эрл)

+ 15 %

+ 30 %

20

40

100

40

80

200

Задержки для транзитных пунктов сигнализации с функцией переприема в подсистеме SCCP приведены в таблице 4.4 для протоколов классов 0 и 1. Задержки для транзитных пунктов сигнализации с функцией переприема в подсистеме SCCP для протоколов классов 2 и 3 без связывания секций приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.4

Нормируемые задержки для SТР (протоколы SCCP классов 0 и 1)

Загрузка

SТР

Время задержки сигнального сообщения UTD в SТР, мс

среднее

95 %

Норма

50–150

100–310

+ 15 %

100–233

200–465

+ 30 %

255–388

500–775

Таблица 4.5

Нормируемые задержки для SТP (протоколы SCCP классов 2 и 3)

Загрузка SТP

Время задержки сигнального сообщения CR в SТP без связывания секций, мс

среднее

95 %

Норма

50–150

100–310

+ 15 %

100–233

200–465

+ 30 %

255–388

500–775

В таблицах 4.6–4.8 приведены нормируемые задержки сигнальных сообщений для транзитного пункта сигнализации со связыванием секций.

Таблица 4.6

Нормируемые задержки сигнального сообщения "Запрос соединения"

Загрузка SТP

Время задержки сигнального сообщения CR в SТP со связыванием секций, мс

среднее

95 %

Норма

75–180

150–360

+ 15 %

150–270

300–540

+ 30 %

275–450

750–900

Таблица 4.7

Нормируемые задержки сигнального сообщения "Подтверждение соединения"

Загрузка SТP

Время задержки сигнального сообщения СС в SТP со связыванием секций, мс

среднее

95 %

Норма

30–110

60–220

+15 %

60–165

120–330

+30 %

150–275

300–550

Таблица 4.8

Нормируемые задержки сигнального сообщения UTD в SТP

Загрузка SТP

Время задержки сигнального сообщения UTD в SТP со связыванием секций, мс

среднее

95 %

Норма

30–110

60–220

+ 15 %

60–165

120–330

+ 30 %

150–275

300–550

Время приема сообщения во входящем (уровни 2 и 3 МТР) пункте сигнализации (TМТР вх) представляет собой период, который начинается в момент, когда последний бит СЕ покидает звено данных (1 уровень МТР), и заканчивается, когда последний бит сообщения поступает в подсистему пользователя (рис. 4.3). Время TМТР вх включает в себя время обработки на уровне МТР 2, время передачи с уровня 2 на уровень МТР 3, время обработки на уровне МТР 3 и время передачи с уровня МТР 3 на уровень 4 модели СС 7 (в подсистему пользователя).

Время распространения по звену данных сигнализации (Тр) представляет собой период, который начинается в момент, когда последний бит сигнальной единицы поступает в канал данных на передающем конце, и заканчивается, когда последний бит СЕ (рис. 4.4) покидает канал данных (уровень 1) на приемном конце при отсутствии или наличии искажений СЕ.

Поиск методов задания требований к сети СС 7 и оценки ее характеристик ведется постоянно.

Рис. 4.3. Функциональная схема определения времени приема сигнальных сообщений

 

Рис. 4.4. Функциональная схема определения времени распространения в канале сигнальных данных  

К настоящему времени частично сформировался инструментарий для оценки ряда временных характеристик элементов СС 7. Рекомендации Q.706 предлагают для определения общего времени передачи сигнальных сообщения следующие соотношения:

а) при отсутствии искажений

. (4.1)

б) при наличии искажений

, (4.2)

где Qt – общая задержка, вызванная образованием очередей сигнальных сообщений; Qа – задержка, вызванная образованием очередей сигнальных сообщений при отсутствии искажений.

В выражении (4.2) суммирование должно осуществляться по всем пунктам сигнализации, участвующим в сигнальном соединении.

Важным критерием построения сети СС 7 является выполнение международных требований, относящихся к параметрам качества обслуживания (Grade of Service, GoS) и качества услуг (Quality of Service, QoS), определенных в Рекомендациях МСЭ серии Е.700, Е.800, М.60, М.20, М.21. Например, в Рекомендациях Е.721 и Е.723 нормируется число пунктов коммутации и соответствующее число транзитных пунктов сигнализации для гипотетического соединения (рис. 4.5) в сети СС 7 для различных ЦСС (табл. 4.9).

Рис. 4.5. Функциональная схема общего времени передачи сигнальных сообщений в CС 7 

Таблица 4.9

Нормируемое число пунктов коммутации и транзитных пунктов сигнализации

Тип

пунктов

Уровни

местный

междугородный

международный

Число пунктов

коммутации

1–4

5–7

8–10

Число транзитных пунктов сигнализации

до 3

до 8

до 12

В рекомендациях Е.723 даны нормы сквозных (end toend delay) задержек для типовых фаз установления сигнальных соединений. Для сообщения IAM нормы приведены в таблице 4.10, а для сигнальных сообщений ANM – в таблице 4.11. Оценка сквозных задержек сигнальных сообщений для гипотетического соединения на сети СС 7 Единой сети электросвязи РФ приведена в таблице 4.12.

Таблица 4.10

Нормы сквозных задержек для сообщения IAM

Уровни

Средняя задержка сигнального сообщения IAM при нормальной нагрузке, с

Местный

0,9

Междугородный

2,3

Международный

4,0

Таблица 4.11

Нормы сквозных задержек для сообщения АNM

Уровни

Средняя задержка сигнального сообщения ANM при нормальной нагрузке, с

Местный

0,75

Междугородный

1,50

Международный

2,50

Таблица 4.12

Нормы сквозных задержек сигнальных сообщений в ЕСЭ РФ

Тип сообщения

Задержка, с

Средняя

g процентная 95%

Сигнал “Ответ”

1,17

1,45

Остальные сигналы

1,80

2,22

При обосновании характеристик элементов сетей сигнализации следует учитывать особенности национальной версии СС 7, основная идеология и аспекты построения которой рассмотрены в [4].

В основных положениях по структуре сети СС 7 ЕСЭ РФ заложен принцип иерархического построения сигнальной сети от национального до регионального уровней. Главная особенность национальной сети СС 7 – ее деление на междугородную (федеральную) и региональные сети. Это обусловливает ряд проблем взаимодействия между сетями подвижной связи, ЦСИС и интеллектуальными сетями, находящимися в разных междугородных зонах.

Здесь следует отметить, что для подсистем МТР, SССР, ТСАР отечественных сетей СС 7 основными являются рекомендации МСЭ 1992 года. Для подсистемы ISUР руководящими документами РФ предписывается использовать рекомендации МСЭ Q.767 1992 года и Q.763, Q.764 1988 года.

Один из ключевых вопросов развития СС 7 РФ – разработка интегральной методики проектирования сети сигнализации всех уровней, предусматривающей интересы различных типов ЦСС. Исследования в этом направлении активно ведутся, и в настоящее время ряд ключевых параметров элементов СС 7 можно оценить уже на этапе планирования сети сигнализации.



4.2. Расчет вероятностновременных характеристик элементов системы сигнализации № 7

Важным этапом планирования и проектирования сети сигнализации является расчет значащих характеристик ее основных элементов.

Из предыдущего параграфа следует, что одним из главных параметров CC 7, определяющих качество обслуживания пользователей ЦСС, является время задержки передачи сигнальных сообщений.

Подсистема передачи сообщений МТРобрабатывает сигнальные сообщения, поступающие от различных подсистем пользователей, в режиме разделения времени. Если необходимо обработать за данный интервал времени более одного сигнального сообщения, могут случаться задержки сигналов по причине образования очереди на обслуживание. Из этой очереди сигнальные единицы и сообщения передаются в порядке их поступления.

В рекомендации Q.706 приведена сводка приближенных уравнений, позволяющих рассчитать важнейшие характеристики сети СС 7, в частности задержки сигнальных пакетов в узлах сигнализации, вызванные наличием очередей в обслуживании ЗнСЕ [9, 10].

Для анализа задержек сигнальных сообщений в подсистеме МТР в настоящее время используется математический аппарат теории массового обслуживания. Так, приведенные в рекомендациях уравнения получены на основе применения модели М/G/1/W/PR. Модель разработана с учетом влияния помех на звене передачи, использования двух методов исправления ошибок и следующих допущений:

  • поток поступающих сигнальных единиц – простейший (функция распределения времени поступления сообщений – экспоненциальная);
  • функция распределения времени обслуживания – произвольная;
  • число обслуживающих приборов – один (звено сигнализации без избыточности);
  • способ обслуживания – с ожиданием;
  • время распространения по шлейфу звена сигнализации – постоянно, включая время обработки в оконечных устройствах (SP).

Учет искажений сигнальных сообщений за счет помех на звене сигнализации предполагает следующие допущения: ошибка при передаче ЗнСЕ является случайной; ошибки статистически независимы; дополнительная задержка, вызванная повторной  передачей ошибочной СЕ рассматривается как часть времени ожидания соответствующей сигнальной единицы.

На величину задержки сигнальных пакетов в узлах сигнализации влияют как выше рассмотренные параметры сигнального трафика, так  и ряд коэффициентов:

 – средняя задержка, вызванная образованием очередей при отсутствии искажений;

 – дисперсия задержки, вызванной образованием очередей, при отсутствии искажений;

 – средняя задержка, вызванная образованием очередей, при наличии искажений;

 – дисперсия задержки, вызванной образованием очередей, при наличии искажений;

– доля (вероятность) сообщений с задержкой, превышающей величину Т;

а – нагрузка в эрлангах, обусловленная поступлением ЗнСЕ (исключая повторную передачу);

 – средняя длительность  времени передачи ЗнСе;

 – время передачи заполняющих СЕ;

 – время распространения по шлейфу, включая время обработки в оконечном устройстве;

 – вероятность ошибки ЗнСЕ.

Приводимые величины задержек нормируют относительно средней длительности  времени передачи ЗнСЕ Тm, т. е.

.

Следовательно, задержка D является величиной безразмерной. Если величину задержки не нормировать, то при расчетах следует учитывать ее размерность в миллисекундах.

При основном методе исправления ошибок и отсутствии искажений средняя нормированная задержка может определяться в соответствии с выражением

,                                     (4.3)

где  – нормируемое среднее время передачи заполняющих СЕ;  Tf  = 0,75 мс – среднее время передачи заполняющих СЕ;  Tm  = 1,875 мс – средняя длительность времени передачи ЗнСЕ. Коэффициент k1 имеет следующий смысл:

.

Нормированная дисперсия задержки определяется выражением

,                  (4.4)

где  .

При  основном  методе исправления ошибок и наличии искажений необходимо использовать следующие расчетные формулы:

1. Для среднего значения нормированной задержки

,                 (4.5)

где  и определяются по формулам

;

;

– вероятность ошибки ЗнСЕ;  – нормированное время распространения  по шлейфу.

2. Для величины дисперсии задержки

,               (4.6)

где  определяется из выражения

.

В случае применения метода превентивного циклического повторения в условиях отсутствия искажений выражения имеют следующий вид:

1. Для средней задержки

,                                        (4.7)

здесь

,

где ; .

2. Для дисперсии задержки

,                                       (4.8)

где  определяется из выражения

,

а величина  

.

В случае применения метода превентивного циклического повторения при наличии искажений необходимо использовать следующие расчетные формулы:

1. Для средней задержки

,                               (4.9)

.

2. Для дисперсии задержки

,          (4.10)

где  и  определяются выражениями

;

;

; ;

.

Вероятность  в формуле (2.10) находится из уравнения

.           (4.11)

Кроме средней задержки и дисперсии для качественного обслуживания пользователя ЦСС имеет важное значение такая характеристика как вероятность ( того, что сообщение будет задержано на время, превышающее величину tдоп. Данная вероятность характеризует долю задержанных сообщений на величину, превышающую tдоп.

Вероятность  в рамках принятых допущений и ограничений можно определить из выражения

,                        (4.12)

где и  означают среднее и стандартное отклонения задержки, соответственно; tдоп – регламентированное значение времени задержки.

Допустимые задержки tдоп  сигнализации для национального компонента определены в Рекомендациях МСЭ Q.709 (табл. 4.13).

Таблица 4.13

Допустимые задержки tдоп  сигнализации для национального компонента

Страна

Соединения, %

Задержки tдоп, мс

Сообщение

простое

интенсивной обработки

большая

около 95

300

430

440

640

средняя

около 95

260

300

400

440

Рассмотренные выше нормируемые параметры сигнального трафика, требования к задержкам сигнальных сообщений и приведенные основные расчетные соотношения позволяют определить пригодность сети сигнализации через оценку ее вероятностновременных характеристик. Однако как показывает практика, расчета одних только вероятностновременных характеристик бывает недостаточно.

Сигнальный трафик, как и пользовательская нагрузка, имеет ряд важных параметров, отражающих объем передаваемых данных. Естественно, характеристики сигнальной нагрузки (нагрузочные характеристики) не позволяют непосредственно судить о качестве обслуживания пользователей ЦСС, но оценка объемов сигнального трафика позволяет оптимальным образом определить и распределить ресурс ЦСС, выделенный под сеть СС 7, обеспечить минимизацию очередей на сигнальных пунктах, а следовательно, снизить время задержки сигнальных сообщений.



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.

Планирование и построение систем сигнализации цифровых сетей 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