Проектирование услуг пакетной телефонии

4.5 Распределение нагрузки  по направлениям

 

Местную суммарную возникающую нагрузку необходимо распределить по направлениям связи. При распределении нагрузки следует учитывать:

• выделенные направления к центру обработки вызовов (ЦОВ), выполняющие так же функции узла спецслужб (УСС),
• выделенные направления к Интернет-провайдерам (ISP)
• в каждом из этих направлений впоследствии создаются виртуальные подсети в рамках единой мультисервисной сети оператора, следовательно, необходимо отдельно учитывать нагрузку каждого типа, так как в дальнейшем требуется расчет пропускной способности в каждом из направлений
• оставшуюся нагрузку необходимо разделить на нагрузку, замыкающуюся внутри каждого сайта и нагрузку между сайтами

 

 

Рассчитаем нагрузку на выходе коммутационных полей (КП) в рассматриваемых сайтах:

,

 где  - коэффициент, учитывающий снижение нагрузки на выходе коммутационного поля (КП) за счет слушания абонентом сигналов «Ответ станции» и длительности набора номера (НН). В данном проекте полагаем .

Подставим данные и сведем полученные результаты в Таблицу 8

 

Таблица 8 Нагрузка на выходе коммутационных полей

Наименование сайта	Возникающая в сайте нагрузка , Эрл	Нагрузка на выходе КП , Эрл
TGW-1	986,73	888,057
TGW-2	86,631	77,96
AGW-1	149,63	134,66
AGW-2	136,23	122,6
SIP-1	213,4	192,06
SIP-2	270,61	243,549
Итого	2473,6	1658,88

Распределим возникающую исходящую нагрузку в каждом сайте, по следующим направлениям:

 

 Нагрузка к ЦОВ ( ) составляет 3…7% от . Полагаем, что к ЦОВ распределяется 5% от местной нагрузки, возникающей в каждом сайте, тогда нагрузка к ЦОВ определяется:

Исходящая нагрузка от сайта 1 (TGW-1) к ЦОВ:

;

Исходящая нагрузка от сайта 2 (TGW-2) к ЦОВ:

Исходящая нагрузка от сайта 3 (AGW-1) к ЦОВ:

Исходящая нагрузка от сайта 4 (AGW-2) к ЦОВ:

Исходящая нагрузка от сайтов 5 (SIP-1) к ЦОВ:

Исходящая нагрузка от сайта 6 (SIP-2) к ЦОВ:

 

Нагрузка к модемному пулу ISP (AISP)

При расчете этой нагрузки, учитываем, что в направлении ISP, необходимо учитывать только нагрузку, возникающую в сайтах TGW-AGW от терминалов типа «Модем» или «Устройство передачи данных – УПД». Так как выход на направление ISP от модема осуществляется по стандартным телефонным процедурам (dial-up), то при расчете этой нагрузки учитываем также снижение нагрузки на выходе КП за счет слушания сигналов ОС и НН:

 Исходящая нагрузка от сайта 1 (TGW-1) к ISP:

Исходящая нагрузка от сайта 2 (TGW-2) к ISP:

Исходящая нагрузка от сайта 3 (AGW-1) к ISP:

Исходящая нагрузка от сайта 4 (AGW-2) к ISP:

Нагрузку к узлу ISP от сайтов SIP в данном проекте не учитываем.

 

Нагрузка, замыкаемая внутри сетевого узла (внутристанционная):

Для расчета внутристанционной нагрузки определим весовые коэффициенты, учитывающие тяготение нагрузки (интенсивность исходящей местной абонентской нагрузки данного сайта в процентах от общей интенсивности возникающей местной абонентской нагрузки сети):

Определяем долю внутристанционной нагрузки (процент интенсивности внутристанционной нагрузки от интенсивности возникающей нагрузки сайта) и вычислим нагрузку.

 

Подставим данные и сведем полученные результаты в Таблицу 9

 

Таблица 9 Внутристанционная нагрузка

Наименование сайта	Весовые коэффициенты Wk, %	Доля внутристанционной нагрузки KВНk, %	Внутристанционная нагрузка AВНk, Эрл
TGW-1	35,64	50,4	228,417
TGW-2	35,37	50,4	226,700
AGW-1	3,48	19,7	8,727
AGW-2	4,16	20,0	10,613
SIP-1	12,13	30,0	91,417
SIP-2	9,21	25,8	59,694

 

 

Межстанционная нагрузка между сайтами:

Распределим оставшуюся нагрузку между сайтами, пропорционально коэффициентам тяготения. Оставшаяся нагрузка распределяется между сайтами пропорционально абонентской емкости сайта:

 

 

,

где - число абонентов сайта  j, за исключаем абонентов, владеющих терминалами типа «модем», так как на такие терминалы отсутствует входящая нагрузка

      - общее число абонентов,

 

Подставим данные и сведем полученные результаты в Таблицу 10

 

Таблица 10 Распределение нагрузки по направлениям

№	Наимен. сайта	TGW-1	TGW-2	AGW-1	AGW-2	SIP-1	SIP-2	ISP	AMTS	ЦОВ
1	TGW-1	228,417	79,249	7,805	9,306	11,309	8,587	442,413	55,594	47,138
2	TGW-2	79,249	226,700	7,746	9,236	11,224	8,522	439,083	55,176	46,783
3	AGW-1	12,636	12,541	8,727	1,473	1,790	1,358	43,245	5,434	4,606
4	AGW-2	15,080	14,966	1,474	10,613	2,136	1,621	51,561	6,508	5,507
5	SIP-1	75,770	75,200	7,406	8,830	91,417	8,148	-	35,640	16,038
6	SIP-2	60,983	60,525	5,961	7,107	8,637	59,694	-	27,061	12,177

 

 

5 Расчет интенсивностей сигнальной нагрузки

5.1 Профили протоколов для сигнальной плоскости

 

Плоскость C (Control) - эта плоскость управления процессами выделения ресурсов. Сигнальная информация - информация, с помощью передачи которой поддерживается доставка пользовательской информации через сеть связи. Для обмена этой информацией используются сигнальные протоколы в данном случае протокол SIP.

Рисунок 5.1 Профиль протоколов при обслуживании вызовов от SIP-терминалов

Рисунок 5.2 Профиль протоколов при обслуживании вызовов от SIP к AGW терминалам

 

Рисунок 5.3 Профиль протоколов при обслуживании вызовов от AGW-терминалов

 

 

 

 

Рисунок 5.1 Профиль протоколов при обслуживании вызовов от SIP к TGW терминалам

 

 

 

 

 

Рисунок 5.1 Профиль протоколов при обслуживании вызовов от TGW-терминалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.1 Профиль протоколов при обслуживании вызовов от TGQ к AGW терминалам

 

 

5.2 Расчет сигнальной нагрузки  к SIP-серверу (протокол SIP)

 

Оценим объем сигнальной нагрузки, создаваемой при обслуживании M вызовов от N SIP-терминалов:

 

При заданной удельной речевой нагрузке от одного SIP-терминала величиной , от него поступает в среднем

Время разговора для местных вызовов примем равным

Для SIP-1:

Для обслуживания каждого вызова требуется передать 16 сообщений, каждое длительностью 4096 бит (512 байт)

Чтобы пропустить эту сигнальную нагрузку в Ethernet-интерфейсах необходимо выделить пропускную способность.

Данная пропускная способность рассчитана при допущении равномерного и детерминированного поступления вызовов в течение часа. В этих условиях, рассчитанную пропускную способность можно считать средней пропускной способностью.

 

Реальная сигнальная нагрузка представляет собой случайный процесс. При отсутствии достаточной статистики по протоколу SIP, будем считать, что от смены аналогового терминала на SIP-терминал поведение речевых абонентов не изменится, следовательно, характеристики распределения вызовов от аналоговых абонентов и от SIP-терминалов идентичны. Идентичны также характеристики сигнального трафика, создаваемого протоколом ISUP и протоколом SIP. По характеристикам сигнальной нагрузки от протокола ISUP известно, что пачечность (неравномерность) скорости поступления сообщений ISUP лежит в пределах , примем , пиковая скорость при передаче ISUP или SIP  сообщений равна:

Следовательно, для обеспечения такой скорости передачи сигнальной информации, необходимо предусмотреть в Ethernet-интерфейсах  пропускную способность :

Аналогично для SIP-2:

 

Так как SIP сообщения переносятся в единой мультисервисной сети вместе с речевыми и другими пакетами,  то для гарантирования качества каждому виду трафика, необходимо в этой сети создать отдельные виртуальные подсети со своими параметрами (пропускной способностью, классом качества, уровнем приоритета).

В данном случае, для гарантии пропуска сигнальной нагрузки от SIP-терминалов, необходимо создать следующие условия:

 

• Пиковая пропускная способность
• Класс качества в магистральной сети AF31
• Уровень приоритета 3 по полю ToS_IP-Pr

 

 

6 Расчет пропускной способности в точках концентрации трафика

6.1 Определение расчетной нагрузки  для речевой услуги

 

Для расчета числа соединительных линий используется понятие «расчетное значение нагрузки», которое учитывает колебания нагрузки в ЧНН.  Закон распределения нагрузки по отдельным ЧНН хорошо описывается нормальным распределением. Если потребовать заданного качества обслуживания, то расчет пропускной способности следует выполнять не по среднему значению, а по расчетной интенсивности нагрузки

Значение аргумента функции Лапласа (коэффициента доверия) определяется исходя из принятой доверительной вероятности.

Если значение доверительной вероятности принять равной 0,75,  то

Подставим данные и сведем полученные результаты в Таблицу 11

 

Таблица 11 Величины  расчетных  нагрузок

№	Наимен. сайта	TGW-1	TGW-2	AGW-1	AGW-2	SIP-1	SIP-2	ISP	AMTS	ЦОВ
1	TGW-1	238,606	85,251	9,689	11,363	13,576	10,563	456,594	60,621	51,767
2	TGW-2	85,251	236,851	9,622	11,285	13,483	10,490	453,210	60,184	51,394
3	AGW-1	15,033	14,929	10,719	2,291	2,692	2,144	47,679	7,006	6,053
4	AGW-2	17,698	17,574	2,293	12,809	3,121	2,479	56,402	8,228	7,089
5	SIP-1	81,639	81,047	9,241	10,833	97,863	10,072	-	39,665	18,738
6	SIP-2	66,248	65,770	7,607	8,904	10,618	64,903	-	30,568	14,530