1.2 Расчет пропускной способности каналов

На практике шлюзы IP-телефонии поддерживают, как правило, несколько кодеков. Шлюз определяет тип передаваемого сигнала (речь, факс или модем) и переключает его на соответствующий режим кодирования с целью обеспечения экономии ширины полосы пропускания.

Пусть V_{COD m} - скорость передачи кодека типа m при обслуживании вызова

Тогда транспортный ресурс, который должен быть выделен для передачи в пакетной сети трафика, поступающего на шлюз, при условии использования кодека типа m рассчитывается следующим образом:

где к - коэффициент использования ресурса, к -1,25.

Значения V_{COD m} для различных типов кодеков приведены в таблице 2.

10

Таблица 2 - Значения коэффициентов сжатия и ширины полосы пропускания кодеков

Кодек	Диапазон	Рассматриваемый	Полоса	Полоса
	коэффициента	коэффициент	пропускания,	пропускания с
	сжатия	сжатия	кбит/с	учетом
				подавления
				пауз, кбит/с
G.711 и-закон	1-4	4	84,80	46,59
G.711 а-закон	1-4	4	84,80	69,52
G.729	1-9	9	37,69	37,69
G.723	1-8	3	14,13	12,12
G.726	-	-	-

Для определения пользовательского ресурса шлюза воспользуемся следующей формулой:

где V_G711 - ресурс для передачи информации от кодека G.711 без подавления пауз,

используемого для эмуляции каналов.

Для определения пользовательского ресурса IP-АТС:

Где х и V_CODm берутся из задания.

Приведем пример расчета пропускной способности каналов для первого узла.

Аналогично произведем расчеты в остальных узлах и занесём полученные значения в таблицу 3.

11

2 Расчет оборудования гибкого коммутатора

Основной задачей гибкого коммутатора при построении распределенного абонентского концентратора являются обработка сигнальной информации обслуживания вызова и управление установлением соединений.

Для расчета оборудования гибкого коммутатора вводятся следующие переменные: P_PSTN - удельная интенсивность вызовов от абонентов, использующих доступ по

аналоговой телефонной линии в ЧНН;

P_ISDN - удельная интенсивность вызовов от абонентов, использующих доступ по базовому доступу ISDN;

Р_рвх - удельная (приведенная к одному каналу интерфейса) интенсивность вызовов от УПАТС, подключаемых к пакетной сети;

Р_шм - удельная интенсивность вызовов от абонентов, использующих терминалы

SIP, Н.323.

Примем, что интенсивность вызовов равна:

P_Psm = 5 выз/чнн, P_ISDN = 10 выз/чнн, Р_рвх = 35 выз/чнн.

Общая интенсивность вызовов, поступающих на гибкий коммутатор от источников всех типов, равна:

где L - число шлюзов доступа, обслуживаемых гибким коммутатором.

^рсли, -5(480+250+650+420+100+1000+20)+5(300+240)+10(300+400+600+350+200)+

+3 5( 1000+300+120+300+400+600Н 31000 Эрланг.

Параметры интерфейсов подключения гибкого коммутатора к пакетной сети определяются исходя из интенсивности обмена сигнальными сообщениями в процессе обслуживания вызовов

Примем:

I'MEGACO ~ средняя длина сообщения в байтах протокола H.248/MEGACO, используемого при передаче информации сигнализации по абонентским линиям,

N_MEGACO - среднее количество сообщений протокола H.248/MEGACO при обслуживании вызова;

L_!UA - средняя длина сообщения протокола ША;

N_1UA - среднее количество сообщений протокола ША при обслуживании вызова; L_SH - средняя длина сообщения протоколов SIP/H.323;

N_SH - среднее количество сообщений протоколов SIP/H 323 при обслуживании

вызова.

Предположим, что средняя длина сообщений протоколов Н.248, Н.323 и SIP равна 50 байтам, среднее количество сообщений в процессе обслуживания вызова равно 10.

Тогда минимальный полезный транспортный ресурс, которым гибкий коммутатор должен подключаться к пакетной сети, для обслуживания вызовов в инфраструктуре абонентского концентратора рассчитывается по следующей формуле:

12

Для передачи сигнальной информации с целью обслуживания вызовов различных типов требуются следующие объемы полосы пропускания:

Таким образом, общий ресурс для передачи сигнальной информации можно рассчитать по следующей формуле:

Приведем пример расчета для первого узла. Минимальный полезный транспортный ресурс коммутатора определяется по формуле 17:

Vsn =5(11-480+ 78-1300+ 22-900+ 6.5-720) = 800400 бит/с.

Полученные значения занесём в таблицу 3.

Таблица 3 - Значения минимального полезного транспортного ресурса коммутатора

№ зоны проектирования	Vsn, Кбит/с
1	800,4
2	189,38
3	232,11
4	353,95

Рассчитаем объемы полосы пропускания:

V_PSTNl = (8-50-10-5-480)/90 = 104,2 Кбит/с;

VISDN\ = (8 -10 - 300 • 50 • 10) / 90 = 130,2 Кбит/с;

V_ИВХ = (8-35 1300- 5010)790-1975 Кбит/с;

V_GW= 104,2 +130,2 +1975 - 2209 Кбит/с - 2,2 Мбит/с.

sign

Аналогично проведем расчеты для других трех узлов и занесём данные в таблицу 4. Таблица 4 - Пропускные способности элементов сети

№	Кол -			Шлюз			1	Р-АТС	Кол-во и вид
зоны	во	VQW use и	VcW.sign,		VGW,	Кол-во	VIP.	Кол-во	интерфейсов
проект	Е1	Мбит/ с	Мбит/с		Мбит/	интерфейс	АТС,	интерфейс	для
и-					с	ов 100	Мбит/	ов 100	подключения
ровани						Мбит/с	с	Мбит/с	пользователей
я									LAN
1	5	5,94	2,2		8,14	1	6,16	1	5* 100BaseTX
2	1	0	0,67		0,67	1	0	0	l*1000BaseT
3	3	3,56	0,73		4,29	1	8,22	1	0
4	4	6,745	1,33		8,08	1	1,45	1	100BaseTX

Количество и вид интерфейсов для подключения пользователей LAN в таблице 4 взято с учетом количества абонентов LAN в каждой зоне проектирования, данного в задании, и с учётом выделения каждому абоненту скорости LAN не ниже 1 Мбит/с.

13

3 Расчет оборудования транспортной пакетной сети

3.1 Расчет производительности коммутатора шлюза. При расчетах определяется требуемая суммарная производительность

маршрутизаторов магистрального уровня пакетной сети вне зависимости от используемой топологии.

Необходимо ввести следующие переменные:

L_IP - средняя длина пакета IP, используемого при передаче пользовательской и сигнальной информации внутри пакетной сети;

M_GW - доля потока пользовательской информации, замыкающейся на уровне шлюза; \-M_QW - доля потока пользовательской информации, поступающей в пакетную

сеть.

В пакетную сеть поступают доля пользовательской информации от шлюзов и информация сигнализации в направлении гибкого коммутатора, тогда минимальная производительность оборудования маршрутизаторов пакетной сети рассчитывается по формуле:

где l - номер шлюза.

Если на уровне шлюза осуществляется замыкание пользовательской нагрузки, то такой шлюз должен иметь собственный коммутатор, производительность которого может быть оценена по формуле:

Доля потока пользовательской информации, замыкающейся на уровне шлюза, рассчитывается следующим образом:

где к - номер шлюза.

Приведем пример расчета производительности коммутатора шлюза и маршрутизатора для первого узла.

Поток пользовательской информации, замыкающейся на уровне шлюза:

14

Производительность коммутатора:

Минимальная производительность оборудования маршрутизаторов пакетной сети:

Аналогично рассчитаем производительность для остальных узлов. Полученные данные занесем в таблицу 5.

Таблица 5 - Значение производительности коммутаторов шлюзов и маршрутизаторов

№ зоны проектирования	Рш, пак/с	Psw, пак/с
1	3252	6474
2	0	929
3	1026	3902
4	3663	5532

3.2 Расчет ресурса взаимодействия маршрутизаторов без учета резервирования Для передачи пользовательской информации, необходимо рассчитать ресурс между маршрутизаторами, который зависит от топологии сети, по следующей формуле

Для расчета ресурса маршрутизаора необходимо учесть необходимые скорости: абонентов шлюза Vow, абонентов IP-телефонии V IP-ATC, абонентов LAN.

Ресурс первого маршрутизатора: Vi=8,14+6,16+500=514,3 Мбит/с. Таблица 6 -Ресурсы маршрутизаторов всех зон проектирования

№ зоны проектирования	Ресурс маршрутизатора, Мбит/с
1	514,3
2	850,67
3	12,51
4	109,53

На одном участке информация поступает в прямом и обратном направлениях, поэтому в случае расчета ресурса между маршрутизаторами, суммируется ресурс от исходящего маршрутизатора в сторону входящего и наоборот. Такие вычисления проводятся для участка без резервирования.

15

Приведем пример расчета ресурса межу первым и вторым маршрутизаторами без учета резервирования:

Аналогично рассчитаем ресурс между остальными маршрутизаторами. Результаты заносим в таблицу 7 и 9

Таблица 7 - Ресурс между маршрутизаторами

	SW1	SW2	SW3	SW4
SW 1	-	1136,8	-	98,8
SW2	1136,8	-	23,9	214
SW3	-	23,9	-	2,93
SW4	98,8	214	2,93	-

3.3 Расчет ресурса взаимодействия маршрутизаторов с учетом резервирования Схема организации взаимодействия между маршрутизаторами, представленная на рисунке 1, построена таким образом, что в случае обрыва прямой связи между любыми двумя объектами нагрузка между ними будет передаваться через другие маршрутизаторы. Таким образом, ресурс должен рассчитываться исходя из обеспечения резервирования Для выполнения этого условия транспортные потоки между оборудованием маршрутизаторов должны обеспечивать требования, приведенные в таблице 8. Таблица 8 - Пример организации маршрутов пользовательского трафика

Участок сети при	Нарушение связи	Функционирование при нарушении
нормальном		связи
функционировании
SW 1 - SW 4	SW 1 - SW 2	SW 1	- SW 4 - SW 2
	SW 2 - SW 3	SW 2	- SW 1	- SW 4	- SW 3
	SW 2 - SW 4	SW 2	- SW 1	- SW 4
	SW 3 - SW 4	SW 3	- SW 2	- SW 1	- SW 4

При расчете с учетом резерва необходимо выяснить, сколько обходных маршрутов используегся для передачи информации вышедшего из строя участка сети. Например, рассмотрим участок 1 - 4. При нарушении связи на участках 1 - 2, 2 - 3 поток информации между этими узлами пройдет между шлюзами SW 1 - SW 4. При этом необходимо учесть, ресурс между узлами 1 - 2 может пройти по двум резервным маршрутам, что наглядно представлено на рисунке 2, а)

16

а) на участке SW I - SW 2; 6)нa участке SW2-SW3.

Из рисунка видно, что рассматриваемый участок 1 - 4 задействован в обоих резервных маршрутах, поэтому при расчетах ресурс участка 1 - 2 берется полностью.

На рисунке 2, б) представлены резервные пути для передачи информации в случае нарушения связи между шлюзами SW 2 - SW 3. Рассматриваемый участок 1 - 4 используется только в одном маршруте, следовательно, ресурс взаимодействия SW 2 - SW 3 через шлюзы SW 1 - SW 4 передается в количестве 50 процентов.

Таким образом, рассчитаем ресурс взаимодействия между маршрутизаторами с учетом резервирования при данной топологии при нарушении связи на участке 1-2:

^К V=1136,8+98,8+214/2+2,93/2+23,9/2-1356 Мбит/с

Результаты сводятся в таблицу 9. Таблица 9 - Транспортный ресурс между шлюзами проектируемой сети

Участок	Ресурс без учета	Ресурс	с учетом
	резервирования, Мбит/с	резервирования	Мбит/с
SW 1 - SW 2	1136,8	1356
SW 2 - SW 3	23,9	727,73
SW 2 - SW 4	214	617,8
SW 3 - SW 4	2,93	118,95
SW 1 - SW 4	98,8	98,8

17

4 Выбор оборудования сети и параметров подключения

4.1 Media Server Avaya S8700

Коммуникационный сервер S8700 в конфигуоашш Multi Connect являет: развитием модели Definity G3r. Сервер Avaya S8700 использует стандартны микропроцессорный механизм на базе процессора Pentium 3. Коммуникационный сервер поддерживает Communication Manager R2.1

Коммуникационный сервер S8700 использует высокоскоростные соединения для маршрутизации речи, данных и видеоинформации между аналоговыми и цифровыми соединительными линиями, каналами данных, подключенными к хост-компьютерам, терминалами ввода данных, персональными компьютерами и адресами IP-сети.

Сервер функционирует под управлением операционной системы Linux на сервере на базе процессора Intel. Коммуникационный сервер S8700 сформирован на основе процессора DEFIN1TY®, при этом они содержат меньшее количество физических компонен-гов и обеспечивают большую часть функций и функциональных возможностей предыдущей системы (причем с увеличением производительности).

Станция поставляется вместе с резервным сервером, на который поступает вся информация о текущих событиях и настройках АТС. Резервный сервер получает полную информацию о состоянии системы, установках и текущих вызовах по высокоскоростному оптическому соединению. Благодаря этому переключение системы с активного сервера на резервный происходит без прерывания установленных соединений и без снижения качества обслуживания.Таким образом, в случае аварийной ситуации или технических работ будет сохранена автономная работа шлюза без потерь данных-

Процессорный комплекс вынесен за пределы статива станции и реализован на базе дублированного сервера Avaya S8700, стандартной промышленной платформы фирмы Intel.

В качестве операционной среды используется Linux, хорошо зарекомендовавший себя в работе с приложениями, требующими больших ресурсов процессорной емкости. В качестве приложения на сервере Avaya S8700, использующем Linux, работает программное обеспечение Avaya MultiVantage™

Характеристики: а) конструктив;