Расчет оборудования гибкого коммутатора

Основной задачей гибкого коммутатора при построении транзитного уровня коммутации является обработка сигнальной информации обслуживания вызова и управление установлением соединений. Требования к производительности гибкого коммутатора определяются интенсивностью потока вызовов, требующих обработки.

Рисунок 5 - Softswitch класса 4 в сети NGN

Задача

Определить требуемую производительность оборудования гибкого коммутатора.

Производительность

Интенсивность потока поступающих вызовов определяется интенсивностью потока вызовов, приходящейся на один магистральный канал 64 кбит/с линии Еl, а также числом Еl, используемых для подключения станции к транспортному шлюзу.

Интенсивность потока вызовов, поступающих на транспортный шлюз 1, определяется формулой:

P_{1_gw} = N _{1_E1} Х 30 х P_ch (32)

P_{1_gw}= 7 х 30 х 2500 = 525000 (выз/чнн)

Следовательно, интенсивность потока вызовов (выз/чнн), поступающих на гибкий коммутатор, можно вычислить как:

P_sx = 1 х 525000 = 525000 (выз/чнн)

Параметры интерфейсов подключения к пакетной сети

Параметры интерфейса подключения к пакетной сети определяются, исходя из интенсивности обмена сигнальными - сообщениями в процессе обслуживания вызовов. При использовании гибкого коммутатора для организации распределенного транзитного коммутатора сообщения сигнализации ОКС7 поступают на Softswitch в формате сообщений протокола M2UA или M3UA, в зависимости от реализации.

L_MXUA - средняя длина сообщения (в байтах) протокола MxUA,

N_MXUA - среднее количество сообщений протокола MxUA при обслуживании вызова,

L_МEGACO - средняя длина сообщения (в байтах) протокола MEGACO, используемого для управления транспортным шлюзом,

N_MEGACO - среднее количество сообщений протокола MEGACQ при обслуживании вызова,

P_SIG - интенсивность потока вызовов, обслуживаемых сигнальным шлюзом.

Транспортный ресурс Softswitch, необходимый для передачи сообщений протокола MxUA, составляет:

V _{sx_mxua} = k_sig Х L_mxua х N_mxua х P_sx / 450 (34)

V _{sx_mxua} = 5 х 160 х 10 х 525000 / 450 = 9333333,3 (бит/с) = 0,008 (гбит/с)

Суммарный минимальный полезный транспортный ресурс Softswitch, требуемый для обслуживания вызовов в структуре транзитного коммутатора, составляет:

V_sx = (k_sig Х P_sig Х (L_mxua х N_mxua +L_megaco Х N_megaco)) / 450 (35)

V_sx = (5 х 40000 х (160 х 10 + 150 х 10)) / 450 = (200000 х (1600 + 1500)) / 450 = 1377777,7 (бит/с) = 1,3 (мбит/с)

Учитывая среднюю длину и количество сообщений протокола MxUA, необходимых для обслуживания одного вызова, можно вычислить транспортный ресурс для подключения сигнальных шлюзов к пакетной сети (с приведением размерностей):

V_sig = (k_sig Х P_sig Х L_mxua х N_mxua) / 450 (36)

V_sig = (5 х 40000 х 160 х 10) / 450 = 711111,1

Расчет оборудования сети IMS

Расчет нагрузки на S-CSCF

Попадая в сеть IMS, вызовы в конечном итоге обслуживаются одной из S-CSCF. Этот сетевой элемент представляет собой SIP-сервер, управляющий сеансом связи. Для выполнения своих функций он получает от других сетевых элементов всю информацию об устанавливаемом соединении и требуемой услуге(рис.6).

Рисунок 6 - S-CSCF в архитектуре IMS

Функции IМS могут иметь разную физическую декомпозицию, то есть, они могут быть реализованы как в виде единого блока, обладающего всеми возможностями, так и представлять собой набор устройств, каждое из которых отвечает за реализацию конкретной функции. Независимо от физической реализации, интерфейсы остаются стандартными.. Поэтому, рассчитав в отдельности каждую из функций, можно оценить требуемую производительность сервера как при отдельной ее реализации, так и в случае реализации совместно с другими элементами.

Задача

Определить транспортный ресурс функции S-CSCF, необходимый для обслуживания вызовов, учитывая только обмен сообщениями SIP.

Исходные данные для проектирования

Вызовы из сети ТфОП через оборудование шлюзов поступают на Softswitch, который в архитектуре IMS выполняет функции MGCF. Softswitch по протоколу SIP обращается к I-CSCF, которая в свою очередь, в ходе установления соединения обменивается сообщениями SIP с S-CSCF. Через I-СSСF Softswitch передает S-CSCF адресную информацию, информацию о местонахождении вызываемого пользователя, а также информацию об услуге, запрашиваемой вызываемым абонентом. Получив эту информацию и обработав ее, S­CSCF начинает процесс обслуживания вызова. В зависимости от требуемой услуги, S-CSCF может обратиться к медиа-серверу (MRF) или к серверам приложений (AS). Таким образом, S-CSCF ведет сигнальный обмен с MGCF, I-CSCF, MRF, AS. В ходе предоставления речевых услуг существует также SIР-соединение с P-CSCF, но мы его не учитываем в процессе расчета транспортного ресурса, так как его влияние незначительно.

Введем следующие обозначения:

Среднее число SIP сообщений при обслуживании одного вызова между - :

а) SS и S-CSCF - N_sipl,

b) MRF и S-CSCF - N_sip2,

с) AS и S-CSCF - N_sip3,

d) I-CSCF и S-CSCF - N_sip4,

Средняя длина сообщения SIP в байтах - L_sip;

Х% - процент вызовов, при обслуживании которых требуется обращение к серверу МRF;

Y% - Процент вызовов, при обслуживании которых требуется обращение к серверам приложений AS;

V _ss-s-cscf- транспортный ресурс между MGCF и S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

V _as-s-cscf - транспортный ресурс между серверами приложений (AS) и S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

V _mrf-s-cscf - транспортный ресурс между MRF и S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

V _{i-cscf-s-cscf} - транспортный ресурс между I-CSCF и S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

V _s-cscf - общий транспортный ресурс S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов.

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и Softswitch:

V _ss-s-csc = k_sig Х (L_SH Х N_sipl Х P_sx) / 450 (37)

V _ss-s-csc = 5 х (155 х 10 х 525000) / 450 = 9041666,6 (бит/с) = 8,6 (мбит/с)

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и cepвepaми приложений (АS):

V _{as-s-csc f}= k_sig Х (L_SH Х N_sip2 Х P_sx х Х%) / 450 (38)

V _as-s-cscf'= 5 х (155 х 5 х 525000 х 0,15) / 450 = 678125 (бит/с) = 0,65 (мбит/с)

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и МRF:

V _mrf-s-cscf = k_sig Х (L_SH Х N_sip3 Х P_SX х Y%) /450 (39)

V _mrf-s-cscf= 5 х (155 х 5 х 525000 х 0,3) / 450 = 1356250 (бит/с) = 1,3 (мбит/с)

Транспортный ресурс, необходимый для организации взаимодействия между S-CSCF и I-CSCF:

V _{i-cscf-s-cscf} = k_sig Х (L_SH Х N_sip4 Х P_sx) /450 (40)

V _{i-cscf-s-cscf} = 5 х (155 х 5 х 525000) / 450 = 4520833,3 (бит/с) = 4,3(мбит/с)

Тогда общий транспортный ресурс

V _s-cscf = V _{i-cscf-s-cscf} + V _mrf-s-cscf + V _as-s-cscf + V _ss-s-csc (41)

V _s-cscf = 4520833,3 + 1356250 + 678125 + 9041666,6 = 15596874,9 (бит/с) = 14,8 (мбит/с)

Расчет нагрузки на I -CSCF

Так же, как и S-CSCF, функциональный элемент I-CSCF участвует в соединениях, затрагивающих взаимодействие разнородных сетей. Помимо функций SIР-прокси, он взаимодействует с HSS и SLF, получает от них информацию о местонахождении пользователя и об обслуживающем его S-CSCF.

Будем проводить расчет транспортного ресурса, необходимого для взаимодействия 1­CSCF с другими элементами сети. Как видно из диаграммы, I-CSCF взаимодействует с S-CSCF, с Softswitch (MGCF), а также с P-CSCF и HSS. При расчете будем учитывать взаимодействие только с первыми двумя компонентами, так как взаимодействие с HSS происходит при помощи протокола DIAMETER, что выходит за рамки курсового проектирования.

Задача

Определить транспортный ресурс на I-CSCF для обеспечения сигнального обмена по SIP, необходимого для обслуживания вызовов.

Рисунок 7 - I-CSCF в архитектуре IMS

Данные для проектирования

I-CSCF связан SIР-соединением только с Softswitch (MGCF) и S-CSCF.

1) Число SIР-сообщений при обслуживании одного вызова между:

а) I-CSCF и S-CSCF - N_sip4,

Ь) SSW и I-CSCF - N_sip5.

2) Средняя длина сообщения SIP в байтах - L_sip.

Введем следующие обозначения:

V _i-cscf - общий транспортный ресурс I-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов,

V _ss-i-cscf - транспортный ресурс между SoftSwitch и I-CSCF, который требуется для обмена cообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов.

Транспортный ресурс между Softswitch и I-CSCF (рис. 26), который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов:

V _ss-i-cscf = k_sig Х (L_SH Х N_sip5 Х P_sx) / 450 (42)

V _ss-i-cscf = 5 х (155 х 15 х 525000) / 450

V _ss-i-cscf = 13562500 (бит/с) = 12,9 (мбит/с)

Общий транспортный ресурс

V _i-cscf = V _ss-i-cscf + V _s-cscf (44)

V _i-cscf= 13562500 + 15596874,9 = 29159374,9 (бит/с) = 27,8 (мбит/с)

Рисунок 8 - Архитектура IMS. Результаты расчета нагрузки на S-CSCF и на J-CSCF

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте были изучены мониторинг работоспособности линий абонентского доступа телекоммуникационной системы NGN.

Рассчитаны: оборудование шлюзов распределённого коммутатора, оборудование гибкого коммутатора, оборудования сети NGN.

В курсовой работе отражены профессиональные компетенции:

ПК 3.1 Выполнять монтаж оборудования телекоммуникационных систем;

ПК 3.2 Проводить мониторинг и диагностику телекоммуникационных систем;

ПК 3.3 Управлять данными телекоммуникационных систем;

ПК 3.4 Устранять аварии и повреждения оборудования телекоммуникационных систем, выбирать методы восстановления его работоспособности;

ПК 3.5 Выполнять монтаж и обеспечить работу линий абонентского доступа и оконечных абонентских устройств;

ПК 3.6 Решать технические задачи в области эксплуатации многоканальных телекоммуникационных систем.