Расчет характеристик сетей следующего поколения NGN Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Расчет характеристик сетей следующего поколения NGN

Ключевые слова: сеть следующего поколения NGN, нагрузка, медиашлюз, полоса пропускания, речевой трафик, трафик передачи данных, сигнальный трафик.

Предложены аналитические модели для расчета характеристик сетей следующего поколения NGN (Next Generation Networks). Рассмотрена методика определения объема различных видов трафика, передаваемого в сети NGN - сигнального, голосового и передачи данных при использовании транспортной сети на базе технологии коммутации по меткам IP/MPLS. Сеть NGN представлена в виде графа, в котором отдельные потоки трафика моделируются соответствующими путями межу па-рой узлов. Предложена методика определения величины полосы пропускания для заданных путей. Основное внимание уделено методике расчета параметров медиашлюза, сигнального шлюза и сервера вызовов. При этом для медиашлюзов учитывался трафик как со стороны сети доступа, так и со стороны транспортной сети. При расчете сигнального трафика, которым обмениваются сервер вызовов и медиашлюзы, учитывались параметры сообщений стека протоколов H.248/SCTP/IP/MPLS. Использование предложенной методики расчетов на практике позволит более точно рассчитать необходимые сетевые ресурсы и гарантировать заданное качество предоставляемых услуг.

Росляков А.В.,

дт.н., профессор, заведующий кафедрой автоматической электросвязи ФГОБУ ВПО ПГУТИ, arosl@mail.ru

Кудрявцева Е.Н.,

аспирантка ПГУТИ, kenzayac@rambler.ru

Хаёров АА,

аспирант ПГУТИ, i@hayorov.iv

Лысиков АА,

студент ПГУТИ, lysikov_inc@mail. v

Введение

Одной из основных проблем, связанных с практическим внедрением сетей следующего поколения NGN (Next Generation Neetworks) [1], является обеспечение сквозного качества услуг QoS (Quality of Service) для мультимедийного трафика. Современные методы проектирования сетей NGN не позволяют рассчитать основные характеристики сети (поступающую нагрузку и качество обслуживания трафика), а обеспечивают лишь грубую оценку производительности базовых компонентов сети [2].

Базовыми компонентами любой сети NGN являются три функциональных объекта - медиашлюзы MG (Media Gateway), сигнальные шлюзы SG (Signalling Gateway) и гибкие коммутаторы (или серверы вызовов) CS (Call Server) [1]. Физически медиашлюз и сигнальный шлюз могут быть реализованы в виде отдельного оборудования и представляют собой соответственно точки концентрации пользовательской и сигнальной нагрузок. Сервер вызовов обычно реализуется централизованно и используется в основном для обработки фуппового сигнального трафика. Взаимодействие этих объектов сети осуществляется посредством протоколов сигнализации через транспортную сеть. Параметры медиашлюза

должны рассчитываться исходя из пропущенной им пользовательской нагрузки, а параметры сервера вызовов - из нагрузки обслуженных им вызовов и соответствующей сигнальной нагрузки, связанной с обработкой вызовов [3-5]. Параметры сигнального шлюза должны рассчитываться исходя из объема обрабатываемого им сигнального трафика. Сначала рассмотрим модель трафика в сети NGN, а затем перейдем непосредственно к расчету параметров сетевых элементов.

1. Модель трафика в сети NGN

Ключевым параметром для расчета характеристик сети NGN является нагрузка (трафик) в сети. Предлагается следующая модель распределения трафика в медиашлюзе: поступивший Aori, обслуженный А„.„ исходящий Аош, входящий Авнутренний А/,„га и транзитный А,г . Будем считать, что входящий трафик Аоп, доля внутреннего трафика РШга и доля транзитного трафика Р,г известны и входящий трафик А,,., равен по величине исходящему А„г/ на стороне доступа (абонентского подключения) медиашлюза. Для определения этих величин необходимо знать количественный и качественный состав клиентской базы каждого медиашлюза, распределение пользователей по узлам доступа и топологию связи сетевых узлов.

Типовая архитектура сети NGN и различные типы соединений в ней приведены на рис. 1. Сплошные линии, соединяющие узлы, отождествляют медиатрафик (речевой, видео и график передачи данных), а пунктирные - сигнальный график.

В зависимости от того, в какое оборудование подключены абоненты одного сеанса связи, можно выделить следующие типы соединений пользователей в сети NGN (обозначены на рис. 1 линиями с цифрами):

1) внутреннее соединение (внутри абонентского медиашлюза) - когда оба абонента включены в один абонентский медиашлюз;

2) внутрисетевое соединение между абонентскими медиашлюзами одной сети NGN (одного сетевого домена) - когда абоненты включены в разные абонентские медиашлюзы, но управляемые одним гибким коммутатором;

у'в>у1--у? = У11»У]'"ЧУ? •

указывая связь узла-отправителя / с узлом-получателем у, причем /=1,2...,///, 7=1,2...,/7, I у и /и и.

Отправителем и получателем могу быть узлы МО, БО, С8 или узел транспортной (магистральной) сети. Матрица трафика путей имеет вид:

Y =

у\ 1 • •• у1„ yl 1 • •• у1 > J тп

А • - У\п . /и! Ртп S тп у

(4)

Общая матрица трафика У, соответствующая различным ациклическим путям Рч, связывающим пару узлов </ в графе, может быть представлена следующим образом:

Y =

Уи

Уел

где у!." - величина нагрузки, которая соответствует

пути Рц, соединяющему узел-отправитель / и узел-получатель j. Матрица У представляет собой совокупность всех путей и включает общее число пар узлов. Значения элементов по диагонали в матрице отличны от нуля, так как рассматривается внутренний трафик, замыкающийся в каждом узле. Значение элементов матрицы графика путей У, полученные с шагом измерения Тп за весь период наблюдения Т, разбитого на п промежутков 7*, может быть определено как:

Уи>,

У в.

(5)

У;

'Jday

(6)

где и=777о и 7*- период измерения нагрузки за один день.

Период времени наблюдения Т соответствует часу наибольшей нагрузки (ЧИП) за несколько дней с типовой нагрузкой.

Основываясь на максимальном значении нагрузки

у ■ , полученной для каждого дня наблюдения, вели-

Чау

чина трафика у„ выбирается из значений для «/-дней для каждого пути, включающего заданную пару узлов (/,_/):

(7)

любую пару узлов q, где каждому пути отводится доля трафика, должен быть равен общему объему трафика \\\, для этой пары узлов. Таким образом, необходимо обеспечить полосу пропускания для каждого пути, для того, чтобы гарантировать требуемую пропускную способность сети.

Следовательно, чтобы обеспечить гарантированную полосу пропускания для каждой пары узлов сети (/=1,2..Q , необходимо чтобы доступная полоса про-

пускания соответствовала нагрузке:

А

Щ^ЬУч ■ <8)

р=\

Кроме того, для каждого звена 1=1,2.../и, по кото-

рым проходят пути между парой узлов, значение суммарного потока трафика, проходящего по этим путям, не должно превышать пропускной способности звена с/:

Я, X

С/-£ 1^УРчУ (9)

ч=\ р= 1

Необходимая полоса пропускания для каждого

звена / может быть определена как:

Р.

« = 1 I-

q=I р= I

"И Р.Я)

(10)

где 7*. J, — различные периоды времени, в течение которых велись измерения за т-дней.

Используя (7), можно более точно оценить возможную максимальную нагрузку каждой отдельной пары узлов (i.j) в сети за период наблюдения.

2. Определение величины полосы пропускания

для заданных путей

Для обеспечения гарантированного качества услуг QoS в сети NGN необходимо выбрать соответствующие значения параметров основных компонентов сети, а также оптимально распределить трафик по путям в сети. Рассмотрим стратегию оптимального распределения потоков трафика сети при условии, что ни по одному пути не будет идти трафик, превышающий его пропускную способность. Т.е общий объем потоков трафика, распределенных на множестве путей Рч, связывающих

где X/ (р у) — объем трафика, передаваемого по пути р

между парой узлов q и проходящего через звено /.

Отметим, что оптимальное распределение путей Рч для разных типов трафика м>ч может быть достигнуто,

если необходимую полосу пропускания ^ каждого

звена распределить по нескольким кратчайшим путям. Это позволит минимизировать общую сквозную задержку в сети и увеличит общий запас пропускной способности сети.

Коэффициент загрузки звена зависит от используемой полосы пропускания ^ и общей пропускной способности звена и определяется как:

р = £/С. (11)

Для любого пути из общего числа путей р=1,2..Р(/

между парой узлов задержка трафика из конца в конец не должна превышать заданного значения Тч для любого типа графика из набора н’, для любого пути между любой парой узлов. Кроме того, значение задержки зависит также от других транспортных потоков, проходящих по одним и тем же звеньям. Таким образом, должно выполняться следующее неравенство:

I уР.

£-2^-<г (12)

/и с,4

Следует учитывать, что если требуемая полоса пропускания достигает допустимого порога, то сервер СБ не пропускают в сеть новые входящие потоки. Кроме того, поскольку между парой узлов может быть несколько путей, приоритет выбора пути для трафика будет определен в зависимости от фиксированной длины пути. Основная цель - минимизировать вес каждого пути. Установка весов на основе счетчика количества межузловых переходов обеспечивает высокий приоритет коротких

путей перед длинными. Это позволяет минимизировать суммарную задержку из конца в конец в сети, которая определяется по формуле:

I

=ЪР„-

(14)

/=|

*=|

Также для Yr справедливо:

y,=taM.

(14)

(15)

*=)

где /V* - количество абонентов, пользующихся услугой типа к;

ОСк - средняя доля использования канала со скоростью 64 Кбит/с для услуги типа к,;

/Зк - количество каналов, соответствующих услуге типа к (например, 30 — для первичного доступа РЮ,

2 - для базового доступа ISDN ВЮ и т.д.).

Число попыток вызовов вЧНН:

Вж = Збоо£і=збоо£^Л,і

*=i Sk к=\ Sk

(16)

Число интерфейсов Е1 для доступа к различным типам голосовых услуг в медиашлюзе со стороны доступа:

-f 30 z, П 30z.

(17)

Если трафик сети доступа выразить в Мбит/с, то выражение (17) может быть представлено в виде:

" У

N'■,='5'-------—. (18)

Е1у £ 2.048

Трафик данных может быть выражен как сумма произведений числа абонентов, среднего трафика одного

пользователя и числа одновременно обслуживаемых пользователей:

Ч-Л.

(19)

*=1

3. Методика расчета параметров медиашлюза

Медиашлюз находится на уровне доступа в архитектуре сети NGN и обеспечивает агрегацию и коммутацию различного вида трафика с уровня доступа на транспортный уровень. Расчета параметров медиашлюза сводится к определению его производительности по обслуживанию вызовов, а также числа и типов необходимых интерфейсов подключения со стороны сети доступа и транспортной сети для передачи речевого трафика и трафика данных.

Будем считать, что каждый тип голосовой услуги в сети доступа с индексом к (от 1 до п) характеризуется средним временем занятия 5* и величиной необходимой полосы пропускания Z* (соответствует классу обслуживания GoS), для различных типов вызовов к = ТфОП, ISDN.....IN.

Выражение для речевого трафика Yk, соответствующего к-ому типу голосовой услуги в сети доступа, может быть записано в виде:

Yk=DkxSk, (13)

где Dk — число вызовов в секунду для голосовой услуги типа к.

Исходя из этого суммарный речевой трафик Yv может быть представлен как сумма нагрузок Yk:

где тг* - средняя полоса пропускания, приходящаяся на одного пользователя услуги типа к;

IIк - доля абонентов, одновременно запросивших

одну и ту же услугу типа к, относительно общего числа абонентов, зарегистрированных на эту услугу.

Число интерфейсов Е1 для обслуживания различных типов передаваемых данных может быть получено из следующего выражения:

А Nкм?кик 2_ . „ • (20)

N

" Y

= V

Еи 2.048 frj 2.048

Наконец, суммарная полоса пропускания В, необходимая для передачи речевого трафика и трафика данных на стороне сети доступа, находится путем суммирования соответствующих типов трафика:

в = (21)

Рассчитав суммарную полосу пропускания В, можно определить число интерфейсов доступа для медиашлюза.

Определим долю одновременно активных пользователей и для сеансов передачи данных и долю одновременно активных соединений Л* для сеансов голосовой связи.

Предположим, что имеется N пользователей, подключенных к уровню доступа медиашлюза, и пусть 1/—общий интервал времени, в течение которого / линий доступа одновременно заняты активными соединениями.

Теперь рассмотрим период длительностью Т, в течение которого занята группа линий доступа. Этот период наблюдения представляется в виде последовательности коротких временных интервалов длительностью Тп, индексированных у=/,2.../7, при п—Т/ То . Пусть ц определяет временные интервалы у, в которые / линий одновременно заняты. Тогда /, может бы ть представлен как:

(22)

]= і

Таким образом, общее время занятия группы линий г может быть определено как:

г=Х5>#=5>/- (23)

/=| у=1 /= I

Из вышесказанного следует, что среднее число одновременно занятых линий К из N физически подключенных к шлюзу линий может быть определено:

| Л, п X ,7 N ,7

Я.и.± Ц*,-1£-Х£. (24.

’и0 М 7=1 М ,и0 м 1 Отношение /, !Т обозначает промежуток времени, в течение которого / соединений одновременно активны за наблюдаемый промежуток времени Т. Таким образом, И представляет собой среднее число занятых линий (активных соединений) из N доступных линий. Следует учитывать, что период наблюдения Т соответствует часам наибольшей загрузки в день в течение нескольких дней с типичной нагрузкой.

Речевой трафик, поступающий из сетей с коммутацией каналов, сначала преобразуется медиашлюзом в пакетный вид, затем он инкапсулируется в пакеты 1Р. При этом к пакету добавляются заголовки протоколов

RTP и UDP размером 12 и 8 байт соответственно. Дополнительно необходимы 20 байт для речевого IP-пакетирования и 4 байта для маркировки пакета в сети MPLS. Таким образом, общий размер заголовков составляет 44 байта, который передается каждый раз при отправке пакета, содержащего речевую информацию. Так как поле полезной нагрузки пакета RTP имеет размер в 160 байт, то общий размер пакета будет равен 204 бай гам.

Длина поля полезной нагрузки RTP напрямую зависит от используемого кодека. Частота передачи пакетов в секунду является обратной величиной времени упаковки фрагмента речевой информации в пакет. Выбор этой длительности упаковки полезной нагрузки является компромиссом между доступной полосой пропускания и требованиями QoS. Известно, что применение кодека G.711 дает лучшее качество речи, результатом чего является улучшенное QoS, предоставляемое пользователям. Поэтому выберем кодек G.711, работающий со скоростью 64 Кбит/с. Пусть длительность речевого фрагмента в пакете равна 20 мс, т.е. каждую секунду отправляется 50 пакетов.

Из вышесказанного следует, что число речевых каналов доступа в направлении к пакетной сети определяется как:

M = Macx(l- ^J = iV£ltVx30х(1- р.мга), (25)

где fj„c - число каналов медиашлюза со скоростью 64 Кбит/с в сторону сети доступа;

Ртт, - доля трафика, замыкающегося внутри шлюза.

Для вычисления требуемой полосы пропускания В эмулированного потока Е1 со стороны доступа в сеть IP/MPLS, предполагается, что речевому каналу 64 Кбит/с требуется полоса:

204

64 х-----= 50x204x8.10"3 =81.6 Кбит/с (26)

160

Таким образом, суммарная полоса пропускания В, требуемая для передачи речевого трафика в сторону опорной сети IP/MPLS, может быть рассчитана следующим образом:

04

Z?v = // х 64 х —— = // х 50 х 204 х 8.10 =

160

(27)

Btl = Data х

D

ном соединении Р,г, и предполагая для простоты, что обслуженный трафик равен поступающему трафику У„г, со стороны сети доступа, можно определить общий трафик.

Действительно, полоса пропускания В, необходимая для транзита трафика, идущего от одного узла через медиашлюз к другому узлу, может быть найдена из выражения:

У Р (1 - Р )

оп 1г V* 1 ш га >

в = у =ур =

transit tr in tr

(29)

0-^r)

На практике этот трафик состоит из пользовательских данных, речевой нагрузки и сигнального трафика управления транспортными шлюзами.

Сигнальный трафик, которым обмениваются сервер вызовов и медиашлюзы, передается посредством пакетной коммутации на основе стека протоколов H.248/SCTP/IP/MPLS и туннелей LSP, установленных через транспортную сеть. Выбор протокола SCTP для передачи сигнального трафика оправдан его возможностями и преимуществами в установлении безопасных и надежных соединений, по сравнению с TCP или UDP. Пакет SCTP состоит из общего заголовка размером 12 байт и одного или нескольких дополнительных блоков. Каждый блок состоит из заголовка блока размером 16 байт и блока данных - блока полезной нагрузки D. Кроме этого, для IP- пакетирования и маркировки MPLS требуется, соответственно, 20 байт и 4 байта. Общая длина заголовка, который добавляется к пакету при каждой передаче сигнальной нагрузки, равна 52 байта.

Рассмотрим простой случай, когда пакет SCTP состоит из заголовка и только одного блока данных фиксированной длины D в байтах. Общая длина блока должна быть кратной 4 байтам. Если это не выполняется, то отправитель (передающая сторона) должен дополнить блок Р байтами, где Р— 1,2 или 3. Таким образом, полоса пропускания В, используемая для передачи сигнального трафика между сервером вызовов и медиашлюзом, например, с помощью сообщений протоколов Н.248 или MGCP, определяется по формуле:

= // х 81.6 Кбит/с = ju х 0.081 Мбит/с

Коэффициент 8x10" необходим для перевода в Кбит/с.

Передача данных по пакетным сетям осуществляется по IP/MPLS туннелям или трактам, коммутируемым по меткам LSP, установленным через транспортную сеть. Размер заголовка пакета в сети MPLS равен 24 байтам (4 байта — метка MPLS и 20 байт — заголовок IP), а поле полезной нагрузки - D, байт.

Общая полоса пропускания В, используемая для передачи трафика данных, может быть выражена через основные параметры трафика данных:

24 +D (28)

Li Ni + /=о*=і<н *•« ч-t ч-і

І П

■ХІ2

i=0*=l<pl

d' Lo No

k.q q.i q.

50+D+P „

X---------x8.IO

(30)

Ша = Шавтих(\- Рмг0),

где ОаШассе3! и Р„„Г(, представляют объем трафика данных в сторону доступа медиашлюза и долю внутреннего трафика данных в медиашлюзе соответственно.

Зная поступающий трафик Коп, долю внутреннего трафика Р/птп долю трафика при межсетевом транзит-

где Liq и Loq - длины сигнальных сообщений q (в байтах) для восходящего и нисходящего каналов соответственно;

Niq и Noq — количество этих сообщений для восходящего и нисходящего каналов соответственно.

Индексы q и / (1,2,..,) указывают на сигнальные сообщения для успешных и неуспешных вызовов, соответственно.

Параметр Р используется, если общая длина блока не кратна 4 байтам, а множитель 8х 10 *’ используется для преобразования значения полосы пропускания в Мбит/с.

С учетом потребностей передачи общая необходимая полоса пропускания в сторону опорной IP/MPLS сети, необходимая для передачи речевого трафика, трафика данных и сигнального трафика может быть выражена как сумма значений полос пропускания б, необходимых для передачи различного вида трафика:

B,o,=Bv- Bd- Bsig + Blransil. (31)

Выбор типа интерфейсов существенно зависит от типа трафика данных, проходящего в сторону опорной сети.

Для определения производительности медиашлюза рассмотрим обрабатываемую им нагрузку, которая зависит от распределения голосовых вызовов и от числа голосовых вызовов, обслуживаемых в секунду.

Обозначим через Мк число вызовов в секунду с услугой доступа типа к, а Л„г, и /?,„ соответственно число поступивших и обработанных вызовов в секунду на стороне доступа медиашлюза. Тогда имеем:

Мк=^-. (32)

Число вызовов, исходящих и входящих /?„, в медиашлюз со стороны опорной сети, можно определить из числа входящих вызовов /?„„ и доли внутренних соединений Рт,та следующим образом:

л

К. =Ы1-Рит)+К =(1—^)1-Т+К, (33)

(34)

К = KiK

где число межсетевых транзитных соединении, проходящих через медиашлюз Я,г, определяется по формуле:

(1 - р )

------. (35)

(1-^)

Общее число вну тренних и внутрисетевых соединений в секунду через медиашлюз для различных типов доступа может быть определено как:

D -Y лк р

intrri-A/6' 7 , ~ ІГ

=1

D — Р

inter-Л/G' inter-А/6'

« л

у лк

к~1 2 Sk

(36)

(37)

Intra-MG

Inter—MG

(41)

+Yr +Yr

^ Inter-domain

Transit

■I4s,

dll

....... ................... 4_|

Рассмотренная методика позволяет адекватно выбрать необходимое оборудование сети доступа для удовлетворения заданного качества обслуживания QoS.

4. Методика расчета параметров сигнального шлюза

Сигнальный шлюз преобразует сигнализацию других сетей в вид, используемый в сети ЫСЫ. Расчет параметров сигнального шлюза осуществляется путем определения объема преобразованного и обработанного сигнального трафика и необходимой ему полосы пропускания, а также количество и тип интерфейсов доступа в сторону опорной сети.

Для сигнального трафика каждый к-й тип доступа может управляться соответствующим ему типом сигнализации цк , например 18иР, ШАР и др. Для каждого вызова число и длина используемых сигнальных сообщений (в байт/с) зависит от направления (передача/прием) и статуса соединения (успешное/неуспешное).

Число потоков Е1 для заданного сигнального трафика можно определить следующим образом. Число вызовов в секунду, управляемых типом сигнализации q^.

п т і

<42>

І = 1 ({ = I

где q — тип сигнализации (например, 18иР, ГЫАР и др.) для телефонной сети или интеллектуальной сети ГЫ.

Требуемая полоса пропускания В для передачи трафика сигнального шлюза:

I п 1 /

й =УУУ/? и т +УУУ/? 1о N0 (43)

Общее число межсетевых прямых соединений в секунду для различных типов доступа определяется по формуле:

R _ р V /384

\n\er-domain intei—domain Z— г. » ' '

где Р/,,,ra — доля внутренних соединений в медиашлюзе; Pmier-ж ~ доля внутрисетевых соединений;

Рinter-domain ~ ДОЛЯ межсетевых пряМЫХ Соединений;

Р,г — доля межсетевых транзитных соединений;

Pcs-cai/-доля соединений для интеллектуальных услуг.

Число обслуженных соединений для интеллектуальных услуг равно:

RCS call = ^CS call X~с~ ’ ^9)

Jк

Число обслуженных вызовов в секунду с доступом типа к определяется как:

Л=Я* +/?* +/?* +Я* +/?L (40)

Intra-MG lnter-MG Inter-domain Transit vo_«ni

Соответственно число обслуженных вызовов для любого медиашлюза может быть определено как:

Кч ч-‘ ч-‘ «ьГи к'д ч-‘ ч,‘

Зная требуемую полосу пропускания для ірафика сигнальных сообщений и необходимое количество интерфейсов в сторону уровня доступа, можно определить параметры сигнального шлюза для включения в транспортную пакетную сеть.

После преобразования в сигнальном шлюзе сигнальный график предается посредством коммутации пакетов по туннелям OKC№7/SCTP/IP/MPLS или путям LSP, установленным в транспортной сети к серверу вызовов. Как уже указывалось ранее, пакет SCTP обычно состоит из заголовка (12 байт) и одного или нескольких блоков данных. Каждый блок состоит из заголовка блока 16 байт и различного числа блоков полезной нагрузки размером D. Кроме того, при IP-пакетировании и маркировке MPLS добавляются еще 20 байт и 4 байта соответственно. Общая длина этих заголовков 52 байта, которые формируются для каждого передающегося пакета. Рассмотрим простейший случай, когда пакет SCTP состоит из заголовка и только одного блока данных фиксированной длины D (в байтах). Общая длина блока должна быть кратной 4 байтам. При невыполнении этого условия отправитель должен добавить еще блок с Р-байт, где Р= 1,2 или 3.

Таким образом требуемая полоса пропускания для эмулированного потока Е1 со стороны уровня доступа в сторону транспортной сети IP/MPLS можно вычислить исходя из того, что канал сигнализации для речевого канала с требуемой полосой пропускания 64 Кбит/с равен:

,.52 + D + P .

64х---------- в Кбит/с,

D

(44)

где И - размер блока полезной нагрузки;

Р - число дополнительных байтов (байтов заполнения).

Таким образом, требуемая полоса пропускания для всего трафика сигнальных сообщений, передаваемых

через транспортную IP/MPLS сеть, определяется по формуле:

52 + D+P

= NElsig,acc^2.04Sx

D

52 + D+P D

(Мбит/с).

(45)

5. Методика расчета параметров сервера вызовов

В архитектуре NGN сервер вызовов является центральным компонентом уровня услуг и управления услугами. Определим его производительность по обработке вызовов СНС и число интерфейсов, необходимых для обмена сигнальной информацией между сигнальными шлюзами, медиашлюзами и серверами вызовов других доменов. Параметры сервера вызовов в основном зависит от числа медиашлюзов и шлюзов сигнализации, находящихся под его управлением, распределения сигнального трафика, объема обработанного сигнального трафика с точки зрения пропускной способности в секунду и числа обслуженных вызовов в секунду. Практически СНС для сервера вызовов может быть определено через сумму СНС для медиашлюзов, находящихся под его управлением.

Производительность сервера вызовов с точки зрения обработки вызовов в секунду определяется по формуле:

к

Inter

CS call

MG

*=!

(46)

Rcs = +

« tT !n,ra_MG ы

n Rk n R

V inter domain V •

+ 1-------12

*=l z A=l z

где R/X — число вызовов (в секунду) к услуге IN типа к. Число вызовов (в секунду) для различных типов сиг" Г1*.

нализации

*=1 ч=\

где q - тип сигнализации: управления телефонными соединениями (ISUP), управления IN-вызовами (INAP) или управления транспортными шлюзами (SIGTRAN,

Н.248, MGCP, SIP,...).

Общий объем сигнального трафика управления соединениями, обрабатываемый сервером вызовов (в байт/с):

Ъ = tltn чич Л ЛИК Ь . (49)

* i=Ok=\q=\ •' Ч'1 i=Ot=ll/=l *'Ч Ч-' Ч-‘

Общий объем сигнального трафика для управления транспортными шлюзами (в байт/с):

1 п тк I П

= Li Ni +ЁЁ5Х Lo No . (50)

кч ч-‘ *' МЫ# *•’ »•'

Число и длина сигнальных сообщений зависит от типа услуги к, направления (передача/прием), статуса соединения (успешное/неуспешное). Объем сигнального трафика IN, обрабатываемого сервером вызовов (в байт/с), можно определить как:

i#kU /Я +ii%b>kiNbkl (52)

/=0*=| * Ч'1 /=0 А=1 •' ’

Общую требуемую полосу пропускания для различных типов используемой сигнализации можно определить:

- в байт/с: Ycs_tlgBle = Yslg - Ysig_clrl - Y„, (53)

- в Мбит/с: BCSjot =YCS sig£u>&. 1 (Г6 (54)

По результатам расчета может быть выбрано оборудование сервера вызовов с необходимыми характеристиками для обеспечения требуемого качества услуг QoS.

Литература

1. Росляков А.В., Вамяшин С.В., Самсонов М.Ю., Шибаева И.В., Чечнева И.А. Сети следующего поколения NGN / под. ред. А.В. Рослякова. - М.: Эко-Трендз, 2008. - 464 с.

2. Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения. - СПб.: Наука и Техника, 2005. —240 с.

3. Баркова И.В., Сергеева Т.П. Автоматизация процесса проектирования при переходе к сетям NGN // T-Comm. Телекоммуникации и Транспорт. - 2011. -№7. - С. 16-23.

4. Doherty D.H., Sackett R.A., Wu P. Next-generation networks application traffic modeling // Bell Labs Technical Journal. -2008. - V. 13. - №2. - P.209 - 222.

5. Phaithoon P., Jeerasuda КParamote W. Performance analysis of soft switch network based on Jackson network theory // International Conference on Communications, Circuits and Systems (ICCCAS). - 2008. - P.534-537.

CALCULATION OF CHARACTERISTICS OF NEXT GENERATION NETWORKS Roslyakov A.V., Kydryavceva E.N., Hayorov AA, Lysikov AA

Abstract: In the thesis of analytical models for calculation of characteristics of Next Generation Networks (NGN) are offered. First of all, the technique of scoping of various kinds of the traffic transferred in network NGN - signaling, voice and data transmission at use of a transport network on the basis of technology of switching on labels IP/MPLS is considered. Network NGN is presented in a kind of the graph in which separate streams of the traffic are modelled by corresponding ways a boundary path in pair node. The technique of definition of size of a bandwidth for the set ways is offered. The basic attention is given a design procedure of parameters of a media gateway, signaling gateway and call server. Thus for media gateway the traffic was considered, both from an access network, and from a transport network. At calculation of the signaling traffic which the call server and media gateway exchange, parameters of messages of a stack of protocols H.248/SCTP/IP/MPLS were considered. Use of the offered technique of calculations in practice will allow to calculate more precisely necessary network resources and to guarantee the set quality of given services.

Keywords: Next Generation Networks, load, media gateway, bandwidth, signaling traffic, voice traffic, data traffic.