Интегрирование МСС в существующую ТфОП Новооскольского района

Интенсивность нагрузки к АМТС определяется по формуле:

 

                                         (2.15)

 

где N_i – число абонентов i-й категории;

а_м – удельная междугородная ИН (а_м=0,0048).

Согласно формуле (2.15), интенсивность  нагрузки к АМТС равна:

Y_{ЗСЛ_РАТС 1} = 62,7 Эрл;

Y_{ЗСЛ_РАТC 2} = 1,94 Эрл.

Для упрощения расчетов, можно допустить, что входящая междугородная нагрузка равна исходящей:

Y_{СЛМ_ЦС1} = 62,7 Эрл;

Y_{СЛМ_АТC} = 1,94 Эрл.

Нагрузку в направлении от каждой АТС к сельско-пригородной сети принимаем равной 10% от исходящей нагрузки каждой АТС:

Y_{УСП_РАТС 1} = 19 Эрл;

Y_{УСП_РАТC 2} = 15 Эрл.

Интенсивность нагрузки в направлении  других АТС рассчитывается по следующей формуле:

 

Y_{исх_i} = Y_{вых_i} - Y_{УСС_i} – Y_{вн_i} – Y_{ЗСЛ_i} - Y_{УСП_i}            (2.16)

 

Согласно формуле (2.16), интенсивность  нагрузки в направлении других АТС равно:

Y_{исх_РАТС 1} = 509,41 Эрл;

Y_{исх_РАТC 2} = 15,68 Эрл.

Результаты всех произведенных  расчётов сведены в таблицу 2.3.

 

Таблица 2.3 - Результаты расчетов нагрузок

№ АТС	Индекс АТС	Y, Эрл	Yвых, Эрл	Yусс, Эрл	Yзсл, Эрл	Квн	Yвн, Эрл	Yисх, Эрл	Yусп, Эрл
1	РАТС1	657,6	657,6	19,73	62,7	80,4	528,7	509,41	65,76
2	РАТС2	20,25	20,25	0,607	1,94	19,2	3,88	15,68	2,025

При распределении ИН в направлении  остальных АТС пропорционально  исходящим нагрузкам определим ИН от i-й АТС к j-й АТС по формуле:

 

Y_ij =                                 (2.17)

 

где n – число АТС.

 

Согласно формуле (2.17), ИН от i-й АТС к j-й АТС равно:

Y_{РАТС 1-РАТC 2} = 509,41 Эрл;

Y_{РАТC 2-РАТС 1} = 15,68 Эрл.

Матрицы телефонных нагрузок для каждого  из методов распределения ИН представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Матрицы телефонных нагрузок

№ АТС	РАТС 1	РАТС 2	УСС	АМТС	УСП
РАТС 1	–	509,41	19,73	62,7	65,76
РАТС 2	15,68	–	0,607	1,94	2,025
АМТС	62,7	1,94	–	–	–
УСП	65,76	2,025	–	–	–

 

Число СЛ в направлении между  ЦС и сельскими АТС определяем по таблице Эрлангов (для цифровых АТС) при следующих нормах потерь (по расчетной нагрузке):

• УСС – 0,001;

• АМТС – 0,01;

• АТС – 0,005;

• Внутристанционная – 0,003.

Результаты расчета первичных  цифровых трактов и соединительных линий представлены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Расчет первичных цифровых трактов и соединительных линий

№ РАТС	1	2	УСС	АМТС	УСП
1	–	600/20	34/2	78/3	84/3
2	26/1	–	5/1	6/1	8/1
АМТС	78/3	6/1	–	–	–
УСП	84/3	8/1	–	–	–

 

 

 

 

 

 

 

В таблице 2.4 указаны: в числителе  – число СЛ, а в знаменателе – число первичных цифровых трактов (ПЦТ).

Для первого кольца транспортной сети были рассчитаны первичный цифровой тракт и соединительные линии, а так же  построена матрица телефонных нагрузок и таблица расчетов нагрузок. Второе кольцо принимаем равным первому по нагрузке. Получаем нагрузку в кольце равной 860 Эрл. А выход сети – 1720 Эрл.

 

2.3 Оценка характеристик  трафика

 

Для правильной оценки характеристик  и расчета требуемой пропускной способности для предоставления комплексной услуги Triply Play используем параметры, основанные на статистических данных, адаптированные к российскому рынку услуг связи. Значения этих параметров приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Значения параметров

Параметр	Обозначение	Значение
1. Количество сетевых узлов для подключения абонентов Triply Play	FN	4
2. Число абонентов сети	NS	480
3. Отношение длины заголовка  IP пакета к его общей длине  во входящем потоке	OHD	10%
4. Отношение длины заголовка  IP пакета к его общей длине  в исходящем потоке	OHU	15%
5. Процент абонентов Triply Play: находящихся в сети  в ЧНН; одновременно принимающих или передающих данные; одновременно пользующихся услугами TV IP	DAAF DPAF   IPVS AF	80% 70%   60%
6. Услуга передачи данных:      6.1. Пропускная способность  сети для передачи данных к абоненту: средняя пропускная способность; пиковая пропускная способность.      6.2. Пропускная способность  сети для передачи данных от абонента: средняя пропускная способность; пиковая пропускная способность.	ADBS PDBS     AUBS PUBS	1.5 Мбит/с 3 Мбит/с     500 Кбит/с 1 Мбит/с

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 2.6

7. Услуга TV IP: проникновение услуги; количество сессий на абонента; использование режима Unicast; использование режима Multicast; использование потоков Multicast; количество доступных каналов; скорость видеопотока; запас на вариацию битовой скорости.

IPVS User IPVS SH IPVS UU IPVS MUM IPVS MU IPVS MA VSB SVBR

50% 1,3 30% 70% 70% 40 4 Мбит/с 0,2

 

Проектируемая сеть должна быть надежной и на ней не должно быть перегрузок. Поэтому все необходимые расчеты трафика будем производить для часа наибольшей нагрузки для одного оптического сетевого узла.

 

2.4 Расчет параметров  трафика телефонии 

 

Расчет характеристик проектируемой  сети для предоставления услуг  VoIP.

Сделаем ряд допущений.

Во-первых, возьмём среднее количество абонентов в селе равным 405. Тогда требуемая полоса пропускания между каждым селом и ЦС Нового Оскола будет одинаковой, за исключением с. Великомихайловка, расчёт которого выполняется отдельно.

Средняя продолжительность разговора Тср=3мин;

Предполагается, что в часы пиковой  нагрузки голосовой порт используется на 100%.

Количество попыток установления связи в ЧНН определяется по формуле:

                                                 (2.18)

 

Число совершаемых вызовов в секунду определяется по формуле:

 

                                   (2.19)

 

Согласно формуле (2.18), количество попыток установления связи  в ЧНН равно:

П_чнн = 3600/180 = 20

Согласно формуле (2.19), число совершаемых вызовов в секунду равно:

П_сек = 20/3600 = 0,00556 выз/с.

Предположим, что gate keeper может обрабатывать до 1000 голосовых портов, что составляет 10cps (10 выз/с).

Количество портов, которое  может поддерживать 1 gate keeper исходя из максимального значения cps. равно:

Установим нижний предел на уровне 1000 голосовых портов, чтобы  обеспечить будущее расширение сети и внедрение дополнительных приложений.

Для организации услуг IP телефонии необходимо рассчитать требуемую полосу пропускания. Исходными данными для расчета являются:

• количество источников нагрузки – абоненты, использующие терминалы SIP и подключаемые в пакетную сеть на уровне мультисервисного абонентского концентратора , N_SIP=405, человек;
• тип кодека в планируемом к внедрению оборудовании, G.729А;
• длина заголовка IP пакета, 58 байт.

Транспортный ресурс, который должен быть выделен для  передачи в пакетной сети телефонного трафика, поступающего на концентратор, при условии использования кодека определяется следующим образом:

Полезная нагрузка голосового пакета G.729 CODEC определяется по формуле:

 

                                   (2.20)

 

где t_{звыч.голоса} – время звучания голоса, мс;

υ_{кодирования} – скорость кодирования речевого сигнала, Кбит/с.

Эти параметры являются характеристиками используемого кодека. В данном случае для кодека G.729А скорость кодирования – 8кбит/с, а время звучания голоса – 20 мс.

Согласно формуле (2.20), полезная нагрузка голосового пакета G.729 CODEC равна:

У_полезн = 20*8/8 = 20 байт

Каждый пакет имеет  заголовок длиной в 58 байт. Структура  заголовка IP пакета представлена на рисунке 2.1.

 

Рис. 2.1. Структура пакета VoIP.

 

Общий размер голосового пакета (в байтах) определяется по формуле:

 

                                              (2.21)

 

где L_{Eth, IP, UDP, RTP} – длина заголовка Ethernet, IP, UDP, RTP протоколов соответственно, байт;

Y_полез – полезная нагрузка голосового пакета, байт.

Согласно формуле (2.21), общий размер голосового пакета равен:

V_пакета = 18+40+20 = 78 байт

С учетом CRTP компрессия L сжимается до 4 байт и в итоге составляет:

V_пакета = 18+4+20 = 42 байта

Использование кодека G.729А  позволяет передавать через шлюз по 50 пакетов в секунду, исходя из этого, полоса пропускания для одного вызова определится по формуле:

 

                  (2.22)

 

где V_пакета – размер голосового пакета, байт.

Согласно формуле (2.22), полоса пропускания для одного вызова состовляет:

ПП_р1 = 78*8*50 = 31 Кбит/с.

ПП _р1^CRTP = 42*8*50 = 17 Кбит/с.

В каждой точке присутствия  имеется 3438 голосовых портов с помощью  средств подавления пауз обычный  голосовой вызов можно сжать  примерно на 50 процентов (по самым консервативным оценкам – 30%). Исходя из этого, необходимая полоса пропускания WAN для каждой точки присутствия определяется по формуле:

 

                                 (2.23)

где ППр1 – полоса пропускания  для одного вызова, Кбит/с;

NSIP – количество голосовых  портов в точке присутствия,  шт;

VAD (Voice Activity Detection) – коэффициент механизма идентификации пауз (0,7).

Согласно формуле (2.23), полоса пропускания WAN для каждой точки  присутствия составляет:

_{ППрWAN = 17*3438*0,7 = 31 Мбит/с.}

Результаты могли быть другими, если бы использовались другие средства кодирования/декодирования (CODEC), изменилась средняя продолжительность вызова. Кроме того, на конечный результат может повлиять тип используемого приложения. Так, например, передача музыки вызывающему абоненту, который ждет ответа оператора, не позволяет использовать средства подавления пауз.

 

2.5 Расчет трафика видеопотоков

 

Для расчета требуемой  полосы пропускания для передачи видеопотоков воспользуемся следующими данными из таблицы 2.6 (см. п.п. 2.4):

• IP TV;
• Видеоконференцсвязь, видео по запросу.

Для определения среднего количества абонентов, приходящихся на один сетевой узел, используем формулу:

 

                                                 (2.24)

 

где NS – общее число абонентов, аб;

FN – количество оптических сетевых узлов, шт.

Согласно формуле (2.24), среднее количества абонентов, приходящихся на один сетевой узел равно:

AVS = 150/1 = 150 аб.

AVS = 50/1 = 50 аб.

Количество абонентов  на одном оптическом сетевом узле, пользующихся услугами интерактивного телевидения одновременно, определяется коэффициентом IPVS Market Penetration

 

             (2.25)

 

где IPVS MP – коэффициент проникновения услуги IP TV,

IPVS AF – процент абонентов, пользующихся услугами IP TV одновременно в ЧНН,

IPVS SH – коэффициент, показывающий, сколько различных программ одновременно принимается в одном доме.

Согласно формуле (2.25), количество абонентов на одном оптическом сетевом узле, пользующихся услугами интерактивного телевидения одновременно составляет:

IPVS Users = 150 * 0,37 * 0,6 * 1,3 = 44 аб.;

IPVS Users = 50 * 0,12 * 0,6 * 1,3 = 5 аб.

В некоторых квартирах  может одновременно приниматься  несколько видеопотоков, например два, и  этом случае в расчетах считается, что видеопотоки принимают два абонента.

Для абонентов трансляция видеопотоков происходит в разных режимах. Часть абонентов принимает видео в режиме multicast, а часть – в режиме unicast. При этом абоненту, заказавшему услугу видео по запросу, будет соответствовать один видеопоток, следовательно, количество индивидуальных потоков равно количеству абонентов принимающих эти потоки:

 

                            (2.26)

 

где IPVS UU – коэффициент проникновения услуги индивидуального видео;

UUS=1 – количество абонентов, приходящихся на один видеопоток.

IPVS US = 44 * 0,3 * 1 = 14, потоков;

IPVS US = 5 * 0,3*∙ 1 =29, потока

Один групповой поток  принимается одновременно несколькими  абонентами, следовательно, количество индивидуальных потоков:

 

                                   (2.27)

 

где IPVS MU – количество абонентов, принимающих групповые видеопотоки.

IPVS MS = 44 * 0,7 = 31 поток;

IPVS MS = 5 * 0,7 = 4 потока .

Количество доступных  групповых видеопотоков зависит  от количества программ, предоставляемых провайдером. В отличие, от классической  вещательной системы, где каналы транслируются всегда, даже при отсутствии использования, характерной особенностью трансляции в сети с услугой TV IP является то, что не все  потоки одновременно транслируются внутри некоторого сегмента обслуживания. В нашей сети будет предоставляться 40 программ, то есть доступно 40 групповых видеопотоков.