Для шлюза gw1

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «AGX 5200»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POTS	4096	4000
Количество портов ISDN	256	200
Количество портов PRI	256	9
Количество портов V5	256	0

Для шлюза gw2

Количество портов	Значение для оборудования фирмы «AGX 5200»	Подключено портов (согласно заданию)
Количество портов для POTS	4096	3000
Количество портов ISDN	256	200
Количество портов PRI	256	0
Количество портов V5	256	8

В качестве коммутатора доступа выберем Модульный IP NGN-коммутатор IES4005.

Для коммутатора доступа

Параметр	Значение для оборудования IES4005	Что под­ ключено (согласно заданию)	Подключе­ но портов (согласно заданию)	Всего занято портов
Количество портов	256	MG	2	161
		Абоненты SIP/H.323	150
		LAN	8

Рисунок 2- Распределение подключения абонентов

Согласно условиям задания в рассматриваемом шлюзе следующие процентное соотношение использования различных кодеков:

20% вызовов – кодек G.711;

20% вызовов – кодек G.723 I/r;

30% вызовов – кодек G.723 h/r;

30% вызовов – кодек G.729 А.

Рассчитаем скорости, с которыми будет передаваться пользовательская информация при условии использования кодеков разных типов.

Полоса пропускания, которая понадобится для передачи информации при условии использования кодека типа m, определяется следующим образом:

V _{tranc_ cod} =k * V_{COD_m}

где k – коэффициент избыточности, который рассчитывается для каждого кодека отдельно, как отношение общей длины кадра к размеру речевого кадра. Значения коэффициента k и скорости кодеков возьмем из таблицы.

Таблица 4 – Голосовые кодеки

Тип кодека	Скорость кодека VCOD_m , Кбит/с	Размер речевого кадра, байт	Общая длина кадра, байт	Коэффициент избыточности k
G. 711	64	80	134	134/80 = 1,675
G. 723.1 I/r	6,4	20	74	74/20 = 3,7
G. 723.1 h/r	5,3	24	78	78/24 = 3,25
G. 729	8	10	64	64/10 = 6,4

Тогда, скорости, с которыми будет передаваться пользовательская информация, с учетом использования кодеков разных типов:

Для кодека G. 711

V_{tranc _ cod} = 134/80 64 = 107,2 (кбит/с)

Для кодека G. 723.1 I/r

V_{tranc _ cod} = 74/20 6,4 = 23,68 (кбит/с)

Для кодека G. 723.1 h/r

V_{tranc _ cod} = 78/24 5,3 = 17,225 (кбит/с)

Для кодека G. 729

V_{tranc _ cod} = 64/10 8 = 51,2 (кбит/с)

Рассчитаем, какая нагрузка поступает на каждый шлюз.

Шлюз gw1

Нагрузка, поступающая на шлюз 1 равна

Y_GW1=Y_PSTN+Y_ISDN+Y_PBX+Y _V5=y _PSTN·N _PSTN+y_ISDN·N_ISDN+y_PBX·N_PBX+y _V5·N _V5

Y_GW1 = 0,1·4000 + 0,2·200 + 0,8·9 = 447,2 (Эрл)

При этом данная нагрузка обрабатывается разными кодеками, их процентное соотношение было приведено выше.

Для кодека G. 711

Y_GW1 = 447,2 · 0,2 = 89,44 Эрл.

Для кодека G. 723.1 I/r

Y_GW1 = 447,2 · 0,2 = 89,44 Эрл.

Для кодека G. 723.1 h/r

Y_GW1 = 447,2 · 0,3 = 134,16 Эрл.

Для кодека G. 729

Y_GW1 = 447,2 · 0,3 = 134,16 Эрл.

При проектировании будем описывать шлюз последовательно двумя разными математическими моделями:

• система массового обслуживания с потерями,

• система массового обслуживания с ожиданием.

При помощи первой модели, мы определим, какое количество соединений будет одновременно обслуживаться проектируемыми шлюзами, а при помощи второй определим характеристики канала передачи данных, необходимые для передачи пользовательского трафика с требуемым качеством обслуживания.

СМО с потерями

Для предоставления услуг пользователям жестко определены параметры QoS для каждого типа вызовов, и в случае, если заявка не может быть обслужена с требуемым качеством, она отбрасывается. Таким образом, потери в данной системе – это те вызовы, которые не могут быть обслужены ввиду отсутствия требуемого ресурса (определенного типа кодирования) для передачи данных.

В связи с тем, что информация на шлюзе обрабатывается при помощи различных кодеков, она поступает в сеть с разной скоростью, и расчет исходящих каналов производится для каждого типа кодека отдельно. Таким образом, мы делим СМО на логические части по количеству используемых кодеков и рассчитываем при помощи описанного ниже алгоритма общую скорость канала без учета QoS передачи трафика по сети передачи данных.

Пользуясь калькулятором Эрланга, определим число соединений, необходимое для обслуживания нагрузки, обрабатываемой кодеком определенного типа (x), с условием что ρ (вероятность потери вызовов)=0,25:

Для кодека G. 711: Х=70;

Для кодека G. 723.1 I/r: Х=70;

Для кодека G. 723.1 h/r: Х=104;

Для кодека G. 729: Х=104.

Таким образом, транспортный поток на выходе кодека G. 711:

V_{C (G _ 711)} = 70 · 107,2 = 7504 (кбит/с).

Для других кодеков рассчитываем потоки аналогично:

V_{C (G. 723.1 I /r)} = 70 · 23,68 = 1658 (кбит/с),

V_{C (G. 723.1h / r)} = 104 · 17,225 = 1791(кбит/с),

V_{C (G. 729)} = 104 · 51,2 = 5325 (кбит/с),

Тогда транспортный поток на выходе рассчитываемого шлюза:

V_GW1 = 7504+1658+1791+5325 = 16278 (кбит/с).

Нанесем полученные результаты на схему шлюза.

Рисунок 3 - Результаты расчета

СМО с ожиданием

Перейдем к рассмотрению СМО с ожиданием.

В качестве СМО с ожиданием рассматривается тракт передачи данных (от шлюза до коммутатора доступа).

На вход СМО с ожиданием со шлюза поступают пакеты с интенсивностью λ. Т.к. в зависимости от типа используемых кодеков пакеты попадают в сеть с различной скоростью, то параметр λ необходимо рассчитать для каждого типа используемого кодека:

, где

- скорость передачи кодека, рассчитанная ранее;

- общая длина кадра соответствующего кодека.

Определим λ для каждого вида кодека:

λ_G.711 = 107,2/134 = 0,8;

λ_{G.723.1 I/r} = 23,68/74 = 0,32;

λ_{G.723.1 h/r}=17,225/78 = 0,22;

λ_G.729=51,2/64 = 0,8;

Общая интенсивность поступления пакетов в канал:

λ = ,

где N – число используемых кодеков

λ = 0,8 + 0,32 + 0,22 + 0,8 = 2,14.

Задержка, вносимая каналом при поступлении пакетов:

S⁽¹⁾ = 1/(µ - λ),

где λ – суммарная интенсивность поступления заявок от всех каналов, μ – интенсивность обслуживания. Вне зависимости от размера пакета все они обслуживаются одинаково.

Предельно допустимая задержка доставки пакета IP от одного пользователя коммерческих услуг VoIP к другому не должна превышать 100 мс. Задержку при передаче пакета вносят все сегменты соединения (сеть доступа, магистральная сеть и т.п.). Приблизительно можно считать вклад каждого сегмента одинаковым.

Зная величину допустимой задержки и интенсивность поступления заявок (пакетов), можно рассчитать интенсивность обслуживания заявок в канале, после чего определить допустимую загрузку канала:

ρ = λ / µ

Отсюда µ = 1/100 +2,14 = 2,15 и нагрузка канала ρ = 2,14/2,15 = 0,995

Зная транспортный поток, поступающий в канал и то, что этот поток должен загрузить канал на величину ρ, определим общую требуемую пропускную способность канала τ:

τ = V / ρ

τ = 16278/0,995 = 16359,8 (кбит/с).

Рассчитаем общее количество абонентов, подключенных при помощи сетей LAN, PBX и V5:

N_{V 5} = J · N _{j_V 5} = 0·30= 0,

N_PBX = M · N_{m_PBX} = 9·100 = 900,

N_LAN = I· N_{i_LAN} = 8·60 =480.

В коммутаторе доступа для обмена сообщениями протокола MEGACO, используемого для управления шлюзом, должен быть предусмотрен транспортный ресурс, который определяется формулой:

V_MEGACO = k_sig [(P_ТфОП ·N_ТфОП + P_ISDN ·N_ISDN + P_V5 ·N_{V 5} + P_PBX ·N_PBX ) ·L_MEGACO ·N_MEGACO ], где

P_ТфОП – удельная интенсивность потока вызовов в ЧНН от абонентов, использующих доступ по аналоговой телефонной линии;

P_ISDN – удельная интенсивность потока вызовов от абонентов, использующих базовый доступ ISDN;

P_V5 – удельная (приведенная к одному каналу интерфейса) интенсивность потока вызовов от абонентов, подключаемых к пакетной сети через сети доступа интерфейса V5;

P_PBX – удельная (приведенная к одному каналу интерфейса) интенсивность потока вызовов от УАТС, подключаемых к пакетной сети;

P_SH – удельная интенсивность потока вызовов от абонентов, использующих терминалы SIP, H.323 (используется для терминалов, подключаемых как прямо к станции, так и при помощи LAN);

k_sig – коэффициент использования транспортного ресурса при передаче сигнальной нагрузки. Этот коэффициент показывает величину, обратную той части времени, которая отводится из всего сеанса связи для передачи сигнальной информации:

k_sig = T /

В данном курсовом проектировании принимаем k_sig =5, что соответствует нагрузке в 0,2 Эрл (т.е. одна пятая часть времени сеанса тратится на передачу сигнальной информации). 1/ 450 – результат приведения размерностей «байт в час» к «бит в секунду»(8/3600=1/450).

Значения удельной интенсивности потока вызовов:

P_PSTN =5

P_ISDN = 10

P_V5 = 35

P_PBX= 35

P_SH= 10

V_MEGACO=5∙150∙10(5∙4000+10∙200+35∙0+35∙900)/450=891 666,67 (бит/с).

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

V_ISDN =(P_ISDN ·N_ISDN ·L_iua ·N_iua )/90=(10·200·155·10)/90=34 444,44 (бит/с),

V_v5 =(P_v5·N_v5·L_v5ua ·N_v5ua ) /90=(35·0·145·10)/90= 0 (бит/с),

V_PBX = (P_PBX ·N_PBX ·L_iua ·N_iua ) / 90=(35·900·155·10)/90=542 500 (бит/с),

V_SH = (P_SH ·N_SH ·L_SH ·N’_SH ) / 90=(10∙150∙150∙10)/90= 25 000 (бит/с),

V_LAN (P_SH ·N_LAN ·L_SH ·N’_SH ) / 90=(10·480·150·10)/90=80 000 (бит/с).