Рассчёт сети NGN

 

4.5 Розрахунок  навантаження і ресурсів транспортних шлюзів MG

 

Згідно схеми зони проектування (рисунок 4.1) дільниця NGN містить транспортну мережу яка складається з 3х транспортних шлюзів MG1, MG2, MG3 типу  SURPASS hiE 1200, які пропускають крізь себе весь транзитний трафік (навантаження). Це навантаження (YMGi) складається з різних складових.

Перша складова - це навантаження на останні два шлюзи доступу складає 20% від загальної YRAGWi    

YRAGW j,k= 0,2(YRAGW1  +  YRAGW2 +YRAGW3)

Друга складова - це навантаження від " своєї"  ОПТС i та інших ОПТС складає 66% від ОПТСi i 66%ОПТСj,k 

0,66( YRAGWi -ОПТС1 +YRAGWj -ОПТС1 +YRAGWk -ОПТС1)

Третя складова - це навантаження IМЗ від RAGWi та ОПТСi 

YRAGW 1-IMЗ + +  YRAGW 2-IMЗ    +  YОПТС1-IMЗ +  YОПТС2-IMЗ (додаткові послуги   IМЗ підключені до серверу через MG3 то навантаження  від ОПТС3 та RAGW3 не треба враховувати.)

 

Таким чином формула  навантаження на MGi ,буде мати вигляд (18)

 

           Y_MG1 =  0,2(Y_RAGW1  +  Y_RAGW2 +Y_RAGW3) +0,66( Y_{RAGW1 -ОПТС1} +Y_{RAGW2 –ОПТС2} +Y_{RAGW3 –ОПТС3}) +Y_RAGW1-IMЗ +   Y_{RAGW 2-IMЗ}    +  Y_{ОПТС1-IMЗ} +  Y_{ОПТС2-IMЗ}                                                       (18)

 

  Y_MG1=0,2(776,4+693,2+705,6)+0,66(181,77+161,78+164,67)+16,37+16,37+0,4+0,35=

=803,95Ерл.                                                                   

Y_MG2 =0,1Y_RAGW1+0,2Y_RAGW2+0,1Y_RAGW3+0,66(Y_{RAGW1 –ОПТС1}+Y_{RAGW2 -ОПТС2}+Y_{RAGW3 –ОПТС3}) +   YRAGW 2-IMЗ +Y_{ОПТС2-IMЗ}                                                                                                                               (19)

Y_MG2 = 0,1*776,4+0,2*693,2+0,1*705,6+0,66(181,77+161,78+164,67)+0,35+16,37=

   =638,9Ерл.

 Y_MG3 = 0,1Y_RAGW1+ 0,1Y_RAGW2 +0,2Y_RAGW3 +0,66( Y_{RAGW1 -ОПТС3} +Y_{RAGW2 -ОПТС3} + Y_{RAGW3 -ОПТС3}) +Y_RAGW1-IMЗ +Y_RAGW2-IMЗ + Y_{RAGW 3-IMЗ} +Y_{ОПТС1-IMЗ} + Y_{ОПТС2-IMЗ}  +Y_{ОПТС3-IMЗ}                     (20)                           

Y_MG3 =0,1*776,4+0,1*693,2+0,2*705,6+0,66(181,77+161,78+164,67)+0,4+0,35+0,37+

(3*16,37)=77,64+69,32+141,12+335,42+1,12+49,11=673,73Ерл.

Визначаємо  ресурс транспортних шлюзів як сума ресурсів окремих складових

                                           V_MG1=К*Y_MG1* VCOD.m                                   (21)                                                                        

                                           V_MG2 =К*YMG2  *VCOD.m                                (22)

                                           V_MG3 К*Y_MG3 * VCOD.m                                    (23)                                                                         

V_MG1  =1,25*803,95*14,3=14370,6кбіт/с=14,37мбіт/с;

V_MG2  =1,25*638,9*14,3=11420,3кбіт/с=11,42мбіт/м;

V_MG3  =1,25*673,73*14,3=12042,92кбіт/с=12,04мбіт/с

 

4.6 Розрахунок  продуктивності вузла доступу

 

Згідно статистичних даних, всіх абонентів яки будуть підключені до дільниці мережі NGN можна поділити на 3 категорії.

Перша категорія 80% - це традиційні абоненти , яки використовують тільки послугу телефонії. Кількість викликів в ГНН=5вик/гнн.Тривалість одного виклику t1=2 хвил.

Друга категорія 15%, це абоненти,яки використовують послуги телефонії та Інтернет.Параметри телефонного навантаження цієї групи; f1=5вик/гнн, тривалість виклику  t1= t2=2 хв. Обсяг даних не перевищує 100мбайт.

Третя категорія n3=5% - це найбільш активні абоненти, яки використовують послуги телефонії,Інтернет та відео.Для цієї категорії f3=5вик/гнн; тривалість виклику t1= t2=t3=2 хв.Обсяг даних не перевищує 100мбайт/с.

Мультисервісна мережа доступу NGN має ємність Nip.

Примітка. Підключення абонентів 2ї та 3ї категорії заплановано на другому і третьому етапі впровадження NGN який відбудеться в найближчій перспективі.

Проведемо розрахунок кількості  пакетів абонентів 1ї категорії (телефонія). Згідно додатку 2,  один з кодеків G711, G726 , G729, який заданий варіантом завдання на КП має тривалість датаграм  Т_PDU  =20мс=0,02с

Розраховуємо кількість  пакетів даним кодеком за 1 секунду (n1)

n₁=1/Т_PDU=1/0,02= 50пакетів/сек

Швидкість кодування V буде розрахована за формулою (23)

                       V = V’ /n =8000/8=1000 байт/с                           (23)

 

Де: V’–швидкість кодування, залежить від виду використовуємого кодеку, необхідно брати з додатку 2. Для кодеку G729V_G729=8kбiт/с;     

      -8біт - кількість біт в 1му байті.

Розмір пакетизованих  даних ;                                                         

h= V*Т_PDU                            (24)

    h=1000*0,02=20байт = 160 біт/с

Для визначення розміру  пакету необхідно урахувати заголовки

Ip=20байт; UDP=8байт; RTP=12байт

Тоді сумарний склад  пакета буде складати

                          Vc=h+Ip+UDP+RTP                                                (25)                                                                                                   

Vc=160+20+8+12=200 байт

Для визначення кількості  пакетів яки генеруються абонентами першої категорії на 1му етапі впровадження використовуємо формулу (26)

                           N₁= n₁*t₁*f₁*П₁*Nip                                        (26)

N₁=50*120*5*1*22000=6,6*10⁸ пакетів за ГНН;

Де;      П₁=100%,=1 - доля абонентів 1ї категорії на 1му  етапі впровадження NGN                                                                                                                               

           N₁ - кількість пакетів абонентів 1ї категорії в ГНН на 1му етапі впровадження NGN

        n₁=50 - кількість пакетів,що генеруються кодеком G.711 або G.726 або G.729 за 1 секунду.(Додаток 2)

        t1=2хв.- тривалість розмови абонентами 1ї категорії в секундах=120с

        f1=5вик/гнн - кількість викликів за ГНН.

         П2'=80%=0,8  - доля абонентів 1ї категорії на  2му етапі впровадження NGN.

         Nip- загальна кількість абонентів  дільниці NGN.

 

Проведемо розрахунок кількості пакетів абонентів 2ї категорії (телефонія, та Інтернет) на 2му етапі впровадження

                              N2Т= n₁*t₂*f₂*П₂*Nip

                               N2Т=50*120*5*0,8*22000=5,28*10⁸пакетів за ГНН;

       Де;  N2Т-кількість пакетів абонентів 2ї категорії в ГНН на  2му етапі впровадження NGN при використанні голосових серверів (телефонія).

           П2'=80%  - доля абонентів 1ї категорії на  2му етапі впровадження NGN.

 

При використанні серверів передачі даних кількість пакетів яки генеруються абонентами 2ї категорії розраховується за формулою (27)

                          N2D= П₂*Nip*V₂ / h 

                          N2D=0,2*22000*10⁷/160=0,275*10⁹ пакетів за ГНН (27)

          П₂=20%=0,2  - доля абонентів 2ї категорії на  2му етапі впровадження NGN  

         V₂=10мбайт середній обсяг передачі даних за ГНН при даному способі підключення.

h  = 20байт

 

Далі необхідно розрахувати сумарну кількість пакетів абонентів 2ї категорії на 2му етапі впровадження NGN

                                               N₂  = N2_T +  N2_Д                                (28)                                                                                                                                

N₂ =5,28*10⁸+2,2*10⁹=2,728*10⁹пакетів за ГНН

На останньому 3му етапі  впровадження дільниці  NGN від 3ї  категорії абонентів, яки використовують послуги triple play (мова, дані, відео),

Кількість пакетів абонентів 3 ї категорії, яки використовують сервери передачі голосу розраховано за формулою (29)

                                                           N3Т= n₁*t_3Т*f₃*П_3’*Nip                 (29) 

N3Т=N2Т

N3Т=N2Т =5,28*10⁸ пакетів за ГНН;

 

Де: П_3’=80%  - доля абонентів 1ї категорії (телефонія) на  3-му етапі впровадження NGN, співпадає з П₂ =80% з долі абонентів 1ї категорії на 2-му етапі впровадження, тому результати розрахунків співпадають N3Т=N2Т

П₃=15%=0,15 - доля абонентів 2ї категорії (дані) на 3му етапі впровадження

            Визначаємо кількість пакетів абонентів активних користувачів Інтернет, при цьому V₃=100мбайт - середній обсяг передачі даних за ГНН для даної категорії.

                                              N3D= П_3’’*Nip*V₃ / h

    N3D=0,15*22000*10⁸/160=2*10⁹ пакетів за ГНН;

Де;h-розмір пакетизованих  даних, згідно формули (24) h=20 байт.

 

При розрахунку кількості  пакетів яки генеруються користувачами "відео послуг", розмір пакета не повинен перевищувати 200 байт. Найбільш перспективна послуга IPTV - передача каналів телебачення за допомогою протоколу IP.

Передбачаємо що в  мультисервісної мережі є можливість користування 40 каналами TV. KTV =40. Для забезпечення задовільної якості швидкість кодування повинна бути порядку 2 мбіт/с.

Таким чином при  швидкості передачі V=2048000біт/с і розмірів навантаження пакета n₁₌60байт=1280 біт, кількість пакетів, яки необхідні для трансляції 1го каналу, буде розрахована за формулою

                                                      n3=V/ h                                     (30)                              

                              n₃=2048000/1280 = 1600 пакетів/с

Тоді кількість пакетів, які генеруються 40-ка каналами TV в ГНН розрахована за формулою  (31)

                                          N3B = KTV*n₃*t_3B*60+ П₃Nip*V₃/h                   (31)

 

   N3B =40*1600*60*60+0,05*22000*10⁸/1280=2,6*10⁹ пак. за ГНН ;  

      

Де: n₃- кількість пакетів, яки необхідні для трансляції 1го каналу,

h = 160 байт  = 1280 біт кількість пакетів,  при трансляції 1-го каналу TV

KTV=40 – кількість каналів ТV

V₃=100мбайт=10⁸ - середній обсяг передачі даних  за ГНН для даної категорії.                                   

П₃=0,05 відсоток абонентів,які використовують послугу «відео»

t_3B"= 60хв. - тривалість виклику при користуванні послуги "відео".

Сумарна кількість пакетів, яки генеруються третьою групою користувачів в ГНН буде розрахована  за формулою   (32)

 

N₃= N_3T +N_3D +N_3B

 

N₃=0,528*10⁹+16,5*10⁹⁺2,6*10^{9 =}19,628*10⁹пакетів за ГНН

Таким чином сумарна  кількість пакетів, яки повинен  обробляти мультисервісний вузол доступу , розраховується  за формулою (32)

                                       Nc=N₁+N₂+N₃                                          (32)

Nc=0,66*10⁹+2,728*10⁹+19,628*10⁹=23,016*10⁹пакетів за годину

 За 1й період впровадження V_c1=N₁/3600=0,66*10⁹/3600=1,83*10⁵пакетів/с;

 За 2й період впровадження V_c2=N₂/3600=2,728*10⁹/3600=7,57*10⁵пакетів/с

 За 3й період впровадження V_c3=N₃/3600=17,948*10⁹/3600=49,85*10⁵пакетів/с

    Результати розрахунків кількості пакетів  для 1го,2го,3го етапів впровадження NGN зведені в таблицю 4.5

 

 

 

 

 

 

 

Результати розрахунку кількості пакетів Таблиця 4.5

Етапи Впров. NGN	% від Nip	К-сть Виклик В ГНН	Тривал 1го вик В ГНН (хвил)	Тип Код/ Тривал. Датаграм (мс)	Швид. Кодув V (байт/с)	Розмір Пакет Даних h (байт)	Обсяг Даних В ГНН V(байт)	К-сть пакетів різних гр. за ГНН N(п/г) *109	К-сть пакетів різних гр. за 1 сек N с1 (п/c) *105
1етап (телеф)	П1=100	f11=5	T=2	729/20	1000	20		N1Т= 0,66	N c1= 1,83
2й етап (телеф. Інтерн.)	П2’=80 П2=20	F21=5 F21=5	T=2	729/20	1000	20	V2=107	N2T= 0,528 N2Д= 2,2	N c2= 7,57
3й етап (телеф.   Інтерн. Відео)	П3=80   П3’’=15 П3’’’=5	F=5	T=2 T=60	729/20   729/20 711/20	1000   1000 8000	20   20 160	V3=107 V3=108	N3T= 0,528 N3Д= 16,5 N3в= 0.92	N c3= 49,85
Сумарна кількість пакетів								Nc= 21,394	-