Расчет параметров уровня доступа корпоративной мультсервисной сети предприятия

Интенсивность вызовов от абонентов PSTN PPSTN = 5 выз./ЧНН.
Интенсивность вызовов от SIP абонентов PSIP = 5 выз./ЧНН.
Интенсивность вызов в одном потоке Е1 от ССОП PССОП = 35 выз./ЧНН.
Общая интенсивность вызовов, поступающая на гибкий коммутатор, равна:
(3.6)
Тогда общая интенсивность вызовов равна:
PCALL =
Нижний предел производительности гибкого коммутатора по обслуживанию потока вызовов PCALL равен:
(3.7)
где kPSTN, kISDN, kV5, kPBX, kSHM – поправочные коэффициенты, которые характеризуют возможности системы по обслуживанию данного типа вызовов относительно «идеального» типа, примем их равными 1.
Тогда PSX = 8135 выз./ЧНН.
Параметры интерфейсов подключения к пакетной сети
Параметры интерфейсов подключения к пакетной сети определяются исходя из интенсивности обмена сигнальными сообщениями в процессе обслуживания вызовов.
Обозначим:
LMEGACO – средняя длина сообщения (в байтах) протокола MEGACO;
NMEGACO – среднее количество сообщений протокола MEGACO при обслуживании вызова;
LSIP – средняя длина сообщения (в байтах) протокола SIP;
NSIP – среднее количество сообщений протокола SIP при обслуживании вызова;
Nф – суммарное количество факсимильных аппаратов на сети;
Nsip – суммарное количество абонентов SIP на сети.
Тогда

(3.8)
где VSX – минимальный полезный транспортный ресурс, в бит/с, которым гибкий коммутатор должен подключаться к пакетной сети, для обслуживания вызовов в инфраструктуре абонентского концентратора;
ksig – коэффициент использования транспортного ресурса при передаче сигнальной нагрузки. По аналогии с расчетом сигнальной сети ОКС7, примем ksig = 5, что соответствует нагрузке 0,2 Эрл;
1/450 – результат приведения размерности «байт в час» в «бит в секунду».
Рассчитаем транспортный ресурс для передачи сигнальной информации.
Примем, что средняя длина всех сигнальных сообщений равна 50 байтам, в среднее количество сообщений при обслуживании вызова равно 10. Тогда:



3.4. Расчет оборудования шлюзов

Определим транспортный ресурс шлюзов для передачи сигнальной информации, учитывая, что шлюз доступа и транспортный шлюз с ССОП представляют собой единое устройство и имеют один общий интерфейс для подключения к пакетной сети, по формуле:

(3.9) Кроме того, в шлюзе должен быть предусмотрен транспортный ресурс для обмена сообщениями протокола MEGACO, используемого для управления шлюзом, который определяется по формуле:

(3.10)
Для передачи сигнальной информации с целью обслуживания вызовов требуются следующие полосы пропускания:

бит/с.
бит/с.
бит/с.
бит/с.
бит/с.
бит/с.
бит/с.
бит/с.
бит/с.
бит/с.

Видно, что значение равно значению . Результаты вычислений занесем в таблицу 3.14.






Таблица 3.14. Значения полосы пропускания для сигнального трафика шлюзов
Филиал , бит/с , бит/с , бит/с Филиал-0 805 805 1610 Филиал-1 527 527 1054 Филиал-2 417 417 834 Филиал-3 472 472 944 Филиал-4 417 417 834 Филиал-5 417 417 834 Филиал-6 417 417 834 Филиал-7 472 472 944 Филиал-8 472 472 944 Филиал-9 472 472 944
Определим транспортный ресурс для передачи пользовательской информации между шлюзом и коммутатором LAN.
Определим транспортный ресурс для передачи факсимильных сообщений по формуле:

(3.11)
где = 14,4 Кбит/с – средняя скорость передачи факсимильных сообщений.
Определим транспортный ресурс для передачи пользовательской информации при соединении с абонентами ССОП по формуле:

(3.12)
Суммарный транспортный ресурс для передачи пользовательской информации между шлюзом и коммуатором равен:

(3.13)
Таблица 3.15. Значения полосы пропускания для передачи пользовательской информации шлюзов
Филиал , Кбит/с , Кбит/с , Кбит/с Филиал-0 33 444 477 Филиал-1 26 259 285 Филиал-2 18 278 296 Филиал-3 22 112 134 Филиал-4 18 90 108 Филиал-5 18 148 166 Филиал-6 18 209 227 Филиал-7 22 91 113 Филиал-8 22 95 117 Филиал-9 22 90 121
Суммарный транспортный ресурс для подключения шлюза к коммутатору пакетной сети равен:

(3.14) Кбит/с.
Кбит/с.
Кбит/с.
Кбит/с.
Кбит/с.
Кбит/с.
Кбит/с.
Кбит/с.
Кбит/с.
Кбит/с.

3.5. Расчет коммутаторов пакетной сети

Определение необходимого транспортного ресурса
Определим транспортный ресурс для передачи сигнальной информации абонентов SIP по формуле:

(3.15)
Т.к. пользовательская информация абонентов SIP не проходит через коммутатор в случае соединения абонентов одного филиала, определим транспортный ресурс для передачи пользовательской информации абонентов SIP по формуле:
(3.16)
где:
k – коэффициент избыточности использования ресурса, k = 1,25;
x – доля вызовов, в которых используется кодек G.711, x = 0,9;
xvid – доля вызовов, в которых используется видеосвязь, xvid = 0,03;
– средняя полоса пропускания, требуемая для видео потока с использованием кодека Н.264, примем = 384 Кбит/с;
– скорость передачи кодека G.729A;
– скорость передачи кодека G.711.
Минимально необходимый транспортный ресурс для подключения LAN к коммутатору LAN равен:

(3.17)
Таблица 3.16. Значения транспортного ресурса для подключения LAN
Филиал , бит/с , Кбит/с , Кбит/с Филиал-0 12084 3920 4041 Филиал-1 4056 901 942 Филиал-2 3334 741 775 Филиал-3 2778 618 646 Филиал-4 2223 494 517 Филиал-5 3889 864 903 Филиал-6 5639 1253 1309 Филиал-7 2167 481 503 Филиал-8 2278 507 530 Филиал-9 2389 503 52
В соответствии с топологией сети определим информационные потоки между коммутаторами SWi и VPN сетью предприятия Vi_VPN:
Таблица 3.17. Расчет трафика VPN
Участок сети Информационные потоки Vi_VPN SW0 ↔ VPN SW1 ↔ VPN VUSER1j +VUSERi1+ VsxSIGN1 + Vi_data SW2 ↔ VPN VUSER2j +VUSERi2+ VsxSIGN2 + Vi_data SW3 ↔ VPN VUSER3j +VUSERi3+ VsxSIGN3 + Vi_data SW4 ↔ VPN VUSER4j +VUSERi4+ VsxSIGN4 + Vi_data SW5 ↔ VPN VUSER5j +VUSERi5+ VsxSIGN5 + Vi_data SW6 ↔ VPN VUSER6j +VUSERi6+ VsxSIGN6 + Vi_data SW7 ↔ VPN VUSER7j +VUSERi7+ VsxSIGN7 + Vi_data SW8 ↔ VPN VUSER8j +VUSERi8+ VsxSIGN8 + Vi_data SW9 ↔ VPN VUSER9j +VUSERi9+ VsxSIGN9 + Vi_data
В таблице 3.16:
Vi_data – транспортный ресурс для передачи данных, требуемый для филиала i для приложений электронной почты, системы коммерческого учета электроэнергии и системы бухгалтерского учета;
VUSERij (i, j = 0..9) – транспортный ресурс для передачи пользовательской информации от филиала i к филиалу j, соответствующий нагрузке в табл. 3.12 и определяемый по формуле:

(3.18)
где – доля факсимильных аппаратом в общем числе абонентов филиала i;
VsxSIGNi (i = 1..9) – транспортный ресурс для передачи сигнальной информации от филиала i, поступающей на гибкий коммутатор при обслуживании вызовов, определяемый по формуле:
(3.19)
Рассчитанные значения доли факсимильных аппаратом в общем числе абонентов филиала i запишем в таблицу 3.18.


Таблица 3.18
Филиал Филиал-0 0,03 Филиал-1 0,07 Филиал-2 0,06 Филиал-3 0,09 Филиал-4 0,08 Филиал-5 0,05 Филиал-6 0,03 Филиал-7 0,11 Филиал-8 0,10 Филиал-9 0,10
Результаты расчетов по формуле (3.18) сведем в таблицу 3.19.
Таблица 3.19. Результаты расчета трафика VPN (речь)
j 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 VUSER0j, Кбит/с - 32 32 32 32 31 31 D32 32 32 VUSER1j, Кбит/с 31 - 31 32 31 31 31 32 32 31 VUSER2j, Кбит/с 31 31 - 32 31 31 31 32 32 31 VUSER3j, Кбит/с 31 31 31 - 31 31 31 32 31 31 VUSER4j, Кбит/с 31 31 31 31 - 31 31 31 31 31 VUSER5j, Кбит/с 31 31 31 31 31 - 31 31 31 31 VUSER6j, Кбит/с 31 32 31 32 32 31 - 32 32 32 VUSER7j, Кбит/с 31 31 31 31 31 31 31 - 31 31 VUSER8j, Кбит/с 31 31 31 31 31 31 31 31 - 31 VUSER9j, Кбит/с 31 31 31 31 31 31 31 31 31 -
Вычисленные значения VsxSIGNi запишем в таблицу 3.20.

Таблица 3.20. Значения полосы пропускания для сигнализации
Филиал VsxSIGNi, бит/с Филиал-1 6527 Филиал-2 2694 Филиал-3 5194 Филиал-4 4583 Филиал-5 6250 Филиал-6 8000 Филиал-7 4583 Филиал-8 4694 Филиал-9 4805
Рассчитаем значения Vi_data – транспортный ресурс для передачи данных (файлов), требуемый для филиала i.
Введем обозначения:
Yаб – нагрузка, поступающая от абонентов ЛВС при передаче данных;
С – число вызовов в ЧНН, С = 20;
Т – средняя длительность сеанса связи, Т = 1 с;
Pi – количество пакетов, генерируемое узлом i за 1 с;
B – средняя скорость передачи данных, B = 2 Мбит/с;
L – длина пакета;
Nвс_i – число заявок на виртуальные соединения от абонентов филиала i.
Значение нагрузки Yаб рассчитаем по формуле:
(3.20)

Количество пакетов, которое генерируется узлом i за 1 с:

(3.21)
где Nвс_i = Nlan_i · Yаб.
Длина пакета зависит от вида инкапсуляции и длины поля данных. Для передачи файлов инкапсуляция схематично показана на рисунке 3.3:

Рис. 3.3. Инкапсуляция данных
Длины заголовков пакетов имеют следующие значения:
Ethernet – 26 байт (208 бит);
IP – 20 байт (160 бит);
TCP – 24 байта (192 бита).
Длину поля данных примем равной 1000 байт.
Тогда L = 26 + 20 + 24 + 1000 = 1070 байт (8560 бит).
Рассчитаем количество пакетов Pi :












Используя коэффициент замыкания нагрузки, рассчитаем количество пакетов, передаваемых пользователям в других узлах сети:
Pi_исх = (1( Ki)· Pi . (3.22) P0_исх = (1( 0,27)· 608 = 444 пак./с,
P1_исх = (1( 0,5)· 204 = 102 пак./с,
P2_исх = (1( 0,5)· 123 = 62 пак./с,
P3_исх = (1( 0,5)· 129 = 65 пак./с,
P4_исх = (1( 0,5)· 106 = 53 пак./с,
P5_исх = (1( 0,5)· 200 = 100 пак./с,
P6_исх = (1( 0,5)· 234 = 117 пак./с,
P7_исх = (1( 0,5)· 103 = 52 пак./с,
P8_исх = (1( 0,5)· 108 = 54 пак./с,
P9_исх = (1( 0,5)· 103 = 52 пак./с.

Принимая количество передаваемых пакетов равным количеству принимаемых пакетов, рассчитаем емкость канала VPN для передачи файлов:

Vi_data = 2· Pi_исх · L · ρ бит/с, (3.22) где ρ – коэффициент загрузки канала, примем ρ = 0,6.
V0_data = 2 · 444 · 8560 · 0,6 = 4560768 бит/с,
V1_data = 2 · 102 · 8560 · 0,6 = 1047744 бит/с,
V2_data = 2 · 62 · 8560 · 0,6 = 636864 бит/с,
V3_data = 2 · 65 · 8560 · 0,6 = 667680 бит/с,
V4_data = 2 · 53 · 8560 · 0,6 = 544416 бит/с,
V5_data = 2 · 100 · 8560 · 0,6 = 1027200 бит/с,
V6_data = 2 · 117 · 8560 · 0,6 = 1201824 бит/с,
V7_data = 2 · 52 · 8560 · 0,6 = 534144 бит/с,
V8_data = 2 · 54 · 8560 · 0,6 = 554688 бит/с,
V9_data = 2 · 52 · 8560 · 0,6 = 534144 бит/с.

Результаты расчетов трафика по формулам таблицы 3.17 запишем в таблицу 3.21.
V0_VPN = 2810 + 45,19+ 4560,76 = 7415,95Кбит/с,
V1_VPN = 563 + 6,52 + 1047,74 = 1617,26 Кбит/с,
V2_VPN = 562 + 2,69 + 6368,64=6933,33 Кбит/с,
V3_VPN = 563 + 5,19 + 667,68 = 1235,87 Кбит/с,
V4_VPN = 560 + 4,58 + 544,41 = 1108,99 Кбит/с,
V5_VPN = 558 + 6,25 + 1027,20= 1591,45 Кбит/с,
V6_VPN = 564 + 8,00 +1201,82 = 1773,82 Кбит/с,
V7_VPN = 563 + 4,58 + 544,42 = 1112 Кбит/с,
V8_VPN = 562 + 4,69 + 544,68 = 1111,37 Кбит/с,
V9_VPN = 560 + 4,80 + 534,14 = 1098,94 Кбит/с.

Необходимую пропускную способность каналов связи определим использования IPSec протокола для передачи данных в шифрованном виде. Использование данного протокола повышает требования к пропускной способности в среднем на 20%.




Таблица 3.21. Расчет пропускной способности каналов связи
Участок сети Трафик Vi_VPN , Кбит/с Необходимая пропускная способность канала связи, Мбит/с SW0 ↔ VPN 7415,95 7.7 SW1 ↔ VPN 1617,26 1,9 SW2 ↔ VPN 6933,33 8,4 SW3 ↔ VPN 1235,87 1,5 SW4 ↔ VPN 1108,99 1,4 SW5 ↔ VPN 1591,45 1,9 SW6 ↔ VPN 1773,82 2,2 SW7 ↔ VPN 1112 1,4 SW8 ↔ VPN 1111,37 1,4 SW9 ↔ VPN 1098,94 1,4
Расчет производительности коммутатора LAN
Введем следующие обозначения:
LETH – минимальная длина кадра Ethernet, используемого при передаче информации (как пользовательской, так и сигнальной) внутри пакетной сети.
Принимая условие отсутствия собственного коммутатора в используемых шлюзах, производительность коммутаторов транспортной сети SW0..SW9 определим по формуле

(3.20)
При LETH = 72 байта (минимальная длина поля данных, согласно RFC 894, 46 байт плюс заголовок 26 байт) находим производительность коммутаторов SW0..SW9, требуемую для обслуживания вызовов.










3.6. Определение емкостных параметров подключения

Количество интерфейсов для подключения к пакетной сети определяется по формуле:

(3.22)
где V – требуемая скорость подключения;
– полезный транспортный ресурс одного интерфейса.
Определим емкостные параметры для подключения оборудования гибкого коммутатора к пакетной сети. Количество интерфейсов 100 Мбит/с для подключения гибкого коммутатора равно:



Количество интерфейсов 100 Мбит/с для подключения шлюзов к пакетной сети в каждом филиале равно 1.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Внедрение корпоративных мультисервисных сетей обеспечивает оперативный обмен информацией между удаленными подразделениями в рамках единого защищенного информационного пространства способствует повышению производительности труда сотрудников.
В работе рассмотрены принципы построения мультисервисных корпоративных сетей на базе технологии IP/MPLS с коммутацией пакетов. Рассмотрены методики расчета физических параметров сети доступа. Приведены примеры оборудования для организации корпоративной мультисервисной сети. Проведен расчет сети доступа предприятия ОАО «Спецстрой», имеющего головной офис и 9 филиалов.
Результаты работы могут быть использованы при моделировании корпоративной сети с целью детализации проекта, уточнения требований к аппаратному и программному обеспечению и оптимизации проекта.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения. – М.: ОАО «ГИПРОСВЯЗЬ», 2005. – 240 с.
Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. SOFTSWITCH. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2006. – 368 с.
Бакланов И.Г. NGN: принципы построения и организации / под ред. Ю.Н. Чернышова. – М.: Эко-Трендз, 2008. – 400 с.
Гольдштейн Б.С., Соколов Н.А., Яновский Г.Г. Сети связи: Учебник для вузов. – СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – 400 с.
Гольдштейн Б.С., Зарубин А.А., Саморезов В.В. Протокол SIP. Справочник. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2005. – 456 с.
Приказ Министерства информационных технологий и связи РоссийскойФедерации от 27.09.2007 № 113 «Об утверждении Требований к организационно-техническому обеспечению устойчивого функционирования сети связи общего пользования». URL: http://minsvyaz.ru/ru/documents/3921/ (дата обращения: 01.02.2018).
Моисеев, В.И. Методика расчета параметров линии доступа мультисервисной сети / В.И. Моисеев, Б.Я. Лихтциндер // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2018. – Т. 18, № 3. – С. 51–58.
Росляков А.В., Самсонов М.Ю., Шибаева И.В. IP-телефония. – М.: Эко-Трендз, 2003. – 252 с.
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2006. – 958 с.
Ананьев А.Н. Проектирование мультисервисных корпоративных сетей региональных операторов связи. М.: Радио и связь, 2002.- 92 с.








3



А почему рисунок на боку?
Тоже на боку?