В настоящее время построение мультисервисных сетей с интеграцией различных услуг является одним из наиболее перспективных направлений развития сетей. Основная задача мультисервисных сетей заключается в обеспечении сосуществования и взаимодействия разнородных коммуникационных подсистем в единой транспортной среде, когда для передачи обычного трафика (данных) и трафика реального времени (голоса и видео) используется единая инфраструктура.

Рост популярности мультисервисных сетей связи - одна из самых заметных тенденций российского рынка телекоммуникационных услуг в последние годы. Мультисервисная сеть представляет собой универсальную многоцелевую среду, предназначенную для передачи информации с использованием технологии коммутации пакетов (IP). Она отличается надежностью, характерных для телефонных сетей и обеспечивает низкую стоимость передачи в расчете на единицу объема информации. Основной задачей мультисервисных сетей является обеспечение работы разнородных информационных и телекоммуникационных систем, и приложений в единой транспортной среде, когда для передачи и обычного трафика и трафика другой информации используется единая инфраструктура.

Мультисервисная сеть имеет следующие особенности:

- универсальный характер обслуживания разных приложений;

- независимость от технологий услуг связи и гибкость получения набора, объема и качества услуг;

- полная прозрачность взаимоотношений между поставщиком услуг и пользователями.

Интеграция трафика разнородных данных и речи позволяет качественно повысить эффективность информационной поддержки управление любым предприятием. Мультисервисная сеть, используя единый канал для передачи данных разных типов, дает возможность уменьшить разнообразие типов оборудования, применять единые стандарты и технологии, централизованно управлять коммуникационной средой.

Мультисервисные сети поддерживают такие виды услуг, как:

- телефонная и факсимильная связь;

- выделенные цифровые каналы с постоянной скоростью передачи;

- пакетная передача данных (FR) с требуемым качеством сервиса;

- передача изображений, видеоконференцсвязь, телевидение;

- услуги по требованию (On-Demand), IP - телефония;

- широкополосный доступ в Интернет;

- сопряжение удаленный ЛВС, в том числе, работающих на различных стандартах;

- создание виртуальных корпоративных сетей, коммутируемых и управляемых пользователем.

В настоящем курсовом проекте будет рассчитана мультисервисная сеть с заданной топологией и параметрами для расчета.

1. Расчет оборудования шлюзов

Для выполнения расчета нагрузки на оборудование шлюзов и АТС введем следующие переменные:

N_PTSN - число абонентов, использующих подключение по аналоговой абонентской линии;

N_ISDN - число абонентов, использующих подключение по базовому доступу ISDN;

N_SHM - число абонентов с терминалами SIP, H.323, использующих подключение по Ethernet-интерфейсу;

N_LAN - число LAN, подключаемых к Ethernet-маршрутизатору на уровне шлюза доступа или маршрутизатора;

N_{i_LAN} - число абонентов, подключаемых к LANi, где i - номер LAN;

N_PBX - число УПАТС, подключаемых к шлюзу;

N_{K_PBX} - число пользовательских каналов в интерфейсе подключения УПАТС k (число потоков Е1), где k - номер УПАТС.

Нагрузка, поступающая на УПАТС, рассчитывается по формуле:

(1.1)

Нагрузка, поступающая на IP-АТС, рассчитывается по формуле:

(1.2)

Нагрузка, создаваемая абонентами шлюза, рассчитывается по формуле:

(1.3)

Для определения внутристанционной нагрузки, замыкаемой на уровне УПАТС, IP-АТС и шлюза, необходимо сначала вычислить долю возникающей нагрузки для каждого узла от общей возникающей нагрузки сети по формулам (1.4) - (1.6) соответственно:

* 100%, (1.4)

где n - число зон проектирования сети связи.

* 100%, (1.5)

* 100%. (1.6)

По полученным из выражений (1.4) - (1.6) значениям _{вн_i} для каждого рассчитываемого узла по таблице 1 определяется процент внутристанционного сообщения K_внi.

Расчет внутристанционных нагрузок для УПАТС каждой зоны проектирования выполняется по формуле:

. (1.7)

Исходящая нагрузка для УПАТС определяется выражением:

. (1.8)

По полученной исходящей нагрузке от УПАТС по первой формуле Эрланга рассчитывается число соединительных линий между УПАТС и шлюзом:

(1.9)

где p - потери по вызовам (p = 0.01 для каналов местной связи и p = 0.001 для каналов междугородней связи); Y - расчетное значение поступающей нагрузки; V - число линий пучка; - краткая условная форма записи первой формулы Эрланга для пучка V линий и нагрузки Y.

Расчет числа соединительных линий можно провести с использованием графиков, построенных по формуле (1.9) и приведенных на рисунке 1.1.

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Рисунок 1.1 - Заданная топология сети

Затем требуется рассчитать количество Е1, учитывая, что один поток Е1 содержит 30 соединительных линий.

Общая нагрузка, поступающая на шлюз, рассчитывается по следующей формуле:

(1.10)

Исходящая нагрузка для IP-АТС и шлюза определяется выражениями:

. (1.11)

. (1.12)

Ниже приведем расчет нагрузок, по представленным выше формулам (1.1) - (1.12) для каждого узла.

Зона проектирования №1.

Нагрузка, поступающая на УПАТС:

0,1*700 + 0,2*90 = 70+18 = 88 Эрланг;

Нагрузка, поступающая на IP-АТС:

0,1*2000 + 0,2*100 + 0,2*2000 = 200+10+400 = 610 Эрланг;

Нагрузка, создаваемая абонентами шлюза:

0,1*5000 + 0,2*300 = 500+600 = 1100 Эрланг;

Определение внутристанционной нагрузки:

= 1100+ 150 = 1250 Эрланг;

= 705 + 170 + 1550 = 2425 Эрланг;

= 239 + 31,5 = 260,5 Эрланг;

* 100% =

* 100% =

* 100% =

Суммарное число абонентов GW_{_1} = 300 + 100 = 400 ед.

Суммарное число абонентов IP-ATC_{_1} = 500+ 0 + 150 = 650 ед.

Суммарное число абонентов УПАТС_{_1} = 800 + 0 = 800 ед.

Суммарное число абонентов на узел = 400+650+800 = 1850 ед.

Таким образом k_вн составит:

* 100%

* 100%

* 100%

Расчет внутристанционных нагрузок принимает вид:

Исходящая нагрузка УПАТС составит:

(V = 80).

Исходящая нагрузка IP-АТС составит:

.

Исходящая нагрузка шлюза GW составит:

.

Зона проектирования №2.

Нагрузка, поступающая на УПАТС:

0,1*0 + 0,2*200 = 0 + 40 = 40 Эрланг;

Нагрузка, поступающая на IP-АТС:

0,1*400 + 0,2*410 + 0,2*0 = 40+82+0 = 122 Эрланг;

Нагрузка, создаваемая абонентами шлюза:

0,1*200 + 0,2*150 = 20+30 = 50 Эрланг;

* 100% =

* 100% =

* 100% =

Суммарное число абонентов GW_{_2} = 200 + 150 = 350 ед.

Суммарное число абонентов IP-ATC_{_2} = 400 + 410 + 0 = 810 ед.

Суммарное число абонентов УПАТС_{_2} = 0 + 200 = 200 ед.

Суммарное число абонентов на узел = 350+810+200 = 1360 ед.

Таким образом k_вн составит:

* 100%

* 100%

* 100%

Расчет внутристанционных нагрузок принимает вид:

Исходящая нагрузка УПАТС составит:

(V = 65).

Исходящая нагрузка IP-АТС составит:

.

Исходящая нагрузка шлюза GW составит:

.

Зона проектирования №3.

Нагрузка, поступающая на УПАТС:

0,1*750 + 0,2*100 = 75 + 20 = 95 Эрланг;

Нагрузка, поступающая на IP-АТС:

0,1*300 + 0,2*300 + 0,2*700 = 30+60+140 = 230 Эрланг;

Нагрузка, создаваемая абонентами шлюза:

0,1*350 + 0,2*0 = 35 Эрланг;

* 100% =

* 100% =

* 100% =

Суммарное число абонентов GW_{_3} = 350 + 0 = 350 ед.

Суммарное число абонентов IP-ATC_{_3} = 300 + 300 + 700 = 1300 ед.

Суммарное число абонентов УПАТС_{_3} = 750 + 100 = 850 ед.

Суммарное число абонентов на узел = 350+1300+850 = 2500 ед.

Таким образом k_вн составит:

* 100%

* 100%

* 100%

Расчет внутристанционных нагрузок принимает вид:

Исходящая нагрузка УПАТС составит:

(V = 70).

Исходящая нагрузка IP-АТС составит:

.

Исходящая нагрузка шлюза GW составит:

.

Зона проектирования №4.

Нагрузка, поступающая на УПАТС:

0,1*440 + 0,2*150 = 44+30 = 74 Эрланг;

Нагрузка, поступающая на IP-АТС:

0,1*550 + 0,2*350 + 0,2*250 = 55+70+50 = 175 Эрланг;

Нагрузка, создаваемая абонентами шлюза:

0,1*400 + 0,2*150 = 40 + 30 = 70 Эрланг;

* 100% =

* 100% =

* 100% =

Суммарное число абонентов GW_{_4} = 400 + 150 = 550 ед.

Суммарное число абонентов IP-ATC_{_4} = 550 + 350 + 250 = 1150 ед.

Суммарное число абонентов УПАТС_{_4} = 440 + 150 = 590 ед.

Суммарное число абонентов на узел = 550+1150+590 = 2290 ед.

Таким образом k_вн составит:

* 100%

* 100%

* 100%

Расчет внутристанционных нагрузок принимает вид:

Исходящая нагрузка УПАТС составит:

(V = 40).

Исходящая нагрузка IP-АТС составит:

.

Исходящая нагрузка шлюза GW составит:

.

Полученные данные, из выше приведенного расчета, занесем в таблицу 1.1, в которой будут указаны данные о нагрузках на оборудование шлюзов и АТС. Число линий пучка V определили по таблице значений первой формулы Эрланга при р = 0,01.

Таблица 1.1

Значение нагрузок на оборудование шлюзов и АТС

1.2 Расчет пропускной способности каналов

При расчетах определятся требуемая суммарная производительность маршрутизаторов магистрального уровня пакетной сети вне зависимости от используемой топологии.

Необходимо ввести следующие переменные:

L_IP - средняя длина пакета IP, используемого при передачи пользовательской и сигнальной информации внутри пакетной сети;

M_GW - доля потока пользовательской информации, замыкающейся на уровне шлюза;

1 - M_GW - для потока пользовательской информации, поступающую в пакетную сеть.

В пакетную сеть поступает доля пользовательской информации от шлюзов и информация сигнализации в направлении гибкого коммутатора, тогда минимальная производительность оборудования маршрутизаторов пакетной сети рассчитывается по формуле:

(3.1)

где l - номер шлюза.

Если на уровне шлюза осуществляется замыкание пользовательской нагрузки, то такой шлюз должен иметь собственный коммутатор, производительность которого может быть оценена по формуле:

(3.2)

Доля потока пользовательской информации, замыкающейся на уровне шлюза, рассчитывается следующим образом:

(3.3)

где k - номер шлюза.

Приведем расчет производительности коммутатора шлюза и маршрутизатора для каждого узла проектирования.

Зона проектирования 1:

Поток пользовательской информации, замыкающийся на уровне шлюза:

M_{GW_1} =

Производительность коммутатора:

P_{GW_1} =

Минимальная производительность оборудования маршрутизаторов пакетной сети:

P_{SW_1} = .

Зона проектирования 2:

Поток пользовательской информации, замыкающийся на уровне шлюза:

M_{GW_2} = ;

Производительность коммутатора:

P_{GW_2} =

Минимальная производительность оборудования маршрутизаторов пакетной сети:

P_{SW_2} = .

Зона проектирования 3:

Поток пользовательской информации, замыкающийся на уровне шлюза:

M_{GW_3} = ;

Производительность коммутатора:

P_{GW_3} =

Минимальная производительность оборудования маршрутизаторов пакетной сети:

P_{SW_3} = .

Зона проектирования 4:

Поток пользовательской информации, замыкающийся на уровне шлюза:

M_{GW_4} = ;

Производительность коммутатора:

P_{GW_4} =

Минимальная производительность оборудования маршрутизаторов пакетной сети:

P_{SW_4} = .

Полученные данные о расчете производительности коммутатора шлюза и маршрутизатора для каждого узла проектирования занесем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Значения производительности коммутаторов шлюзов и маршрутизаторов

Схема организации взаимодействия между маршрутизаторами, представленная на рисунке 1.1, построена таким образом, что в случае обрыва прямой связи между любыми двумя объектами нагрузка между ними будет передаваться через другие маршрутизаторы. Таким образом, ресурс должен рассчитываться исходя из обеспечения резервирования. Для выполнения этого условия транспортные потоки между оборудованием маршрутизаторов должны обеспечивать требования, приведенные в таблице 3.4.

Таблица 3.4

Пример организации маршрутов пользовательского трафика

При расчете с учетом резерва необходимо выяснить, сколько обходных маршрутов используется для передачи информации вышедшего из строя участка сети. Например, рассмотрим участок сети 2-3 (рисунок 1.1).

Рисунок 3.1 - Резервные маршруты при нарушении связи

При нарушении связи на участках 1-2, 1-3, 2-4 и 3-4 поток информации между этими узлами пройдет между шлюзами SW2-SW3. При этом необходимо учесть ресурс 1-2 может пройти по другим резервным маршрутам, что наглядно представлено на рисунке 3.1:

Из рисунка 3.1 а) видно, что участок SW1-SW3 задействован в обоих резервных маршрутах, а рассматриваемый участок SW2-SW3 задействован только в одном пути, поэтому ресурс участка 2-3 рассчитывается в соотношении 50%.

На рисунке 3.1 б) представлены резервные пути для передачи информации в случае нарушения связи между шлюзами SW1-SW3. Участок SW1-SW2 задействован в обоих резервных маршрутах, а рассматриваемый участок SW2-SW3 задействован только в одном пути, поэтому ресурс участка 2-3 рассчитывается в соотношении 50%.

Таким образом, рассчитаем ресурс взаимодействия между маршрутизаторами с учетом запаса по резервированию при заданной в задании топологии при нарушении связи на участках, приведенных в таблице 3.4.

Ресурс с учетом резервирования на участке SW1-SW2 составит:

V_1-2рез. = 303,54 + 534,65/2 + 573,46/2 + 422,77/2 + 485,61/2 = 1311,76

Мбит/с.

Ресурс с учетом резервирования на участке SW1-SW3 составит:

V_1-3рез. = 534,65 + 573,96/2 + 458,61/2 + 422,77/2 = 1275,57 Мбит/с.

Ресурс с учетом резервирования на участке SW2-SW4 составит:

V_2-4рез. = 485,61 + 573,46/2 + 422,77 + 303,54/2 + 534,65/2 = 1614,205 Мбит/с.

Ресурс с учетом резервирования на участке SW3-SW4 составит:

V_3-4рез. = 422,77 + 485,61 + 534,65/2 + 303,54/2 = 1327,475 Мбит/с.

Полученные результаты расчета ресурса с учетом резервирования на участках сведем в таблицу 3.5.

Таблица 3.5

Транспортный ресурс между шлюзами проектируемой сети

4. Выбор оборудования сети и параметров подключения

Коммуникационный сервер S8700 в конфигурации Multi Connect является развитием модели Definity G3r. Сервер Avaya S8700 использует стандартный микропроцессорный механизм на базе процессора Pentium 3. Коммуникационный сервер поддерживает Communication Manager R2.1.

Рассматриваемый сервер использует высокоскоростные соединения для маршрутизации речи, данных и видеоинформации между аналоговыми и цифровыми соединительными линиями, каналами данных, подключенными к хост - компьютерам терминалами ввода данных, ПК и адресами IP - сети.

Процессорный комплекс в данной конфигурации вынесен за пределы статива станции и реализован на базе дублированного сервера S8700, стандартной промышленной платформы фирмы Intel. В качестве операционной среды используется Linux, хорошо зарекомендовавший себя в работе с приложениями, требующими больших ресурсов процессорной емкости. В качестве приложения на сервере S8700, использующем Linux, работает программное обеспечение Avaya MultiVantageTM.

Соединение управляющего комплекса со стативами станции осуществляется по выделенной сети Ethernet, остальными составляющими процессорного комплекса являются коммутатор передачи данных семейства Cajun и дублированный источник бесперебойного питания.

Плата IP Service Interface в стативах станции отвечает за передачу управляющей информации от сервера по протоколу H.248.

В конфигурации системы физически разнесены управляющее соединение процессор - статив (IP, H.248) и межстативные соединения (оптика, коммутируемые каналы, ATM). Сохраняется возможность дублирования управляющего комплекса и межстативных соединений для обеспечения критической надежности станции.

В каждой поставке S8700 присутствует два сервера, обеспечивая дублирование даже стандартных конфигураций. Резервный сервер получает полную информацию о состоянии системы, установках и текущих вызовах по высокоскоростному оптическому соединению, благодаря этому переключение системы с активного сервера на резервный происходит без прерывания установленных соединений и без снижения качества обслуживания.

За счет использования более мощного процессора по сравнению с DEFINITY G3R существенно увеличены предельные возможности системы: производительность 300 000 гарантированных соединений в час наибольшей нагрузки, 36 000 абонентов, 8 000 соединительных линий, до 12 000 IP портов.

В качестве удаленного офиса конфигурации S8700 MultiConnect может быть также использован шлюз G700, обеспечивающий вынос коммутационного поля по IP. Таких шлюзов G700 в системе может быть подключено до 250, при чем в каждом может быть установлен резервный процессор, обеспечивающий автономную работу шлюза в случае потери соединения к или отказа центральной станции.

Архитектура S8700 сервера в конфигурации MultiConnect сходна с DEFINITY G3R по типу используемых стативов, абонентских окончаний и соединительных линий. Таким образом, переход от DEFINITY G3R к S8700 MultiConnect для клиентов с установленной базой DEFINITY G3R состоит в основном в замене управляющего комплекса. Выигрыш подобной миграции - увеличение производительности системы и возможность использования шлюза G700 в качестве удаленного офиса с возможностью автономной работы. При этом максимально сохраняется установленное у клиента оборудование.

Особенность конструктивного построения системы - соединение управляющего комплекса с исполнительными устройствами по стандартным протоколам (IP, H.248) обеспечивает возможность использовать стандартные промышленные платформы в качестве управляющих комплексов по мере необходимости роста производительности системы.

Ниже приведем технические характеристики рассматриваемого сервера:

a) конструктив:

- 19 дюймовый конструктив 2U;

- минимальная комплектация поставки: два процессора S8700, один Ethernet коммутатор Cajun P133, два источника бесперебойного питания;

b) передача данных:

- один или два Ethernet коммутатора Cajun P133/P134 или Cajun P333/P334;

c) телефония:

- ёмкость до 3600 аналоговых/цифровых абонентов;

- максимальное количество соединительных линий - 8000;

- количество используемых IP портов - не более 12000;

- наличие резервного сервера;

- гарантированное число соединений в ЧНН - 300000;

- регистрация до 250 шлюзов G700 на одном медиа - сервере Avaya S8700;

- возможность построение единой сети УПАТС с младшей моделью Avaya S8300;

- программное обеспечение Avaya MultiVantage на базе Linux Red Hat 6.2;

d) управление:

- для управления коммутационными стативами используется протокол H.248;

- администрирование осуществляется через TCP/IP (LAN);

- система управления и мониторинга на основе протокола SNMP;

e) дополнительные возможнсти:

- централизованная голосовая почта;

- организация центра обработки вызовов;

f) параметры:

- порты Ethernet 10/100, используемые для поддержки каналов управления сетью IPSI, доступа к услугам, дублирования, администрирования и выдачи аварийных сигналов;

- имеется жесткий диск с интерфейсом подключения IDE;

- IDE оптический привод для компакт-дисков;

- поддержка глобального питания в диапазоне от 100В до 250В;

- наличие носителей для операционной системы, абонентских трансляций и ПО технического обслуживания;

- поддержка сетевых соединений порта USB для модема;

- флэш - карта 128 Мбайт для сменного носителя;

- поддержка удаленной выдачи аварийных сигналов от любого сервера;

- выдача аварийных сигналов SNMP.

Коммуникационный сервер S8700 поддерживает следующие виды шлюзов: G650, G700, G450, G350, G250, G150. Для передачи голосовых каналов присутствует как минимум одна плата VoIP - шлюза.

4.2 Шлюз Avaya G650