Проектирование сетевой конфигурации на основе NGN решений

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.Э. БАУМАНА

 

 

Курсовой проект

 

 

По дисциплине:

«Системы и сети связи»

На тему:

«Проектирование сетевой конфигурации на основе NGN решений»

 

 

 

 

 

 

Студент группы ИУ 10-82:                                                                                                                __________________   

Азаров Александр Игоревич                                                                                                                       (Подпись, дата)                           

 

Руководитель курсового проекта:                                                                                    __________________  

Богомолова Наталья Егоровна                                                                                                                 (Подпись, дата)                           

           

 

 

г. Москва, 2013

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Сети следующего поколения (NGN) отражают процесс слияния двух отраслей — телекоммуникационной и информационной, проще говоря, телефонной и компьютерной. Благодаря этому обеспечивается широкий набор услуг, начиная с классических услуг телефонии и кончая различными услугами передачи данных или их комбинацией.

На самом деле сети нового поколения — это плод столетнего эволюционного развития телекоммуникаций, в котором масштабируемость и надежность телефонной сети общего пользования сочетаются с охватом и гибкостью сети Интернет.

 Согласно простейшему  определению, сеть нового поколения  — это открытая, стандартная пакетная  инфраструктура, которая способна  эффективно поддерживать всю  гамму существующих приложений  и услуг, одновременно обеспечивая  необходимую масштабируемость, чтобы  принять завтрашнюю нагрузку  по IP-трафику, и гибкость, позволяющую  быстро реагировать на новые  требования. Обязательным условием  является конвергенция, причем применительно  ко всем аспектам: от конвергенции  приложений (например, передачи речи  и данных) до конвергенции инфраструктур (например, оптики и IP).

 Сеть следующего поколения  становится универсальной телекоммуникационной  инфраструктурой, способной обеспечить  все потребности связи и передачи  данных. Она соединяет между собой  Интернет, обычные телефонные и  беспроводные сети. Более того, у  пользователей появилась возможность  «конструировать» коммуникационные  сервисы в соответствии со  своими потребностями. NGN имеет степень  надежности, характерную для ТфОП, и обеспечивает низкую стоимость передачи в расчете на единицу объема информации, приближенную к стоимости передачи данных по Интернету.

NGN открывает массу возможностей  построения наложенных сервисов  поверх универсальной транспортной  среды — от пакетной телефонии (VoIP) до интерактивного телевидения и WEB-служб. Сеть нового поколения отличается доступностью сервисов вне зависимости от местоположения пользователя и используемых им интерфейсов (Ethernet, xDSL, Wi-Fi и т. д.). Пользователь сети имеет доступ к любым сервисам.

Преимущества сети NGN

• Во-первых, надежность и безопасность. Привычные нам кольцевые волоконно-оптические сетевые структуры (к примеру, сети SDH), в которых производится дублирование информационных потоков по схеме 1+1, продолжают функционировать при обрыве кабеля. Зато двойной обрыв — уже трагедия. Сеть NGN имеет гораздо большую живучесть благодаря функции MPLS Fast Reroute, которая оперативно реагирует (менее чем за 50 мс) на обрывы связи и перенаправляет информационные потоки на неповрежденные участки сети.
• Во-вторых, управление, гибкость и масштабирование. Системный администратор сети управляет своей сетью, состоящей из фрагментов в различных офисах, вводя новых пользователей или манипулируя с выделенной клиенту телефонной номерной емкостью через простой WEB-интерфейс в реальном времени. После запроса пользователя изменение параметров услуг происходит практически мгновенно. К тому же обеспечиваются регулирование скорости доступа к сети NGN для каждой конкретной услуги, назначение класса обслуживания (CoS) для конкретного типа трафика, изменение критериев соответствия типа трафика классу обслуживания и другие.
• В-третьих, развитый телефонный сервис, прежде всего набор услуг IP-Centrex. Эти услуги сеть NGN предоставляет в рамках организации виртуальной IP-PBX. При этом обеспечивается поддержка функциональности современных систем корпоративной IP-телефонии. IP-Centrex подразумевает также организацию полнофункционального Call-центра.

 

• В-четвертых, операторы могут использовать возможности классификации трафика для предоставления услуг, требующих высокого приоритета, например, передачи голоса по IP. Этим с успехом могут пользоваться и клиенты, оперативно изменяя параметры соединения через Web-интерфейс.
• В-пятых, обеспечиваются высокое качество (QoS) и соблюдение соглашений об уровне обслуживания (SLA). Сеть NGN способна гибко управлять трафиком, учитывая резервирование полосы пропускания, пропускную способность и текущую нагрузку каналов, приоритезацию трафика и другое.

 

В структуре сетей NGN присутствует несколько элементов, представляющих собой отдельные устройства или произвольные комбинации в интегрированном устройстве. Наиболее важными элементами сети NGN являются:

 

Медиа-шлюз (MG) терминирует голосовые вызовы из телефонной сети, сжимает и пакетирует голос, передает сжатые голосовые пакеты в сеть IP, а также проводит обратную операцию для голосовых вызовов из сети IP. В случае вызовов ISDN/POTS передает данные сигнализации контроллеру медиа-шлюза или же преобразования сигнализации в сообщения Н.323 производится в самом шлюзе.

 Наряду с вышеописанным медиа-шлюз может также включать функциональность для удаленного доступа, маршрутизации, виртуальных частных сетей, фильтрования трафика TCP/IP и тому подобное.

Шлюз сигнализации (SG) служит для преобразования сигнализации и обеспечивает ее прозрачную передачу между коммутируемой и пакетной сетью. Он терминирует сигнализацию и передает сообщения через сеть IP контроллеру медиа-шлюза или другим шлюзам сигнализации.

Контроллер медиа-шлюза (MGC) выполняет регистрацию и управляет пропускной способностью медиа-шлюза. Через медиа-шлюз обменивается сообщениями с телефонными станциями.

1. Исходные данные

    В зону проектирование входят:

• Три резидентных шлюза (RAGW1, RAGW2, RAGW3), каждый из которых обслуживает свою группу пользователей телефонии, ISDN, сетей доступа, PBX и LAN (количество пользователей указано в таблице 1.1)
• Три магистральных шлюза (TGW1, TGW2, TGW3,), обеспечивающих подключение трех существующих в регионе сетей связи общего пользования (ССОП)
• SoftSwitch
• Транспортная пакетная сеть из трех коммутаторов (SW1, SW2, SW3)

 

 

Шлюз доступа	Число терминалов  PSTN, подключаемых к сетям доступа пакетной сети	Число терминалов  ISDN, подключаемых  по BRA к сетям доступа пакетной сети	Число подключаемых PBX и количество потоков типа E1 от каждой	Число подключаемых LAN и количество абонентов в каждой	Число подключаемых сетей доступа и количество потоков типа E1 от каждой
RAGW 1	7000	120	5 PBX по 12 потоков E1	1 LAN по 500 абонентов	2 AN по 3 потока  E1
RAGW 2	5000	100	1 PBX по 2 потока E1	__	3 AN по  5 потоков E1
RAGW 3	2500	50	2 PBX по 5 потоков E1	2 LAN по 1500 абонентов	4 AN по  7 потоков E1
Число существующих ССОП, подключаемых к проектируемой транспортной сети (*)			3

 

Таблица 1.1 Исходные данные количества источников

* – межсетевые потоки существующих сетей общего пользования (ССОП) не проходят через проектируемую пакетную транспортную сеть

 

 

 

Взаимодействующие объекты	Доля общей нагрузки
ССОП 1 « абоненты пакетной сети	25 % (*)
ССОП 2 « абоненты пакетной сети	20 % (*)
ССОП 3 « абоненты пакетной сети	15 % (*)
абоненты пакетной сети « абоненты пакетной сети	40 % (*)

 

Таблица 1.2 Нагрузка при взаимодействии абонентов пакетной сети друг с другом и существующими ССОП

* – доля в общей  нагрузке, создаваемой пользователями  пакетной сети

Объекты	Удельная нагрузка yi, Эрл	Интенсивность вызовов, обслуживаемых одним каналом E0 (V=64 Кбит/с), выз./чнн	Средняя длина сигнальных сообщений, октетов	Среднее количество сигнальных сообщений при обслуживании вызова
Абоненты PSTN	0,1	5	50	10
Абоненты ISDN	0,2	10	50	10
Абоненты H.323, SIP, MEGACO	0,1	5	50	10
Потоки E1 от существующих ССОП	0,7	40	-	-
Потоки E1 от PBX	0,7	40	-	-
Потоки E1 от сетей доступа	0,7	40	-	-

 

Таблица 1.3  Значения удельной нагрузки и интенсивности вызовов

Большинство потоков информации пользователей будут подвергаться компрессии в шлюзах с помощью кодека G.729 (скорость выходного потока ).

По указанным данным:

• Разработать схему организации связи объектов транспортной сети
• Рассчитать характеристики абонентских концентраторов и транспортной шлюзов мультисервисной сети
• Рассчитать характеристики SoftSwitch
• Рассчитать характеристики коммутаторов транспортной сети
• Обосновать выбор типов интерфейсов
• Определить маршруты передачи потоков информации в транспортной сети
• Разработать схему резервирования ресурсов транспортной пакетной сети

2. Схема организации связи объектов  проектируемой сети

 

Рассмотрим схему организации связи объектов проектируемой сети (Рис. 2.1). В центре лежит транспортная пакетная сеть, основанная на трех коммутаторах (SW1, SW2, SW3). Коммутаторы включены по схеме «кольцо» для обеспечения резервирования маршрутов в случае отказа линии между парой коммутаторов. К ним подключается три резидентных шлюза (RAGW1, RAGW2, RAGW3), обслуживающих группы пользователей PSTN, ISDN, AN, PBX, LAN. Сети связи общего пользования подключаются с помощью транзитных шлюзов (TGW1, TGW2, TGW3). Управление в сети обеспечивает Media Gateway Controller (MGC) – SoftSwitch. Возможно подключение различных серверов на уровне услуг (SCP, E-mail, FTP и т.д.).

Рис. 2.1 Схема проектируемой сети

3. Расчет характеристик резидентных шлюзов доступа (RAGW)

 

К шлюзам доступа мультисервисной сети, в которой используются принципы NGN, могут быть подключены следующие источники нагрузки:

• Терминалы, подключаемые по аналоговым абонентским линиям
• Терминалы ISDN, подключаемые по базовому доступу  BRA
• Терминалы SIP
• Терминалы H.323
• Теримналы MGCP/MEGACO
• Локальные вычислительные сети, в которых используются терминалы SIP, H.323, MGCP/MEGACO
• Учережденческие телефонные станции (PBX) с функциями ISDN, подключаемые по схеме первичного доступа RPA
• Оборудование сети доступа, подключаемое по интерфейсу V5.2

Определим количество терминалов каждой категории, подключенных к резидентным шлюзам доступа RAGW.

Для первого шлюза доступа RAGW1:

 
 
 
 

Общее количество каналов, подключенных к RAGW1:

Для второго шлюза доступа RAGW2:

                                 

 
 

Общее количество каналов, подключенных к RAGW2:

    Для третьего шлюза доступа RAGW3:

 
 
 
 

Общее количество каналов, подключенных к RAGW3:

        В общем виде нагрузка, создаваемая пользователями RAGW, рассчитывается как:

 

Здесь удельная нагрузка от соответствующей категории пользователей, ЭРЛ

 количества абонентов  соответствующей категории.

Суммарная нагрузка, создаваемая пользователями  RAGW1:

 

Из этой нагрузки, нагрузка от терминалов PSTN к RAGW1 равна:

 

Нагрузка от терминалов ISDN к RAGW1 равна:

 

Нагрузка от абонентов LAN к RAGW1 равна:

 

Нагрузка от абонентов PBX к RAGW1 равна:

 

Нагрузка от абонентов сетей доступа к RAGW1:

 

Суммарная нагрузка, создаваемая пользователями  RAGW2:

 

Из этой нагрузки, нагрузка от терминалов PSTN к RAGW2 равна: