Будь умным!

У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики МЕТОДИЧЕСКИЕ УКА

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-13

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 21.5.2024

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ

Хабаровский институт инфокоммуникаций

(филиал)

Государственного общеобразовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ПО КУРСУ

«Проектирование и техническая эксплуатация

систем документальной электросвязи»

Хабаровск, 2010

2 ПРИМЕР РАСЧЕТА КОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Задана коммуникационная сеть, состоящая из 4 узлов. Сеть задана в виде графа (рис. 1).

Рисунок 1 – Коммуникационная сеть

Необходимо рассчитать трафик, передаваемый между узлами предприятия. Для этого определим, какие сетевые службы участвуют в обмене информацией между абонентами, а так же способ (протоколы) передачи данных между пользователями.

Обмен файлами осуществляется между компьютерами абонентов. Доступ к файлам из удаленных офисов осуществляется по протоколу FTP.

Также межсетевой трафик создается телефонией. Причем как абонентами IP-телефонии, так и аналоговыми абонентами. Станции телефонии расположены в каждом узле, однако обмен информацией происходит напрямую между пользователями. Преимущественно внутренний трафик создают разговоры между узлами. Телефония реализуется на базе протокола IP.

2.1 Распределение абонентов

Источники нагрузки для служб располагаются в узлах сети. Их распределение представлено в таблице 1. Данная таблица не отражает количество абонентов на узлах, а лишь то количество абонентов, которые могут одновременно участвовать в обмене информацией по каналам сети.

Таблица 1 – Распределение абонентов по службам

Узел

FTP

IP

IPАТС

1

10

5

5

2

20

10

10

3

10

10

-

4

10

-

10

Топологическая матрица сети выглядит следующим образом:

1

2

3

4

1

-

1

0

0

2

1

-

1

1

3

0

1

-

0

4

0

1

0

-

 

2.2  Расчет длины пакетов в сети

Длина пакета для каждого вида службы различна. Это зависит от вида инкапсуляции и  длины поля данных службы. Таблицы 2, 3.

Таблица 2 – Размеры Ethernet пакетов для различных служб.

Служба

Инкапсуляция

Длина информационной части, байт

FTP

Ethernet-IP-TCP-FTPDATA

FTPDATA=1000

IP

Ethernet-IP-UDP-RTP-IPDATA

IPDATA=128

IPАТС

Ethernet-IP-UDP-RTP-IPATC DATA

IPATC DATA=128

Длина заголовка каждого из используемых пакетов приведена в таблице 11.

Таблица 3 – Длины заголовков транспортных пакетов

Пакет

Длина заголовка, байт (бит)

Ethernet

26(208)

IP

20(160)

TCP

20(160)

UDP

8(64)

RTP

16(128)

 

Рассчитаем  длину пакета для каждой используемой службы:

LFTP=26+20+20+1000=1066 байт (8528бит);

L IP=L IPATC=26+20+8+16+128=198байт (1584бит).

2.3 Расчет параметров трафика

Необходимо определить число вызовов в секунду, которое генерируется каждым из источников, используя следующие параметры трафика служб:

Таблица 4 – Параметры трафика служб

Службы

Пользователи

Средняя битовая скорость, Вр

Длина сеанса связи, Тс

Нагрузка в ЧНН

Число вызовов в ЧНН

Телефония

КС

ДС

УАТС

64 кбит/с

100 с

0,1

0.4

4,5

3,6

14,4

162,0

Передача данных

ДС

УАТС

2 мбит/с

1 с

0,2

2,7

10,8

10,8

Используя значения для УАТС, рассчитаем число заявок от абонентов служб по формуле:

,                                                                                                              (1)

где  - число вызовов в ЧНН службы S;

- число заявок, поступающих от абонента службы S узла n.

В нашем случае S=3.

Для службы FTP =10,8:

,

Для служб IP и IPATC значение =162:

.

На основе этих данных для всех узлов можно определить количество пакетов средней длины, генерируемое абонентами каждой службы в отдельности, и узла в целом. Для расчета используются следующие формулы:

,                                                                                                              (2)

где  - число пакетов, генерируемых службой S;

 - средняя битовая скорость службы S (бит/с);

- длина пакета службы S (бит);

- число заявок на виртуальное соединение, поступающее на абонентский

узел n от пользователей службы S.

вычисляется по формуле:

,                                                                                                      (3)

где  - число абонентов службы S на узле n;

 - число заявок, поступающих от абонентов  службы S в единицу времени;

- средняя длительность сеанса связи абонента службы S.

Получаем:

,

,

.

Результаты расчетов для всех узлов приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Число пакетов средней длины в ЧНН.

Номер узла

Служба

Количество абонентов

Число пакетов в секунду

1

FTP

10

7

IP

5

909

IPATC

5

909

2

FTP

20

14

IP

10

1818

IPATC

10

1818

3

FTP

10

7

IP

10

1818

IPATC

-

-

4

FTP

10

7

IP

-

-

IPATC

10

1818

Для того чтобы разделить понятия «локальный трафик» и «трафик глобальной сети» или «внешний трафик» вводится параметр «коэффициент замыкаемой нагрузки»  и «коэффициент выдаваемой нагрузки» , которые являются индивидуальными для каждой службы в каждом узле. Коэффициент определяет долю нагрузки для службы s узла n, которая замыкается на узле n и образует локальный или внутренний трафик узла. Коэффициент   определяет долю нагрузки, которая генерируется абонентами службы s узла n в другие узлы (исходящая нагрузка). Для указанных коэффициентов выполняется соотношение  + =1. В данном примере примем , для всех узлов.

Замыкаемая нагрузка рассчитывается по формуле:

,                                                                                                            (4)

где  - нагрузка, которая замыкается на узле n;

- число служб, используемых в узле;

- коэффициент замыкаемой нагрузки службы S в узле n.

Выдаваемая нагрузка определяется по формуле:

,                                                                                                            (5)

где  - нагрузка, выдаваемая узлом;

- коэффициент выдаваемой нагрузки службы S в узле n.

Пример расчета для первого узла:

 

Для остальных узлов расчет проводится аналогично. Результаты представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Суммарная выдаваемая и замыкаемая нагрузка

Узел

Служба

1

FTP

7

0,33

0,67

2,3

602,3

4,7

1222,7

IP

909

300

609

IPATC

909

300

609

2

FTP

14

0,33

0,67

4,6

1204,6

9,4

2445,4

IP

1818

600

1218

IPATC

1818

600

1218

3

FTP

7

0,33

0,67

2,3

602,3

4,7

1222,7

IP

1818

600

1218

IPATC

-

-

-

4

FTP

7

0,33

0,67

2,3

602,3

4,7

1222,7

IP

-

-

-

IPATC

1818

600

1218

2.4 Расчет межузлового трафика

Для оптимального распределения канальных емкостей необходимо проанализировать трафик, перемещающийся между узлами. Данный анализ строится с учетом распределения вызовов различных служб между узлами сети, представленного в таблицах 6 (а, б, в).

Таблица 6(а)

1

2

3

4

1

-

5

2

-

2

5

-

4

5

3

3

4

-

-

4

-

2

5

-

По службе FTP

Таблица 6(б)

1

2

3

4

1

-

2

1

-

2

3

-

4

-

3

3

4

-

-

4

-

-

-

-

По службе  IP

Таблица 6(в)

1

2

3

4

1

-

3

-

-

2

4

-

-

3

3

-

-

-

-

4

-

7

-

-

По службе IPATC


На основании полученных данных, рассчитаем  нагрузки, генерируемые между узлами:

,                                                                                                                (6)

где  - нагрузка, которая генерируется узлом l для узла k службы S;

- выдаваемая нагрузка узла n службы S;

- количество абонентов службы S на узле l, которые создают

выдаваемую нагрузку;

- количество абонентов службы S, которые передают трафик из узла l 

в узел k.

Пример расчета:

Результаты всех расчетов сводим в таблицы 7(а, б, в):

Таблица 7(а) – Распределение межузлового трафика службы FTP

Узлы

1

2

3

4

1

-

3,4

1,3

-

2

3,4

-

2,7

3,4

3

2

2,7

-

-

4

-

1,3

3,4

-

Таблица 7(б) – Распределение межузлового трафика службы IP

Узлы

1

2

3

4

1

-

406

203

-

2

519,8

-

696

-

3

519,8

696

-

-

4

-

-

-

-

Таблица 7(в) – Распределение межузлового трафика службы IPATC

Узлы

1

2

3

4

1

-

609

-

-

2

696

-

-

519,8

3

-

-

-

-

4

-

1218

-

-

2.5 Расчёт среднего числа сообщений

На основании полученных данных строим графы распределения трафика служб (рисунки 2, 3, 4).

Для последующего расчета канальной емкости требуется определить среднее число сообщений, которые проступают в i канал в единицу времени от абонентов службы s. Этот параметр обозначим , где индекс  обозначает номера канала, s - тип службы.

Произведем расчет среднего числа сообщений для каждого канала от каждой службы:                                                 

                                                                                                                 (7)

Например, для 1 канала службы FTP:

Для 2 канала службы FTP:

Для 3 канала службы FTP:

Для 4 канала службы FTP:

Суммарное значение среднего числа сообщений FTP во всех каналах:

                                                                                    (8)

Суммарное значение среднего числа сообщений  всех служб:

                                                                                                    (9)

Рассчитанные значения приведены в таблице8.

Таблица 8 – Среднее число сообщений в канале

FTP

IP

IPATC

Всего

10,1

1648,6

1305

2963,7

10,1

1648,6

1305

2963,7

12,1

2114,8

0

2126,9

8,1

0

1737,8

1747,9

Всего

40,4

5412

4347,8

9800,2

Математическое ожидание числа пакетов, генерируемых i-м узлом

                                                                                                                   (10)

Суммарное значение математического ожидания числа пакетов:

На основании полученных данных можно найти среднюю длину пути, которое определяется числом каналов, по которым проходит сообщение от источника до адресата:

                                                                                                (11)

- среднее значение числа каналов, которые проходит одно сообщение.

2.6 Расчет емкости каналов

Перед расчетом емкости каналов необходимо расчитать среднюю длину пакета в сети.

Расчет средней длины пакета в сети производится по следующей формуле:

,                                                                                                                 (12)

где — средняя длина пакета в iм канале;

 V — число каналов.

Средняя длина пакета в iм канале рассчитывается по формуле:

,                                                                                                         (13)

где — длина пакета для службы j;

— число  абонентов службы j в iм канале;

— общее число  абонентов в iм канале.

Число абонентов служб в канале считается по графам распределения вызовов по каналам. Распределение абонентов служб по каналам приведено в таблице 9.

Таблица 9 – Распределение абонентов служб по каналам

Канал

Служба

Всего

FTP

IP

IPАТС

1

15

9

7

31

2

15

9

7

31

3

18

12

0

30

4

12

0

10

22

 

Используя данные таблиц 9 и значений длин пакетов для каждой службы, найдем средние длины пакетов в каждом канале. Результаты расчета приведены в таблице 10.

Пример расчета для первого канала:

Таблица 10 – Средние длины пакетов в каналах

Канал

1

2

3

4

, бит

4944

4944

5750

5372

Тогда средняя длина пакета по сети составит:

бит

Теперь перед проведением расчетов оптимального распределения канальной емкости для каждого канала, необходимо предварительно рассчитать величину общей распределенной канальной емкости для ряда коэффициентов нагрузок :

                                                                                                                    (14)

Полученная общая емкость C далее будет распределятся по каналам согласно соотношению:       

                                                                              (15)

Первая часть формулы  – это емкость, которая необходима для среднего  потока i-го канала,  – это остаточная емкость сети, которая распределяется между каналами сети пропорционально квадратному корню их средних потоков. На значение остаточной емкости сети накладывается условие:

                                                                                                             (16)

Пример расчета распределенной и остаточной емкости сети при загрузке = 0,1:

Результаты расчета общей распределенной и остаточной емкостей сети для ряда коэффициентов загрузки , равных 0,1; 0,2; 0,3;….0,9 приведены в таблице 11.

Таблица 11– Распределенная и остаточная емкость сети при различной загрузке

P

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

C, Mбит/с

320,8

160,4

106,93

80,2

64,16

53,47

45,83

40,1

35,64

, Mбит/с

269,48

109,1

55,60

28,87

12,83

2,14

-5,5

-11,23

-15,68

На основании полученных данных рассчитаем по формуле (15) распределение общей емкости по каналам сети.

Пример расчета емкости сети в первом канале при загрузке = 0,1:

Результаты расчета приведены в таблице 12.


Таблица 12 – Распределение общей емкости сети по каналам

p

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Емкость канал, Мбит/с

1

90,113

45,748

30,95

23,554

19,117

16,16

2

90,113

45,748

30,95

23,554

19,117

16,16

3

74,323

36,739

24,202

17,938

14,179

11,674

4

66,43

32,359

20,993

15,315

11,907

9,636

Для выбора необходимой емкости для каждого канала, требуется определить время задержки распространения пакетов в каналах и в сети в целом при различных коэффициентах загрузки. Данный расчет осуществляется по следующим формулам:

                                                                                                 (17)

                                                                                             (18)

Пример расчета времени задержки распространения пакетов в первом канале и в сети в целом при загрузке = 0,1:

Результаты расчетов приведены в таблице  13.

Таблица 13 – Время задержки распространения пакетов в каналах в секундах

p

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Задержка в канале, с

1

0,00007047

0,00017406

0,0003415

0,0006578

0,00148

0,008874

2

0,00007047

0,00017406

0,0003415

0,0006578

0,00148

0,008874

3

0,00008318

0,00020546

0,0004032

0,0007764

0,001747

0,010475

4

0,00009176

0,00022665

0,0004447

0,0008565

0,001927

0,011555

В сети

0,00007859

0,00019413

0,0003809

0,0007336

0,001651

0,009897

Критерием выбора значения требуемой емкости для того или иного канала является максимально допустимое время задержки, определяемое используемыми в сети службами. Из рассмотренных в проекте служб, наиболее критичной к данному параметру является IP-телефония. Требования к каналам службы IP-телефонии зависят от используемого кодека голосового сигнала. В настоящее время наибольшее распространение получили кодеки G.711, G.729A, G.723.1. Их параметры приведены в таблице 14.

Таблица 14 – Параметры голосовых кодеков IP-телефонии.

Тип

кодека

Метод

Сложность алгоритма

Битовая скорость, Кбит/с

Размер отсчёта, байт

Длит. отсчёта, мс

Вносимая задержка, мс

Полоса пропускания, Кбит/с

G.711

PCM A-law

Средняя

64

80

10

80

87,2

G.729A

CS-ACELP

Средняя

8

10

10

150

31,2

G.723.1

MP-MLQ

Высокая

6,3

24

30

200

21,9

G.723.1

ACELP

Высокая

5,3

20

30

200

20,8

Из приведенных данных видно, что наиболее требовательным к полосе пропускания канала и задержке прохождения пакетов является кодек G.711. Задержка передачи пакетов в сети для данного кодека не должна превышать 80 мс. При использовании других кодеков, требования к каналу будут меньше. Реальная задержка передачи пакетов IP-телефонии будет еще ниже, за счет поддержки всем коммуникационным оборудованием стандартов QoS, обеспечивающих приоритизацию голосового трафика, и меньшим размеров самих голосовых пакетов.

Поставленные требования для сети в целом выполняются при коэффициенте загрузки 0,5. В таблице 15 приведены минимальные емкости каналов, гарантирующие время задержки, не превышающее требуемое.

Таблица 15 – Общие данные о каналах

Номер

Канал

Емкость, Мбит/с

Длина, м

Тип подключения

1

1у-ВЗ

19,117

Радиоканал

2

ВЗ-2у

19,117

Радиоканал

3

2у-3у

14,179

Оптоволокно

4

2у-4у

11,907

Кабель ТПП

Рисунок 2 – Распределение трафика службы FTP

Рисунок 3 – Распределение трафика службы IP

Рисунок 4 – Распределение трафика службы IP АТС




1. на тему- Кормление и выращивание поросятотъемышей Выполнил- студент группы АЗ101 Факультета агра
2. История и теория религии СМКУМК 4
3. Новосибирский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федера
4. калорий Анастасия Ковригина Однажды мне выпал шанс похудеть до 38 килограммов Я хочу рассказать
5. Мертвые души Мертвые души одно из ярчайших произведений русской и мировой литературы
6. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук Харків ~ Дисе
7. Контрольная работа по дисциплине Педагогика Януш Корчак
8. тематически участвующая в принятии решений связанных с использованием государственной власти или воздей
9. Проект широкоэкранного сезонного кинотеатра с заданными размерами зала
10. Організація ярмарок та аукціонів
11. Характеристика основних послуг фінансових структур Кредитна спілка
12. Лебедь СенСанса
13. Тема заняття Практичні навички методика неврологічного огляду хворого Курс
14. . Особенности иммунитета при дифтерии; его определение- материал метод и критерии оценки
15. Лабораторная работа 6.
16. 2013 г ХАРАКТЕРИСТИКА Слушателястажёра в должности начальнирка дежурной смены караула Не
17.  беда для семьи пьянствующая трагедия алкоголичка катастрофа
18. 20 року слідчий посада найменування органу ініціали п1
19. тема ИС представляет собой взаимосвязанную совокупность средств методов и персонала предназначенных
20. Расчет прибыли и рентабельности

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе