1. Постановка задачи проектирования
На существующей городской сети связи (ГСС) имеется несколько цифровых опорных станций (ОПС), количество, тип оборудования и емкость которых указаны в таблице 1. Все станции сети соединены между собой через транспортную сеть SDH кольцевой топологии на базе ВОЛС. Тип оборудования и емкость ОПС указаны в табл. 1.1.
Курсовой проект предусматривает проектирование наложенной мультисервисной сети связи общего пользования (МССОП) с использованием технологии гибкого коммутатора (Softswitch) и мультисервисными узлами доступа (MSAN) в помещениях, существующих ОПС и абонентскими (резидентными) медиашлюзами (АМШ) в новых помещениях для предоставления пакета услуг по передаче голоса, видео и данных (пакет услуг Triple Play).
Места размещения зонового транзитного узла (ЗТУ), центра обслуживания вызовов (вместо бывшего узла спецслужб УСС), узла доступа в Интернет (УДИ), узла предоставления услуг пакетного телевидения IP-TV (УПТ) определить самостоятельно.
Проектируемую наложенную мультисервисную сеть связи общего пользования предлагается реализовать с применением свободных волокон в существующих оптических кабелях или на базе оборудования спектрального уплотнения хWDM.
2. Исходные данные и задание для курсового проектирования
1. Характеристика станционного оборудования существующей цифрового ГСС представлена в табл. 2.1.
Таблица 2.1 Характеристика станционного оборудования существующей ГСС
2. Интенсивность нагрузки к ЦОВ (УСС) принимается равной 2% от общей возникающей нагрузки ОПС.
3. Нумерация на сети - шестизначная.
4. Нагрузка на ЗСЛ от одного абонента αзсл = 0,002 Эрл. Нагрузка на СЛМ для одного абонента αслм = 0,0015 Эрл.
Средняя интенсивность исходящей нагрузки на одну абонентскую линию α=0,05 Эрл.
Нагрузка, создаваемая одним пользователем Интернет αInt составляет 0,1 Эрл.
Удельная нагрузка на IP-TV канал αIP-TV составляет 0,1 Эрл.
По каждому проектируемому мультисервисному узлу доступа (MSAN), размещаемому в помещении существующей ОПС задается:
- количество абонентов, имеющих доступ в Интернет: NInt - 40% от задействованной емкости ОПС - NОПС;
- количество абонентов, использующих услугу пакетного телевидения IP-TV: NIP-TV - 20% от числа абонентов, имеющих доступ в Интернет NInt.
Производитель проектируемого оборудования МССОП – Huawei.
Количество мультисервисных узлов доступа проектируемой сети, размещаемых в новых помещениях, и данные о структурном составе абонентов MSAN приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 Количество проектируемых АМШ
При выполнении работы необходимо сделать следующее:
1. Разработать схему организации связи, план нумерации и выбрать системы сигнализации для существующей ГСС и для проектируемой наложенной мультисервисной сети связи общего пользования.
2. Рассчитать возникающие и межстанционные телефонные нагрузки в проектируемой мультисервисной сети связи.
3. Выполнить расчет емкости пучков межстанционных связей в проектируемой МСС.
4. Рассчитать необходимые цифровые потоки SDH для включения ОПС и транзитных шлюзов в кольцевую транспортную сеть SDH.
5. Разработать схему сети общеканальной сигнализации ОКС№7, рассчитать сигнальную нагрузку и число необходимых сигнальных звеньев в каждом направлении.
6. Определить транспортные и сигнальные нагрузки при реализации услуг пакета Triple Play для каждого узла доступа проектируемой МСС.
7. Рассчитать требуемую пропускную способность и выбрать интерфейсы для подключения оборудования мультисервисной сети в пакетную транспортную сеть для пропуска телефонной нагрузки и каждого вида нагрузки из услуг пакета Triple Play.
8. Выбрать необходимую технологию для реализации транспортной пакетной сети.
9. Выполнить расчет производительности гибкого коммутатора проектируемой МСС.
3. План реконструкции, существующей ГСС
Существующая цифровая ГСС представляет собой сеть, на которой действуют только цифровые системы коммутации. Все станции ГСС связаны между собой по принципу «каждая с каждой», используя в качестве транспортной сети кольцевую SDH структуру. На одной из ОПС организуется ЦОВ (УСС). Выход на междугородную телефонную сеть осуществляется через ЗТУ (зоновый транзитный узел).
Характеристика проектируемого и существующего оборудования проектируемой мультисервисной сети приведена в таблице 3.1. Структурная схема проектируемой городской наложенной мультисервисной сети связи общего пользования показана на рисунке 3.1.
Таблица 3.1 Характеристика оборудования проектируемой городской наложенной мультисервисной сети связи общего пользования
4. Расчет возникающих и межстанционных нагрузок
Возникающая телефонная нагрузка узлов сети
Возникающая нагрузка узла коммутации (ОПС, MSAN или АМШ) определяется как сумма нагрузок, создаваемых абонентами различных категорий, и рассчитывается по формуле:
(4.1)
где - средняя интенсивность исходящей нагрузки на одну абонентскую линию, – количество абонентов узла.
Для проектируемой сети состав абонентов на ОПС принимается усредненным в соответствии с методическими указаниями. Для MSAN и АМШ учитываются только аналоговые абоненты.
Таблица 4.1 Возникающие нагрузки узлов проектируемой сети
Суммарная возникающая нагрузка сети:
Эрл. (4.2)
Внутристанционная и исходящая нагрузка
Доля внутристанционных соединений определяется по доле нагрузки узла в общей нагрузке сети:
(4.3)
По значению определяется коэффициент внутристанционной связи kвн,i после чего вычисляется внутристанционная нагрузка:
(4.4)
Исходящая нагрузка узла:
(4.5)
Нагрузка к центру обслуживания вызовов (ЦОВ) принимается равной 2% от возникающей нагрузки:
(4.6)
Нагрузки к зоновому транзитному узлу и междугородной сети определяются по формулам:
(4.7)
где
αзсл=0,002 Эрл; αслм=0,0015 Эрл; Ni— количество абонентов узла.
Межстанционная нагрузка между узлами i и j определяется пропорционально исходящим нагрузкам:
(4.8)
Таблица 4.3 Матрица межстанционных нагрузок , Эрл
5. Расчет емкости пучков межстанционной связи
Выбор метода расчета
Так как в проектируемой городской наложенной мультисервисной сети связи общего пользования используются цифровые системы коммутации, для определения емкости пучков соединительных линий применяется первая формула Эрланга.
Допустимые вероятности потерь по направлениям принимаются в соответствии с нормативами и приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 Вероятности потерь по направлениям связи
Определение емкости пучков соединительных линий
Для каждого направления связи по величине межстанционной нагрузки , полученной в разделе 4, по таблицам первой формулы Эрланга определяется необходимое количество соединительных линий .
Число первичных цифровых трактов E1 в направлении i→j определяется по формуле:
, (5.1)
где 30 — количество пользовательских каналов в одном тракте E1.
Таблица 5.2 Матрица емкости пучков межстанционной связи каналов
Таблица 5.3 – Число линий в направлениях к/от ЗТУ, к УСС и к/от СЛМ
Далее, рассчитаем число ИКМ-трактов в каждом направлении МСС:
Таблица 5.4 – Матрица числа ИКМ-трактов
Таблица 5.5 – Число ИКМ-трактов к/от ЗТУ, УСС и СЛМ
6. Расчет пропускной способности цифрового кольца SDH
Исходные положения
Транспортной основой существующей и проектируемой ГСС является кольцевая сеть SDH. Расчет цифрового потока в кольце производится для структуры кольца, состоящей из четырех оптических волокон. Выбор данного числа оптических волокон основан на следующих положениях:
1. По одному оптическому волокну (ОВ) организуется только симплексная связь, т.е. передача информации в одном направлении (например, по часовой стрелке). Для возможности дуплексной связи используется другое ОВ, в котором передача информации осуществляется в обратном направлении (например, против часовой стрелки). При этом задействованы одни и те же участки кольца;
2. По одному и тому же кольцу можно организовать как входящую, так и исходящую связь относительно одной станции. При этом участвуют разные участки кольца. Таким образом, для организации дуплексной входящей и исходящей связи в кольце должно быть задействовано два ОВ. За прямое направление циркулирования информационного потока принято направление исходящей связи (например, по часовой стрелке);
3. Для обеспечения надежности связи предусмотрена возможность организации связи в обратном направлении (в случае обрыва одного из участков кольца или отдельного ОВ).Для этих целей используются два других ОВ. Переключение на резерв осуществляется службой оперативного управления сетью (автоматически или вручную).
Таким образом, для организации надежного функционирования кольца требуется четыре оптических волокна:
2 волокна — основное кольцо;
2 волокна — резервное кольцо.
Рассчитаем значения емкостей пучков соединительных линий в первичных цифровых трактах Е1, принимая, что ОПС обозначены следующим образом:
1 ОПС-40/41
2 ОПС-44/45
3 ОПС-54/55
4 ОПС-56/57
5 ОПС-90/91
6 ОПС-92/93
Таблица 6.1 - Матрица ёмкости пучков межстанционных связей, каналов
Затем заполним таблицу ПЦТ, вводимых на i-м мультиплексоре и выводимых на j-м:
Таблица 6.2 Таблица межстанционных ПЦТ кольцевой структуры
Определение нагрузки на участки кольца
По данным таблицы 6.3 определяется число трактов E1, вводимых и выводимых в каждом мультиплексоре кольца. Суммарное количество трактов на каждом участке определяется с учетом транзитных потоков.
В результате расчетов получены следующие значения:
участок I — 126 E1
участок II — 124 E1
участок III — 118 E1
участок IV — 130 E1
участок V — 122 E1
участок VI — 134 E1
Максимальная нагрузка:
(6.1)
С учетом 40% резерва:
(6.2)
Полученное значение позволяет сделать выбор синхронного транспортного модуля STM-4 (пропускная способность 252 Е1).
7. Расчет сети с пакетной коммутацией
На рис. 7.1 представлена схема обмена медиа и сигнальной информацией в проектируемой мультисервисной сети. Для удобства расчет транспортного ресурса сети с пакетной коммутацией выполняем отдельно для каждого вида информации.
Рисунок 7.1 - Схема обмена медиа и сигнальной информацией в МСС
Рассчитаем нагрузки, создаваемые пользователями проектируемых АМШ при исходящей и входящей связи:
Таблица 7.1 – Нагрузка, обслуживаемая мультисервисными узлами доступа
Затем рассчитаем транспортный ресурс для медиа трафика, сигнальной информации и ADSL (формулы 6.3 – 6.5 Методических рекомендаций):
VАМШmedia = 23,3 Мбит/с;
Vmegaco = 0,171 Мбит/с;
VADSL = 154 Мбит/с
Суммарный транспортный ресурс VАМШ, соответственно составил 177,471 Мбит/с.
Таблица 7.2 – Транспортный ресурс АМШ
Определим транспортный ресурс и интерфейс подключения транзитного шлюза к пакетной сети.
Т.к. суммарная обслуживаемая нагрузка транзитного шлюза
YТШ 660 Эрл и средняя длительность занятия t=180 с, то число вызовов, равное отношению этих величин, составляет 3,67 выз/сек.
Транспортный ресурс для медиатрафика: Vтш,media = 55,97 Мбит/с; для сигнальной сети: Vсигн = 0,023 Мбит/с.
Суммарный транспортный ресурс: Vтш ≈ 56,0 Мбит/с.
Таким образом, с учетом резервирования 1:1 для подключения ТШ-1 к ПК необходимо выбрать интерфейс 2х1 GbitEthernet.
Выбор гибкого коммутатора
Число попыток вызовов (формула 6.9 Методических рекомендаций) в ЧНН (BHCA) составляет 133200 выз/час, следовательно, для проектируемой сети выбирается SoftX3000 в составе 2 модулей FCCU (т.к. производительность одного 400000 выз/час).
Определим структурный состав пользователей Интернет:
Таблица 7.3 – Параметры подключения к сети Интернет пользователей и их структурный состав
Соответственно, пропускная способность участков сети составляет:
Таблица 7.3 – Пропускная способность участков пакетной сети для передачи Интернет-трафика и тип интерфейсов
Таблица 7.4 - Параметры подключения пользователей к IPTV серверу
Таблица 7.5 - Пропускная способность NGN (видеотрафик)
Определение объёма проектируемого оборудования МССОП
1) универсальный шлюз доступа UMG8900
Исходные данные суммарная нагрузка транзитного шлюза: 132 E1 (из расчёта SDH); ёмкость одной платы FE32: 32 E1.
Расчёт числа плат
N = ⌈132/32⌉ = 5
С учётом резерва: Nитог = 6 плат FE32
2) Интегральный медиашлюз доступа UA5000
Количество аналоговых абонентских линий: Nал = 2200, доля абонентов Интернета: NInt = 35%, доля абонентов IPTV NIPTV = 19%
Отсюда: Интернет-абоненты NInt = 770, IPTV-абоненты: NIPTV = 418
Платы включения аналоговых абонентских линий ASL
NASL = ⌈2200/32⌉ = 69
Платы реализации доступа в Интернет ADLA
NADLA=⌈770/16⌉=49
Платы пакетного телевидения ADLV
NADLV = ⌈418/10⌉ = 42
