1.1.3. РАСЧЕТ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ЗВЕНА МУЛЬТИСЕРВИСНОЙ СЕТИ

Перспективы развития предоставления услуг нового поколения и увеличение объема передаваемых мультимедийных приложений требуют создания единой универсальной телекоммуникационной инфраструктуры, известной как мультисервисная сеть, образованная терминалами многофункционального и интеллектуального типа с повышенной пропускной способностью.

Интенсивный рост требований пользователей к качеству услуг связи, предоставляемых операторами сетей телекоммуникаций, ставит перед производителем комплекс вопросов, связанных с созданием терминального оборудования мультисервисных сетей с коммутацией пакетов, обеспечивающих гарантированное качество обслуживания QoS (Quality of Service). Доступ к таким услугам, реализуемый с использованием мультисервисных сетей связи, производится при помощи терминального оборудования. Построения абонентских и сетевых терминалов с повышенной производительностью для передачи и приема неоднородного трафика будет способствовать повышению эффективности работы мультисервисной сети и качества интеграции различных видов обслуживания.

Задача исследования мультисервисных сетей связи именно с оценкой качества функционирования терминального оборудования для гарантированного качества оказываемых услуг является наиболее актуальной.

Объединение различных видов связи на основе современных единых организационных и технологических принципов является одним из этапов создания мультисервисных сетей связи следующего поколения NGN (Next Generation Network). Исследованы характеристики качества функционирования терминального оборудования мультисервисных сетей передачи неоднородного трафика и определены их некоторые показатели, такие как пропускная способность, надежность и стоимость системы. Однако, анализ этих работ показал, что оценка качества функционирования терминального оборудования мультисервисных сетей связи с заданным показателем QoS вызывает много проблем при передаче потоков пакетов по единым каналам связи и интеграции различных видов обслуживания неоднородного трафика (речи, данных, факсов, Internet, видео и др.). Учитывая важность построения терминального оборудования мультисервисных сетей связи на базе NGN, следует обратить особое внимание на показатели качества функционирования этой системы. Такая система предоставляет пользователям возможность мультисервисного обслуживания, т.е. возможность передавать, принимать и обрабатывать различную по виду и объему информацию в пакетном виде. При этом, возникает важная задача – разработка алгоритма расчета показателей качества функционирования терминального оборудования мультисервисных сетей связи, которая зависит как от алгоритма работы абонентского и сетевого терминала, так и от производительности отдельных звеньев телекоммуникационных сетей, которые базируются на современных технологиях – АТМ и IP -телефонии.

Известно, что одной из ключевых проблем в развитии телекоммуникации является обеспечение качества обслуживания неоднородного трафика терминального оборудования мультисервисной сети связи. Для гарантированного QoS неоднородного трафика мультисервисных сетей связи необходимо обеспечить определенные показатели: средняя задержка при передаче потока пакетов, емкость буферных накопителей входного порта, пропускная способность, вероятность потерь при передаче потоков пакетов и др. Причем каждый обслуживаемый трафик (речь, данные, видео) предъявляет определенные требования к показателям.

Для алгоритмa расчета показателей терминального оборудования мультисервисных сетей связи необходимо создать схему функционирования модели звена, которая наиболее точно будет учитывать телекоммуникационные процессы управления передачей потоков пакетов, протекающих в рассматриваемой сети при оказании услуг.

Показатели эффективности Еэф зависит от ряда важных параметров системы. Основную роль среди них играют скоростные параметры абонентских и сетевых терминалов, вероятностно-временные характеристики телекоммуникационных сетей связи, обусловливаемые условиями и способами использования системы и описываются следующей функциональной зависимостью

Выражение 1

где Ci.m.п – максимальное значение пиковой пропускной способности терминального оборудования мультисервисных сетей связи при передаче i-го потока пакетов; Ti.cр.з – среднее время задержки при передаче i-го потока пакетов; Cа – стоимость аппаратных и программных средств терминального оборудования мультисервисных сетей связи; hi – коэффициент эффективного использования терминальных и сетевых ресурсов, необходимый для обслуживания при передаче i-го потока пакетов.

Выражение (1) определяет математическую формулировку задачи для оценки характеристик эффективности терминального оборудования телекоммуникационных сетей при обслуживании неоднородного трафика и ее можно назвать целевой эффективностью системы.

Схема функционирования модели звена мультисервисных сетей связи.

Для решения поставленной задачи, характеризующей качественной показателей трактов системы передачи, необходимо создать схему функционирования модели звена сети, которая создает основу предлагаемого алгоритма расчета терминального оборудования мультисервисных сетей связи.

На рис.1. представленная схема функционирования модели звена сети при реализации алгоритма «End to end», состоит из следующих функциональных блочно-модульные систем: буферный накопитель (БН) входного порта, коммутатор АТМ, интегральный мультиплексор (ИМ) терминала.

Рис. 1 Структурная схема функционирования модели звена мультисервисных сетей связи

Алгоритм функционирования звена сети заключается в пересылке первичной информации от источника нагрузки до получателя при наличии виртуального канала связи. Управление передачей трафиком начинается с входного порта в сети и заканчивается интегральным мультиплексором на выходе из сети связи. ИМ терминала в трактах систем передачи могут выделять и обрабатывать в первую очередь чувствительные к задержкам пакеты речи и видео с использованием протокола MPLS (Multiprotocol Label Switching). С помощью протокола MPLS реализуется передача IP-пакетов на втором уровне АТМ, что обеспечивает трафику в реальном масштабе высокий класс QoS по полосе канала DFk, задержке Тср.з и др.

На сетевом уровне анализ процессов передачи потока разнотипных пакетов трафика, по рекомендациям форумов АТМ и ЕТSI, позволяет вычислять необходимые характеристики качества функционирования абонентских и сетевых терминалов мультисервисной сети связи следующего поколения для обеспечения гарантированного QoS. К этим показателям относятся: максимальное значение пиковой пропускной способности, емкость БН входного порта, среднее время задержка передачи, коэффициент эффективного использования сетевых коммутаторов и др.

Системно-технический анализ схемы функционирования модели звена мультисервисной сети связи создан эффективный алгоритм расчета, учитывающий объединение процессов разного обслуживания и мультиплексирование потоков пакетов неоднородного трафика, позволяющий оценить характеристики трактов систем передачи.

Оценка характеристики трактов систем передачи неоднородного трафика.

Для оценка показатели трактов систем передачи на основе предложенного подхода необходимо обратить особое внимание на требуемую скорость передачи звеньев Vi.mr, по заданной скорости поступления входного потока li, загрузке системы ri(lвх)<1, матрице маршрутов Li= [li,hi], и количеству абонентских и сетевых терминалов Ni.т.

Одной из важных показателей качества функционирования трактов системы передач и маршрутизации потоков разнотипных пакетов трафика является максимальное значение пиковой пропускной способности (Peak-raite throughput), характеризующее максимальное число пакетов, которое звено может передавать в единицу времени.

Максимальное значение пиковой пропускной способности при передаче i-го потока пакетов при допустимом числе терминальных оборудовании Ni.т..доп. в звеньях сетей связи определяется следующим выражением:

Выражение 2

Из алгоритма работы звена сетей связи следует, что среднее время задержки передачи пакетов состоит из временных характеристик трактов систем передачи трафика и зависит от количества Ni.т блочно-модульных систем абонентских и сетевых терминалов, которые приводят к возрастанию Тi.ср.з. Кроме того, очереди пакетов в БН терминала и передачи трафика по звеньям мультисервисных сетей вызывают также задержки в передаче пакетов. При этом емкость БН входного порта Ni.бн ограничена их допустимой памятью и определяется неравенством Ni.бн < Ni.бн.доп. i=1,n . Учитывая данные требования и скорости поступления входного потока , емкость БН входного порта при допустимом значении Ti.ср.з.доп. . при передаче i-го потока трафика определяется следующим образом:

где DNi – максимальный всплеск при передаче i-го потока пакетов, i=1,n ; ti.з.вп – среднее время задержки при передаче i-го потока трафика во входного порта, i=1,n.

Для обеспечения гарантированного качества обслуживания потоков речевых пакетов и видеотрафика, создаваемых приложениями реального времени, необходимо создать условия, чтобы задержка при передаче любого трафика была ограничена с допустимой величиной Ti.срз.доп., i=1,n . На основе алгоритма работы звена сети при передаче i-го потока пакетов трафика от источника нагрузки до получателя минимальное значение среднего времени задержки определяется неравенством:

где Ti(lвх) и Ti+1(lвых) – времена появления i-го потока трафика на входе БН входного порта со скоростью li.вх и на выходе из выходного коммутатора сети с li.вых, соответственно; Кi.cж – коэффициент сжатия трафика i-го потока пакетов на основе дифференциальных алгоритмов и алгоритмов интерполяции речевых и видеосигналов.

Для поддержки архитектуры IntServ и DiffServ в мультисервисных сетях связи необходимо эффективно использовать терминальные и сетевые ресурсы. При нормальном функционировании терминальных оборудований, когда отсутствует неограниченное возрастание очереди и коэффициент эффективного использования ресурсов ИМ терминала мультисервисных сетей связи hим. должен быть меньше единицы

Выполнение условия позволяет точнее определить резерв ресурса звена мультисервисных сетей связи.

Определяемый резерв ресурсов терминального оборудования на всех звеньях мультисервисных сетей позволяет составлять планируемую маршрутизацию трафика в соответствии с рекомендацией ITU-T E.529, которая необходима для гарантированного обслуживания заданных потоков пакетов.

Результаты исследований показали, что предлагаемый подход может быть использован для оценки показателей качества функционирования и определения величины ресурса, необходимого для передачи с заданным качеством неоднородного трафика терминального оборудования мультисервисных сетей связи.

Приступить к тестированию