Расчет полосы пропускания IP-TV

 

Качество видеоуслуг определяется режимом кодирования, что, в свою очередь, определяет требуемую полосу пропускания. Мы используем стандарт сжатия MPEG-4, имеющий требуемую полосу пропускания 2,048 Мбит/с.

Исходными данными для расчета полосы пропускания услуг IP-TV являются:

1. Удельная нагрузка услуги IP-TV (на один TV-канал) - 0,1 Эрл, требуемая полоса пропускания 2,048 Мбит/с;

2. Удельная нагрузка услуги «Видео по запросу» (удельная нагрузка на одного пользователя) - 0,01 Эрл и полоса пропускания 2,048 Мбит/с.

В проектируемой сети NGN услуга IP-TV будет доступна только абонентам с доступом в Интернет по технологии ADSL.

Структурная схема подключения пользователей IP-TV приведена на рис. 5.4.

 

Рис. 5.4 – Схема подключения пользователей IP-TV

 

В дипломном проекте принято, что число абонентов пакетного телевидения IP-TV составляют 15% от числа абонентов ADSL:

. (5.16)

Кроме того, число абонентов услуги «Видео по запросу» (Video-on-Demand) составляет 5% от числа абонентов ADSL:

(5.17)

В таблице 5.9 приведен структурный состав пользователей видеоуслуг:

 

Таблица 5.9

№	Индекс станции	Число абонентов с допуском ADSL (NADSL)	Число абонентов IP-TV (NIPTV)	Число абонентов VoD (NVoD)
	ОПТС-42/43
	АМШ-31/32
	АМШ-34
	АМШ-35/36
	АМШ-37
	АМШ-330/339
	АМШ-444
	АМШ-446
	АМШ-46

Нагрузка от абонентов i-ой услуги (Y_i) на IPTV-сервер определена по формуле:

, где (5.18)

N_i – число абонентов, получающих i-ю услугу (N_IPTV, N_VoD).

Количество линий, необходимых для предоставления каждой услуги, от ОПС или АМШ к IPTV-серверу определено по первой формуле Эрланга при вероятности блокировки Р=0,010 [1].

Требуемая полоса пропускания для каждой j-ой АТС и АМШ для i-ой услуги определена по формуле:

, где

V_i - количество линий, необходимых для предоставления каждой i-ой услуги, от j-ой АТС или АМШ к IPTV-серверу.

Результаты расчета приведены в таблице 5.10.

Таблица 5.10

№	Индекс станции	Нагрузка от пользователей, Эрл.	Число линий Vi	Пропускная способность, Мбит/с
IP-TV	VoD	IP-TV	VoD	IP-TV	VoD
	ОПТС-42/43	84,0	28,0			204,8	79,87
	АМШ-31/32	33,0	11,0			92,16	39,91
	АМШ-34	30,0	10,0			90,11	36,86
	АМШ-35/36	33,0	11,0			92,16	39,91
	АМШ-37	6,00	2,00			26,62	14,34
	АМШ-330/339	3,60	1,20			18,43	10,24
	АМШ-444	1,80	0,60			12,29	8,192
	АМШ-446	1,80	0,60			12,29	8,192
	АМШ-46	13,5	4,50			45,06	22,53

 

Полоса пропускания для ОПТС-42/43 равна:

V_{ОПТС-42/43} =204,8 + 79,87 = 284,7 Мбит/с.

Полоса пропускания на каждом участке кольца равна:

V_I = V₂ = (92,16 + 39,91) = 132,07 Мбит/с.

V_II = V₂ = (92,16 + 39,91) = 132,07 Мбит/с.

V_III = V₂ + V₅ + V₃ = (92,16 + 39,91) + (26,62 + 14,34) + (90,11 + 36,86) = 300 Мбит/с.

V_IV = V₂ + V₄ = (92,16 + 39,91) + (92,16 + 39,91) = 264,14 Мбит/с

V_VI = V₆ = 18,43 + 10,24 = 28,67 Мбит/с.

V_VII = V₉ = 45,06 + 22,53 = 67,59 Мбит/с.

V_VIII = V₇ = 12,29 + 8,192 = 20,48 Мбит/с.

V_IX = V₈ = 20,48 Мбит/с.

V_V = V_VI + V_VII + V_VIII + V_IX + V_{ОПТС-42/43} = 28,67 + 67,59 + 20,48 + 20,48 + 284,7 = 421,9 Мбит/с.

Наибольшую полосу пропускания имеет участок V: V_V = 421,9 Мбит/с. С учетом запаса в 40%: 421,9 ·1,4 = 590,7 = 591 Мбит/с.

Отсюда, следует использовать технологию Gigabit Ethernet.

Определение объема необходимого оборудования сети NGN

Г. Нижнекамска

 

В разделе 2 в качестве оборудования пакетной сети выбрано оборудование платформы SURPASS фирмы Siemens для систем NGN.

В состав оборудования выбраны следующие компоненты:

- SURPASS hiE 9200 – гибкий коммутатор, устройство обработки вызовов, услуг, сигнализации и управление медиашлюзами (Soft Switch);

- SURPASS hiG 1100 – транковый медиашлюз;

- SURPASS hiG 1600 – медиашлюзы доступа;

- SURPASS hiQ 6200 – SIP-сервер (Proxy/Redirect/Registrar);

- SURPASS hiQ 30 – LDAP-сервер (сервер базы данных);

- SURPASS hiQ4000- Сервер приложений;

- DLU-IP – устройство абонентского доступа на базе DLU для IP – абонентов и DLUG для обычных абонентских установок.

Программный коммутатор SURPASS hiE 9200

В качестве ГК в проекте используется программный коммутатор SURPASS hiE 9200, который имеет следующие характеристики:

- производительность SURPASS hiЕ9200 до 10 млн. попыток вызовов в ЧНН;

- контроль портов СЛ: до 180 000;

- число одновременно активных VoIP вызовов: до 90 000;

- число звеньев сигнализации ОКС-7: до 1 500 (64 Кбит/с);

- производительность обработки сообщений ОКС-7: более 500 000 MSU/с;

- глобальная трансляция заголовков ОКС-7: до 100 000 GTT/с.;

- число администрируемых пользователей H.323: до 250 000;

- число параллельных вызовов H.323: до 90 000;

- поддерживаемые сигнальные протоколы: ISUP, SCCP, TC, SCTP, INAP/Corba, IP, SIP, H.323, MGCP/Megaco, SIP-T.

Использование гибкого коммутатора этого типа обосновано в разделе 6. Численно необходимая производительность ГК Р_ГК = 20173 выз/час. ГК типа SURPASS hiЕ9200 может обслужить до 10 млн. попыток вызовов в ЧНН, т.е. на сети достаточно одного ГК, но для надежности оборудование ГК дублировано. В таблице 5.5 приведены типы интерфейсов подключения оборудования NGN к пакетной сети.

Абонентское оборудование

В качестве абонентских медиашлюзов в проекте выбран многофункциональный медиашлюз доступа SURPASS hiG 1600.

Медиашлюз доступа SURPASS hiG 1600 имеет следующие характеристики:

- интерфейсы доступа ISDN-PRI, V5.2, V93 (для подключения DLU);

- интерфейсы к ТфОП Е1;

- сигнализация ТфОП ОКС №7, 2 ВСК;

- интерфейсы к IP- сети Gigabit Ethernet (GE), Fast Ethernet (100BaseT);

- голосовые кодеки G.711 (a-law, m-law, 64 кбит/с), G.723.1 (5.3 & 6.3 кбит/с, вкл. G.723.1 Annex A), G.729 A & B;

- частотный набор номера DTMF внеполосная передача через MGCP для G.723.1 & G.729;

- обнаружение и подавление тишины;

- вставка комфортного шума;

- эхо-подавление G.168, G.165;

- обработка протокола RTP/RTCP и статистика;

- регулируемый период пакетизации RTP;

- адаптивный буфер джиттера;

- маркирование "Типа сервиса" (TOS) для RTP (RFC 791).

В разделе 5 сделан расчет транспортного ресурса для всех медиашлюзов, используемых на сети. Результаты расчета приведены в таблице 5.2, кроме того, в этой таблице приведено число и тип интерфейсов для каждого АМШ. После демонтажа аналогового коммутационного оборудования на сети будут использоваться восемь АМШ типа SURPASS hiG 1600: АМШ-31/32, АМШ-34, АМШ-5/36, АМШ-37, АМШ-330/339, АМШ-444, АМШ-446 и АМШ-46.

В дипломной работе предусмотрено включение обычных телефонных аппаратов в цифровые абонентские блоки DLUG и выносные DLU-150 и RS DLU, как наиболее перспективные блоки.

К абонентским блокам DLUG могут подключаться следующие типы линий:

– аналоговые абонентские линии;

– цифровые абонентские линии с базовым доступом ISDN (ISDN-BA);

– высокоскоростные xDSL-линии, функционирующие со скоростью до 8 Мбит/с, например: G.Lite (асимметричная цифровая абонентская линия с уменьшенной шириной полосы частот), асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL), симметричная цифровая абонентская линия (SDSL);

– интерфейсы V5.1 (DLUV);

– модули линейных/сетевых окончаний LTCD.

Аналоговые абонентские линии и линии базового доступа ISDN предоставляют абонентам надежный доступ к классическим телефонным услугам и доступ к сети Internet через точку входа в сеть (PoP). Internet-трафик, использующий xDSL-услуги, отделяется от речевого трафика в DLU перед поступлением в остальную часть коммутационной системы. Internet-трафик концентрируется в концентраторе пакетов (PHub) и передается непосредственно поставщику Internet-услуг (ISP) без увеличения нагрузки на оборудование станции.

Блоки DLUG имеют следующие характеристики:

- число аналоговых абонентских линий – 1984 на статив,

- число цифровых АЛ ISDN-BA – 720 на статив,

- число линий для высокоскоростного доступа в сеть Internet:

- ADSL. Lite – 864 на статив,

- SDSL – 304 на статив,

- число интерфейсов V5.1 на один блок - 10,

- пропускная способность блока – 390 Эрл.

Исходными данными для расчета числа блоков DLUG для каждого АМШ являются: число местных и удаленных аналоговых и цифровых абонентов, число и тип абонентских линий для подключения к сети Internet.

Каждый цифровой абонентский блок занимает две модульные кассеты по две полки. На одном стативе размещено два абонентских блока (4 модульных кассеты, 8 полок).

Число стативов DLUG для размещения локальных абонентских блоков определено по формуле:

, где (6.1)

N_MA - количество местных аналоговых абонентов,

N_MЦ – количество местных цифровых абонентов,

N_Int - число местных абонентских линий G.Lite с Internet-доступом,

N_ADSL - число местных асимметричных абонентских линий ADSL,

N_SDSL - число местных симметричных абонентских линий SDSL,

N_V5.1 - число интерфейсов V 5.1,

N^’_A =1984 - максимальное число аналоговых абонентов, которое можно включить в один статив,

N’_Ц = 720 – максимальное количество цифровых абонентов, которое можно включить в один статив,

N’_Int = 360 - максимальное число абонентских линий G.Lite с Internet-доступом, которое можно включить в один статив,

N’_ADSL = 864 - максимальное число асимметричных абонентских линий ADSL, которое можно включить в один статив,

N’_SDSL = 304 - максимальное число симметричных абонентских линий SDSL, которое можно включить в один статив,

N’_V5.1 = 10 - максимальное число интерфейсов V 5.1, которое можно включить в один статив,

Число локальных блоков DLUG определено по формуле:

. (6.2)

Для выравнивания нагрузки на цифровые абонентские блоки DLU все абонентские линии различных категорий по возможности поровну распределяются по абонентским блокам. Число аналоговых и цифровых АЛ, реально включенных в каждый блок DLUG соответственно равно:

и . (6.3)

Т.к. в одном аналоговом абонентском модуле SLMA в блоках DLUG имеются до 32-х аналоговых АК SLCA, а в одном цифровом абонентском модуле SLMD – 16 цифровых АК SLCD, то число аналоговых и цифровых абонентских модулей рассчитано по формуле:

, (6.4)

. (6.5)

Число модулей для подключения к сети Internet определено следующим образом:

- в один модуль SLMI:FMx можно включить 16 АЛ G.Lite с Internet-доступом, отсюда число модулей SLMI:FMx равно:

, (6.6)

- в один модуль SLMI:AMx можно включить 8 асимметричных абонентских линий ADSL Line, отсюда число модулей SLMI:AMx равно:

, (6.7)

- в один модуль SLMI:SDx можно включить 8 симметричных абонентских линий SDSL, отсюда число модулей SLMI:SDx равно:

. (6.8)

Т.к. к концентратору пакетов SLMI:PHUB может быть подключено до восьми модулей SLMI:FMx, до шести модулей SLMI:AMx, до восьми модулей SLMI:SDx, то число концентраторов пакетов равно:

. (6.9)

Исходные данные для расчета приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

№ АМШ	Индекс АМШ	Тип оборуд.	Емкость	NA	NЦ	NADSL	NSDSL	NInt
	АМШ-31/32	DLUG
	АМШ-34	DLUG
	АМШ-35/36	DLUG
	АМШ-37	DLUG
	АМШ-330/339	DLUG
	АМШ-444	DLUG
	АМШ-446	DLUG
	АМШ-46	DLUG

 

Результаты расчета абонентского оборудования приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2.

№ АМШ
Индекс АМШ	31/32		35/36		330/339
Емкость
SDLUG
NDLUG
N^”A
N^”Ц
MSLMA
MSLMD
MSLMI:FMx
MSLMI:AMx
MSLMI:SMx
NPHuB