Расчет трафика сжатых пакетов (стр. 3 из 5)

Из графика видно, что наибольший передаваемый трафик идет на первую группу при кодеке G.711а и G.729, которая составляет 60% от общего числа пользователей. Пользователи обычной телефонии, при ее преобладающем количестве, загружают систему больше всех.

Задача 2

Требования к полосе пропускания определяются гарантиями качества обслуживания, предоставляемыми оператором пользователю. Параметры QoS описаны в рекомендации ITUY. 1541. В частности, задержка распространения из конца в конец при передаче речи не должна превышать 100 мс, а вероятность превышения задержки порога в 50 мс не должна превосходить 0,001, т.е.

t_p<100, мс

p{t_p>50Mc} < 0.001

Задержка из конца в конец складывается из следующих составляющих:

t_p = t_gfrtn + t_fl + t_core + t_,ea(2/1)

где t_p - время передачи пакета из конца в конец;

t_пакет - время пакетизации (зависит от типа трафика и кодека);

t_ад - время задержки при транспортировке в сети доступа;

t_сore - время задержки при распространении в транзитной сети;

t_буф - время задержки в приёмном буфере.

Применение низкоскоростных кодеков «съедает» основную часть бюджета задержки. Задержка в приёмном буфере также велика, поэтому на сеть доступа и транспортная сеть должны обеспечивать минимальную задержку.

Допустим, что задержка сети доступа не должна превышать 5 мс. Время обработки заголовка IP-пакета близко к постоянному. Распределение интервалов между поступлениями пакетов соответствует экспоненциальному закону. Поэтому для описания процесса, происходящего на агрегирующем маршрутизаторе, можно воспользоваться моделью M/G/1.

Для данной модели известна формула, определяющая среднее время вызова в системе (формула Полячека- Хинчина) /19/.

(2.2)

где τ_j, - средняя длительность обслуживания одного пакета;

- квадрат коэффициента вариации,

λ_j, - параметр потока, из первой задачи N_{Σ_секj} ;

t_а∂- среднее время задержки пакета в сети доступа, t = 0,005 с.

Ненулевой коэффициент вариации учитывает возможные отклонения при использовании в заголовках IP полей ToS. Кроме того, время обработки IP-пакета в значительной мере зависит от используемых на маршрутизаторе правил обработки.

Из формулы (2.2) следует зависимость максимальной величины для средней длительности обслуживания одного пакета от среднего времени задержки в сети доступа.

(2.3)

Построим данные зависимости при помощи прикладной программы MathCad.

Рисунок 3- Зависимость максимальной величины для средней длительности обслуживания одного пакета от среднего времени задержки в сети доступа для кодека G.711

Интенсивность обслуживания связана со средним временем задержки пакета в сети доступа обратно пропорционально:

(2.4)

Для G.711а

Для G.729

Время должно выбираться как минимальное из двух возможных значений. Первое значение - величина, полученная из последней формулы. Второе значение - та величина, которая определяется из условия ограничения загрузки системы - р. Обычно эта величина не должна превышать 0,5.

При среднем значении задержки в сети доступа 5 мс коэффициент использования равен:

ρ_j=λ_j∙τ_j(0.005) (2.5)

ρ₁=

ρ2=

При таком высоком использовании малейшие флуктуации параметров могут привести к нестабильной работе системы. Определим параметры-системы при её использовании на 50%. Средняя длительность обслуживания будет равна

(2.6)

Определим интенсивность обслуживания при этом

(2.7)

Задержка и сети доступа рассчитывается по формуле:

Рассчитывать вероятность

при известных λ и τ нецелесообразно, т.к. в Y.1541 вероятность P{t>50Mc} < 0.001 определена для передачи из конца в конец.

При известном среднем размере пакета h, определяем требуемую полосу пропускания

φ_j = β_j∙h_j (бит/с) (2.8)

Сравним полученные результаты

Рисунок 2 – Полоса пропускания

Из графика видно, что для передачи одной и той же информации, то есть одного объема при использовании услуги TriplePlay, необходима различная полоса пропускания, в нашем случае при использовании кодека G.711 а с длиной пакета 160 байт необходима большая полоса пропускания, чем при использовании кодека G.729 с длиной пакета 20 байт.

Предположим, что в структурном составе абонентов отсутствуют группы пользователей использующие видео. При этом в вышеприведённом анализе следует опустить расчёт числа пакетов, возникающих при использовании сервисов высокоскоростной передачи данных и видеоуслуг.

Число генерирующих пакетов, возникающих в ЧНН, будет равно

N₁ = Ntel + Nint = N •

(2 9)

N₂ = Ntel + Nint = N •

где N_tel - число пакетов телефонии, генерируемое всеми пользователями

в час наибольшей нагрузки;

Nint - число пакетов интернета, генерируемое второй группой

пользователей в час наибольшей нагрузки

π_2H - доля пользователей группы 2 в общей структуре абонентов

n_j - число пакетов, генерируемых в секунду одним абонентом при

использовании кодека G.711;

t- средняя длительность разговора в секундах;

f — число вызовов в час наибольшей нагрузки;

N — общее число пользователей.

Число пакетов в секунду:

(2 10)

Среднее время обслуживания одного пакета при норме задержки 5 мс:

Коэффициент использования:

ρ_j=λ _j∙τ_j (0.005),

При использовании системы на 50%:

Требуемая пропускная способность:

φ_j = β_j∙h_j (бит/с)

Для второго кодека проводим аналогичные вычисления. Сравним полученные результаты.

Рисунок 3 - Пример отображения результатов расчета: требуемая полоса пропускания

Из графика видно, что для передачи информации одного объема, необходима различная полоса пропускания, в данном случае при использовании кодека G.711а с длиной пакета 160 байт необходима большая полоса пропускания, чем при использовании кодека G.729 с длиной пакета 20 байт.

мультисервисный пакет кодек тунеллирование

Задача 3

Составить математическую модель эффекта туннелирования в MPLS, которая представляет собой сеть массового обслуживания с последовательными очередями.

Определить:

- время пребывания пакета в туннеле из N узлов V₁ (N);

- время V₂(N) пребывания пакета в LSP - пути сети MPLS из N узлов (маршрутизаторов) без организации LSР – туннеля для различных нагрузок ρ₁, ρ₂, ρ₃, обслуживаемых узлом LSP-маршрута.

Построить виртуальный тракт LSP, коммутируемый по меткам.

Построить графики по результатам расчетов при различных ρ.

Провести расчет математической модели эффекта туннелирования в MPLS , применив MATHCAD или другую программу.

На основе результатов расчета сравнить различные варианты и сделать выводы о возможности организации туннеля между первым узлом и узлом N.