Расчет транспортного ресурса узлов доступа по классам трафика
Услуга телефонии является одной из широко востребованных традиционных сервисов, наряду с передачей данных (доступ в Интернет) и предоставление цифрового телевидения (IPTV).
Кодек G.711 является минимально необходимым для оборудования VoIP. В местных сетях NGN общего пользования для преобразования речи в пакетный формат наиболее часто применяется кодек G.711, поскольку он обеспечивает наилучшее качество передачи речи с наименьшей задержкой. Вопрос экономии полосы пропускания пакетной сети при этом зачастую является вторичным, поскольку сеть полностью принадлежит оператору и стоимость передачи пакетного трафика практически не зависит от его объёмов.
Расчет полосы пропускания кодека G.711 выполняется следующим образом. Сначала вычислим пакетную скорость. В пакетной телефонии один отсчёт кодека G.711 оцифровывает 10 мс речи и формирует 80 байт закодированной информации. Для сохранения задержки оцифровки и пакетизации в допустимых пределах, в один пакет протокола реального времени помещаются два отсчёта кодека G.711, что составляет 160 байт полезной нагрузки протокола RTP:
(3.1)
(3.2)
где 
- длина полезной нагрузки пакета RTP в байтах;
-размер отсчета кодека в байтах;
-количество отсчетов, помещаемых в один пакет RTP;
- время пакетизации (задержка накопления пакета) в мс;
- длительность отсчёта кодека в миллисекундах
Скорость передачи пакетов RTP при этом равна:
пакетов/с.
С учётом избыточности, добавляемой протоколами RTP, UDP, IP, и на канальном и физическом уровне Ethernet, размер пакета, поступающего в среду передачи, составит 238 байт (1904 бит).
где 
- длина заголовка протокола RTP, 12 байт;
|
|
- длина заголовка протокола UDP, 8 байт;
- длина заголовка протокола IP, 20 байт;
-суммарная длина заголовков, добавляемых на канальном и физическом уровнях Ethernet, 38 байт (6 байт МАС-адрес источника, 6 байт МАС-адрес получателя, 2 байта тип кадра, 4 байта контрольная сумма FCS, 7 байт преамбула, 1 байт флаг начала кадра SFD, 12 байт межкадровый интервал IPG).
Результирующая скорость информационного потока 
на физическом уровне от одного голосового канала будет равна:
, (3.3)
где 
- битовая скорость на физическом уровне технологии Ethernet, бит/с.
При расчете интенсивности телефонного трафика необходимо учесть удельную нагрузку от абонентов телефонии в ЧНН. Она равна 0,1 Эрл на одного абонента.
Таблица 3.1 – Сводная таблица по трафику телефонии
| № Узла | Нагрузка, генерируемая абонентами, Эрл | Нагрузка, замыкающаяся внутри шлюза, Эрл | Нагрузка, исходящая от шлюза, Эрл | Трафик, исходящий от шлюза, Мбит/с | Трафик от узла, замыкающийся внутри кольца, Мбит/с | Трафик от узла, идущий на УА, Мбит/с |
| 1.1 | 0.12 | 5.68 | 0.540 | |||
| 1.2 | 5.9 | 0.059 | 5.841 | 0.556 | ||
| 1.3 | 0.12 | 5.68 | 0.540 | |||
| ... | ||||||
| n |
Таблица 3.2. Сводная таблица телефонии по типам трафика, Мбит/с
| № Узла | Трафик замыкающийся внутри узла | Трафик от узла, замыкающийся внутри кольца | Трафик от узла, идущий в магистраль | Трафик, генерируемый узлом |
| 1.1 | 0.5712 | 1.6601 | 0.55978 | 0.01142 |
| 1.2 | 0.546 | 0.54054 | 0.00546 | |
| 1.3 | 0.5712 | 0.55978 | 0.01142 | |
| ... | ||||
| n |
Расчет трафика Интернет.
|
|
При предоставлении услуги доступа к сети Интернет на мультисервисной сети источниками информационных потоков являются узлы доступа и шлюзы gateway. Значение информационных потоков в каналах связи при предоставлении доступа в Интернет определяются путем распределения информационных потоков, поступающих в сеть при предоставлении данной услуги по каналам связи. Определение значений информационных потоков, поступающих в сеть при предоставлении услуги Интернет можно описать с помощью алгоритма. Алгоритм представляет собой итерации, в ходе которых осуществляется перебор групп абонентов, подключенных к узлу УДi по тарифному плану j. Расчет создаваемого информационного потока группой абонентов, подключенных к УДi по тарифному плану j, осуществляется следующим образом:
Расчет потребляемого информационного потока группой абонентов, подключенной узлу УДi по тарифному плану j определяется следующим образом:
, (3.3)
где 
пропускная способность j тарифа;
– количество абонентов i-го узла пользующихся j тарифом
Количество абонентов подключенных к тарифному плану j определить по формуле 3.8.
, (3.4)
где – количество абонентов узла доступа пользующихся услугой доступа в Интернет, (табл.).
– процент абонентов, пользующихся k-м тарифом (из таблицы);
i – номер узла доcтупа;
j – номер тарифа.
Из Интернета берем тарифные планы предоставления услуг любого оператора, например ОАО «Ростелеком» и составляем таблицу по количеству пользователей тем или иным тарифом, затем эти данные используем для расчетов.
Нагрузка трафика доступа в сеть интернет в пакетов/с определяется по формуле:.
|
|
(3.6)
Пример расчета интенсивности интернет трафика для УД:
Результаты расчета представляются в таблице.
Пример тарифных планов приведен в таблице 3.4
Таблица 3.4 – Распределение абонентов по тарифам
| Номер | Скорость, кбит/с (Yhome) | Количество абонентов, % | Количество абонентов |
| до 1200 | |||
| до 1800 | |||
| до 2500 | |||
| до 4500 |
Мбит/с
пакетов
Составляем сводную таблицу по всем кольцам доступа
Таблица 3.5-Расчет интенсивности интернет трафика для УА 6-6
| Дом | КД | Узлы доступа | Общее количество абонентов с доступом в интернет | Интенсивность интернет трафика, Мб/с | Общая интенсивность интернет трафика в кольце, Мб/с | Интенсивность интернет трафика, пакетов/с |
| 1.1 | 140.5 | |||||
| 1.2 | 43.00 | |||||
| 1.3 | 47.50 |
Расчет трафика IPTV.
При предоставлении услугиIPTV на мультисервисной сети источником информационных потоков является узел, предоставляющий данную услугу. Данные информационные потоки посредством сети передаются абонентам, потребляющим данную услугу. Количество информационных потоков, передаваемых по каналу связи, зависит от количества ретранслируемых по ним телеканалов. Количество ретранслируемых телеканалов по каналу связи зависит от общего количества телеканалов, их рейтингов и количества абонентов, получающих вещание телеканалов, через данный канал связи. Следовательно, для начала необходимо рассчитать число абонентов, получающих вещание телеканалов, через данный канал связи. Количество абонентов 
зависит от заданного в % отношении числа пользователей данной услугой через УД. Одновременно получают вещание не все абоненты, подключенные к услуге телевидения. Данная разница учитывается коэффициентом 
. Несмотря на достаточно большое количество каналов, предоставляемых операторами связи (порядка 150 каналов обычной четкости и 15 каналов высокой четкости), абоненты IPTV одновременно просматривают не более 30% каналов (40 каналов обычной четкости, 5 каналов высокой четкости).
Необходимая полоса пропускания для IPTV рассчитывается по формуле:
, Мбит/с (3.10)
где 
– полоса пропускания на один канал IPTV соответствующей четкости
– количество одновременно просматриваемых каналов IPTV
i – тип четкости IPTV (SD – обычной четкости, HD – высокой четкости).
, (3.9)
где 
− число программ IPTV вещания.
- скорость информационного потока.
Скорость передачи данных IPTV зависит от типа используемого кодека. Для передачи могут использоваться кодеки MPEG2 или MPEG4. Из Интернета находим какое число каналов предлагает оператора и используем эти данные для расчета.
Например, ОАО «Дальсвязь» предлагает своим пользователям на 2014 год 108 программ составляет 108 каналов.
- скорость информационного потока. Для цифрового телевидения, использующего MPEG2, с разрешением 720 на 576 точек максимальная скорость информационного потока до 15 Мбит/сек, а практически используемая скорость потока 4-6 Мбит/с.
Примем 
Рекомендуется загружать IP-поток лишь на 75-80%, так как иначе резко увеличиваются потери пакетов и картинка «рассыпается». С учетом этого требования внесем 25% запас.
Исходя из этих данных, формула для расчета нагрузки получит вид:
Услуга IPTV:
При расчете 
значение 188 – это длина транспортного пакета MPEG, в котором передается полезная нагрузка. Полезная нагрузка состоит из двух транспортных пакетов MPEG. Поэтому общий размер полезной нагрузки в пакете составляет 376 байт. С учетом инкапсуляции до уровня Ethernet, общая длинна пакета IPTV составит 454.
Расчет полосы пропускания для услуги VoD производится по формуле:
Мбит/с
где 
– % от числа абонентов IPTV соответствующего узла
– вероятность использования услуги VoD соответствующей четкости;
i – тип четкости IPTV (SD – обычной четкости, HD – высокой четкости);
Общая полоса пропускания для услуги VoD рассчитывается по формуле:
Все расчеты сводим в таблицу. Составляем сводную таблицу по всем видам трафика для узла доступа и делаем вывод о правильности выбранного оборудования для коммутаторов доступа.
Таблица 3.6 расчет IPTV
| Номер узла | 
| 
|  , Мбит/с
|  , Мбит/с
|  , Мбит/с
|
| 1.1 – 1.3 |
Таблица 3.5
| Узел, № | Количество абонентов доступа в интернет | Первый, тариф | Второй, тариф | Третий, тариф |
| ... | ||||
| n |
Таблица 3.6
| Узел, № | Общий (100%) | Входящий трафик (80%) | Исходящий трафик (20%) |
| ... | |||
| n |
Таблица 2.4.1. Сводная таблица по услуге VoD.
| Номер Кд | 
| 
| 
| 
| 
|
| 0,8 | 0,3 | 1,1 | |||
| 0,75 | 2,75 | ||||
| 3,04 | 1,14 | 4,18 | |||
| 2,08 | 0,78 | 2,86 | |||
| 0,96 | 0,36 | 1,32 | |||
| 3,6 | 1,35 | 4,95 | |||
| 3,76 | 1,41 | 5,17 | |||
| Итого | 16,24 | 6,09 | 22,33 |
Таблица 2.4.2. Расчетные данные по IPTV для подбора оборудования.
| Линия | Требуемая пропускная способность, Мбит/с | Требуемая пропускная способность, пакетов/с |
| Кд1-Кд7 | 686,44 | |
| Кд7-Кд6 | 681,27 | |
| Кд6-Кд5 | 676,32 | |
| Кд5-Кд4 | - | - |
| Кд4-Кд3 | 677,86 | |
| Кд3-Кд2 | 682,04 | |
| Кд2-Кд1 | 684,79 | |
| Кд1-УА | 697,33 |
Таблица 3.6- Результаты расчета интенсивности IPTV трафика, Мбит/с
| Номер КД | Номер УД | Нагрузка, Мбит/с | |||
| На УД | На КД | На УА | На сеть | ||
| 1.1 | 262,5 | ||||
| 1.2 | 52,5 | ||||
| 1.3 |