ПРОЕКТИРОВАНИЕ МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ Пугин Владимир Владимирович Член-кор.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ Пугин Владимир Владимирович Член-кор. Академии телекоммуникаций и информатики к.т.н., доцент 2012 г.

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 2 СОДЕРЖАНИЕ Часть 1. Мультисервисные сети как концепция предоставления инфокоммуникационных услуг Смена парадигмы в телекоммуникациях Концепция «тройной услуги» Сеть связи следующего поколения (NGN) Стандарты сетей 3G Часть 2 Актуальные задачи анализа и расчета мультисервисных сетей Показатели качества функционирования мультисервисных сетей Основы теории телетрафика мультисервисных сетей Теория мультисервисных сетей с одноадресными и многоадресными соединениями Мультисервисная сеть с потоковым и эластичным трафиком – задача «тройной услуги» Задачи маршрутизации трафика в мультисервисной сети

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 3 Часть 1 Новая парадигма в телекоммуникациях (1) Рекомендации МСЭ-Т Е.360.1: Мультисервисная сеть (Multiservice Network) – это «сеть, в которой разные классы услуг совместно используют ресурсы передачи, коммутации, организации очередей, управления и другие ресурсы данной сети».

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 4 Часть 1 Новая парадигма в телекоммуникациях (2) Сеть связи следующего поколения (NGN) -концепция построения сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг на базе универсальной транспортной сети и интеграцию с традиционными сетями связи. Мультисервисная сеть - сеть связи, построенная в соответствии с концепцией NGN и отвечающая требованиям: «мультисервисность», как независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий; «широкополосность», как возможность изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя; «мультимедийность», как способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, данные видео, аудио); «интеллектуальность», как возможность управления услугой, вызовом и соединением со стороны пользователя или поставщика услуг; «инвариантность доступа», как возможность организации доступа к услугам независимо от используемой технологии; «многооператорность», как возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в соответствии с их областью деятельности.

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 5 Часть 1 Концепция тройной услуги (1) «Тройная услуга» (Triple Play Service) - предоставление абоненту (в рамках концепции NGN ) по выделенному широкополосному каналу услуг передачи речи, данных и видео: Услуги мультимедиа вещательное телевидение радио контент по запросу Интерактивные услуги телефония доступ в Интернет интерактивные игры

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 6 Часть 1 Концепция тройной услуги (2) Пример архитектуры сети «Triple Play»

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 7 Часть 1 Концепция тройной услуги (3)

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 8 Часть 1 Сеть связи следующего поколения (1) Определение МСЭ-Т: «NGN (Next Generation Network) – широкополосная сеть пакетной передачи данных, на которой возможно предоставление телекоммуникационных услуг, транспортные технологии которой поддерживают QoS (Quality of Service) и управление услугами не зависит от нижележащих транспортных технологий. Пользователь не ограничен в выборе услуг, оказываемых на данной сети, и поставщика услуг, при этом услуги могут быть предоставлены пользователю повсеместно (мобильность в обобщенном смысле) и единообразно (для различных технологий доступа к сети).»

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 9 Часть 1 Сеть связи следующего поколения (2) Уровневая архитектура NGN транспортный уровень - коммутация и прозрачная передача информационных потоков пользователей; уровень управления коммутацией и передачей информации - обработка сигнальной информации, маршрутизация вызовов и управление потоками уровень услуг и управления услугами - управление логикой услуг и приложений; распределенная вычислительная среда, обеспечивающая предоставление инфокоммуникационных услуг, управление услугами, создание и внедрение новых услуг, взаимодействие различных услуг

Функциональная модель NGN © Пугин В.В. 2012 10 08.12.2017

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 11 Часть 1 Сеть связи следующего поколения (3) АрхитектураNGN

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 12 Часть 1 Сеть связи следующего поколения (4) Softswitch и протоколы сигнализации в NGN

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 13 Часть 1 Сеть связи следующего поколения (5) IP-телефония на базе Softswitch

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 14 Часть 1 Стандартизация сетей 3G Разработка международных стандартов начата примерно в 1998 г. МСЭ-Т: стандартизация NGN (рекомендации серии Y.XXX) в рамках ИК13 Международное партнерство «Мобильная связь третьего поколения» (3GPP): стандартизация подсистемы IMS (IP Multimedia Subsystem), которая рассматривается в качестве ядра сети NGN Европейский институт стандартов электросвязи (ETSI): стандартизация спецификаций и стандартов для мобильных сетей третьего поколения (Universal Mobile Telecommunication System, UMTS), МСЭ-Т – IMT2000 (International Mobile Telecommunications) Вклад IETF в NGN: разработка протокола SIP (Session Initiation Protocol), ставшего основой IMS, технология MPLS (Multi-Protocol Label Switching), протокол SCTP (Stream Control Transmission Protocol), технология SIGTRAN (Signaling Transport over IP), MEGACO, протокол Diameter

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 15 Часть 2 Концепция качества в NGN (1) Оценка качества в NGN производится на трех уровнях: на уровне пользователя оценивается субъективное мнение человека, например субъективная оценка качества восприятия отдельного вида информации; на уровне услуг оцениваются различные аспекты качества услуги, такие как скорость передачи данных, механизмы кодирования и др.; на транспортном уровне оценивается качество функционирования сети: задержки, потери, вариация задержки и т.д.

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 16 Часть 2 Концепция качества в NGN (2) Эталонная конфигурация показателей качества в NGN качество восприятия (QoE – Quality of Experience) на уровне пользователя качество обслуживания (QoS – Quality of Service) на уровне услуг качество функционирования сети (NP – Network Performance) на транспортном уровне

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 17 Часть 2 Концепция качества в NGN (2) Показатели качества обслуживания (QoS) детализируются до уровня показателей качества функционирования сети (NP), которые могут быть определены, измерены или вычислены, а также контролируемы оператором сети связи. Способность сети к обработке трафика (Trafficability Performance) определяется, как способность предоставить ресурсы, необходимые для обеспечения передачи трафика заданного объема и опирается на три группы характеристик качества функционирования сети: качество передачи (Transmission Performance) описывает уровень воспроизведения сигнала, предложенный телекоммуникационной системе, когда система находится в работоспособном состоянии; надежность (Dependability) – собирательный термин, используемый для описания готовности и влияющих на нее факторов; ресурсы и возможности (Resources and Facilities) включают в себя функции планирования (Planning Performance), обеспечения (Provisioning Performance) и администрирования (Administration Performance) качества функционирования сети

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 18 Часть 2 Концепция качества в NGN (2) Связь параметров QoS и NP (Рек. МСЭ-Т E.800)

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 19 Часть 2 Концепция качества в NGN (3) Методы оценки показателей качества: математическое моделирование имитационное моделирование измерения Методы анализа и расчета мультисервисных сетей: «анализ» - построение и анализ математических моделей функционирования сетей «расчет» - методы и алгоритмы, обеспечивающие вычисление вероятностно-временных характеристик моделей

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 20 Часть 2 Основы теории телетрафика МСС (1) Первая модель Эрланга вероятность блокировок предложенного потока вызовов Первая формула Эрланга или В-формула Эрланга

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 21 Множество звеньев Емкость звена Множество классов одноадресных соединений Маршрут соединения Требование к емкости Запросы на установления соединений k-класса образуют ПП интенсивности Время занятия соединений не зависят от моментов установления соединения и распределены по экспоненциальному закону со средним Часть 2 Основы теории телетрафика МСС (2) Модель МСС с одноадресными соединениями (параметры модели)

© Пугин В.В. 2012 22 МП, описывающий функционирование сети Пространство состояний модели: Стационарное распределение вероятностей: Нормирующая константа: Часть 2 Основы теории телетрафика МСС (3) Модель МСС с одноадресными соединениями в виде марковского процесса

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 23 Вероятность блокировки установления соединения к-класса Алгоритм Кауфмана-Робертса для отдельного звена сети емкости С , где h(c) ненормированная вероятность числа с занятых единиц емкости звена Часть 2 Основы теории телетрафика МСС (4) Модель МСС с одноадресными соединениями (модель отдельного звена сети)

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 24 Часть 2 Основы теории телетрафика МСС (5) Предположение о независимости блокировок на звеньях сети Приближенное значение вероятность блокировки соединения к-класса Вероятность блокировки запроса на установление соединения с маршрутом через l-звено, где В-формула Эрланга Модель МСС с одноадресными соединениями (метод «просеянной нагрузки») (1) (2)

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 25 Часть 2 Модель МСС с многоадресными соединениями (1) Основной принцип мультивещания А) Традиционная маршрутизация Б) Многоадресная маршрутизация

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 26 Запросы на установления пути образуют ПП интенсивности Время занятия пути распределено по экспоненциальному закону со средним Часть 2 Модель МСС с многоадресными соединениями (2) Множество источников рассылки Множество услуг Множество физических путей Множество звеньев пути Требование к емкости Параметры модели

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 27 Часть 2 Модель МСС с многоадресными соединениями (3) Примеры деревьев мультивещания от 1-источника от 2-источника

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 28 Часть 2 Модель МСС с многоадресными соединениями (4) Жизненный цикл логического пути

© Пугин В.В. 2012 29 МП состояния пути в момент t: или МП, описывающий функционирование сети Число занятых единиц емкости на l-звене Пространство состояний модели: Часть 2 Модель МСС с многоадресными соединениями (5) Модель в виде марковского процесса (1)

© Пугин В.В. 2012 30 Стационарное распределение МП , где Часть 2 Модель МСС с многоадресными соединениями (6) Модель в виде марковского процесса (2)

© Пугин В.В. 2012 31 Часть 2 Модель МСС с многоадресными соединениями (7) Стационарное распределение МП где нормирующая константа Модель в виде марковского процесса (3)

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 32 Вероятность блокировки пути Алгоритм для отдельного звена сети, где g(m,c) ненормированная вероятность того, что m услуг занимают с единиц емкости звена сети Часть 2 Модель МСС с многоадресными соединениями (8) Модель отдельного звена сети

08.12.2017 © Пугин В.В. 2012 33 Часть 2 Модель МСС с многоадресными соединениями (9) Предположение о независимости блокировок на звеньях сети Приближенное значение вероятность блокировки (m,p,s)-пути Интенсивность поступающей на l-звено нагрузки Метод «просеянной нагрузки» (3) (4)