АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

  

Кафедра Автоматической электросвязи

  

 

УПРАВЛЕНИЕ И СИГНАЛИЗАЦИЯ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЯХ

Методические указания к выполнению курсового проекта

для студентов  заочной формы обучения специальности 380140

– Сети связи и системы коммутации

 

 

Алматы 2007

СОСТАВИТЕЛИ: Шкрыгунова Е.А. Управление и сигнализация в  телекоммуникационных сетях. Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов заочной формы обучения специальности 380140 – Сети связи и системы коммутации. – Алматы: АИЭС, 2007. – 16 с.

 Методические указания содержат исходные данные и рекомендации для выполнения курсового проекта по дисциплине «Управление и сигнализация в телекоммуникационных сетях». Выполнение проекта позволяет приобрести навыки формализованного описания процессов, происходящих в современных сетях связи, решения прикладных задач управления и сигнализации в телекоммуникационных сетях.

Введение 

Увеличение скоростей передачи и обработки информации, цифровизация коммутационной техники и систем передачи, конвергенция телекоммуникационных услуг и сетей, развитие сетевых технологий требуют решения многих задач управления в телекоммуникационных сетях.

Целью курсового проекта является изучение прикладных задач сетевого управления и освоение студентами формализованного описания процессов передачи информации в мультисервисных сетях.

Задача курсового проектирования заключается в разработке моделей и алгоритмом распределения пропускных способностей в системах гибридного мультиплексирования и получения навыков определении пропускной способности сети ОКС.

Настоящие методические указания составлены в помощь студентам 6 курса заочного отделения специальности 380140 Сети связи и системы коммутации, изучающим курс Управление и сигнализация в телекоммуникационных сетях.

 

Общие указания и выбор варианта

 

Выполнение курсовой работы направлено на получение знаний, связанных с вопросами оптимального распределения пропускной способности в системах гибридного мультиплексирования и расчету сети сигнализации ОКС№7.

Последовательность выполнения работы и пояснения к заданию даны в методических указаниях по выполнению курсовой работы. Пояснительная записка пишется на одной стороне каждого листа, белой (без линеек) бумаги.

В курсовой работе приводятся необходимые обоснования принимаемых решений, выполненные расчеты, функциональные схемы, таблицы и графики, необходимые для пояснения. В работе не следует помещать описательный материал, имеющийся в учебниках и учебных пособиях.

Каждый студент выполняет курсовую работу в одном варианте. Номер варианта для первого задания определяется как сумма последних четырех  цифр зачетки, а для второго задания как сумма последних трех цифр зачетки.

Допущенная к защите курсовая работа защищается в комиссии, состоящей из двух преподавателей кафедры.

 

Содержание пояснительной записки курсовой работы

 

В пояснительной записке необходимо: обосновать цель курсовой работы, произвести расчеты в соответствии с исходными данными и в заключении сделать вывод о проделанной работе.

Курсовая работа состоит из двух заданий.

Одно посвящено оптимальному распределению пропускной способности в системах гибридного мультиплексирования. Второе расчету сети сигнализации ОКС№7.

 

1 Задание 1. Оптимальное распределение пропускной способности в системах гибридного мультиплексирования

 

Рассматривается гибридный мультиплексор, на вход которого поступают два вида трафика - синхронный поток, который обслуживается в режиме коммутации каналов (КК), и асинхронный поток, который обслуживается в режиме коммутации пакетов (КП). Под синхронным трафиком будем понимать речевой поток (цифровой), а под асинхронным трафиком - массивы данных.

Пусть пакеты трафика КП поступают по пуассоновскому закону в буфер гибридного мультиплексора с интенсивностью  пакетов/с, вызовы трафика КК поступают с интенсивностью вызовов/с. Гибридный кадр содержит  окон, где  окон выделяется для трафика КК, а оставшиеся Nd - для трафика КП.

Пусть α - доля пропускной способности, выделяемой для трафика КП. При режиме фиксированной границы .

Следует выполнить следующее:

а) разработать алгоритм и программу для вычисления tq - среднего времени задержки пакета трафика КП и Ротк - вероятности потери вызова при синхронной передаче;

б) представить графически зависимость между значениями доли пропускной способности, выделяемой для трафика КП (α) и среднего времени задержки пакета трафика КП (tq);

в) представить графически зависимость между значениями доли пропускной способности, выделяемой для трафика КК (α) и вероятности потери вызова при синхронной передаче Ротк;

г) разработать алгоритм и программу для выбора такого значения а, которое обеспечит минимум функции S = tq + Ротк.

 

1.1 Методические указания к заданию 1

Рассматривается гибридная мультиплексорная структура, упрощенная схема которой представлена на рисунке 1. На вход системы поступают два трафика ­синхронный поток, который обслуживается в режиме КК (с отказами), и асин­хронный поток, который обслуживается в режиме КП. Такая структура является типичной для большинства элементов ЦСИО-ГК и соответствует как канальному, так и сетевому уровням сети.

 

Рисунок 1 - Упрощенная схема гибридного мультиплексора

 

Природа синхронного и асинхронного трафика может быть самой различ­ной (речь, интерактивные данные, большие массивы данных и др.) но в нашей за­даче для определенности под синхронным трафиком будем понимать речевой по­ток (цифровой), а под асинхронным трафиком - небольшие массивы данных.

Для упрощения описания модели все исходные данные делятся на несколь­ко групп: параметры непосредственно речевого трафика, параметры управляю­щих сигналов трафика КК, параметры трафика КП. При разработке модели сдела­ем следующие предположения:

-   потоки от синхронных и асинхронных источников независимы;

-   поступающие по синхронному и асинхронному входам потоки имеют пуас­соновское распределение моментов поступления требований в систему обслужи­вания с соответствующими параметрами интенсивностей;

-   распределение длин синхронного потока является экспоненциальным, а длины пакетов данных детерминированы.

 

Параметры речевого трафика:

-   интенсивность вызовов, λКК (вызовов/с);

-   средняя длительность занятия одного канала вызовом, tv (с);

-   скорость передачи речевого цифрового потока, ВV (бит/с).

 

Параметры трафика данных:

-   интенсивность поступления пакетов, λКП (пакетов/с);

-   длина пакета, lП, (бит).

 

Характеристики синхронного гибридного канала:

-   скорость передачи объединенного цифрового потока, с (бит/с);

-   число окон в кадре NК;

-   число речевых окон на кадр NV;

-   число окон данных на кадр Nd .

 

Подсистема КК работает следующим образом. Вызов, пришедший от речевого источника, появляется в системе в произвольный момент времени (в произвольной точке кадра), центральный процессор мультиплексора анализирует наличие свободного окна в части кадра, выделенной для речевого трафика. Если свободное окно имеется, то оно резервируется за данным вызовом, если нет - вызов получает отказ на обслуживание.

Учитывая предположения, сделанные нами выше, можно рассматривать подсистему КК как одноканальную систему массового обслуживания с Nv выходами и с явными потерями (М/М/Nv). Тогда для вычисления вероятности отказа в обслуживании применяем первую формулу Эрланга (В - формула Эрланга)

 

                                                        (1.1)

 

где А - нагрузка трафика КК, А=λКК КК, μКК=с/lS.

 

Пакеты данных, поступающих в буфер мультиплексора, ставятся в очередь на передачу по гибридному тракту, который их обслуживает только в определенной части кадра. В модели это учитывается введением ключа, находящегося в состоянии «включено» на интервале кадра, выделяемом для трафика КП, и «выключено» на интервале кадра, выделяемом для трафика КК (рисунок 2).

Будем считать, что пакеты трафика КП поступают в буфер по пуассо­новскому закону с интенсивностью λКП пакетов/с., длины сообщений распределены по показательному закону со средней величиной 1/ μКП. Таким образом, мы рассматриваем систему М/М/1 с учетом особенностей функционирования ГМ. Гибридный кадр содержит Nk окон, из них Nv окон выделяется трафику КК и Nd - трафику КП.

 

 

 

Рисунок 2 - Модель гибридного мультиплексора с гибридными ключами

 

Пусть α - доля пропускной способности, выделяемой для трафика КП. Величина α зависит от стратегии управления кадром (фиксированная или подвижная граница). При фиксированной границе

 

.                                                       (1.2)

 

При переходе к системе гибридного мультиплексора, описываемой моделью М/М/1 с ключом, где эффект окна учитывается с помощью множителя α, получим выражение для средней задержки

 

.                                           (1.3)

 

В формуле (1.1) с учетом ключа α вместо скорости с нужно взять её долю, предназначенную для трафика КК, а именно (1- α)с.

 

1.2 Варианты задания 1

 

Для всех вариантов с=64 кбит/с.

Т а б л и ц а 1-Варианты заданий

№ вар

λкк

λкп

Nк

Nd

ls

Lп

1

0,1

1

20

5

2000

1000

2

0,2

2

21

7

2100

500

3

0,3

3

24

8

1900

600

4

0,4

4

27

9

1800

550

5

0,5

5

30

10

1600

650

6

0,6

6

33

11

1700

670

7

0,7

7

36

12

1500

700

8

0,8

8

21

7

1400

750

9

0,9

9

24

8

1800

670

10

1,0

10

36

12

3000

800

11

1,1

8

24

8

1000

750

12

1,2

5

15

5

2100

900

13

1,3

4

27

9

3500

500

14

1,4

2

30

10

3700

1000

15

0,1

1

20

5

2000

1000

16

0,2

7

21

7

2200

550

17

0,3

8

24

8

1900

850

18

0,4

9

27

9

1800

750

19

0,5

10

30

10

1600

950

20

0,6

6

33

11

1700

700

21

0,7

2

15

20

1000

500

22

0,8

4

16

21

1100

550

23

0,9

6

17

22

1200

600

24

1,0

8

18

23

1300

650

25

1,1

10

19

24

1400

700

26

0,1

1

26

5

2000

900

27

0,2

2

21

7

2100

500

28

1,1

3

25

5

1900

700

29

0,4

5

28

9

1800

550

30

0,5

7

31

11

1500

650

31

0,6

8

32

13

1600

660

32

0,7

7

35

12

1500

700

33

0,8

8

21

12

1400

750

34

0,9

9

25

6

1800

650

35

1,0

10

31

10

3000

850

36

1,1

8

24

7

1000

750

 

  

2 Задача 2. Расчету сети сигнализации ОКС№7

 

Составить и рассчитать сеть сигнализации ОКС№7 для заданного фрагмента местной, внутризоновой и междугородней сети телекоммуникации.  Определить число сигнальных каналов. Разработать нумерацию пунктов сигнализации. Построить сеть сигнализации ОКС№7 с пунктами сигнализации. В таблице 2 приведены исходные данные.

 

2.1 Методическое указание к заданию 2

 

Сигнальная нагрузка на звено сигнализации от соответствующей подсистемы пользователя определяется следующими параметрами:

-      списком услуг подсистемы пользователя;

-      процедурами сигнализации для соответствующих услуг подсистемы пользователя;

-      параметрами сигнальных сообщений (тип, длина, задержка в звеньях сигнализации).

Нагрузка на звено ОКС от подсистемы ISUP определяется следующей формулой

 

                            (2.1)

 

где  - число удачных вызовов в секунду, приходящихся на пучок каналов емкостью С;

 - число неудачных вызовов в секунду, приходящихся на пучок каналов емкостью С;

С – число каналов, обслуживаемых конкретным звеном сигнализации;

А – средняя нагрузка на один разговорный канал (в Эрлангах);

* - отношение количества удачных вызовов к общему количеству вызовов ( - число от 0 до 1, по варианту); эффективным считается вызов, закончившийся разговором (получение сигнала “Ответ”); неэффективным является вызов, не закончившийся разговором по одной из причин из-за неудачи: вызывающей стороны (сброс, ошибки при наборе); вызываемой стороны (занято, не отвечает, состояние отключено); по причине станции (блокировка в коммутаторе, недостаток ресурсов); сети связи (недостаток исходящих каналов, прием сообщения о перегрузке) и др.;

*    - среднее время занятия канала для удачных вызовов (в секундах) =100 с.;

 - среднее время занятия канала для неудачных вызовов (в секундах)   =12 с.;

2.2 Варианты задания 2.

 

Т а б л и ц а 2 - Исходные данные

Вариант выполнения задания

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Кол-во АМТС   

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

Кол-во АТС в АМТС1

5

4

5

4

5

4

5

4

5

4

5

4

Кол-во АТС в АМТС2

5

4

5

4

5

4

5

4

5

4

5

4

Кол-во АТС в АМТС3

5

4

5

4

5

4

5

4

5

4

5

4

Кол-во АТС в которых есть вынос (ПСЭ), в каждой сети

2

2

3

3

1

1

1

1

3

3

2

2

Кол-во выносов (ПСЭ)

2

2

1

1

2

2

3

3

1

1

1

1

Нагрузка (Y) от АМТС до АМТС, Эрл

600, 750, 800

610, 700, 760

604,

690, 750

640, 726, 786

620, 730, 790

630, 766, 789

635, 710, 795

650, 720, 780

660, 740, 769

670, 770, 799

665, 745, 768

675, 775, 798

Нагрузка (Y) от АМТС до АТС, Эрл

300, 350, 400, 500, 600

305, 355, 405, 505, 595

310, 360, 410, 510, 590

315, 365, 415, 515, 594

320, 370, 420, 520, 580

325, 375, 425, 525, 584

330, 380, 430, 530, 570

335, 385, 435, 535, 574

340, 390, 440, 540, 560

345, 395, 445, 545, 564

344, 394, 444, 544, 563

346, 396, 446, 546, 514

Нагрузка (Y) от АТС до АТС, Эрл

100-200

100-300

200-300

100-200

100-300

200-300

100-200

100-300

200-300

100-300

100-200

200-300

Нагрузка (Y) от АТС до выноса (ПСЭ), Эрл

20, 24,

55,

67

30,

62, 16, 89

40,

70, 43

50,

18, 67

60,

90

70,

95

35,

65,

24

45,

75,

34

56,

85,

44

14,

96,

54

57,

83,

 

67,

93,

 

Потери Р, ‰

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0,1

0,2

6

6

5

6

5

6

6

5

6

5

6

6

5

7

5

6

7

5

7

5

6

7

5

7

22

20

18

21

19

22

20

18

21

19

22

19

22

20

18

21

19

22

20

18

21

19

22

19

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

продолжение таблицы 2

Вариант выполнения задания

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

Кол-во АМТС   

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

Кол-во АТС в АМТС1

5

4

5

4

5

4

5

4

5

4

5

Кол-во АТС в АМТС2

5

4

5

4

5

4

5

4

5

4

5

Кол-во АТС в АМТС3

5

4

5

4

5

4

5

4

5

4

5

Кол-во АТС в которых есть вынос (ПСЭ), в каждой сети

2

2

3

3

1

1

1

1

3

3

2

Кол-во выносов (ПСЭ)

2

2

1

1

2

2

3

3

1

1

2

Нагрузка (Y) от АМТС до АМТС, Эрл

603, 753, 807

613, 703, 767

603,

693, 757

643, 723, 787

623, 733, 797

633, 763, 783

632, 713, 792

653, 722, 777

663, 743, 762

673, 773, 794

669, 742, 765

Нагрузка (Y) от АМТС до АТС, Эрл

311, 343, 402, 507, 599

313, 319, 423, 501, 596

324, 363, 407, 521, 592

335, 367, 432, 517, 580

327, 373, 424, 524, 581

346, 357, 429, 574, 586

332, 383, 433, 518, 571

307, 380, 432, 553, 576

348, 382, 443, 543, 561

321, 390, 446, 551, 568

304, 313, 404, 559, 567

Нагрузка (Y) от АТС до АТС, Эрл

100-200

100-300

200-300

100-200

100-300

200-300

100-200

100-300

200-300

100-300

100-200

Нагрузка (Y) от АТС до выноса (ПСЭ), Эрл

17,

53, 41,

95

32,

65, 44, 62

48,

72, 56

52,

87, 13

62,

96

12,

91

36,

69,

21

42,

75,

39

51,

83,

44

19,

81,

25

17,

74,

84, 38

Потери Р, ‰

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

0,11

0,21

0,31

0,41

0,51

0,61

0,71

0,81

0,91

0,99

0,25

6

6

5

6

5

6

6

5

6

5

6

5

7

5

6

7

5

7

5

6

7

5

22

20

18

21

19

22

20

18

21

19

22

22

20

18

21

19

22

20

18

21

19

22

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

11

 

продолжение таблицы 2

Вариант выполнения задания

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

Кол-во АМТС   

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

Кол-во АТС в АМТС1

3

4

4

3

4

4

5

3

4

4

5

Кол-во АТС в АМТС2

5

3

4

4

5

3

5

4

5

4

4

Кол-во АТС в АМТС3

4

3

3

3

4

4

5

3

4

4

5

Кол-во АТС в которых есть вынос (ПСЭ), в каждой сети

2

2

3

3

1

1

1

1

3

2

2

Кол-во выносов (ПСЭ)

2

2

1

1

2

2

3

3

1

1

2

Нагрузка (Y) от АМТС до АМТС, Эрл

603, 753, 807

613, 703, 767

603,

693, 757

643, 723, 787

623, 733, 797

633, 763, 783

632, 713, 792

653, 722, 777

663, 743, 762

673, 773, 794

669, 742, 765

Нагрузка (Y) от АМТС до АТС, Эрл

311, 353, 402, 507, 599

313, 309, 423, 501, 596

324, 363, 407, 511, 592

335, 367, 412, 517, 590

327, 373, 424, 524, 581

346, 357, 429, 520, 586

332, 383, 433, 518, 571

307, 380, 432, 533, 576

348, 392, 443, 543, 561

321, 390, 446, 541, 568

304, 303, 404, 529, 567

Нагрузка (Y) от АТС до АТС, Эрл

100-200

100-300

200-300

100-200

100-300

200-300

100-200

100-300

200-300

100-300

100-200

Нагрузка (Y) от АТС до выноса (ПСЭ), Эрл

17,

43, 41,

95

32,

55, 34, 62

48,

62, 56

52,

87, 13

62,

86

12,

81

36,

69,

31

42,

65,

39

51,

93,

44

19,

81,

35

17,

74,

94, 38

Потери Р, ‰

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

0,11

0,21

0,31

0,41

0,51

0,61

0,71

0,81

0,91

0,99

0,25

6

6

5

6

5

6

6

5

6

5

6

5

7

5

6

7

5

7

5

6

7

5

21

20

18

20

19

23

20

18

21

18

22

22

22

19

21

18

22

21

19

20

19

23

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

 


 - среднее число сигнальных единиц, которыми обмениваются ПС (пункт сигнализации) для обслуживания удачных вызовов;

* - среднее число сигнальных единиц, которыми обмениваются ПС (пункт сигнализации) для обслуживания неудачных вызовов;

 - средняя длина сигнальных единиц для удачных вызовов (в Байтах);

 - средняя длина сигнальных единиц для неудачных вызовов (в Байтах).

 

Средняя нагрузка на один разговорный канал определяется по формуле

 

.                                                    (2.2)

 

Для учета перегрузок при расчете сети ОКС №7 рекомендуется использовать величину максимальной сигнальной нагрузки:

 

                                                   (2.3)

 

где  принимает значения от 1 до 2, по варианту.

 

Полученное значение нагрузки на звено сигнализации не должно превышать в нормальных условиях 0,2 Эрл. Если нагрузка звена сигнализации превышает 0,2 Эрл., необходимо организовать параллельные звенья сигнализации. В этом случае количество звеньев сигнализации Nзс в пучке определяется исходя из максимальной сигнальной нагрузки в направлении   и нормируемой нагрузки звена сигнализации 0,2 Эрл

 

.                                                   (2.4)

 Список литературы 

1.   А.В. Буланов, Т.А. Буланова, Г.Л. Слепова. Основы проектирования электронных АТСЭ-200. -  М.: «МИС»,1988.

2.   Е.А. Шкрыгунова. Системы сигнализации в сетях телекоммуникаций. Программа, методические указания и контрольное задание. – Алматы : АИЭС, 2003.

3.   Б.С. Гольдштейн. Сигнализация в сетях связи. – М.: Радио и Связь, 1997.

4.   О.Н. Иванова. Автоматическая коммутация. – М.: Радио и связь, 1986.

5.   Дымарский Я.С., Крутякова Н.П., Яновский Г.Г. Управление сетями связи: принципы, протоколы, прикладные задачи. – М.: ИТЦ «Мобильная связь», 2003.

6.   Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. – М.: Машиностроение, 1979.

 

Содержание

Введение                                                                                                         3

1 Задание 1                                                                                                      4

         1.1 Методические указание к заданию 1                                           5

         1.2 Варианты задания 1                                                                       7

2 Задание 2                                                                                                      9

         2.1 Методические указания к заданию 2                                           9

         2.2 Варианты задания 2                                                                       9

Список литературы                                                                                        14