Производительность мультисервисного узла доступа (стр. 3 из 5)
Анализируем, как и какие группы сети больше всего загружают систему для рассчитываемых длин пакетов. Для этого формируем таблицу 5 и строим диаграмму рисунок 2.
Таблица 5 - Количество передаваемых пакетов в секунду для трех групп пользователей
| Количество передаваемых пакетов в секунду, *109 | ||
| G.711u | G.723m | |
| 1 группа (p1),% | 45·106 | 29,7·106 |
| 2 группа (p2),% | 12,57·107 | 89,5·107 |
| 3 группа (p3),% | 7,014·109 | 71,25·109 |
Рисунок 2 - Доля передаваемых пакетов тремя группами
Вывод о загрузке системы пользователями трех групп.
Из графика видно, что наибольший передаваемый трафик идет на первую группу при кодеке G.711uи вторую при кодеке G.723m.
Задание 2
Расчетная часть: а) рассчитать среднее время задержки пакета в сети доступа; б) рассчитать интенсивность обслуживания пакета при норме задержки
= 5 мс для двух типов кодеков; в) построить зависимость максимальной величины для средней длительности обслуживания одного пакета от среднего времени задержки в сети доступа; г) определить коэффициент использования системы для случаев с различными кодеками; д) построить зависимости при помощи прикладной программы MathCad.; ж) сделать выводы по задачам 1 и 2.2.1 Выполнение задания 2
Требования к полосе пропускания определяются гарантиями качества обслуживания, предоставляемыми оператором пользователю. Параметры QoSописаны 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.
, мсp{tp> 50 мс} ≤ 0.001
Задержка из конца в конец складывается из следующих составляющих:
tp= tпакет + tад + tcore+ tбуф
где tp - время передачи пакета из конца в конец;
tпакет - время пакетизации (зависит от типа трафика и кодека);
tад - время задержки при транспортировке в сети доступа;
tcore - время задержки при распространении в транзитной сети;
tбуф - время задержки в приёмном буфере.
Из таблицы 6 видно, что 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) /9/.
где
j - средняя длительность обслуживания одного пакета; 
- квадрат коэффициента вариации, 
0,2; 
j - параметр потока, из первой задачи Nå_секj; 
j - среднее время задержки пакета в сети доступа, 
= 0,005 с.Ненулевой коэффициент вариации учитывает возможные отклонения при использовании в заголовках IPполей ToS. Кроме того, время обработки IP-пакета в значительной мере зависит от используемых на маршрутизаторе правил обработки. Из формулы (2.17) следует зависимость максимальной величины для средней длительности обслуживания одного пакета от среднего времени задержки в сети доступа.
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.711u
Рисунок 4 - Зависимость максимальной величины для средней длительности обслуживания одного пакета от среднего времени задержки в сети доступа для кодека G.723m
Интенсивность обслуживания связана со средним временем задержки пакета в сети доступа обратно пропорционально:
Рассчитали по формулам 2.18 и 2.19 среднее время задержки в сети доступа и интенсивность обслуживания при норме задержки
= 5 мс для двух типов кодеков.Время tjдолжно 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 - r. Обычно эта величина не должна превышать 0,5.
узел доступ телефония сеть
При среднем значении задержки в сети доступа 5 мс коэффициент использования равен:
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
Определим интенсивность обслуживания при этом:
, 
Задержка в сети доступа рассчитывается по формуле:
, (секунд) 
Рассчитывать вероятность s (t) =
при известных λ и τ нецелесообразно, т.к. в Y.1541 вероятность P{t>50мс} < 0.001 определена для передачи из конца в конец.При известном среднем размере пакета hjопределить требуемую полосу пропускания:
jj= βj×hj (бит/с)
Сравним полученные результаты (рисунок 5).
Рисунок 5 - Требуемая 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.711uс длиной пакета 160 бит необходима большая полоса пропускания, чем при использовании кодека G.723mс длиной пакета 15.7 бит.
Предположим, что в структурном составе абонентов отсутствуют группы пользователей, использующие видео, т.е. p2н»p2+p3. 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
где Ntel - число пакетов телефонии, генерируемое всеми пользователями в час наибольшей нагрузки;
Nint - число пакетов интернета, генерируемое второй группой пользователей в час наибольшей нагрузки
p2н - доля пользователей группы 2 в общей структуре абонентов
nj - число пакетов, генерируемых в секунду одним абонентом при использовании кодека G.711;