Требования к полосе пропускания
Требования к полосе пропускания определяются гарантиями качества обслуживания, предоставляемыми оператором пользователю. Параметры QoS описаны в рекомендации ITU Y.1541. В частности, задержка распространения из конца в конец при передачи речи не должна превышать 100 мс, а вероятность превышения задержки порога в 50 мс не должна превосходить 0,001, т.е.
, мс,
p{tp > 50 мс} ? 0,001
Задержка из конца в конец складывается из следующих составляющих:
tp = tпакет + tад + tcore + tад + tбуф (3.17)
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.
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).
, (3.18)
где - средняя длительность обслуживания одного пакета; - квадрат коэффициента вариации, 0,2; - параметр потока, = 142472; - среднее время задержки пакета в сети доступа, = 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 (4.1.1) следует зависимость максимальной величины для средней длительности обслуживания одного пакета от среднего времени задержки в сети доступа длительности обслуживания одного пакета от среднего времени задержки в сети доступа.
(3.19)
Интенсивность обслуживания связана со средним временем задержки пакета в сети доступа обратно пропорционально:
(3.20)
При норме задержки = 5 мс среднее время обслуживания пакета (для рассчитанной выше пропускной способности) будет равно
, секунд
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 - . Обычно эта величина не должна превышать 0,5.
При среднем значении задержки в сети доступа 5 мс коэффициент использования равен:
, (3.21)
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:
, (3.22)
, секунд
Интенсивность обслуживания при этом:
(3.23)
А задержка в сети доступа:
, секунд
Рассчитывать вероятность s(t)= при известных л и ф нецелесообразно, т.к. в Y.1541 вероятность P{t>50мс} < 0,001 определена для передачи из конца в конец.
При известном среднем размере пакета h = 200 байт получаем требуемую полосу пропускания:
ц = вh, бит/с (3.25)
ц = 2,849105 200= 5,699·107 (байт/с) = 4,559 · 108 , бит/с
Данная пропускная способность обеспечивается системами передач не ниже STM-4.
Предположим, что в структурном составе абонентов отсутствуют «новые» группы пользователей. При этом в вышеприведённом анализе следует опустить расчёт числа пакетов, возникающих при использовании сервисов высокоскоростной передачи данных и видеоуслуг.
Число пакетов, возникающих в ЧНН, будет равно:
Ntel = n· t ·f ·N, (3.24)
где Ntel - число пакетов, генерируемое всеми абонентами в час наибольшей нагрузки; n - 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:
Ntel_сек = Ntel/3600 = n· t ·f ·N/3600,
Ntel_сек = 50 · 120 · 5 · 4000/3600 = 33333, пакетов/с
Среднее время обслуживания одного пакета при норме задержки 5 мс:
Коэффициент использования:
При использовании системы на 50%:
, секунд
Требуемая пропускная способность:
ц = 6,667105200= 1,33·107 байт/с = 1,07·108 , бит/с
Такой концентратор можно подключать по интерфейсу 100BaseTX.