Расчёт объёма оборудования мультисервисных сетей связи

Рекомендовано Методическим советом МТУСИ в качестве учебного 
пособия по дисциплинам «Системы коммутации», 
«Сети связи и системы коммутации» 
для студентов, обучающихся по направлению подготовки 
11.03.02 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

Москва
Горячая линия – Телеком

УДК 004.72(075)+621.391.052(075) 
ББК 32.882 
 М54 

Р е ц е н з е н т ы :  канд. техн. наук, доцент  В. Ю. Деарт;  канд. техн. 
наук  А. В. Казарновский 

А в т о р ы :  канд. техн. наук, доцент  Е. Е. Маликова; канд. техн. 
наук, профессор  А. П. Пшеничников 

М19   Расчёт объёма оборудования мультисервисных сетей связи. 

Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 
2020. – 90 с.: ил. 
ISBN 978-5-9912-0657-0.  
Кратко изложены основы концепции сетей нового поколения – 
NGN. Рассмотрены принципы построения мультисервисных сетей 
связи на базе платформы IMS, разработка схемы организации связи 
фрагмента мультисервисной сети на существующей ГТС, расчёт 
интенсивности нагрузки и её распределение по направлениям 
связи, расчет транспортного ресурса мультисервисной сети связи и 
объема оборудования мультисервисных узлов доступа – MSAN. 
В приложении приведена краткая характеристика коммутацион-
ного оборудования типа SI3000. Пособие будет полезно для подго-
товки курсовых проектов и выпускных квалификационных работ 
(ВКР). 

Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготов-

ки бакалавров 11.03.02 – «Инфокоммуникационные технологии и 
системы связи» по профилю подготовки – «Сети связи и системы 
коммутации».  

ББК 32.882 

Тиражирование книги начато в 2017 г.

Все права защищены.
Любая часть этого издания не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме 
и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения правообладателя
© ООО «Научно-техническое издательство «Горячая линия – Телеком»
www.techbook.ru
© Е. Е. Маликова, А. П. Пшеничников

Учебное издание 
Маликова Елена Егоровна, Пшеничников Анатолий Павлович 
РАСЧЁТ ОБЪЁМА ОБОРУДОВАНИЯ  МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ 
СЕТЕЙ СВЯЗИ 
Учебное пособие для вузов 

Введение

Концепцию сетей последующих поколений — NGN (Next Gene-
ration Networks) сектор стандартизации телекоммуникаций Между-
народного союза электросвязи (МСЭ-Т) рассматривает как состав-
ную часть Глобального информационного общества (ГИО), техни-
ческой основой которого является Глобальная информационная ин-
фраструктура (ГИИ).
Основные положения концепции изложены в рекомендациях
МСЭ-Т серии Y.20xx [8]. Так, в рекомендации Y.2001 указано, что
NGN задумана как конкретная реализация ГИО. Эта рекомендация
определяет целевые и фундаментальные характеристики NGN, од-
ной из которых является принцип технологического разделения пе-
редачи и коммутации (транспорта), управления вызовами, управ-
ления услугами. В указанной рекомендации регламентированы ос-
новные возможности NGN, архитектурные принципы и модели, ре-
ализация качества обслуживания по принципу «из конца в конец»,
управление, безопасность, нумерация и адресация, устойчивость к
воздействию дестабилизирующих факторов.
В рекомендации Y.2011 определена роль NGN в ГИИ, рассмот-
рена её взаимосвязь с базовой эталонной моделью взаимодействия
открытых систем, описан принцип отделения транспортного уровня
сети от уровня формирования услуг, определена структура функ-
циональной модели, рассмотрено межсетевое взаимодействие NGN
с другими сетями.
Достаточно детальное описание принципов построения NGN
можно найти в отечественной литературе, например в [15, 18].
Концепция NGN в информационно развитых странах в значи-
тельной степени реализована. Ей на смену МСЭ-Т предлагает кон-
цепцию Будущих сетей (Future Networks — FN) [16]. Принципы по-
строения Будущих сетей содержатся в рекомендациях серии Y.3000
[8].
Одним из основных принципов концепции Будущих сетей яв-
ляется виртуализация сетевых ресурсов. В основе эволюционного
развития сетей связи лежит реализация принципа совместимости те-
лекоммуникационных технологий: новые технологии должны обес-
печить совместную работу с существующими на сети.

Введение

Целью данного учебно-методического пособия является форми-
рование у студентов умений использовать методы и приёмы про-
ектирования мультисервисных сетей связи в процессе выполнения
курсового проекта. В курсовом проекте студент должен спроекти-
ровать фрагмент мультисервисной сети связи на базе подсистемы
IMS в небольшой по ёмкости ГТС с пятизначной нумерацией. На
территории данного города уже имеется телефонная сеть с комму-
тацией каналов.
Необходимо рассчитать нагрузку от абонентов МСС и сети с
коммутацией каналов, распределить эту нагрузку по всем направле-
ниям, также рассчитать транспортный ресурс и объем оборудования
мультисервисной сети. Кроме этого, для абонентов АТС и MSAN
нужно рассчитать транспортный ресурс для выхода в Интернет и
предоставления услуги IPTV.
Пособие содержит семь разделов.
Первые два раздела знакомят студентов с принципами постро-
ения мультисервисных сетей связи.
В третьем разделе объясняется последовательность разработки
схемы организации связи фрагмента мультисервисной сети связи на
существующей ГТС.
Четвертый раздел посвящен расчету интенсивности нагрузки и
ее распределению по направлениям связи.
В пятом разделе рассмотрена последовательность расчета транс-
портного ресурса на различных участках фрагмента мультисервис-
ной сети.
В шестом разделе рассмотрен метод расчета транспортного ре-
сурса для доступа в Интернет и к услугам IPTV, а также расчёт
объема оборудования MSAN.
В седьмом разделе приведены требования к оформлению кур-
сового проекта.
В приложении приведена краткая характеристика коммутаци-
онного оборудования типа SI3000.
В рассмотренном в пособии примере для упрощения расчетов
приняты следующие допущения: на проектируемой сети использу-
ется только две технологии мобильной связи — 2G и 4G; число або-
нентов, подключенных по этим технологиям, одинаково; удельные
абонентские нагрузки также приняты одинаковыми. В случае ис-
пользования настоящего пособия при написании ВКР эти допущения
при задании исходных данных рекомендуется изменить.
Замечания и предложения по содержанию и оформлению посо-
бия просьба направлять по электронной почте emalikova@gmail.ru,
pshenichnikov@mtuci.ru.

Основы концепции сетей
последующих поколений — NGN

1.1. Функциональная модель NGN

Базовым принципом концепции NGN является отделение друг
от друга функций передачи и коммутации (прозрачной передачи ин-
формации пользователя между сетевыми окончаниями без какого-
либо анализа или обработки ее содержания), функций управления
вызовами и функций управления услугами.
Функциональная модель сетей NGN в общем случае может быть
представлена следующими уровнями:
• уровень доступа;
• транспортный уровень;
• уровень управления коммутацией и передачей сообщений;
• уровень управления услугами.
Уровень доступа содержит сеть абонентского доступа.
Задачей транспортного уровня является прозрачная передача
информации пользователя.
Задачей уровня управления коммутацией и передачей является
обработка сигнальной информации, маршрутизация и управление
потоками вызовов.
Уровень управления услугами содержит функции управления
логикой услуг и приложений и представляет собой среду, обеспечивающую:
• 
предоставление инфокоммуникационных услуг;
• управление услугами;
• создание и внедрение новых услуг;
• взаимодействие различных услуг.
Функции обслуживания телекоммуникационной инфраструктуры 
реализуются на уровне эксплуатационного управления — поддерживаются 
функции активизации услуг, техобслуживания, биллинга
и другие эксплуатационные задачи.

Г л а в а 1

Технической основой концепции NGN (телекоммуникационной
инфраструктурой) является мультисервисная сеть связи (МСС).

1.2. Первый этап реализации концепции NGN
На первом этапе реализации концепции NGN решались задачи
передачи речи по сети с коммутацией пакетов с приемлемым качеством 
и сопряжения сетей с коммутацией пакетов и с коммутацией
каналов. Для решения проблемы качества передачи сообщений реального 
времени стек протоколов TCP/IP дополнен стеком протоколов 
MPLS.
Мультисервисная сеть строилась на базе программных (гибких)
коммутаторов (Softswitch) (рис.1.1). На основании анализа полученной 
сигнальной информации программный коммутатор управляет
установлением RTP-сессий между окончаниями (терминалами или
шлюзами). Информационные потоки (аудио, видео) передаются в
пределах RTP-сессии через транспортную пакетную сеть, минуя программные 
коммутаторы. Каждый программный коммутатор управляет 
терминалами определенной области (домена) сети.
Важнейшей функцией программного коммутатора является обеспечение 
корректного взаимодействия с сетями с коммутацией каналов (
ТфОП, СПСС поколения 2G). В этом случае программный
коммутатор работает в качестве контроллера транспортных шлюзов
MGC (Media Gateway Controller).
Контролер шлюзов MGC обеспечивает сопряжение сетей по сигнализации 
и управляет транспортными шлюзами.
Каждый MGC
принимает и обрабатывает сигнализацию сетей с коммутацией каналов: 
ОКС №7 (ISUP), DSS1 (Q.931), протокол V5.2. Если сигнальные 
каналы физически подключены к MGC, например, с помощью
потоков Е1, то проблем с обработкой сигнальной информации не
возникает.
При подключении сигнальных каналов из сети с коммутацией
каналов к программному коммутатору через пакетную сеть необхо-
димо обеспечить передачу сигнальной информации с сохранением не
только содержимого сигнальных сообщений, но и порядка их следо-
вания и поддержкой процедур защиты от ошибок. Эти функции вы-
полняют сигнальные шлюзы (SGW), которые со стороны сетей с ком-
мутацией каналов поддерживают окончания звеньев сигнализации
ОКС №7 и с помощью протокола транзита сигнализации (SIGTRAN)
обеспечивают надежную пересылку сигнальных сообщений в MGC.
В зависимости от вида сигнализации существуют различные мо-
дификации протоколов адаптации SIGTRAN (M2UA, M3UA, IUA,
V5UA).

Основы концепции сетей последующих поколений — NGN
7

Рис. 1.1. Схема МСС на базе программных коммутаторов

Г л а в а 1

Транспортные (транкинговые) шлюзы должны:
• обеспечивать прием аудио потоков из сетей с коммутацией ка-
налов;
• при необходимости выполнять их перекодирование;
• выполнять пакетизацию речи;
• обеспечивать контроль текущих параметров качества передачи
по установленным RTP-сессиям.
Исходя из выполняемых функций, транспортные шлюзы можно
разделить на:
• шлюзы соединительных линий или транкинговые шлюзы
(TGW, Trunking Gateway), к которым подключаются потоки
Е1, соединяющие АТС ТфОП или центры коммутации (ЦК) се-
тей подвижной сотовой связи (СПCС) с сетью NGN. Часто в
транкинговый шлюз включаются соединительные линии от су-
ществующих телефонных станций с сигнализацией ОКС№7 от
цифровых АТС и с сигнализацией R1,5 для подключения коор-
динатных АТС. В этом случае транкинговый шлюз выполняет
также и функции сигнального шлюза;
• шлюзы доступа (AGW, Access Gateway) предназначены для
включения сетей доступа AN (Access Network) через интерфейс
V5.2, который может включать от 2 до 16 первичных потоков
Е1, или для подключения УПАТС через интерфейс первичного
доступа PRI сети ISDN (30B+D);
• резидентные (абонентские) шлюзы доступа (RAGW, Residential
Access Gateway) для подключения аналоговых абонентских ли-
ний, в которые включаются традиционные телефонные аппара-
ты ТфОП, аналоговые модемы, факсимильные аппараты, моде-
мы xDSL.
В эти шлюзы также могут включаться цифровые абонентские
линии ISDN, к которым подключается терминальное оборудование
базового доступа BRI (2B+D). RАGW обычно размещаются в непо-
средственной близости от точек подключения абонентов.
Часто конструктивно резидентный шлюз и шлюз доступа реали-
зуются в виде единого мультисервисного узла доступа MSAN (Multi-
Service Access Node). В состав такого MSAN обязательно входит па-
кетный коммутатор Ethernet, в который включаются непосредствен-
но все источники нагрузки, работающие по пакетным технологиям:
локальные вычислительные сети LAN и мультимедийные терминалы
на базе протоколов SIP, H.323 (рис. 1.2) [15].
Число резидентных шлюзов определяется исходя из параметров
критичности длины абонентской линии, значения прогнозируемой

Основы концепции сетей последующих поколений — NGN
9

Рис. 1.2. Структура мультисервисного узла доступа MSAN

нагрузки, топологии первичной сети (если таковая уже существу-
ет), наличия помещений для установки, технологических парамет-
ров оборудования, предполагаемого к использованию.
Зона обслуживания резидентного шлюза доступа должна созда-
ваться таким образом, чтобы максимальная длина абонентской ли-
нии не превышала 4...5 км (затухание абонентской линии не более 6
дБ). Если шлюз производит подключение оборудования сети доступа
интерфейса V5.2, LAN либо УПАТС, то зона обслуживания шлюза
включает в себя и зоны обслуживания подключаемых телефонных
аппаратов (ТА).
Контроллеры MGC управляют работой транспортных шлюзов
при помощи протокола H.248/MEGACO. При работе с резидентными
шлюзами (RАGW) протокол H.248/MEGACO обрабатывает этапы
аналоговой абонентской сигнализации (абонент снял трубку, набрал
цифру номера и т. д.) как последовательность событий, о наступле-
нии которых шлюз уведомляет MGC. Таким образом, MGC получа-
ет сигнальную информацию от абонентов, используя возможности
протокола H.248/MEGACO.
Для защиты ядра сети NGN от внешних угроз на границе между
магистральной сетью IP/MPLS и внешними сетями устанавливаются
пограничные контроллеры сессий — SBC (Session Border Controller).
Уровень услуг в сети NGN на базе программных коммутаторов
представлен различными серверами приложений — AS (Application

Г л а в а 1

Server), в качестве которых могут выступать как традиционные
платформы интеллектуальной сети SCP, так и различные открытые
сервисные платформы (OSP, OSA/PARLAY) [9].
Для передачи речи по сети с коммутацией пакетов организаци-
ями МСЭ-Т и IETF (Internet Engineering Task Force) рекомендованы
технологии H.323 и SIP (Session Iinitiation Protocol). Стек протоко-
лов H.323 предложен МСЭ-Т в рекомендации H.323. Сети, постро-
енные на базе протоколов H.323, ориентированы на интеграцию с
телефонными сетями с коммутацией каналов. Протокол SIP широко
применяется для предоставления мультимедийных услуг. Одной из
важнейших особенностей протокола SIP является его независимость
от транспортных технологий. Основным протоколом сигнализации
взаимодействия между Softswitch является SIP-T.
В настоящее время задачи первого этапа реализации концеп-
ции NGN успешно решены. В России работают программные ком-
мутаторы разных производителей (Alcatel-Lucent, Huawey, Iskratel,
«Протей» и др.).

1.3. Второй этап реализации концепции NGN

На втором этапе реализации концепции NGN решаются задачи
конвергенции фиксированных (стационарных) сетей и сетей сотовой
подвижной связи (мобильных). В качестве базовой архитектуры для
конвергенции этих сетей рабочими группами 3GPP (3rd Generation
Partnership Project) [9] и TISPAN (Telecommunications and Internet
converged Services and Protocols for Advanced Networking) [10] реко-
мендована мультимедийная подсистема на базе протокола IP — IMS
(IP Multimedia Subsystem).
Идеей построения мобильной сети на базе IP-технологий перво-
начально занималась группа 3GPP [9]. Она разработала технологию
GPRS, которая впоследствии положила начало разработке архитек-
туры IP-сети. В 2001 г. рабочая группа 3GPP представила Release 4,
в котором появились элементы архитектуры ALL-IP («Всё по IP»).
В 2002 году в Release 5 появился первоначальный вариант архи-
тектуры, названной IMS, и добавилась технология высокоскорост-
ной пакетной передачи данных. В Release 6 в архитектуре IMS по-
явилась поддержка беспроводных локальных вычислительных сетей
Wireless LAN (Local Area Network). Рабочая группа TISPAN дорабо-
тала архитектуру, предложенную 3GPP, добавив элементы для вза-
имодействия с широкополосными сетями. Release 7 3GPP добавил
поддержку фиксированных (стационарных) сетей.