42.3 Расчет объема трафика сети
Для формирования требований к производительности сетевого оборудования произведем расчет пропускной способности разработанной ЛВС.
Расчет характеристик разработанной сети для предоставления услуг VoIP по Ethernet
Пропускная способность сети зависит от реализуемых приложений и характеристик используемого оборудования.
Пусть необходимо разработать сеть, обладающую следующими свойствами:
Одна местная точка присутствия с количеством голосовых портов на первом этапе развития Nп=60.
Поддерживаются приложения VPN (виртуальная частная сеть), интернет.
Абонентами являются физические и юридические лица.
Расчет характеристик сети для предоставления услуги.
Средняя продолжительность разговора Тср=3 минуты.
Предполагается, что в часы пиковой нагрузки голосовые порты будут использоваться на 100%.
Рассчитаем количество вызовов в час на каждый голосовой порт:
, (2.1)
где ТСР = 180 с, t = 3600 с.
,
Определим число совершаемых вызовов в секунду:
, (2. 2)
Предположим, что маршрутизатор может обрабатывать до 60 голосовых портов, что составляет 2 cps. Количество портов, которое поддерживает один маршрутизатор можно определить как:
, (2.3)
Установим нижний предел на уровне 100 голосовых портов, чтобы обеспечить будущее расширение сети и возможность внедрения новых приложений, т.к. планируется наличие одной местной точки присутствия на 64 порта.
Рассчитаем полезную нагрузку голосового пакета. В сети будем использовать кодек типа G.729 со скоростью кодирования с компрессией заголовков. Через шлюз передается по 50 пакетов в секунду из расчета 20-ти байтного содержимого пакета. Каждый пакет имеет заголовок 40 байт. Данный заголовок включает заголовки протоколов IP, UDP и RTP. При использовании компрессии заголовок занимает 4 байта.
Таким образом, полезная нагрузка голосового пакета равна:
, (2.4)
где tзв.голоса = 20 ms- время звучания голоса.
.
Процесс преобразования данного кодека вносит задержку 15 ms и для технологии VoIP это лучший кодек.
Определим общий размер голосового пакета:
, (2.5)
где X = 6 байт – заголовок второго уровня, Y – голосовая нагрузка.
.
С учетом CRTP компрессии общий размер голосового пакета составит:
, (2.6)
Полоса пропускания для одного вызова определяется по формуле:
, (2.7)
Поскольку в точке присутствия 60 голосовых портов, а средства подавления пауз сжимают обычный голосовой вызов на (30…50)%, необходимую полосу пропускания для точки присутствия определяем по формуле:
, (2.8)
где NП = 360, ППрК = 12 кбит/с – необходимая полоса пропускания для точки присутствия, VAD = 0,7 – коэффициент идентификации пауз.
Расчет характеристик сети для предоставления услуги доступа к глобальной сети Internet
Трафик данных в отличие от голосового трафика асимметричен и имеет взрывной характер. Вычислим следующие значения полосы пропускания для передачи трафика данных:
Средняя полоса пропускания, т.е. трафик от нескольких пользователей мультиплексируется и передается в одном потоке.
Пиковая полоса пропускания, т.е. трафик такого типа, возникает при загрузке web-страниц.
Максимальная полоса пропускания, т.е. предел необходимый для ограничения скорости; для инжиниринга трафика он не используется.
Медиа полоса пропускания более полно определяет количество пользователей, которое может быть подключено, основываясь на пиковой и средней полосе пропускания.
Активная группа, т.е. из всех потенциальных пользователей только какая-то группа находится в сети в определенный момент времени.
Если рассмотреть трафик, возникающий от электронной почты, то по статистике ее загрузка осуществляется каждые 10 минут длительностью 30 секунд в течение всего дня. Пользователь отвечает на письма не предсказуемо. Web-страницы могут загружаться каждые 30 секунд. В зависимости от используемых приложений асимметрия трафика нисходящего и восходящего может быть 10:1, либо 20:1. Если учесть что подтверждения на два принятых IP пакета (нисходящий трафик) отправляется один IP пакет (восходящий трафик), то худшее соотношение, отражающее асимметрию потоков трафика, рассчитывается по формуле:
, (2.9)
где ADownPS – средняя величина пакета в нисходящем потоке данных, AUpPS – средняя величина пакета в восходящем потоке данных.
Вывод:
Все расчеты параметров сети должны проводиться, принимая во внимание следующие данные:
только 10% из числа пользователей подключены к сети одновременно;
из них 20% в ЧНН;
из 20% только 25% загружают данные.
Таким образом, число активных пользователей, работающих на средней скорости, рассчитывается по формуле:
, (2.10)
где ННР – общее число пользователей сети (количество пользователей с доступом к Интернету равно 150, DP – характеристика проникновения трафика данных, DAAF – фактор активности).
Таким образом, пользователей на средней скорости загружают данные. Число одновременно принимающих и отправляющих данные пользователей рассчитывается по формуле:
, (2.11)
где - фактор пиковой активности.
Для определения требуемой полосы пропускания для среднего и пикового трафика необходимо рассчитать среднюю и пиковую полосу пропускания для трафика в ЧНН, а затем выбрать максимальное значение.
Рассмотрим данные для Ethernet пакета.
Средняя полоса пропускания для восходящего и нисходящего трафика в ЧНН:
, (2.12)
где - средняя полоса пропускания, приходящаяся на одного абонента для нисходящего трафика 0,17 Мбит/с, для восходящего трафика 0,03 Мбит/с, ОН – соотношение длины заголовка к длине пакета для нисходящего трафика 0,1; для восходящего трафика 0,15[29].
,
.
Пиковая полоса пропускания для восходящего и нисходящего трафика в ЧНН:
, (2.13)
где - пиковая полоса пропускания на одного абонента для нисходящего трафика 0,5 Мбит/с, для восходящего трафика 0,1 Мбит/с; - число активных абонентов при пиковой нагрузке в ЧНН.
,
Определим требуемую полосу пропускания. Найдем максимум между пиковой и средней полосами пропускания:
, (2.14)
Таким образом, полоса пропускания на один узел будет равна:
,
.
Вывод:
Для реализации услуги доступа к глобальной сети Internet необходима полоса пропускания для каждого узла .
|