|  42.3 Расчет объема трафика сетиДля 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
  . 
 
 |