Ip-телефония

 Некоммерческое  акционерное общество

 «АЛМАТИНСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

 Кафедра Телекоммуникационных систем   
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 по  дисциплине: IP-телефония и видеосвязь  
 
 

Специальность 5В0719 – Радиотехника, электроника  и телекоммуникации

Выполнил Сыдыков Н.С.           Группа МТС-08-7

№ зачетной книжки 083438 

Руководитель  ст.пр. Сакабаева А. К.

_____________________________ «____» _____________________2011 г.    
 
 
 
 

Алматы 2011

Содержание 

Введение	3
1 Задание 1	4
2 Задание 2	14
3 Задание 3	22
Заключение	32
Список  литературы	33

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     VoIP (Voice over Internet Protocol) или IP-телефония - это технология, которая обеспечивает передачу голоса в сетях с пакетной коммутацией по протоколу IP, частным случаем которых являются сети Интернет, а также другие IP - сети. Для связи сети Интернет (IP - сети) с телефонной сетью общего пользования PSTN (Public Switched Telephone Network), которая относится к глобальным сетям с коммутацией каналов, используются специальные аналоговые VoIP-шлюзы.

     Необходимо  отметить, что сети Интернет через  цифровые шлюзы VoIP связаны с цифровыми  телефонными сетями ISDN (Integrated Services Digital Network). Кроме того, интеграция VoIP в  сети сотовой связи является практически  неизбежным процессом, интеграция обеспечит более низкую по сравнению с традиционной сотовой телефонией стоимость разговоров.

     На  сегодняшний день доступ в Интернет возможен непосредственно с мобильных  телефонов, которые поддерживают технологии: CSD (Circuit Switched Data или GSM Data), GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution), CDMA (Code Division Multiple Access), EV-DO (Evolution-Data Optimized), которые обеспечивают широкий спектр услуг "Мобильный Интернет" и WAP. Необходимо отметить, что в мобильной связи уже внедряются новые технологии беспроводного широкополосного доступа в Интернет на базе технологии связи 4G (GSM/WiMAX/Wi-Fi mobile phone).

     В настоящее время к сетям PSTN и ISDN подключены центры коммутации сотовой связи (сотовые сети разных операторов соединены между собой), что обеспечивает звонки с сотовых телефонов на стационарные телефоны (PSTN или ISDN) и наоборот. Характерным для сетей 3G мобильной связи является скоростная беспроводная передача данных и мощные магистральные сети пакетной коммутации. В связи с тем, что сети PSTN связаны с сетями Интернет и сетями сотовой связи, может быть обеспечена передача голосовых сигналов между этими сетями.

     IP-телефония  обеспечивает передачу голосовых  сигналов с компьютера на компьютер, с компьютера на телефон (аналоговый телефон, цифровой телефон, IP-телефон, мобильный телефон) и с телефона на телефон. Звонки осуществляются через провайдера услуг VOIP. Качество передачи голоса зависит от VoIP-провайдера и способа подключения к Интернету.

     Одно  из преимуществ IP-телефонии - это экономия финансовых средств на ведение международных  и междугородних телефонных переговоров  за счет того, что значительную часть  расстояния между абонентами голосовой  сигнал в цифровом виде проходит по сетям пакетной коммутации (по сети Интернет), а не по телефонным сетям с коммутацией каналов. В настоящее время IP-телефония обеспечивает самые дешевые или бесплатные междугородние и международные звонки необходимо только оплатить использованный трафик Интернет-провайдеру. 

     1 Задание 1 

     Провести  расчёт производительности узла доступа  с учётом структуры нагрузки поступающей  от абонентов, пользующихся различными видами услуг.

     а) сделать расчёт числа пакетов  от первой группы (телефония);

     б) провести расчёт числа пакетов от второй группы (телефония и интернет);

     в) сделать расчёт числа пакетов от третьей группы абонентов (triple play);

     г) оценить требования к производительности маршрутизатора, агрегирующего трафик мультисервисной сети доступа NGN;

     д) сделать выводы.

     Исходные  данные для расчета приведены в таблицах 1,2,3,4. 

     Т а б л и ц а 1 – Доля абонентов по группам

Группа  абонентов	Последняя цифра  номера зачетной книжки	8
1	Доля абонентов 1 группы, p1 в%	53
2	Доля абонентов 2 группы, p2 в%	40
3	Доля абонентов 3 группы, p3 в%	7

 

     Т а б л и ц а 2 – Характеристики нагрузки, создаваемой клиентами различных групп.

Последняя цифра номера зачетной книжки fi	8
Вызовов в час, fi	4
Средняя длительность разговора, ti минут	3
Объём переданных данных в час наибольшей нагрузки, V2, Мбайт/с	10
Объём переданных данных в час наибольшей нагрузки, V3, Мбайт/с	65
Время просмотра видео в час наибольшей нагрузки, Тв,  минут	40
Мультисервисный узел доступа обслуживает N, абонентов	3500

 

     Т а б л и ц а 3 – Выбор  кодеков

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки	3
Кодеки	G.711u G.726-32

 
 
 
 
 
 
 

     Т а б л и ц а  4 - Параметры  кодеков

Кодек	Ско- рость пере- дачи, кбит/с	Длитель ность датаграм-мы, Мс	Задержка пакети-зации, мс	Полоса пропускания  для двунаправ-ленного соединения, кГц	Задержка в  джиттер-буфере	Теоре-тическая максималь-ная оценка MOS
G.711u	64	20	1	174,4	2 датаграммы, 40 мс	4,4
G.726-32	32	20	1	110.4	2 датаграммы, 40 мс	4,22

 

     Всех  потенциальных клиентов оператора  по уровню приносимого дохода можно  условно разделить на три группы.

     Наиболее  многочисленная группа абонентов приносит минимальный уровень дохода, однако отказаться от её обслуживания оператор не может из-за социальной значимости предоставления услуг этим абонентам.

     В структуре пользователей можно  выделить незначительное число абонентов, готовых использовать максимальное количество предоставляемых услуг. Скорее всего, это корпоративные пользователи, потребляющие весь спектр услуг «Triple Play». Несомненно, для организации обслуживания данного сектора организовывается широкополосный доступ.

     Расчёт  производительности узла доступа необходимо проводить с учётом всех абонентов, пользующихся услугами. Три группы клиентов:

• пользователи телефонии, p₁;
• пользователи телефонии и передачи данных, p₂;
• пользователи телефонии, передачи данных и видео,p₃.

     Схема групп пользователей показана на рисунке 1.

     

     Рисунок 1 - Состав абонентов сети доступа 

     Каждая  группа абонентов совершает в  среднем f_i вызовов в час средней длительностью t_i минут. Для второй и третьей группы, необходимо задать объём переданных данных в час наибольшей нагрузки, величина обозначается V_i, Мбайт/с. Третья группа будет характеризоваться еще временем просмотра видео в час наибольшей нагрузки Т_В минут.  Мультисервисный узел доступа обслуживает N абонентов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.1 Расчёт числа пакетов от первой группы (телефония) 

     Рассчитаем  число пакетов создаваемых пользователями телефонии, использующие выбранные  ранее кодеки. Параметры кодеков  представлены в таблице 4.

     Рассчитаем  параметры сети для двух кодеков соответственно варианту. Длительность дейтаграммы T_PDU равна 20 мс, согласно рекомендации RFC 1889. При этом в секунду передаётся 

      n_j= 1/ T_PDU = 1/20∙10^-3 = 50 кадров в секунду      

     Размер  пакетизированных данных

     

     h_j = v_j·T_PDU                            

     где  v_j – скорость кодирования, байт/с;

     h_j – размер пакетизированных данных;

     T_PDU – длительность одной речевой выборки (длительность пакета).

     Рассчитываем v_j – скорость кодирования, байт/с; h_j – размер пакетизированных данных для двух выбранных согласно варианту кодеков (индекс j  соответствует 1-первый кодек без сжатия, 2- второй кодек со сжатием).

     При использовании кодека скорость кодирования  

     v_i = R_Gi/8, (байт/с), 

     v₁ = R_G1/8 = 64/8 = 8 кбит/с = 1000 байт/с 

     v₂ = R_G2/8 = 32/8 = 4 кбит/с = 500 байт/с 

     h_j = v_j · T_PDU, (байт). 

     h₁ = v₁ · T_PDU = 1000 · 20 · 10^-3 = 20 байт 

     h₂ = v₂ · T_PDU = 500 · 20 · 10^-3 = 10 байт 

     Для определения размера пакета необходимо учесть заголовки:

• Ip – 20 байт;
• UDP – 8 байт;
• RTP – 12 байт.

     Суммарный размер пакета для кодека без сжатия  

     h_åG1 = h_j + Ip + UDP+ RTP = 20 + 20 + 8 + 12 = 60, байт. 

     Суммарный размер пакета для кодека со сжатием 

     h_åG2= h_j + Ip + UDP+ RTP = 10 + 20 + 8 + 12 = 50, байт. 

     Для определения числа пакетов, генерируемых первой группой абонентов, необходимо учесть их долю в общей структуре пользователей, количество вызовов в час наибольшей нагрузки, среднюю длительность разговора.

     

     N_1j = n_1j· t₁·f₁·p₁·N = 50·180·4·0,53·3500 = 66 780 000 пакетов  

     где N_1j – число пакетов, генерируемое первой группой пользователей в час наибольшей нагрузки;

     n_1j – число пакетов, генерируемых в секунду одним абонентом;

     t₁ – средняя длительность разговора в секундах для первой группы абонентов;