Расчет нагрузки на обслуживающий функциональный элемент S-CSCF

Попадая в сеть IMS, все заявки на обслуживание вызовов (сеансов связи) поступают на обслуживающий функциональный элемент S-CSCF. Этот сетевой элемент представляет собой SIP-сервер, управляющий сеансом связи. Для выполнения своих функций, он получает от других сетевых элементов сети всю информацию об устанавливаемом соединении и требуемой услуге.

Функции элемента управления вызовами и сессиями CSCF (I-CSCF, P-CSCF и S-CSCF), могут иметь разную физическую декомпозицию, то есть они могут быть реализованы как в виде единого блока (сервера), обладающего всеми возможностями, так и представлять собой набор устройств (серверов), каждое из которых отвечает за реализацию конкретной функции. Независимо от физической реализации, протокол управления сеансами связи остается стандартным – SIP. Поэтому рассчитав в отдельности каждую из функций CSCF, можно оценить требуемую производительность сервера, как при отдельной реализации функциональных элементов, так и в случае совместной реализации.

Рис. 3 – Источники нагрузки на функциональный элемент S-CSCF

Примечание: При определении полосы пропускания S-CSCF, необходимой для обслуживания вызовов, учитывается только обмен сообщениями протокола SIP и не учитываются сообщения протокола DIAMETER.

Вызовы из сети ТфОП через оборудование шлюзов поступают на гибкий коммутатор (Softswitch), который в данной архитектуре выполняет функции контроллера медиашлюзов MGCF. Softswitch по протоколу SIP обращается к функциональному элементу I-CSCF, который в свою очередь в ходе установления соединения обменивается сообщениями SIP с S-CSCF. Гибкий коммутатор (Softswitch) тоже начинает обмен сообщениями по протоколу SIP с S-CSCF. Далее I-CSCF и Softswitch передают S-CSCF адресную информацию, информацию о местонахождении вызываемого пользователя, а также информацию о виде услуги, которая запрашивается вызываемым абонентом. Получив эту информацию и обработав ее, S-CSCF начинает процесс обслуживания вызова. В зависимости от требуемой услуги, S-CSCF обращается к MRF или к серверам приложений (AS). Таким образом, получаем, что у S-CSCF установлены SIP соединения с Softswitch, I-CSCF, MRF, AS. Существует еще SIP соединение с P-CSCF, но его не учитываем в процессе расчета транспортного ресурса, так как его влияние на требуемый ресурс незначительно.

Исходными данными для расчета S-CSCF будут:

1. Среднее число SIP сообщений при обслуживании одного вызова между следующими парами функциональных элементов архитектуры IMS:

a) SS и S-CSCF - Nsip1;

b) MRF и S-CSCF - Nsip2;

c) AS и S-CSCF - Nsip3;

d) I-CSCF и S-CSCF - Nsip4.

2. Средняя длина сообщения SIP в байтах – Lsip.

3. Доля вызовов, при обслуживании которых требуется обращение к серверу медиаресурсов MRF - X.

4. Доля вызовов, при обслуживании которых требуется обращение к серверам приложений AS – Y.

Введем следующие обозначения:

Vss-s-cscf - транспортный ресурс между гибким коммутатором SS (SoftSwitch) и элементом S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vas-s-cscf - транспортный ресурс между cерверами приложений (AS) и элементом S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vmrf-s-cscf - транспортный ресурс между сервером медиаресурсов MRF и элементом S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vi-cscf-s-cscf - транспортный ресурс между I-CSCF и обслуживающим элементом S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов;

Vs-cscf - общий транспортный ресурс S-CSCF, который требуется для обмена сообщениями по протоколу SIP во время обслуживания вызовов.

Тогда общий транспортный ресурс для обслуживающего функционального элемента S-CSCF будет равен:

Vs-cscf = Vi-cscf-s-cscf + Vmrf-s-cscf + Vas-s-cscf + Vss-s-cscf,

где Vss-s-cscf = ksig × (Lsip × Nsip1 × Psx); (1)

Vas-s-cscf = ksig × (Lsip × Nsip2 × Psx × X); (2)

Vmrf-s-cscf = ksig × (Lsip × Nsip3 × Psx × Y); (3)

Vi-cscf-s-cscf = ksig × (Lsip × Nsip4 × Psx), (4)

где ksig = 5 - коэффициент использования транспортного ресурса при передаче сигнальной нагрузки протокола SIP. По аналогии с расчетом сигнальной сети ОКС№7 значение ksig=5 соответствует нагрузке в 0,2 Эрл.

Значения Psx и Lsip, которые используются в формулах (1) – (4) были рассчитаны или заданы в предыдущем практическом занятии «Проектирование оборудования гибкого коммутатора (softswitch)», а именно:

- величина Psx - интенсивность вызовов, поступающих на гибкий коммутатор;

- значение параметра Lsip совпадает со значением параметра длина сообщений протоколов SIP/Н.323 - Lsh.