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Text File  |  1991-12-30  |  20KB  |  356 lines

  1.          All drawings appearing in this Recommendation have been done in Autocad.
  2.          Recommendation Q.541
  3.                      DIGITAL EXCHANGE DESIGN OBJECTIVES - GENERAL
  4.          1      General
  5.                This  Recommendation  applies  to  digital  local,  combined,  transit  and
  6.          international exchanges for telephony in Integrated Digital  Networks  (IDN)  and
  7.          mixed (analogue/digital) networks, and  also  to  local,  combined,  transit  and
  8.          international exchanges in an Integrated Services  Digital  Network  (ISDN).  The
  9.          field  of  application  of  this  Recommendation  is  more   fully   defined   in
  10.          Recommendation Q.500. Some objectives only apply to a certain type (or types)  of
  11.          exchange. Where this occurs, the application is defined in  the  text.  Where  no
  12.          such qualification is made, the objective applies to all exchange applications.
  13.          2      General design objectives
  14.                The   exchange   and/or   any   associated   operations   and   maintenance
  15.          systems/centers shall have the capabilities needed to allow the  exchange  to  be
  16.          operated and administered efficiently while providing service in accordance  with
  17.          an Administration's performance requirements.
  18.          2.1    Exchange modifications and growth
  19.                The exchange should be capable of having hardware and/or software added  or
  20.          changes made without causing a significant impact on service (see SS 4.4,  4.10.2
  21.          - Planned outages).
  22.          2.2    Service provisioning and records
  23.                There  should  be  efficient  means  of  establishing   service,   testing,
  24.          discontinuing service and maintaining accurate records for:
  25.                -   subscriber lines and services,
  26.                -   interexchange circuits.
  27.          2.3    Translations and routing information
  28.                There should be efficient means of establishing, testing and changing  call
  29.          processing information, such as translation and routing information.
  30.          2.4    Resource utilization
  31.                There should be efficient means of measuring performance and traffic  flows
  32.          and to arrange equipment configurations as required to insure  efficient  use  of
  33.          system resources and to provide a good grade of service to all subscribers (e.g.,
  34.          load balancing).
  35.          2.5    Physical design objectives
  36.                The exchange shall have a good physical design that provides:
  37.                -   adequate space for maintenance activities,
  38.                -   conformance with environmental requirements,
  39.                -   uniform equipment identification (conforming with the Administration's
  40.                   requirements),
  41.                -   a limited number of uniform power up/down procedures for all component
  42.                   parts of the exchange.
  43.          3      Integrated Digital Network design objectives
  44.          3.1    Exchange timing distribution
  45.                The timing distribution system of  an  exchange  will  be  derived  from  a
  46.          highly reliable exchange clock system. The  distribution  of  timing  within  the
  47.          exchange must be designed so that the exchange will maintain  synchronism  on  64
  48.          kbit/s channel timeslots in a connection through the exchange.
  49.          3.2    Network synchronization
  50.                Within a synchronized  IDN/ISDN,  different  methods  of  providing  timing
  51.          between exchanges may be used. An exchange should be able to be synchronized:
  52.                a)  by an incoming digital signal at an interface A (or B, if provided) as
  53.                   defined in Recommendation Q.511; this applies only to  signals  derived
  54.                   from a Primary Reference Source, as defined in Recommendation G.811;
  55.                b)  directly by a Primary Reference Source, using an  interface  complying
  56.                   with Recommendation G.811;
  57.                c)  optionally, by an analogue signal at one of the frequencies listed  in
  58.                   Recommendation G.811.
  59.                Plesiochronous operation should also be possible.
  60.                The clock of the local, combined or transit exchange shall  be  responsible
  61.          for maintaining the synchronization in the part of the  network  associated  with
  62.          that exchange.
  63.                The timing  performance  of  the  clocks  in  local,  combined  or  transit
  64.          exchanges should comply with Recommendation  G.811.  The  timing  performance  of
  65.          clocks at subscriber premises, at digital PABXs,  in  digital  concentrators,  at
  66.  
  67.  
  68.  
  69.  
  70.                                                          FascicleVI.5 - Rec. Q.541   PAGE1
  71.  
  72.          muldexes, etc., require further study.
  73.                Synchronized national networks may be provided  with  exchange  clocks  not
  74.          having the frequency accuracy required for international  interworking.  However,
  75.          when these synchronized networks  within  national  boundaries  are  required  to
  76.          interwork internationally as part of  the  international  IDN/ISDN,  it  will  be
  77.          necessary  to  provide  means  to  operate  these  national   networks   to   the
  78.          internationally recommended value of frequency accuracy in Recommendation G.811.
  79.          3.3    Slip
  80.                The design objective controlled slip  rate  within  a  synchronized  region
  81.          (see Note) controlled by the exchange should be zero provided that  input  jitter
  82.          and wander remain within the limits given in Recommendation G.823 and G.824.
  83.                The design  objective  controlled  slip  rate  at  a  digital  exchange  in
  84.          plesiochronous operation (or operating to another synchronized region)  shall  be
  85.          not more than one slip in 70 days in any 64 kbit/s channel, provided  that  input
  86.          jitter and wander remain within the limits given  in  Recommendations  G.823  and
  87.          G.824.
  88.                The operational performance requirements for the rate of octet slips on  an
  89.          international  connection  or  corresponding  bearer  channel  are   covered   in
  90.          Recommendation G.822.
  91.                The occurrence of  a  controlled  slip  should  not  cause  loss  of  frame
  92.          alignment.
  93.                Note - A synchronized region is defined as  a  geographic  entity  normally
  94.          synchronized to  a  single  source  and  operating  plesiochronously  with  other
  95.          synchronized regions. It may be a  continent,  country,  part  of  a  country  or
  96.          countries.
  97.          3.4    Relative Time Interval Error (TIE) at the exchange output
  98.                Relative Time Interval Error (TIE) at the exchange  output  is  defined  as
  99.          the difference in time delay  of  a  given  timing  signal  when  compared  to  a
  100.          reference   timing   signal    for    a    given    measurement    period    (see
  101.          Recommendation G.811).
  102.          3.4.1  Interface V1
  103.                Relative Time Interval Error (TIE) at the exchange output at the  interface
  104.          to the basic access digital section requires further study.
  105.          3.4.2  Interfaces A, B, V2, V3 and V4
  106.                The relative TIE at the output of the digital interfaces A, B, V2,  V3  and
  107.          V4 over the period S seconds should not exceed the following limits:
  108.                1)  (100 S) ns + 1/8 UI for S < 10.
  109.                2)  1000 ns for S  10 (see Figure 4/Q.541).
  110.                                         Figure 1/Q.541 - CCITT 72171
  111.  
  112.                In the case of synchronous  operation  the  limits  are  specified  on  the
  113.          assumption of an ideal incoming synchronizing signal (no jitter, no wander and no
  114.          frequency deviation) on the line delivering the timing information. In  the  case
  115.          of  asynchronous  operation  the  limits  are  specified  assuming  no  frequency
  116.          deviation of the exchange clock, (this is equivalent to taking the output of  the
  117.          exchange clock as the reference timing signal for the relative TIE measurements).
  118.                It is recognized that the approach of using relative  TIE  to  specify  the
  119.          performance of  an  exchange  in  the  case  of  synchronous  operation  in  some
  120.          implementations (e.g., when mutual synchronization  methods  are  used)  requires
  121.          further study.
  122.                Any internal operation or  rearrangement  within  the  synchronization  and
  123.          timing unit or any other cause should not result in a phase discontinuity greater
  124.          than 1/8 of a Unit  Interval  (UI)  on  the  outgoing  digital  signal  from  the
  125.          exchange.
  126.                The limits given in Figure 4/Q.541 may be exceeded in cases  of  infrequent
  127.          internal testing or rearrangement operations within the exchange. In such  cases,
  128.          the following conditions should be met:
  129.                The Relative Time Interval Error (TIE) over  any  period  up  to  211  unit
  130.          intervals should not exceed 1/8 of a UI. For periods greater  than  211  UI,  the
  131.          phase variation for each interval of 211 UI should not exceed  1/8  UI  up  to  a
  132.          maximum total Relative TIE defined in Recommendation G.811 for long time periods.
  133.          3.5    Synchronization requirements when interworking with  a  digital  satellite
  134.                system
  135.                On a provisional basis the following should apply:
  136.                The transfer from the timing of the  terrestrial  digital  network  to  the
  137.  
  138.  
  139.  
  140.  
  141.          PAGE2   Fascicle VI.5 - Rec. Q.541
  142.  
  143.          timing of the satellite system, if required (plesiochronous operation), will  not
  144.          be performed by the digital exchange. The earth station  will  be  equipped  with
  145.          buffer memories of suitable size to compensate for the time delay variations  due
  146.          to shifts of the satellite  from  its  ideal  position  (and  due  to  any  other
  147.          phenomena with similar effects) and to meet  the  slip  performance  requirements
  148.          established in CCITT Recommendation G.822.
  149.          4      Availability design objectives
  150.          4.1    General
  151.                Availability is one  aspect  of  the  overall  quality  of  service  of  an
  152.          exchange.
  153.                Availability objectives are important  factors  to  be  considered  in  the
  154.          design of a switching system and may also be used by administrations to judge the
  155.          performance of a system design and to compare the performance of different system
  156.          designs.
  157.                Availability may be determined  by  collecting  and  evaluating  data  from
  158.          exchanges in operation  in  accordance  with  draft  Recommendation  E.450.  Data
  159.          collection may be facilitated by the use  of  the  Telecommunications  Management
  160.          Network (TMN).
  161.                Availability may be expressed as the ratio of the accumulated  time  during
  162.          which the exchange (or part of it) is capable  of  proper  operation  to  a  time
  163.          period of statistically significant duration called the mission time.
  164.           Availability (A) = eq \f(accumulated up-time,mission time) = eq \f(accumulated 
  165.                         up-time,accumulated up-time + accumulated down-time)
  166.                Sometimes it is more convenient to use the term unavailability (instead  of
  167.          availability) which is defined as:
  168.                                     Unavailability (U) = 1 - A.
  169.                The terms used in this section, when they already exist, are in  accordance
  170.          with CCITT Recommendation G.106.
  171.          4.2    Causes of unavailability
  172.                This Recommendation deals with availability as observed from  the  exchange
  173.          termination point of  view.  Both  planned  and  unplanned  outages  need  to  be
  174.          considered, and both types need to be minimized. Unplanned outages reflect on the
  175.          inherent reliability of the exchange and are therefore considered separately from
  176.          planned outages in this Recommendation.
  177.                Unplanned unavailability counts all  failures  that  cause  unavailability.
  178.          Thus hardware failure, software malfunctions and unintentional outages  resulting
  179.          from craftperson activity are to be counted.
  180.          4.3    Intrinsic and operational unavailability
  181.                Intrinsic unavailability is the unavailability of an exchange (or  part  of
  182.          it) due to exchange (or unit) failure itself, excluding the logistic  delay  time
  183.          (e.g. travel times, unavailability of spare units, etc.) and planned outages.
  184.  
  185.  
  186.  
  187.  
  188.  
  189.  
  190.  
  191.  
  192.  
  193.  
  194.  
  195.  
  196.  
  197.  
  198.  
  199.  
  200.  
  201.  
  202.  
  203.  
  204.  
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  206.  
  207.  
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  209.  
  210.  
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  213.  
  214.                Operational unavailability is the unavailability of an  exchange  (or  part
  215.          of it) due to exchange (or unit) failure itself,  including  the  logistic  delay
  216.          time (e.g. travel times, unavailability of spare units, etc.).
  217.          4.4    Planned outages
  218.                Planned outages are those  intentionally  induced  to  facilitate  exchange
  219.          growth or hardware and/or software modifications. The impact of these  activities
  220.          on service depends on their duration, the time of day they are introduced and  on
  221.          the particular system design.
  222.          4.5    Total and partial unavailability
  223.                Exchange  unavailability  may   be   either   total   or   partial.   Total
  224.          unavailability affects all terminations, and consequently, all  traffic  that  is
  225.          offered during the outage is equally affected. A partial  outage  has  an  effect
  226.          only on some terminations.
  227.                From the  point  of  view  of  one  termination  on  an  exchange  (e.g.  a
  228.          subscriber line termination), the numerical value of  mean  accumulated  downtime
  229.          (and hence the unavailability) for a specified period of time should  not  depend
  230.          on the exchange size or its traffic handling capacity. Similarly, from the  point
  231.          of view of a group of terminations of size n, the mean accumulated downtime for a
  232.          specified period of time, in case they are simultaneously unavailable, should not
  233.          depend on exchange size. However, for two groups of terminals of differing size n
  234.          and m such that n is greater than m (n > m), the mean accumulated  downtime  (and
  235.          hence the unavailability) for n will be less than the mean  accumulated  downtime
  236.          (MADT) or the unavailability for m.
  237.                Thus:
  238.                                    MADT(n) < MADT(m) where n > m
  239.                and
  240.                                             U(n) < U(m)
  241.                The lower limit of m is one termination, and it can be specified as  having
  242.          a mean value of T minutes per year.
  243.          4.6    Statistical basis
  244.                Any estimation of unavailability is of necessity  a  statistical  quantity,
  245.          because outages are presumed to occur randomly and they are of  random  duration.
  246.          Therefore,  availability  measurements  are  significant   when   made   over   a
  247.          statistically significant number of exchanges. It follows  then,  that  a  single
  248.          exchange may exceed the unavailability objectives. Further, to  be  statistically
  249.          significant the mission time  must  be  adequate  in  order  to  have  sufficient
  250.          collected data. The accuracy  of  the  result  is  dependent  on  the  amount  of
  251.          collected data.
  252.          4.7    Relevant failure events
  253.                Different types of failure events may occur in an  exchange.  In  order  to
  254.          evaluate the unavailability of an exchange (or part  of  it)  only  those  events
  255.          having an adverse effect on the exchange's ability to process calls  as  required
  256.          should be taken into account. A failure event which  is  short  in  duration  and
  257.          results only in call delay rather than in a call denial can be disregarded.
  258.          4.8    Availability independence
  259.                The design objectives for the unavailability of  a  single  termination  or
  260.          any group of terminations of size n are independent of exchange size or  internal
  261.          structure.
  262.          4.9    Intrinsic downtime and unavailability objectives
  263.                The recommended measure for use in determining intrinsic unavailability  is
  264.          mean accumulated  intrinsic  down  time  (MAIDT)  for  individual  or  groups  of
  265.          terminations, for a given mission time, typically one year.
  266.  
  267.  
  268.  
  269.  
  270.  
  271.  
  272.  
  273.  
  274.  
  275.  
  276.  
  277.  
  278.  
  279.  
  280.  
  281.  
  282.  
  283.          PAGE2   Fascicle VI.5 - Rec. Q.541
  284.  
  285.                For one termination:
  286.                                   MAIDT(1) ú 30 minutes per year.
  287.                For an exchange termination group of size n:
  288.                                   MAIDT(n) < MAIDT(m) where n > m.
  289.                This reflects the consequences (e.g. traffic congestion, social  annoyance,
  290.          etc.), of the simultaneous outage of a large number of terminations.
  291.                The above expression is a statement  of  principle  and  means  that  units
  292.          serving larger group sizes shall have lower MAIDT.
  293.          4.10   Operational unavailability objectives
  294.          4.10.1 Logistic delay time
  295.                Due to differing national conditions, logistic delay times  may  vary  from
  296.          country  to  country  and  therefore  may  not  be   subject   to   international
  297.          Recommendation.
  298.                Nevertheless, for design guidance, an indication  of  the  Administration's
  299.          logistic  delays  is  considered  desirable  to  establish  overall   operational
  300.          performance objectives. It is left for the operating Administration to  determine
  301.          how  it  should  be  accounted  for   in   the   determination   of   operational
  302.          unavailability.
  303.          4.10.2 Planned outages
  304.                Planned outages are to be minimized to  the  greatest  extent  practicable.
  305.          They should be scheduled so as to have least impact on service practicable.
  306.          4.11   Initial exchange availability performance
  307.                A system rarely meets all long-term design  objectives  when  first  placed
  308.          into service. The objectives contained in this Recommendation may  therefore  not
  309.          be fulfilled for a limited period of  time  after  the  newly  designed  switched
  310.          system has been put into service; this period of time should be minimized to  the
  311.          greatest extent practicable.
  312.          5      Hardware reliability design objectives
  313.                A bound on the rate of hardware failures is recommended.  It  includes  all
  314.          types of hardware failures and the failures counted are independent of whether or
  315.          not there is a resulting service degradation.
  316.                An acceptable hardware failure rate for an exchange is a  function  of  the
  317.          exchange size and the types of terminations.
  318.                The following formula can be used to verify that the maximum  failure  rate
  319.          does not exceed the Administration's requirements:
  320.                                   eq Fmax = C0 + \i\su(i=1,n,) CiTi
  321.          where:
  322.                Fmax   the maximum acceptable number of  hardware  failures  per  unit  of
  323.                   time;
  324.                Ti  the number of terminations of type i;
  325.                n   the number of distinct types of terminations;
  326.                C0  to be determined taking into account all failures which are independent 
  327.                   of exchange size;
  328.                Ci  coefficients for terminations of type  i,  reflecting  the  number  of
  329.                   failures  associated  with  individual  terminations  of   that   type.
  330.                   Different hardware used with different types of terminations may result
  331.                   in different values for Ci.
  332.  
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  334.  
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  354.                                                          FascicleVI.5 - Rec. Q.541   PAGE1
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