Автореферат:
Содержание
1. Цель и задачи, которые должны решаться.
2. Актуальность.
3. Связь работы с научными программами, планами, темами.
4. Предполагаемая научная новизна.
5. Обзор исследований и разработок по теме.
6. Основная часть:
6.1 Общая характеристика мультисервисных сетей;
6.2 Проведенные исследования.
7. Выводы.
8. Список использованной литературы.
* Примечание
1. Цель и задачи, которые должны решаться
Целью данной магистерской работы является нахождение новых и более усовершенствованных способов расчета пропускной способности канала связи мультисервисной корпоративной сети, направленных на повышение эффективности использования сети и улучшение качества предоставляемых услуг.
К основным задачам можно отнести следующее:
- рассмотрение основных характеристик мультисервисных корпоративных сетей;
- изучение особенностей предоставляемых услуг;
- сбор статистики для разного вида сервисов;
- анализ собранной статистики с точки зрения теории телетрафика;
- применение полученных результатов при формировании требований к качеству предоставляемых услуг;
- разработка методики расчета пропускной способности на основе результатов проделанной работы;
- оценка эффективности применения разработанной методики расчета.
2. Актуальность
В наше время, когда получает распространение использование разнообразных телекоммуникационных услуг, становится необходимостью разработка мультисервисных сетей с интеграцией услуг для предприятий разной величины.
Рост популярности мультисервисных сетей связи – одна из самых заметных тенденций рынка телекоммуникационных услуг за последнее время. Услуги такой сети предназначены в первую очередь для компаний, ориентированных на интенсивное развитие бизнеса, оптимизацию затрат, автоматизацию бизнес-процессов, современные методы управления и обеспечения информационной безопасности. Наиболее эффективное применение мультисервисных сетей можно найти у традиционных телекоммуникационных операторов, которые таким образом значительно расширяют гамму предоставляемых услуг. Для корпоративного рынка объединение всех удаленных подразделений в единую мультисервисную сеть на порядок увеличивает оперативность обмена информацией, обеспечивая доступность данных в любое время. Благодаря возможности обмениваться большим объемом данных между офисами можно устроить селекторные совещания и проводить видеоконференции с удаленными подразделениями. Всё это ускоряет реакцию на перемены, которые происходят в компании, и обеспечивает оптимальное управление всеми процессами в реальном масштабе времени.
Таким образом, расчет пропускной способности канала связи мультисервисной корпоративной сети в наше время является достаточно важным в силу всё большей популярности сетей с интеграцией услуг на современном рынке телекоммуникаций. Нахождение новых методов этого расчета – неотъемлемая часть развития данной тенденции в будущем.
3. Связь работы с научными программами, планами, темами
Квалификационная работа магистра выполняется на протяжении 2010-2011 гг. согласно с научным направлением кафедры «Автоматики и телекоммуникаций» Донецкого национального технического университета.
4. Предполагаемая научная новизна
Научная новизна исследуемой темы магистерской работы заключается в применении основ теории телетрафика при расчете пропускной способности канала связи. Точнее, результаты исследования характеристик и законов распределения некоторых событий разного рода трафика, существующего в мультисервисных сетях, будут применяться при определении требований к качеству предоставляемых услуг. Полученные данные, в свою очередь, станут основой для разработки методики расчета пропускной способности.
5. Обзор исследований и разработок по теме
На локальном уровне (то есть в пределах ДонНТУ) темы, связанные с данной, рассматривали:
- Гордиенко С.В. Магистерская работа. Исследование и оптимизация пропускной способности каналов связи в телекоммуникационной сети предоставления услуг Triple Play для условий городского района.
- Онищенко Н.Л. Магистерская работа. Исследование характеристик и разработка методики модернизации корпоративных сетей на основе IP-платформы.
- Колосов Е.А. Магистерская работа. Разработка аппаратных и программных решений предоставления сервиса IP-телефонии для типичной коммерческой фирмы.
Национальный уровень:
- Бараш Леонид. Архитектура мультисервисных сетей.
- Поповский В.В. Математические модели случайных объектов в телекоммуникациях.
- Ильина И.В., Кирвас В.В., Коваленко А.А. Учет ошибок предсказания поведения телекоммуникационного трафика на равномерность распределения пропускной способности протоколом TCP.
Международный уровень:
- Слядников Е.Е. Моделирование распределенных информационно-телекоммуникационных систем с пакетной передачей данных.
- Брендон Дж. Управление мультисервисными сетями.
- Крылов В.В., Самохвалов С.С. Теория телетрафика и ее приложения.
- Ершов В.А., Кузнецов Н.А. Мультисервисные телекоммуникационные сети.
6. Основная часть
6.1 Общая характеристика мультисервисных сетей
Проектирование телекоммуникационной сети предполагает рассмотрение вариантов её построения с точки зрения оптимизации некоторых факторов, таких как: качество предоставляемых услуг связи, цена построения сети и дальнейшей её эксплуатации, возможность изменения конфигурации сети в будущем.
Разнообразие информационного трафика в корпоративной сети требует особого подхода к распределению его по каналам связи. То есть, в зависимости от требований к качеству предоставления услуг, можно забронировать полосу пропускания для отдельных сервисов. Это необходимо для максимальной оптимизации качества связи и для оптимальной загрузки канала.
Для того чтобы подробно ознакомиться с особенностями разнообразных информационных потоков, необходимо проанализировать их с точки зрения теории телетрафика. Такой подход в будущем помимо всего предполагает более удобный контроль качества предоставляемых услуг, что является немаловажным. Подобного рода исследованиями занимаются такие специалисты как Н.А. Соколов, А.В. Мельников, Ю.А. Семенов и другие.
Законы распределения некоторых потоков событий, возникающих в телекоммуникационных сетях, помогут приблизиться к решению проблемы оптимальной загрузки сети.
Чтобы проводить исследования необходимо иметь платформу. В качестве таковой была взята банковская сеть «ПриватБанк». Главной чертой корпоративной банковской сети является её надежность и безопасность, ведь речь идет о деньгах физических и юридических лиц. Также важную роль играет улучшение методов управления, автоматизация бизнес-процессов и оптимизация затрат на информационное обустройство предприятия. Всё это возможно реализовать путем внедрения новой мультисервисной сети. Основной задачей при этом является максимально правильный расчет необходимой пропускной способности на разных участках сети. То есть методика должна быть универсальна и применима к любой другой мультисервисной сети.
На рисунке 6.1 изображен сегмент сети (рассмотрен один из филиалов банка). Здесь можно увидеть движение информационных пакетов различных услуг. Каждая услуга обозначена своим цветом.
Рисунок 6.1 – Движение пакетов в мультисервисной сети
(Анимация: объем - 120 КБ; размер - 442x282; количество кадров - 10; задержка между кадрами - 300 мс; задержка между последним и первым кадрами - 300 мс; количество циклов повторения - бесконечное)
Цвета означают следующее: синий – данные видео (видеонаблюдение), голубой – данные аудио (IP-телефония), зеленый – передача файлов (FTP), коричневый – сервис базы данных, красный – сервис Internet.
Конечно, на рисунке показан лишь малый набор возможных действий в такой сети, но уже сейчас можно сделать определенные выводы.
Как видим, наибольшая концентрация трафика наблюдается на участке сети «Router – Servers Switch». Это и понятно, весь трафик проходит через этот канал. Для того, чтобы каналы связи на различных участках сети использовались максимально эффективно, можно для каждого сервиса рассчитать необходимую ему полосу пропускания. Наиболее точно определить это можно зная законы распределения потоков предлагаемых сервисов (под потоком понимаем различные последовательности событий).
6.2 Проведенные исследования
Статистику с информационного трафика можно снимать используя различные пакеты. Некоторыми из них являются: NetBoy, CommView, Wireshark и т.п. В данном случае использовался пакет Wireshark, по той простой причине, что он был доступен и понятен.
С помощью пакета Wireshark была получена некоторая практическая статистика, на основании которой были получены результаты, рассматриваемые далее. Статистика была собрана для основных видов услуг: IP-телефония, сервис базы данных, передача файлов, видеонаблюдение, Internet. Главным образом на этом этапе рассматривалось распределение величин передаваемых по сети пакетов той или иной услуги. Вообще можно таким же образом рассматривать распределение длин пауз между поступлением таких пакетов (это будет рассматриваться в будущем). Полученные результаты приведены в виде графиков (рис.6.2 – рис.6.6):
Рисунок 6.2 – Распределение длин пакетов при передаче видео
Рисунок 6.3 – Распределение длин пакетов при передаче аудио
Рисунок 6.4 – Распределение длин пакетов при передаче файлов
Рисунок 6.5 – Распределение длин пакетов при пользовании базами данных
Рисунок 6.6 – Распределение длин пакетов HTTP трафика
Исходя из полученных результатов можно сделать выводы относительно законов распределения размеров пакетов различных телекоммуникационных услуг:
Video данные (видеонаблюдение) – экспоненциальное распределение;
Audio данные (IP-телефония) – нормальное распределение;
Передача файлов (FTP) – логнормальное распределение;
Сервис базы данных – логнормальное распределение;
Сервис Internet – нормальное распределение.
В первую очередь, следует отметить, что совершенно точно и окончательно нельзя утверждать о принадлежности определенного ряда событий к конкретному закону распределения. Всегда имеет место влияние многих факторов. Но, если для рассмотрения взять стандартные примеры, то можно сделать вполне обоснованные выводы.
Также, данный вид статистики не является одним единственным, который можно рассматривать при решении озвученной проблемы. Существует огромное количество разнообразных данных, которые так или иначе могут повлиять на принятие решения.
Полученные практическим способом возможные законы распределения, можно использовать при определении требований для той или иной услуги связи. Исходя из чего, можно забронировать для сервисов необходимые полосы пропускания, что улучшит производительность сети, увеличит её надежность и даст возможность управлять ей и её параметрами.
Однако уже сейчас нам известны некоторые требования к качеству, на которые можно опираться. Приведем основные из них в таблицах 6.1 и 6.2.
Таблица 6.1. Параметры IP QoS классов.
| Параметр |
Класс 0
| Класс 1 |
Класс 2 |
Класс 3 |
Класс 4 |
Класс 5 |
| Задержка |
100 мс |
400 мс |
100 мс |
400 мс |
1 с |
- |
| Вариация задержки |
50 мс |
50 мс |
- |
- |
- |
- |
| Процент потерянных пакетов |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
- |
Основные функции QoS заключаются в обеспечении необходимых параметров сервиса,относительно трафика они определяются как:
- классификация (соотнесение пакета к определенному классу трафика);
- разметка (назначение соответствующего приоритета (метки));
- предотвращение перегрузок (использование механизмов RED (отбрасывание пакетов из мощных потоков) и ECN (сообщение о снижении интенсивности));
- управление перегрузками (использование механизма очередей);
- регулирование.
В таблице 6.2 приведены 6 классов трафика, которые используют для обеспечения механизмов QoS.
Таблица 6.2. QoS классы для IP сетей
| Класс QoS |
Пример приложений |
Механизмы в узле |
Сетевые приемы |
| 0 |
Трафик реального времени, интерактивный, чувствительный к джитеру |
Отдельные очереди с приоритетом обслуживания, упорядочивание трафика |
Принудительная маршрутизация и путь |
| 1 |
Трафик реального времени, интерактивный, чувствительный к джитеру |
Отдельные очереди с приоритетом обслуживания, упорядочивание трафика |
Менее принудительная маршрутизация и путь |
| 2 |
Передача данных, очень интерактивный трафик (сигнальная информация) |
Отдельные очереди, приоритет отброса пакетов |
Принудительная маршрутизация и путь |
| 3 |
Передача данных, интерактивный трафик |
Отдельные очереди, приоритет отброса пакетов |
Менее принудительная маршрутизация и путь |
| 4 |
Трафик с низкими потерями (мелкие пересылки, большой трафик, видео потоки) |
Длинные очереди, приоритет отброса пакетов |
Любая маршрутизация или путь |
| 5 |
Традиционные приложения IP сетей |
Отдельные очереди (фоновый приоритет) |
Любая маршрутизация или путь |
7. Выводы
В данной работе были рассмотрены основные принципы построения мультисервисных корпоративных сетей, исследованы характеристики основных типов трафика, характерных для таких сетей. Далее было предложено решение, которое может стать полезным при рассмотрении проблемы оптимизации. Это решение заключается в привязке законов распределения показателей трафика к моделированию и проектированию сети. Рассмотренная выше информация в дальнейшем послужит основой для написания магистерской работы.
8. Список использованной литературы
1. Лившиц Б.С. Теория телетрафика. / Б.С. Лившиц, А.П. Пшеничников, А.Д. Харкевич – М.: Связь, 1979. – 163с.
2. Проверка статистических гипотез / Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. – http://opds.sut.ru/electronic_manuals/oed/f03.htm. –10.02.2010.
3. Мизин И.А., Богатырев В.А., Кулешов А.П. Сети коммутации пакетов. / И.А. Мизин, В.А. Богатырев, А.П. Кулешов - М.: Радио и связь, 1986. - 408 с.
4. Крылов B.B., Самохвалова С.С. Теория телетрафика и ее приложения. / B.B. Крылов, С.С. Самохвалова - СПб.: БХВ-Петербург, 2005.
5. Пономарев Д.Ю. Исследование моделей потоков вызовов. http://www.nsc.ru/wsAnVI2004/8509/index.htmI
6. Рыжиков Ю. И. Теория очередей и управление запасами. / Ю. И. Рыжиков —СПб: Питер, 2001. —384 с.
7. Ершов В.А., Кузнецов Н.А. Мультисервисные телекоммуникационные сети. / В.А. Ершов, Н.А. Кузнецов – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.-432с.
8. Величко В.В. Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. В 3 томах. Том 3. - Мультисервисные сети. / Е.А. Субботин, В.П. Шувалов, А.Ф. Ярославец. - М.: Горячаяя линия - телеком, 2005. - 592 с.
9. Корнышев Ю.Н., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. Теория телетрафика. / Ю.Н.Корнышев и др. - М.: Радио и связь, 1996.
10. Абилов А.В. Сети связи и системы коммутации: учебное пособие для вузов. / А.В. Абилов - М.: Радио и связь, 2004. 288с.
* Примечание
При написании данного автореферата квалификационная работа магистра ещё не завершена. Дата окончательного завершения работы: 31 декабря 2011 г. Полный текст работы и материалы по теме работы могут быть получены у автора или его научного руководителя после указанной даты.
|
