Автореферат:
Зміст
1. Мета і завдання, які повинні вирішуватися.
2. Актуальність.
3. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
4. Передбачувана наукова новизна.
5. Огляд досліджень і розробок за темою.
6. Основна частина:
6.1 Загальна характеристика мультісервісних мереж;
6.2 Проведені дослідження.
7. Висновки
8. Список використаної літератури.
* Зауваження.
1. Мета і завдання, які повинні вирішуватися
Метою даної магістерської роботи є знаходження нових і більш вдосконалених методів розрахунку пропускної здатності каналу зв'язку мультісервісной корпоративної мережі, направлених на підвищення ефективності використання мережі і поліпшення якості послуг, що надаються.
До основних завдань можна віднести наступне:
- розгляд основних характеристик мультісервісних корпоративних мереж;
- вивчення особливостей послуг, що надаються;
- збір статистики для різного вигляду сервісів;
- аналіз зібраної статистики з точки зору теорії телетрафіку;
- застосування отриманих результатів при формуванні вимог до якості послуг, що надаються;
- розробка методики розрахунку пропускної здатності на основі результатів виконаної роботи;
- оцінка ефективності вживання розробленої методики розрахунку.
2. Актуальність
У наш час, коли набуває поширення використання всіляких телекомунікаційних послуг, стає необхідністю розробка мультісервісних мереж з інтеграцією послуг для підприємств різної величини.
Зростання популярності мультисервісних мереж зв'язку - одна з самих помітних тенденцій ринку телекомунікаційних послуг в останні роки. Послуги такої мережі в першу чергу призначені для компаній, орієнтованих на інтенсивний розвиток бізнесу, оптимізацію витрат, автоматизацію бізнес- процесів, сучасні методи керування й забезпечення інформаційної безпеки. Найбільш ефективне застосування мультисервісні мережі можна знайти в традиційних телекомунікаційних операторів, які в такий спосіб значно розширюють гаму надаваних послуг. Для корпоративного ринку об'єднання всіх віддалених підрозділів у єдину мультисервісну мережу на порядок збільшує оперативність обміну інформацією, забезпечуючи доступність даних у будь-який час. Завдяки можливості обмінюватися більшими обсягами даних між офісами можна влаштовувати селекторні наради й проводити відеоконференції з віддаленими підрозділами. Усе це прискорює реакцію на зміни, що відбуваються в компанії, і забезпечує оптимальне керування всіма процесами в реальному масштабі часу.
Таким чином, розрахунок пропускної спроможності каналу зв'язку мультісервісной корпоративної мережі у наш час є досить важливим в силу все більшої популярності мереж з інтеграцією послуг на сучасному ринку телекомунікацій. Знаходження нових методів цього розрахунку – невід'ємна частина розвитку даної тенденції у майбутньому.
3. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами
Кваліфікаційна робота магістра виконується впродовж 2010-2011 рр. згідно з науковим напрямом кафедри «Автоматики і телекомунікацій» Донецького національного технічного університету. <а name="new">4. Передбачувана наукова новизна
Наукова новизна досліджуваної теми магістерської роботи полягає у вживанні основ теорії телетрафіку при розрахунку пропускної здатності каналу зв'язку. Точніше, результати дослідження характеристик і законів розподілу деяких подій різного роду трафіку, що існує в мультісервісних мережах, застосовуватимуться при визначенні вимог до якості послуг, що надаються. Отримані дані, у свою чергу, стануть основою для розробки методики розрахунку пропускної здатності.
5. Огляд досліджень і розробок за темою
На локальному рівні (тобто в межах ДОННТУ) теми, пов'язані з даною, розглядали:
- Гордіенко С.В. Магістерська робота. Дослідження та оптимізація пропускної здатності каналів зв'язку в телекомунікаційній мережі надання послуг Triple Play для умов міського району.
- Оніщенко Н.Л. Магістерська робота. Дослідження характеристик та розробка методики модернізації корпоративних мереж на основі IP-платформи.
- Колосов Є.О. Магістерська робота. Розробка апаратних і програмних рішень надання сервісу IP-телефонії для типової комерційною фірми.
Національний рівень:
- Бараш Леонід. Архітектура мультісервісних мереж.
- Поповський В.В. Математичні моделі випадкових об'єктів у телекомунікаціях.
- Ільїна І.В., Кирвас В.В., Коваленко О.О. Облік помилок передбачення поведінки телекомунікаційного трафіку на рівномірність розподілу пропускної спроможності протоколом TCP.
Міжнародний рівень:
- Слядников Є.Є. Моделювання розподілених інформационно-телекоммуникационних систем з пакетною передачею даних.
- Брендон Дж. Управління мультісервіснимі мережами.
- Крилов В.В., Самохвалов С.С. Теорія телетрафіку і її застосунки.
- Єршов В.О., Кузнєцов Н.О. Мультісервісні телекомунікаційні мережі.
6. Основна частина
6.1 Загальна характеристика мультісервісних мереж
Проектування телекомунікаційної мережі передбачає розгляд варіантів її побудови з точки зору оптимізації деяких чинників, таких як: якість послуг зв'язку, що надаються, ціна побудови мережі і подальшої її експлуатації, можливість зміни конфігурації мережі у майбутньому.
Різноманітність інформаційного трафіку в корпоративній мережі вимагає особливого підходу до розподілу його по каналах зв'язку. Тобто, залежно від вимог до якості надання послуг, можна забронювати смугу пропускання для окремих сервісів. Це необхідно для максимальної оптимізації якості зв'язку і для оптимального завантаження каналу.
Для того, щоб детально ознайомитися з особливостями всіляких інформаційних потоків, необхідно проаналізувати їх з точки зору теорії телетрафіку. Такий підхід в майбутньому окрім всього передбачає зручніший контроль якості послуг, що надаються, і це є важливим. Подібного роду дослідженнями займаються такі фахівці як Н.А. Соколов, О.В. Мірошников, Ю.О. Семенов та інші.
Закони розподілу деяких потоків подій, що виникають в телекомунікаційних мережах, допоможуть наблизитися до вирішення проблеми оптимального завантаження мережі.
Щоб проводити дослідження необхідно мати платформу. За таку була взята банківська мережа «ПриватБанк». Головною рисою корпоративної банківської мережі є її надійність і безпека, адже йдеться про гроші фізичних і юридичних осіб. Також важливу роль відіграє поліпшення методів управління, автоматизація бізнес-процесів і оптимізація витрат на інформаційне облаштування підприємства. Все це можливо реалізувати шляхом впровадження нової мультісервісной мережі. Основним завданням при цьому є максимально правильний розрахунок необхідної пропускної здатності на різних ділянках мережі. Тобто методика має бути універсальна і застосовна до будь-якої іншої мультісервісной мережі.
На малюнку 6.1 змальовано сегмент мережі (розглянута одна з філій банку). Тут можна побачити рух інформаційних пакетів різних послуг. Кожна послуга позначена своїм кольором.
Рисунок 6.1 – Рух пакетів в мультісервісній мережі
(Анімація: об'єм - 120 КБ; розмір - 442x282; кількість кадрів - 10; затримка між кадрами - 300 мс; затримка між останнім і першим кадрами - 300 мс; кількість циклів повторення - нескінченне)
Кольори означають наступне: синій – дані відео (відеоспостереження), блакитний – дані аудіо (Ip-телефонія), зелений – передача файлів (FTP), коричневий – сервіс бази даних, червоний, – сервіс Internet.
Звичайно, на малюнку показаний лише малий набір можливих дій в такій мережі, але вже зараз можна зробити певні висновки.
Як бачимо, найбільша концентрація трафіку спостерігається на ділянці мережі «Router – Servers Switch». Це і зрозуміло, весь трафік проходить через цей канал. Для того, щоб канали зв'язку на різних ділянках мережі використовувалися максимально ефективно, можна для кожного сервісу розрахувати необхідну йому смугу пропускання. Найточніше визначити це можна знаючи закони розподілу потоків пропонованих сервісів (під потоком розуміємо різні послідовності подій).
6.2 Проведені дослідження
Статистику з інформаційного трафіку можна знімати використовуючи різні пакети. Деякими з них є: Netboy, Commview, Wireshark і тому подібне. У даному випадку використовувався пакет Wireshark, з тої простої причині, що він був доступний і зрозумілий.
За допомогою пакету Wireshark була отримана деяка практична статистика, на підставі якої були отримані результати, що розглядаються далі. Статистика була зібрана для основних видів послуг: Ip-телефонія, сервіс бази даних, передача файлів, відеоспостереження, Internet. Головним чином на цьому етапі розглядався розподіл величин пакетів тієї або іншої послуги, що передаються мережею. Взагалі, можна так само розглядати розподіл довжин пауз між надходженням таких пакетів (це розглядатиметься у майбутньому). Приведемо отримані результати у вигляді графіків (рис.6.2 – рис.6.6):
Рисунок 6.2 – Розподіл довжин пакетів при передачі відео
Рисунок 6.3 – Розподіл довжин пакетів при передачі аудіо
Рисунок 6.4 – Розподіл довжин пакетів при передачі файлів
Рисунок 6.5 – Розподіл довжин пакетів при користуванні базами даних
Рисунок 6.6 – Розподіл довжин пакетів HTTP трафіку
Виходячи з отриманих результатів можна зробити висновки відносно законів розподілу розмірів пакетів різних телекомунікаційних послуг:
Video дані (відеоспостереження) – експоненціальний розподіл;
Audio дані (Ip-телефонія) – нормальний розподіл;
Передача файлів (FTP) – логнормальний розподіл;
Сервіс бази даних – логнормальний розподіл;
Сервіс Internet – нормальний розподіл.
У першу чергу, слід зазначити, що абсолютно точно і остаточно не можна казати про приналежність певного ряду подій до конкретного закону розподілу. Завжди має місце вплив багатьох чинників. Але, якщо для розгляду узяти стандартні приклади, то можна зробити обгрунтовані висновки.
Також, даний вид статистики не є одним єдиним, який можна розглядати при вирішенні озвученої проблеми. Існує величезна кількість всіляких даних, які так чи інакше можуть вплинути на ухвалення рішення.
Отримані практичним способом можливі закони розподілу, можна використовувати при визначенні вимог для тієї або іншої послуги зв'язку. Виходячи з чого, можна забронювати для сервісів необхідні смуги пропускання, що поліпшить продуктивність мережі, збільшить її надійність і дасть можливість керувати нею і її параметрами.
Проте вже зараз нам відомі деякі вимоги до якості, на які можна спиратися. Приведемо основні з них в таблицях 6.1 і 6.2.
Таблиця 6.1. Параметри IP QоS класів.
| Параметр |
Клас 0
| Клас 1 |
Клас 2 |
Клас 3 |
Клас 4 |
Клас 5 |
| Затримка |
100 мс |
400 мс |
100 мс |
400 мс |
1 с |
- |
| Варіація затримки |
50 мс |
50 мс |
- |
- |
- |
- |
| Відсоток загублених пакетів |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
- |
Базові функції QоS полягають у забезпеченні необхідними параметрами сервісу і визначаються відносно трафіку як:
- класифікація - співвідношення пакету до певного класу трафіку;
- розмітка - призначення відповідного пріоритету (мітки);
- управління перевантаженнями - використання механізму черг;
- запобігання перевантаженням - використання механізмів RED (відкидання пакетів з потужних потоків) і ECN (повідомлення про зниження інтенсивності);
- регулювання.
Виділяють 6 класів трафіку, які приведені в таблиці 6.2, для забезпечення механізмівQoS.
Таблиця 6.2. QоS класи для IP мереж
| Класс QoS |
Приклад застосунків |
Механізми у вузлі |
Мережні прийоми |
| 0 |
Трафік реального часу, інтерактивний, чутливий до джитеру |
Окремі черги з пріоритетом обслуговування, впорядковування трафіку |
Примусова маршрутизація і шлях |
| 1 |
Трафік реального часу, інтерактивний, чутливий до джитеру |
Окремі черги з пріоритетом обслуговування, впорядковування трафіка |
Менш примусова маршрутизація і шлях |
| 2 |
Передача даних, дуже інтерактивний трафік (сигнальна інформація) |
Окремі черги, пріоритет відкидання пакетів |
Примусова маршрутизація і шлях |
| 3 |
Передача даних, інтерактивний трафік |
Окремі черги, пріоритет відкидання пакетів |
Менш примусова маршрутизація і шлях |
| 4 |
Трафік з низькими втратами (дрібні пересилки, великий трафік, відео потоки) |
Довгі черги, пріоритет відкидання пакетів |
Будь-яка маршрутизація або шлях |
| 5 |
Традиційні застосунки IP мереж |
Окремі черги (фоновий пріоритет) |
Будь-яка маршрутизація або шлях |
7. Висновки
У даній роботі були розглянуті основні принципи побудови мультісервісних корпоративних мереж, досліджені характеристики основних типів трафіку, характерних для таких мереж. Далі було запропоновано рішення, яке може стати корисним при розгляді проблеми оптимізації. Це рішення полягає в прив'язці законів розподілу показників трафіку до моделювання і проектування мережі. Розглянута вище інформація надалі послужить основою для написання магістерської роботи.
8. Список використаної літератури
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.
* Зауваження
При написанні даного автореферату кваліфікаційна робота магістра ще не завершена. Дата остаточного завершення роботи: 31 грудня 2011 р. Повний текст роботи і матеріали по темі роботи можуть бути отримані у автора або його наукового керівника після вказаної дати.
|
