Розробка та моделювання територіально розподіленої локальної мережі на базі MPLS

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ВСТУП

1. ОГЛЯД І АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЙ ТРАНСПОРТНИХ МЕРЕЖ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ МЕТОДІВ ОПТИМІЗАЦІЇ РОЗПОДІЛУ ПОТОКІВ В ІНФОКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖАХ

1.1 Аналіз технологій транспортних мереж

1.2 Основи технології MPLS

1.2.1 Класи еквівалентності пересилки FEC

1.2.2 Комутація по мітках

1.3 Оптимізація трафіку. Завдання трафік інжинірингу

1.3.2 Глобальна трактування терміна TE

1.3.3 Області застосування MPLS

1.4 Методи розподілу потоків в комп'ютерних мережах

1.5 Постанова завдання дипломної роботи

1.5.1 Ціль роботи

1.5.2 Постанова завдання

1.5.3 Вихідні дані

1.5.4 Завдання, які вирішуються

1.5.5 Методи рішення завдань

2. МЕТОД ОПТИМІЗАЦІЇ РОЗПОДІЛЕННЯ ПОТОКІВ В КОМП'ЮТЕРНИХ МЕРЕЖАХ З ТЕХНОЛОГІЄЮ MPLS

2.1 Аналітичні моделі оцінки показників якості мережі з технологією MPLS

2.2 Дослідження величини середньої затримки для СМО очікуванням і різних розподілів вхідних потоків

2.3 Оптимізація розподілу потоків в мережах з технологією MPLS

2.3.1 Постановка завдання розподілу потоків

2.3.2 Опис методу розподілу потоків

3. ТЕХНІКО - ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ РОЗРОБКИ

3.1 Опис об'єкта розробки

3.2 Опис програмного продукту

3.3 Оцінка ринку збуту

3.4 Розрахунок витрат на розробку програмного продукту

3.4.1 Визначення потреби в матеріальних ресурсах

3.4.2 Транспортно-заготівельні витрати

3.4.3 Витрати на оплату праці

3.4.4 Розрахунок додаткової заробітної плати

3.4.5 Відрахування на соціальні заходи

3.4.6 Розрахунок амортизації

3.4.7 Загальновиробничі витрати

3.4.8 Адміністративні витрати

3.4.9 Витрати на збут

3.4.10 Калькуляція собівартості

3.5 Фінансовий план

3.6 Висновки

4. ОХОРОНА ПРАЦІ Й НАВКОЛИШНЬГО СЕРЕДОВИЩА

4.1 Загальні питання охорони праці та навколишнього середовища

4.2 Виробнича санітарія

4.2.1 Мікроклімат виробничого приміщення

4.2.2 Освітлення

4.2.3 Шум та вібрація

4.3 Безпечне ведення робіт

4.4 Охорона навколишнього середовища

5. ЦИВІЛЬНИЙ ЗАХИСТ

ВИСНОВОК

СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ЕОМ - електрона обчислювальна мережа.

LAN/ЛОМ - локально обчислювальна мережа.

КОМ - корпоративна обчислювальна мережа.

ПК - персональний комп'ютер.

ОС - операційна система.

АТС - автоматична телефонна станція.

VPN (Virtual Private Network) - віртуальна приватна мережа.

IP (Internet Protocol) - між мережевий протокол.

VoIP (Voice over IP) - передача голосу по між мережевому протоколу.

MPLS (Multiprotocol Label Switching) - багатопротокольна комутація за мітками.

RIP/BGP/OSPF/IGRP - протоколи маршрутизації.

LSP (Layered Service Provider) - багаторівневий постачальник послуг.

OSI (Open Systems Interconnection) - базова еталонна модель взаємодії відкритих систем.

ATM (Asynchronous Transfer Mode) - асинхронний спосіб передачі даних.

VPLS (Virtual Private LAN Secure) - віртуальна приватна LAN Безпека.

AToM (Any Transport over MPLS) - будь який транспорт через MPLS.

TLS (Transport Layer Security) - безпека транспортного рівня.



ВСТУП

До сучасних телекомунікаційних (мережевим) технологіям ставляться вимоги передачі різних видів інформації (аудіо, відео і даних) за загальними каналами зв'язку за допомогою уніфікованого транспортного механізму і забезпечення при цьому заданої якості обслуговування (Quality of Service) - а саме середньої затримки Tср і частка втрачених пакетів. Існуючі мережеві технології такі, як IP, Ethernet, Frame Relay, Token Ring не в змозі забезпечити необхідну якість обслуговування. Першою технологією, яка дозволила забезпечити задану якість обслуговування стала технологія АТМ (Asynchronous Transfer Mode). У неї вперше були введені різні категорії сервісу і показники якості обслуговування. Однак висока вартість комунікаційного обладнання мереж АТМ, а також жорстке обмеження на розмір переданих блоків даних - осередки 53 байта обмежують широке застосування в сучасних комп'ютерних мережах.

Тому на зміну їй в кінці 90-х років була створена нова технологія многопротокольной комутації міток (Multiprotocol Label Switching-MPLS), вільна від недоліків, властивих технології АТМ. Її відмінними рисами є:

введення різних категорій потоків класів обслуговування (Class of Service);

можливість забезпечення заданого якості обслуговування QoS для різних категорій;

надання єдиного транспортного механізму для передачі різних видів інформації та, нарешті, можливість роботи з різними мережевими технологіями та протоколами (Frame Relay, Ethernet, IP, ATM). [16,76,134,146]

Важливими завданнями, які доводиться вирішувати в процесі побудови мереж MPLS є завдання аналізу і оптимізації їх характеристик, і зокрема, оптимальний вибір пропускних спроможностей каналів зв'язку і розподіл потоків (РП) різних класів по каналах при обмеженнях на задані показники якості. Вперше ці завдання були сформульовані і вирішені для звичайних глобальних мереж Л. Клейнрок. Далі вони були розвинені в роботах Френка, Фріша, Ю.П. Зайченко, Г.Ф. Янбиха і ін.

Для мереж з технологією АТМ комплекс моделей і алгоритмів аналізу і оптимізації був розроблений в роботах О.Ю. Зайченко. Разом з тим, специфіка технології MPLS і зокрема наявність різних класів обслуговування, введення пріоритетного їх обслуговування, не дозволяє безпосередньо застосувати відомі методи і алгоритми, розроблені для технології АТМ. Аналіз літератури по мережах MPLS показав, що в даний час відсутні методи і алгоритми, що враховують специфіку технології MPLS і дозволяють вирішувати завдання їх аналізу та оптимізації. Тому розробка і дослідження моделей і алгоритмів аналізу і оптимізації характеристик мереж з технологією MPLS представляє актуальну задачу.



1. ОГЛЯД І АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЙ ТРАНСПОРТНИХ МЕРЕЖ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ МЕТОДІВ ОПТИМІЗАЦІЇ РОЗПОДІЛУ ПОТОКІВ В ІНФОКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖАХ

1.1 Аналіз технологій транспортних мереж

Для вирішення завдань, сформульованих в дипломі, необхідно перш за все розглянути особливості технології MPLS, специфіку цієї технології, суть завдання і функції інжинірингу трафіку (Traffic Engineering), що визначають цілі і зміст вирішуваних завдань.

Тому в даному розділі розглянуті основи технології MPLS, сформульовані і проаналізовані завдання інжинірингу трафіку, виконана постановка задачі розподілу потоків, наведено огляд існуючих методів розподілу потоків для різних класів мереж, проаналізовано їх переваги та недоліки, а також дана оцінка можливостей їх застосування в мережах з технологією MPLS.

1.2 Основи технології MPLS

1.2.1 Класи еквівалентності пересилки FEC

При використанні многопротокольній комутації по мітками MPLS пакет приписується до певного класу FEC тільки один раз, коли він потрапляє в мережу. Цьому FEC присвоюється мітка-ідентифікатор фіксованої довжини, який подається із пакетом, коли той пересилається до наступного маршрутизатора. Завдяки цьому в інших маршрутизаторах заголовок мережевого рівня не аналізується. Мітка, встановлена прикордонним маршрутизатором при вході пакета в MPLS-мережа, використовується як покажчик входу таблиці, яка визначає черговий маршрутизатор для пересилання до нього пакету, а також нову мітку для FEC, до якої відноситься пакет.

Таким чином , клас еквівалентності пересилки FEC є формою подання групи пакетів з однаковими вимогами до напрямку передачі , тобто всі пакети в такій групі обробляються в маршрутизаторі однаково і однаково йдуть до вузла призначення .

Прикладом FEC можу служити все IP - пакети з адресами пунктів призначення із загальним мережевим префіксом , наприклад 195.18.06 .

Кожен маршрутизатор мережі MPLS створює таблицю , за допомогою якої визначає , як повинен пересилатися пакет . Ця таблиця , яка називається інформаційною базою міток ( LIB - Label Information Base ) містить використовується безліч міток і для кожної з них - прив'язку « FEC - мітка » .

Мітки , використовувані маршрутизаторами LSR при прив'язці « FEC - мітка » поділяються на такі категорії [ 140 ] :

на платформної основі , коли значення міток унікальні по всьому тракту LSP , мітки вибираються із загального пул міток , і ніякі дві мітки , що розподіляються за різними інтерфейсів не мають однакових значень ;

на інтерфейсній основі , коли значення міток пов'язані з інтерфейсами : для кожного інтерфейсу визначається окремий пул міток , з якого для даного інтерфейсу і вибираються мітки . При цьому , мітки , які призначаються для різних інтерфейсів можуть збігатися .

Отже , шлях слідування потоку пакетів в мережі MPLS визначається тим FEC , який був встановлений для цього потоку у вхідному LSR . Такий шлях зветься « комутованого по мітках шляху ( тракту ) » . LSP ( Label - Switched Path ) ідентифікується послідовністю міток в LSR , розташованих на шляху прямування потоку від відправника до одержувача .

LSP організовується як міст перед передачею даних ( управління від програми ) або при виявленні певного потоку даних ( керованого даними ) .

Мітки в LSP призначаються за допомогою протоколу розподілу міток LDP (Label Distribution Protocol), який буде розглянуто нижче.

Головне завдання розподілу міток - це організація і обслуговування трактів LSP, в тому числі, визначення кожної прив'язки «FEC-мітка» в кожному LSR тракті LSP.

Маршрутизатор LSR може безпосередньо повідомляти про прив'язку «FEC-мітка» вищестоящий LSR. Нижчий LSR може безпосередньо повідомляти про прив'язку «FEC-мітка» вищестоящому LSR, що називається прив'язкою за ініціативою нижчестоящого (unsolicited downstream). Крім того, можливо сповіщення про прив'язку, переданої нижчестоящим на вимогу (downstream on demand), коли вищестоящий LSR запитує прив'язку у нижчестоящого LSR.

Организуемый LSP всегда является односторонним. Трафик обратного направления идет по другому LSR.[140]

1.2.2 Комутація по мітках

Як випливає з назви технології MPLS, мітки - це основа цієї технології. З мітками виконуються процедури їх розподілу по маршрутизаторів LSR і процедури створення трактів LSP, за якими будуть слідувати пакети MPLS. Після розподілу міток і процедури створення трактів LSP може виконуватися основна функція технології MPLS - пересилання забезпечених мітками пакетів по мережі MPLS. Крім цієї функції повинні вирішуватися і допоміжні завдання, пов'язані з мітками, а саме, контроль часу збереження міток, впорядкування міток і обробка помилок.

Розглянемо основні кроки, які необхідні, щоб забезпечити проходження пакетів через домен MPLS [130].

Крок 1. Створення і розподіл міток. До початку передачі через мережу MPLS пакетів трафіку будь-якого виду маршрутизатори LSR встановлюють відповідності між мітками і FEC в своїх таблицях. Нижчі маршрутизатори за допомогою протоколу сигналізації LDP, який використовує транспортний протокол TCP, виробляють розподіл міток і їх прив'язок до класів FEC. Крім того, проводиться узгодження характеристик трафіку і функціональних можливостей MPLS.

Крок 2. Створення таблиці в кожному LSR. При отриманні даних про прив'язку міток і FEC, кожен маршрутизатор LSR створює записи в таблиці LIB. Вміст таблиці відображає відповідність між мітками і FEC і ставить у відповідність кожній парі «вхідний інтерфейс - входить мітка» пару «вихідний інтерфейс - виходить мітка».

При будь-якому новому узгодженні прив'язки міток до FEC обнуляються. Зауважимо, що таблиці міток, згідно з якими кожен пакет направляється за відповідним LSP, завжди повинні бути створені до того, як почнеться передача пакетів.

Таблиці пересилання, яку веде кожен LSR є послідовність записів - кожен запис таблиці пересилання LSR складається з вхідної мітки і однієї або більше підзаписів, причому кожна підзапис містить значення вихідної мітки, ідентифікатора вихідного інтерфейсу і адреса наступного LSR. Приклад таблиці пересилання LIB представлений в таблиці. 1.1

Таблиця 1.1 - Пересилання LIB

Вхідна мітка	Перша під запис	Друга під запис
Значення вхідної мітки	Вихідна мітка	Вихідна мітка
	Вихідний інтерфейс	Вихідний інтерфейс
	Адреса наступного LSR	Адреса наступного LSR

Більш одного підпису буває потрібно для підтримки під LGPL.

LSR може підтримувати або одну загальну таблицю, або окремі таблиці для кожного зі своїх інтерфейсів. У першому варіанті обробки пакета визначається виключно міткою, яку переносять в пакет. У другому варіанті обробка пакету визначається не тільки міткою, а й інтерфейсом, через який надходить пакет.

Крок 3. Створення комутованого по мітках тракту LSP. Тракти LSP створюються в напрямку зворотному створення записів в таблицях LIB. При цьому кожен LSR отримує мітку від нижчестоящого LSR (downstream)

Крок 4. Пошук в таблиці і інкапсуляція міток в пакет. вхідний LSR1, визначивши до якого FEC належить прийнятий ним ззовні пакет, використовує таблицю LIB, щоб відшукати потрібну прив'язку «FEC-мітка» і інкапсулює цю мітку способом, відповідним застосовуваної на рівні 2 (каналу) технології, як буде показано нижче.

Крок 5. Пересилання пакета. Розглянемо проходження пакета від вхідного маршрутизатора LSR 1 до вихідного маршрутизатора LSR 5. Відзначимо, що LSR 1 може мати мітки (входить) для цього пакета. В такому випадку він знаходить наступний маршрутизатор по IP-адресою. Нехай наступний маршрутизатор виявився LSR 2. Тоді маршрутизатор LSR 1 ініціює запит мітки від LSR 2, яку він вставляє в пакет і пересилає його до LSR 2. Кожен наступний LSR (LSR 3 і LSR 4) аналізує мітку, що міститься в прийнятому пакеті, замінює її вихідної міткою і пересилає далі.

Коли пакет досягає LSR 5, розгонює мітку з пакету оскільки пакет залишає домен MPLS і доставляє пакет адресату. Тракт LSP, по якому проходить пакет, показаний на рис. 1.1 переривчастими лініями.

Розглянемо докладніше використовуваний на кроці 4 алгоритм заміни міток. Отримавши пакет маршрутизатор LSR витягує з нього мітку і використовує її на початку індексу в своїй таблиці пересилань. Як тільки в таблиці буде знайдена запис, в якій значення вхідної мітки дорівнює значенню, витягнутої з пакета, маршрутизатор згідно відповідного запису, записує пакет через вихідний інтерфейс, вказаний в Підзаписи до наступного LSR. Простота алгоритму пересилання пакетів, використовуваного в технології MPLS обумовлює його економічну реалізацію в апаратному забезпеченні LSR, що дозволяє підвищити продуктивність процедури комутації.



Рисунок.1.1 - Реалізація кроків для ланцюга

Вхідний прикордонний маршрутизатор LSR1 розпізнає, що надійшов до нього ззовні пакет IP з адресою 195.1.23.35 повинен бути згідно FEC цього пакета переданий по LSP 1-2-3-4-5. Він додає до нього мітку 10 і пересилає його до транзитного LSR2, в якому за допомогою таблиці пересилання входять мітки 10 замінюються на вихідну 19 і пакет передається по тому ж LSP до маршрутизатора LSR3. Далі LSR3 замінює входить мітку 19 на вихідну 8 і передає через відповідний вихідний інтерфейс до наступного LSR4. Цей LSR замінює входить мітку 8 на вихідну 25 і передає пакет до LSR5. даний маршрутизатор (LSR5) є кінцевим маршрутизатором домену MPLS і він видаляє входить мітку 19 і пакет пересилається одержувачу з адресою 195.1.23.35, використовуючи стандартний протокол маршрутизації 3 рівня.

Таким чином, використання міток є основним механізмом переносу трафіку через мережу MPLS. Мітки вводяться в пакети при їх вході через мережу MPLS, замінюються новими мітками у міру просування пакетів від вузла до вузла і видаляються на виході з мережі MPLS.

З наведеного опису видно, що механізм заміни міток має ряд переваг перед механізмом маршрутизації використовуваним в традиційних IP-маршрутизаторах. Він більш простий і ефективний. Аналіз заголовка пакету проводиться тільки 1 раз - у вхідному LSR1. Заміна міток всередині домену MPLS виконується швидко, оскільки LSR просто розпізнає мітку і замінює її нової.

1.2.3 Механізми розподілу міток

Розглянемо можливі сценарії розподілу міток за допомогою протоколу LLDP [142,143,146].

Як уже зазначалося маршрутизатори LSR можуть використовувати або незалежний, або впорядкований спосіб розподілу міток. При незалежному способі LSR може оголосити мітки однорангові об'єктів LDP в будь-який момент, коли побажає, тобто може передати повідомлення Label Mapping в вищестоящий LSR до отримання повідомлення Label Mapping від нижчестоящого LSR. При впорядкованому способі розміщення міток LSR може оголошувати мітку вищим LSR тільки тоді, коли він має прив'язку «FEC-мітка» для наступної ділянки, або коли сам є вихідним маршрутизатором MPLS.

У разі, якщо використовується упорядкований спосіб роздачі міток в комбінації з режимом «нижчий-по-вимогу», то їх розподіл буде проходити за наступним сценарієм [16].

Вхідний LSR передає повідомлення Label Request в нижчий LSR і той передає це ж повідомлення наступного нижчому LSR, і дане повідомлення буде просуватися по мережі до вихідного LSR. Вихідний LSR відповідає сусіднього вищестоящому LSR повідомленням Label Mapping, в якому вказує свою мітку для даного FEC. Цей вищий LSR заповнює прив'язку «FEC-мітка» для свого вихідного інтерфейсу, створює нову прив'язку «FEC-мітка» для свого вхідного інтерфейсу і інформує про цю прив'язці наступний вищий LSR за допомогою свого повідомлення Label Mapping.

Процес триває до тих пір, поки вхідний LSR не отримає повідомлення Label Mapping у відповідь на свій первісний запит. Сценарій сигналізації LDP для даного випадку наведено на рис 1.4.



Рисунок 1.2. - Механізми розподілу міток

1.3 Оптимізація трафіку. Завдання трафік інжинірингу

Мистецтво управління мережею IP складається в досягненні двох цілей. По-перше, необхідно прагнути до поліпшення якості обслуговування трафіка, тобто до зниження затримок, зменшення втрат і збільшення інтенсивності потоків трафіку, що дозволить залучити найбільше користувачів і домогтися успіхів у конкурентній боротьбі. По-друге, завантаження всіх ресурсів мережі повинна бути максимально можливою для підвищення обсягів переданого трафіку. І те й інше можна домогтися за допомогою тих же засобів - засобів боротьби з заторами в мережі.

1.3.1. Завдання вибору маршруту

Одним із потужних, але не застосовувалися раніше в мережах IP методів впливу на ефективне використання ресурсів мережі є технологія Traffic Engineering (TE), або в дослівному перекладі «інженірінг трафіку». Вираз можна перевести також як «мистецтво управління трафіком» або «конструювання трафика» - переклад назви цієї технології поки ще нестала. Втім, немає поки і однозначного трактування області дії цього терміна. У вузькому змісті, найбільш відповідному назвою, під TE розуміються методи і механізми досягнення збалансованості завантаження всіх ресурсів мережі за рахунок раціонального вибору шляхів проходження трафіку через мережу [147].

Вихідними даними для вибору шляхів є, по-перше, характеристики комунікаційної мережі - топологія, а також продуктивність складових її маршрутизаторів і каналів зв'язку, а по-друге, відомості про навантаження мережі, тобто про потоках трафіку, які вона повинна передати між своїми прикордонними маршрутизаторами. Кожен потік характеризується точкою входу в мережу, точкою виходу з неї і деякими параметрами трафіку. Оскільки при виборі шляхів прагнуть забезпечити рівномірне завантаження маршрутизаторів і каналів зв'язку, то для кожного потоку, як мінімум, потрібно враховувати його середню інтенсивність. Для більш тонкої оптимізації трафіку в мережі можна залучати і більш детальний опис кожного потоку: наприклад, величину можливої ??пульсації трафіку або вимоги до якості обслуговування - чутливість до затримок, варіації затримок і допустимий відсоток втрат пакетів. Однак, оскільки оцінити такого роду параметри трафіку більш складно, ніж середню інтенсивність, а їх вплив на функціонування мережі значно менше, щоб знайти оптимальний розподіл шляхів проходження потоків через мережу, зазвичай враховуються тільки параметри їх середньої інтенсивності [77,131].

Завдання TE полягає у визначенні маршрутів потоків трафіку через мережу, тобто для кожного потоку потрібно вказати точну послідовність проміжних маршрутизаторів і їх інтерфейсів на шляху між вхідний і вихідною точкою потоку. При цьому всі ресурси мережі повинні бути, завантажені якомога більше збалансовано. Цю умову можна формалізувати різними способами. Наприклад, максимальний коефіцієнт використання ресурсу по всіх ресурсів мережі повинен бути обмеженим, щоб трафіку було завдано якомога менший збиток. Саме так формулюється завдання TE в RFC 2702 «Requirements for Traffic Engineering Over MPLS». В даному документі, який містить загальні рекомендації IETF за рішенням завдання TE за допомогою MPLS, в якості цільової функції оптимізації шляхів запропоновано вираз:

min (max Ki)

де Ki - коефіцієнт використання і-го ресурсу.

Іншим способом постановки завдання TE став пошук такого набору шляхів, при яких всі значення коефіцієнтів використання ресурсів не перевищуватимуть деякий заданий поріг Kmax. Подібний підхід простіший в реалізації, тому що пов'язаний з перебором меншої кількості варіантів, тому він частіше застосовується на практиці.

Однак мало знайти рішення - потрібно його реалізувати. Після того як шляху задані, необхідний механізм, за допомогою якого пакети, які відносяться до певного потоку трафіку, спрямовувалися б саме через обрані проміжні маршрутизатори. Це завдання для мереж IP не тривіальне, тому що основний режим маршрутизації пропонує єдиний «найкоротший» маршрут, а режим маршрутизації від джерела, коли відправник пакета сам задають точну послідовність проміжних вузлів через колії, володіє декількома дуже серйозними обмеженнями. По-перше, він підтримується для поточної четвертої версії протоколу IP далеко не всіма виробниками обладнання. По-друге, при виборі маршрутизації від джерела ступінь надмірності службової інформації значно підвищується, тому що кожен пакет містить всі адреси проміжних маршрутизаторів, а їх може бути і не так вже мало. По-третє, цей режим надзвичайно вразливий з точки зору безпеки; саме тому адміністратори при конфігурації маршрутизаторів, як правило, його відключають.

Отже, для встановлення в мережі знайдених шляхів TE потрібен спеціальний протокол сигналізації.



1.3.2 Глобальна трактування терміна TE

Термін TE має і більш широке трактування, коли під ним розуміється глобальна оптимізація мережі за рахунок зміни всіх можливих параметрів: кількості і продуктивності маршрутизаторів, топології зв'язків між ними, швидкості каналів передачі даних, пріоритетів обслуговування потоків і т.п. У набір керованих параметрів включаються також і параметри навантаження: наприклад, інтенсивності переданих мережею потоків - в разі перевантаження мережі їх можна обмежити до певної величини, щоб затори зменшилися до прийнятного рівня [146,147].

Такий глобальний підхід прийнятий в основному документі робочої групи Traffic Engineering (TEWG) IETF «Overview and Principles of Internet Traffic Engineering», який знаходиться поки на самій початковій стадії стандартизації, - Internet Draft. У зазначеному документі в технологію TE включаються методи різних часових масштабів [147]:

Управління в реальному масштабі часу, коли параметри змінюються з періодом в декілька секунд і навіть мікросекунд. до цього типу належать методи забезпечення якості обслуговування в маршрутизаторах, які використовують різні дисципліни обслуговування черг і управляють передачею кожного окремого пакета.

Оперативне управління параметрами з періодичністю в кілька годин або днів. Сюди входять і методи вибору шляхів проходження трафіку через мережу, в яких шляху проходження трафіку варіюються тільки в тому випадку, коли вимірювання показують стійке зміна інтенсивності потоків в продовженні декількох годин або днів.

Планування мережі , яка регламентує зміни параметрів мережі один раз в кілька місяців або років . У цьому випадку в якості параметрів виступають структурні характеристики мережі : кількість і типи маршрутизаторів , топологія і типи каналів зв'язку , а також інші параметри , зміна яких вимагає великих витрат часу і коштів .

У розширеному трактуванню TE розуміється як управління шляхами проходження потоків трафіку через мережу. Можливо, згодом термінологія в цій моделі для мереж IP області зміниться - про це говорить документ, який з'явився зовсім недавно, IETF під назвою «Framework of Network Engineering», який також має статус Internet Draft. У ньому з безлічі методів оптимізації мережі виділяються методи оперативного зміни пропускної здатності фізичних каналів між маршрутизаторами, які названі мережевий інженерією, - Network Engineering. Більш довгострокові рішення, засновані на зміні кількості маршрутизаторів в мережі, їх продуктивності і топології фізичних каналів, тут віднесені до методів планування мережі - Network Planning, а термін Traffic Engineering вживається у вузькому змісті - як вибір шляхів проходження трафіку через мережу [133,147].

Але назви це не так важливо - головне, щоб методи оптимізації мережі були стандартизовані і реалізовані в комунікаційному програмному забезпеченні, яке випускається. Якщо звернутися до практики, то можна побачити, що ідеї TE застосовуються поки тільки для підтримки способів управління шляхами проходження потоків трафіку через мережу. При цьому основним інструментом вибору і установки шляхів в мережах IP сьогодні є технологія комутації міток (MultiProtocol Label Switching, MPLS). Вона використовує і розвиває концепцію віртуальних каналів в мережах X.25, frame relay і ATM, поєднуючи її з технікою вибору шляхів на основі інформації про топології і поточне завантаження мережі, отриманої за допомогою протоколів маршрутизації мереж IP.

Технологія MPLS TE вже досить добре стандартизована в ряді документів IETF і підтримується більшістю провідних виробників обладнання для мереж IP. Саме їй яка далеко просунулася на шляху практичної реалізації TE, приділяється основна увага в даній частині.



1.3.3 Області застосування MPLS

Сьогодні технологія MPLS позиціонується в основному як технологія для магістральних мереж телекомунікаційних операторів. При такому способі її застосування шлях комутації міток створюється між прикордонними маршрутизаторами оператора, а поза мережею оператора просування пакетів IP виконується традиційними методами мережевого рівня. Маршрутизатор магістральної мережі є комбінованими пристроями - вони містять стандартні блоки маршрутизації IP, а також специфічні блоки MPLS, які перетворюють їх в LSR.

Прокладка шляху полягає в створенні в усіх LSR уздовж шляху проходження узгоджених таблиць комутації, на основі яких просувалися б пакети з мітками MPLS. Для цього призначені протоколи сигналізації, розроблені спеціально для технології MPLS, або ж модернізовані протоколи інших технологій.

Особливу роль в мережі виконують прикордонні LSR, тобто ті пристрої, частина інтерфейсів яких пов'язана з маршрутизаторами, які не підтримують MPLS. Вони повинні в загальному випадку виконувати класифікацію, вхідний контроль, створення заголовків MPLS і завдання для вхідного в домен MPLS трафіку початкового значення мітки відповідного шляху, а при виході трафіку з цього домену - видалення заголовка MPLS і відправлення пакета по його IP-адресою призначення. Всі проміжні LSR уздовж шляху просто просувають пакет на основі значення поля мітки.

Інший, мабуть, найбільше практично значущою зараз областю використання MPLS є організація віртуальних приватних мереж [139]. Тут MPLS використовується разом з протоколом BGP, який виконує двояку роль, - і протокол маршрутизації, і протокол сигналізації. Мітки MPLS служать в цьому випадку для прозорого перенесення через мережу провайдера інформації про приналежність пакета до певного VPN. При цьому внутрішні маршрутизатори мережі провайдера можуть взагалі «не знати» про існування клієнтських VPN, що істотно спрощує конфігурацію VPN, підвищує безпеку і масштабованість рішення.

MPLS підтримується сьогодні в пристроях Cisco, Juniper, Lucent, Nortel, Siemens і в ряді інших великих виробників обладнання операторського класу. Сумісність цих магістральних пристроїв перевірена, звичайно, не на 100% і не для всіх з'єднань виробників, але цього не можна сказати і про пристрої АТМ. Зокрема, прискорити вирішення проблеми впровадження MPLS в мережах операторів і сумісності обладнання повинен MPLS Forum, створений на початку 2000 р, який нараховує вже понад 80 членів.

Що ж стосується основи сумісності стандартів, є кілька базових специфікацій MPLS (архітектура, протокол сигналізації LDP, деталі взаємодії з АТМ і frame relay і ще ряд специфікацій) почали просування по шляху стандартів Internet, отримавши початковий статус Proposed Standard [139-143]. На жаль, ряд досить важливих компонентів технології MPLS: наприклад, розширення протоколів RSVP, OSPF, IS-IS, механізми стійкості, поки описані як робочі документи IETF, тобто як Internet Drafts.

Розширюється і область застосування MPLS. Крім первісної мети - підвищення якості магістралей мереж операторів, MPLS почала поширюватися і на мережі доступу. Ряд компаній стали робити інтегровані пристрої доступу (Integrated Access Device - IAD) і концентратори доступу з підтримкою MPLS. Організацією MPLS Forum розроблений інтерфейс User-Network Interface (UNI) для спрощеного доступу пристроїв користувача до мережі оператора по протоколу MPLS. MPLS Forum завершив роботу по створенню угоди по передачі голосу через мережі MPLS [135].

Розглянемо перспективи впровадження технології MPLS на Україні.

У березні 2005 року "Голден Телеком" і представництво Cisco Systems в Україні почали надавати послугу передачі даних по протоколах IP VPN в мережі з технологією MPLS.

На початку літа 2005 року Центр знань "Інком" провів перший в Україні навчальний курс з використанням MPLS в мережах CISCO.

1 листопада 2005 року компанія Wnet запустила в експлуатацію першу чергу IP-MPLS-мережі. Вона об'єднує міста Франкфурт, Львів, Київ, Дніпропетровськ, Одесу і Харків каналами пропускною спроможністю 155-622 Мбіт / с. У найближчих планах компанії Wnet - розширення IP-MPLS-мережі як в Україні, так і за кордоном.

Все це дає можливість сподіватися, що сучасні мережеві технології в Україні будуть розвиватися в одному темпі з світовими лідерами.

1.4 Методи розподілу потоків в комп'ютерних мережах

Існують різні методи і алгоритми маршрутизації і розподілу потоків в сучасних комп'ютерних мережах, які реалізуються в маршрутизаторах.

Найбільш поширеним протоколом маршрутизації в мережах є протокол OSPF (Other Shortest Path First)

Відповідно до протоколу шляхом обміну інформацією між сусідніми маршрутизаторами кожен маршрутизатор будує найкоротший дерево доставки до всіх маршрутизаторів мережі, розглядаючи себе як кореня цього дерева. Як метрики використовується вартість маршруту в мережі до одержувача від даного маршрутизатора. Вартість маршруту являє собою суму оцінок усіх переходів до вузла призначення.

Як метрики вартості кожного переходу зазвичай використовується величина

,



де ширина смуги пропускання каналу (біт \ сек). Як метрики може використовуватися також затримка (delay) або надійність (reliability) [17,77].

Протокол OSPF направляє потоки по маршруту мінімальної вартості (однаковою метрики). Якщо мається 2 мінімальних маршруту, то він розподіляє потік між ними рівномірно. Недолік цього протоколу OSPF полягає в тому, що якщо є кілька різних маршрутів до вузла призначення, то маршрутизатор-джерело буде завжди направляти пакети за найкоротшим маршрутом, викликаючи його перевантаження, тоді як інші можливі маршрути не будуть використовуватися.

Таким чином, мережі протоколу IP мають невисоку ефективність, оскільки єдиним механізмом перерозподілу потоків даних є зміна метрики каналу з урахуванням стану каналів протоколом типу OSPF. Однак зміна метрики каналу потенційно може змінити маршрути руху потоків даних, які перетинають даний канал. Крім того вони не забезпечують динамічної ізбитачності і не враховують характеристик проходять потоків даних і обмежень на ПС мережі.

При використанні технології MPLS для перерозподілу потоків в мережі будь-який маршрут з комутацією пакетів по мітці LSP може бути динамічно переміщений з переповненого маршруту на альтернативний маршрут. Така можливість дозволяє значно підвищити ефективність роботи мережі в порівнянні з традиційними методами управління для IP-мереж.

Мережеві адміністратори можуть організувати роботу мереж так, щоб при виникненні заторів частина потоків даних могла бути переміщена від зони перевантаження (затору). Крім того, мережеві адміністратори можуть використовувати глобальні алгоритми оптимізації, що забезпечують прив'язку потоків даних за запитом до фізичних каналах, що не може бути досягнуто за допомогою тільки локальної оптимізації. Результатом є те, що провайдер може досягти значно більш високого ступеня використання каналів мережі (за рахунок чого знижується вартість послуг).

Перерозподіл потоків MPLS дозволяє провайдерам визначити явні шляху аналогічно маршрутизації від відправника уздовж своєї мережі, і направляти потоки за такими маршрутами [81]. При цьому можуть бути налаштовані явні резервні маршрути на випадок відмови каналу або пристрою. Перерозподіл потоків може також виконувати паланірованіе навантаження з нерівними вагами на основі експрес-комутації корпорації CISCO (CISCO Express ....) В тунельних з'єднаннях. Така комбінація автоматичного і ручного налаштування дозволяє здійснювати планування продуктивності мережі і оптимізувати роботу магістральних каналів [77,133].

1.5 Постанова завдання дипломної роботи

1.5.1 Ціль роботи

Оптимізація розподілу потоків в інфокомунікаційних мережах.

1.5.2 Постанова завдання

Оптимізувати розподіл потоків IP - трафіку по віртуальних каналах MPLS на основі технології Traffic Engineering ( TE) при забезпеченні заданих значеннях показників якості Quality of Service.

Показники якості QoS:

Середня затримка розповсюдження для окремих видів трафіку.

Середня ймовірність втрати пакетів.

Пропускна здатність каналу.

1.5.3 Вихідні дані

В роботі було проведено порівняльний аналіз технологій транспортних мереж і дослідження методів та алгоритмів оптимізації розподілу потоків в інфокомунікаційних мережах за різними критеріями якості для передачі мультимедійних даних [1-3]. Інфокомунікаційна мережа надає користувачам телекомунікаційні і інформаційні послуги. Відомо, що для магістральної мережі інфокомунікаційної системи краще всього підходить технологія MPLS. Технологія MPLS використовується для побудови IP-мереж, в яких вибір альтернативних маршрутів IP- трафіку між віртуальними каналами MPLS здійснюється залежно від вимог до якості обслуговування.

1.5.4 Завдання, які вирішуються

Розроблений алгоритм розподілу потоків в інфокомунікаційній мережі. Розроблено метод оптимального розподілу потоків у магістральної мережі MPLS при обмеженнях на задані значення показників якості обслуговування QoS окремих видів трафіку. Реалізовані механізми, що гарантують необхідну якість обслуговування QoS для пакетів з інформацією, чутливою до затримок.

1.5.5 Методи рішення завдань

Задача вирішується за допомогою методів теорії графів, теорії масового обслуговування і теорії вірогідності. Для моделювання застосовано додаток MPLS NetBuilder.



2. МЕТОД ОПТИМІЗАЦІЇ РОЗПОДІЛЕННЯ ПОТОКІВ В КОМП'ЮТЕРНИХ МЕРЕЖАХ З ТЕХНОЛОГІЄЮ MPLS

2.1 Аналітичні моделі оцінки показників якості мережі з технологією MPLS

Для вирішення завдань аналізу та оптимізації характеристик мереж з технологією MPLS за якістю обслуговування (QoS) необхідно розробити аналітичні моделі оцінки показників якості для різних класів сервісу в залежності від інтенсивності вхідних потоків, пропускних спроможностей каналів, розподілу потоків (РП) по каналах зв'язку.

Узагальнимо моделі показників якості для будь-якої кількості класів пріоритетів . Нехай у нас є канал зв'язку в якому обслуговується N потоків даних з відносними пріоритетами. Потік даних в каналі з пріоритетом позначимо як, загальну пропускну здатність -. Для зручності пріоритети розставимо наступним чином:

Вибір обслуговування потоків різних класів з відносними пріоритетами визначається специфікою роботи маршрутизаторів LSR. обслуговування пакетів різних класів відбувається з відносними пріоритетами (тобто без переривання), тобто обслуговування (передачі чергового пакету) LSR не перериває обслуговування його при надходженні пакетів вищого пріоритету до його завершення.

Для отримання аналітичних виразів для середньої затримки пакетів -го пріоритету введемо такі припущення:

Вхідні потоки в вузлі мережі всіх класів - пуассоновским з інтенсивністю .

Обслуговування в каналі зв'язку розподілено по показовому закону, з інтенсивністю (Мбіт / с)

де - пропускна здатність каналів зв'язку.

Часи обслуговування пакета в різних каналів зв'язку (КС) - статистично незалежні випадкові величини

При таких припущеннях, використовуючи апарат теорії масового обслуговування, запишемо вираз для затримки в каналі потоків різних пріоритетів [62,63,68]:

: , (2.1)

: , (2.2)

: . (2.3)

Нехай задана матриця вимог по передачі інформаційного потоку -го пріоритету .

Виведемо вираз для середньої затримки потоку -го пріоритету в мережі. Для цього спочатку визначимо середню затримку між вузлами і (див. Рис. 2.1).

(2.3)

Рисунок 2.1.- Середня затримка

Очевидно

(2.4)

де - маршрут передачі вимог з вузла в .

В даному випадку потік - нерозгалужене.

Розглянемо випадок, коли потік між вузлами і розгалужується на 2 потоку з інтенсивністю і (див. Рис. 2.2).

Рисунок. 2.2. випадок коли потік між вузлами і

Позначимо середню затримку на маршруті через та на другому маршруті через ,

де , а,

а визначається формулой (2.4).

Тоді для розгалуженого потоку середня затримка між вузлами і дорівнює:

де - імовірності вибору маршрутів і . Вони рівні:

;

Тоді середня затримка дорівнюватиме:

(2.5)

Аналогічним чином, середня затримка в мережі в цілому визначається як затримка, усереднена по всіх парах кореспондуючих вузлів.

(2.6)

де .

І підставляючи вирази для з (2.5) в (2.6) отримаємо остаточний вираз для середньої затримки потоку -го пріоритету в мережі:

(2.7)

де - сумарна інтенсивність вхідного потоку .

Тоді, на основі отриманого загального виразу, середня затримка для потоків вищого пріоритету:

(2.8)

де .

Для 2-го пріоритету:

(2.9)

Для потоку будь-якого пріоритету:

(2.10)

де .

Щодо застосування припущень прийнятих в дисертації щодо пуассонівських потоків і екпоненціального часу обслуговування [64].

З теорії масового обслуговування відомо, що такі припущення визначають найбільш напружений режим роботи мережі, і відповідно величини середніх затримок. Тому якщо розподіл потоків відхилиться від пуассонівського, а розподіл часу обслуговування відхиляться від показового, то величина може тільки зменшиться. У роботі вводиться обмеження на величини :

(2.11)

Тому якщо воно виконується для прийнятих розподілів, то воно гарантовано буде виконуватися і для інших розподілів вхідних потоків і часу обслуговування.

2.2 Дослідження величини середньої затримки для СМО очікуванням і різних розподілів вхідних потоків

В роботі розглядається задача розподілу потоків різних класів пріоритету, орієнтована на стаціонарну вхідні навантаження. На основі зібраної інформації від постійних користувачів мережі із зазначенням типу переданої інформації (аудіо, відео, і даних), а також необхідних значень показників якості (QoS), зокрема, середньої затримки в доставці інформації ТСР. і бажаної смуги (Кбіт / сек), встановлюється клас відповідного вхідного потоку і вирішується за допомогою запропонованого алгоритму завдання розподілу потоків. В результаті визначаються оптимальні маршрути передачі інформації. Крім того, визначається максимальна швидкість передачі джерел - peak packets rate (пак / сек), яка не повинна бути перевищена. Між користувачем і мережею встановлюється трафік-контракт (Service Level Agreement), в якому фіксуються зазначені параметри трафіку. Прикордонний маршрутизатор на вході користувача в мережу (Border LSR) управляє доступом користувача в мережу MPLS і в разі перевищення дозволеної швидкості передачі скидає надходять пакети. Тим самим забезпечується стаціонарність вхідного потоку в мережу.

Розглядаємо характеристики одноканальної системи масового обслуговування (СМО), включая середній час очикування W и час перебування Tпреб.

Нехай вхідний потік має інтенсивність л, а інтенсивність обслуговування в приладі каналу зв'язку, м - Пропускна здатність каналу (кбіт / c) очевидно ; .

Для СМО з пуассоновским вхідним потоком і експоненціальним обслуговуванням СМО М / М / 1.

, де -середня затримка прибору.

(2.12)

Розглядається СМО типу M / G / 1 c довільним обслуговуванням і пуасоновськім входять потокам. для неї середній час очікування визначається відомою формулой Поллячека - Хінчна [63].

(2.13)

де - другий початковий момент часу обслуговування.

Враховуючи що

Отримаємо, що

де - коэффициэнт вариации времени обслуживания

тоді - коефіцієнт варіації часу обслуговування

тоді (2.14)

Розглянемо кілька типових розподілів t-обслуговування

1). Постійне: система M / D / 1.

для неї . і тоді середній час очікування

(2.15)

2). Для показового розподілу:

; тоді . (2.16)

Порівнявши (2.15) і (2.16) ми бачимо, що середня затримка для системи М / М / 1 середній час очікування в два рази більше, в порівнянні з системою M / D / 1.

3) Ерланговський розподіл k- го порядку Ек.

для нього , до = 1, 2, ... і тоді . (2.17)

Ми знову бачимо, що .

Тепер розглянемо СМО з довільним розподілом інтервалів між наступами вимог і довільним розподілом часу обслуговування, тобто систему G / G / 1.

Для неї середній час очікування одно [63].

(2.18)

Тут - дисперсія проміжків часу часу між настанням вимог; - Часу обслуговування.

Розглянемо режим високого завантаження , в цьому випадки і тоді і величини можна знехтувати.

Для системи M / M / 1 величині більше, ніж для систем з іншими розподілами (Ерланга к-го порядку, пальма), тому ми знову маємо максимальне значення середнього очікування W і середньої затримки в доставці пакетів для випадку, що розглядається в роботі.

Ще одним обґрунтуванням (аргументом) на користь використання Пуасонівського вхідного потоку вимог, є відома теорема з теорії масового обслуговування, яка стверджує, що якщо вхідний потік є сумою більшого числа незалежних випадкових потоків, при чому частка кожного потокам в загальному мала, тоді інтегрований потік є Пуасоновскім з інтенсивністю, де інтенсивності складових потоків.

А саме така ситуація має місце у великих мережах, в яких кожному вузлу - комутаторах підключено велику кількість відомих користувачів.

2.3 Оптимізація розподілу потоків в мережах з технологією MPLS

Таким чином, прийняті в роботі припущення щодо пуассоновским вхідного потоку і експоненціального обслуговування пакетів в каналах, визначають верхню межу для величини середньої затримки ТСР. (K). Тому, якщо в знайденому розподілі потоків F (k) обмеження на задану затримку Тзад. (K) будуть виконуватися, то вони тим більше будуть виконуватися і для інших типів розподілу вхідних потоків.

Вже згадана нижче завдання розподілу потоків відноситься до класу завдання планування роботи мережі з технологією MPLS, коли на основі відомої інформації про інформаційні потреби основних абонентів складається матриця вимог вхідних потоків всіх класів H (к).

На основі цієї інформації, а також вимог щодо забезпечення якості сервісу (QoS) і класу трафіку, що передається вирішується завдання оптимального розподілу потоків. В результаті визначаються оптимальні маршрути передачі всіх вимог і встановлюються LSP, а також кожному класу визначаються відповідні мітки. Дана інформація вноситься в базу маршрутної інформації (LIB) всіх маршрутизаторів LSR. Природно, що такий підхід годиться для базової входить навантаження в мережі і таке завдання вирішується за періодичністю кілька годин або раз на добу. При цьому витрати машинного часу для її реалізації становлять 5 - 10 хвилин (в залежності від розмірності мережі).

Це завдання вирішується або в центрі управління мережею (ЦУС), а потім у вигляді службової інформації розповсюджено серед LSR, або, в разі відсутності ЦУС, в децентралізованому режимі в центральному маршрутизаторі магістральної мережі (тобто, використовуючи термінологію Traffic Engineering (див. розділ 1.2) - це рівень оперативного управління мережею, в якому завдання вирішуються один раз в кілька годин або добу).

2.3.1 Постановка завдання розподілу потоків

Постановка завдання розподілу потоків наведена в статті [22]. Розглянемо постановку цього завдання.

Задана зв'язок з технологією MPLS у вигляді графа , де - вузли мережі (комутатори MPLS) і - безліч дуг (каналів зв'язку). Маємо можливий набір пропускних спроможностей (швидкостей передачі) каналів зв'язку - , E.

Нехай також введені класи обслуговування (CоS - Class of service), задана матриця вимог для -го класу ,, де - інтенсивність потоку, який необхідно передати від вузла у вузол . Крім того, введені показники якості QоS для кожного класу у вигляді обмеження на середню затримку -.

Необхідно вибрати маршрути передачі {} і знайти такий розподіл потоків всіх класів , при яких забезпечується передача заданих величин потоків із середньою затримкою, яка не перевищує .

Таким чином, необхідно знайти такий розподіл потоків , , ..., всіх класів при яких виконувалися наступні обмеження:

(2.19)

Очевидно для того, щоб дана задача мала сенс, необхідно, щоб виконувалися наступне відношення несуворого порядку:

(2.20)

2.3.2 Опис методу розподілу потоків

Наведемо метод розподілу потоків згідно зі статтею Зайченко Ю.П., Ахмед А.М Шарадка [22,24].

Розглянемо рішення цієї задачі на прикладі свавілля числа класів k.
Метод в загальному випадку складається з k + 1 етапів, на кожному з яких відшукується розподіл потоку від наступної матриці вимог причому так, щоб не порушити обмеження для вже розподілених вимог.

Перший етап (до = 1):

Тут ми знаходимо такий розподіл: для потоку класу 1, при якому:

(2.21)

Цей етап складається з однотипних ітерацій загальною кількістю n (n-1), де n - число вузлів.

Перша ітерація:

Знаходимо умовну метрику .

Знаходимо найкоротші шляхи в метриці .

Вибираємо першу пару : .

Розподілити потік від першої вимоги і знаходимо:

(2.22)

к-я ітерація

Нехай побудований потік .

Знаходимо умовну метрику .

Знаходимо найкоротші шляхи в метриці

Знаходимо вимога така, що,

де - безліч нерозподілених вимог.

Розподілити трафік від вимоги і знаходимо новий розподіл:

(2.23)

Зазначені ітерації повторюємо до повного розподілу потоку першого класу. Знайдений потік позначимо . Перевіряємо виконання умови:



(2.24)

Якщо ця умова виконується, то переходимо на 2-й етап, інакше проведемо додаткову оптимізацію розподілу потоку .

Після цього переходимо до другого етапу, на якому здійснюємо розподіл потоку вимог класу 2 і знаходимо таким чином, щоб не порушити умова (2.24).

Другий етап

На цьому етапі знаходимо оптимальний розподіл потоку 2-ої класу. З цією метою вирішуємо допоміжну задачу.

Знайти такий розподіл потоку класу 2 при якому:

, (2.25)

за умови: .

Розподіл потоку проводимо на резервних пропускних спроможностях всіх КС .

-я итерация

Нехай проведені ітерація і побудований потік .

Знаходимо умовну метрику .

Знаходимо найкоротші шляхи в метриці .

Вибираємо вимоги з безлічі ще нерозподілених вимог , таке що .

Перевіряємо можливість передачі трафіку вимоги по шляху :

(2.26)

де - резерв по пропускній здатності шляху .

Якщо умова (2.26) виконується, то розподіляємо потік вимоги по шляху , інакше шукаємо наступний маршрут по умовної довжині , для якого .

5. Розподіляємо потік від вимоги по шляху (або ) і знаходимо новий розподіл потоків:

і кінець к-й ітерації.

Зазначені ітерації виконуємо до повного розподілу потоку класу k=2. На цьому кінець етапу і переходимо до етапу 3.

Третій етап:

Припустимо, що проведені ітерації етапів 1 і 2 та розподілені потоки двох перших класів і знайдені:

; .

Перевірити обмеження:

(2.27)

(2.28)

Якщо обмеження виконуються, то йдемо на 4-й етап, інакше необхідно провести додаткову оптимізацію для розподілу потоків, для чого переходимо на 3-й етап.

Припустимо, що порушено обмеження (2.28), тоді необхідно оптимізувати розподіл для 2-го класу, причому так, щоб не порушити обмеження (2.27).

Це робиться в такий спосіб. Розглянемо задачу:

(2.29)

за умови: ;

Формуємо бар'єрну функцію, якщо обмеження не порушені,

де , ,при .

або штрафну функцію, в разі якщо обмеження (2.29) порушені.

,

де ,

, , , .

Перша ітерація:

Знаходимо умовну метрику:

При цьому якщо = 0, то для всіх ().

Знаходимо найкоротші шляхи в метриці і потік по найкоротшими шляхами. Позначимо його через .

Перевіряємо умову можливості оптимізації потоку :

(2.30)

Якщо умова (2.30) не виконується, то стоп, розподіл потоків можна поліпшити і завдання нерозв'язна при даних ПС каналів, інакше на крок 4.

Шукаємо вимоги () такі, що

(2.31)

де - віртуальний шлях передачі вимоги, який використовується в поточному розподілі потоків . - найкоротший шлях в метриці, , - частка загального трафіку в каналі (), який використовують для передачі інформації між вузлами і j для потоків F (k) і V (K) - відповідно.

Вибираємо перша вимога (), для якого виконується (2.31) і намагаємося перенаправити потік вимоги з шляху на найкоротший шлях :

(2.32)

Перераховуємо затримку в мережі. Якщо після цього затримка в мережі для трафіку 2-го класу збільшується, то повертаємо старе значення потоку, йдемо на крок 5 і вибираємо наступну вимогу, для якого виконується умова (2.31). Інакше йдемо на крок 1.

Повторюємо кроки 1-6 до того моменту, поки не перестане виконуватися умова (2.30). Після цього переходимо на крок 7.



3. ТЕХНІКО - ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ РОЗРОБКИ

Метою роботи було завдання «Розробка та моделювання територіально розподіленій локальній мультисервісній мережі на базі MPLS».

3.1 Опис об'єкта розробки

Робота проводилась з використанням IBM PC/AT сумісних персональних ЕОМ стандартної конфігурації з процесором IntelPentium, об'ємом оперативної пам'яті 2 Гб, об'ємом жорсткого диску 40 Гб, за наявності відеоадаптеру SVGA.

3.2 Опис програмного продукту

Розроблений програмний комплекс на мові програмування Java, використано систему управління базами даних MySQL, розробка проводилась на операційній системі Windows, дистрибутив Ubuntu12.04. Все це займає 16mb 600kb пам'яті і призначений для використання на ПК ІBM PC\AT. Основні параметри аналізованого продукту наведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 - Основні параметри програмного продукту

Найменування	Значення
Операційна система	Windows або аналогічні
Оперативна пам'ять	256 Мб
Процесор	Від 500 МГц

3.3 Оцінка ринку збуту

Основним регіоном продажу розробленого програмного продукту є вся територія України. Але також є не виключеним продаж цього продукту і за її межами. У таблиці 3.2 наведена сегментація ринку збуту по споживачах. Прогнозована кількість продажів наведена у таблиці 3.3.

Таблиця 3.2 - Об'єм і сегментація ринку за споживачами

Область використання (сегменти)	Кількість об'єктів, що використовують виріб	Передбачуване число продажів одному об'єкту (шт.)

Подобные документы

• Загальний опис підходів мережевого аналізу

  Методи аналітичного, імітаційного і натурного моделювання. Характеристика моделей теорії масового обслуговування. Спеціалізовані системи імітаційного моделювання обчислювальних мереж. Топологічний структурний аналіз властивостей мережі - нові пропозиції.
  
  реферат [1003,5 K], добавлен 20.11.2010
  

• Аналіз мережі ІР-телефонії за показниками якості

  Загальні основи побудови мережі Інтернет і протоколу IP. Принципи пакетної передачі мови. Види з'єднань і організація вузла зв’язку у мережі IP-телефонії. Забезпечення якості IP-телефонії на базі протоколів RSVP та MPLS. Протокол встановлення сесії (SIP).
  
  дипломная работа [2,2 M], добавлен 05.06.2019
  

• Метод розподілу трафіку в мережах наступного покоління для оптимізації його пульсацій

  Вимоги до транспортної мережі NGN. Порівняльний аналіз технологій транспортних мереж: принцип комутації, встановлення з'єднання, підтримка технології QoS, можливості масштабування мережі. Поняття про Traffic Engineering. Оптимізація характеристик мереж.
  
  дипломная работа [4,6 M], добавлен 22.09.2011
  

• Технологія Token Ring

  Аналіз апаратних і програмних засобів комп'ютерних мереж. Основні характеристики технології ТokenRing. Принцип маркерного доступу. Колізії у TokenRing. Проектування локальної обчислювальної мережі. Розподіл мережного обладнання. Оцінка локальної мережі.
  
  курсовая работа [859,8 K], добавлен 05.12.2012
  

• Розробка локальної інформаційно-комунікаційної мережі

  Вибір розміру мережі та її структури. Огляд і аналіз комп’ютерних мереж, використаних в курсовій роботі. Побудова мережі і розрахунок вартості. Недоліки мережі, побудованої на основі заданої модифікації мережної технології, рекомендації по їх усуненню.
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 20.09.2012
  

• Розробка програмного забезпечення канального рівня інформаційної корпоративної мережі

  Дослідження особливостей та призначення корпоративних мереж. Обґрунтування стандартизації функцій інформаційних мереж міжнародною спілкою електрозв’язку. Протоколи канального рівня. Функціональна схема роботи кінцевого та центрального вузлів мережі.
  
  дипломная работа [1,3 M], добавлен 24.06.2015
  

• Телефонна мережа Совєтського району АР Крим

  Побудова мультисервісної мережі з одночасною реконструкцію телефонної мережі на базі обладнання ЦСК SI2000 і ПКСК SI3000. Визначення кількості обладнання територіально-розподілених об’єктів ЦСК, вузла доступу, комутації MSAN. Розробка функціональних схем.
  
  курсовая работа [427,2 K], добавлен 18.03.2014
  

• Технічні рішення для побудови платформ інтелектуальних мереж (IN) на базі обладнання зарубіжних та російских виробників

  Створення IN на базі станції АХЕ-10 фірми Ericsson. Інтелектуальні мережі компанії Huawei Technologies TELLIN. Російський варіант IN - АПКУ. Побудова IN на базі обладнання фірми Siemens. Етапи нарощування ресурсів мережі. Основні переваги IN TELLIN.
  
  реферат [1,0 M], добавлен 16.01.2011
  

• Проектування телекоммунікаційних мереж наступного покоління

  Cтворення та конфігурація мережі. Розрахунок трафіку управління шлюзом доступу. Визначення параметрів інтерфейсу підключення до пакетної мереж. Налаштування QoS, вибір статистики. Модульна організація і масштабованість. Технічні характеристики комутатора.
  
  курсовая работа [2,9 M], добавлен 22.01.2013
  

• Розробка міської телефонної мережі з використанням аналогових систем комутації

  Етапи розвитку мереж і послуг зв'язку: телефонізація країни; цифровізація телефонної мережі; інтеграція послуг на базі цифрових мереж зв'язку. Управління багатократним координатним з'єднувачем. Ємності та діапазони номерів автоматичної телефонної станції.
  
  курсовая работа [679,7 K], добавлен 05.02.2015
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам