49749

Расчет структурно-сетевых параметров мультисервисных сетей телекоммуникаций

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Расчет структурносетевых параметров мультисервисных сетей телекоммуникаций по дисциплине Мультисервисные сети телекоммуникаций Выполнил студент группы ТЭ 041 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ Сети предоставляющие любые телекоммуникационные и информационные услуги называют полносервисными или мультисервисными сетями. Данные сети должны гарантировать оговоренное качество соединений и предоставляемых услуг. При создании мультисервисной сети достигается: Сокращение расходов...

Русский

2014-01-07

815.5 KB

79 чел.

абота над ошибками

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»

К защите допускаю

                                                                                                                   ________ 2012 г.

____ А.Г.Костюковский

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Расчет структурно-сетевых параметров мультисервисных сетей телекоммуникаций»

по дисциплине

«Мультисервисные сети телекоммуникаций»

Выполнил студент группы ТЭ 041      А. А. Банько

Проверил         А.Г.Костюковский

 

Минск 2012


СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ

Сети, предоставляющие любые телекоммуникационные и информационные услуги называют полносервисными или мультисервисными сетями.

Мультисервисная сеть связи – это единая телекоммуникационная инфраструктура для переноса, коммутации трафика произвольного типа, порождаемого взаимодействием потребителей и поставщиков услуг связи с контролируемыми и гарантированными параметрами трафика. Данные сети должны гарантировать оговоренное качество соединений и предоставляемых услуг.

В настоящее время построение мультисервисных сетей с интеграцией различных услуг является одним из наиболее перспективных направлений развития сетей. Основная задача мультисервисных сетей заключается в обеспечении сосуществования и взаимодействия разнородных коммуникационных подсистем в единой транспортной среде, когда для передачи обычного трафика (данных) и трафика реального времени (голоса и видео) используется единая инфраструктура.

При создании мультисервисной сети достигается:

  •  Сокращение расходов на каналы связи;
  •  Сокращение расходов на администрирование и поддержание работоспособности сети, уменьшение совокупной стоимости владения;
  •  Возможность проведения единой административно-технической политики в области информационного обмена.
  •  Увеличение конкурентоспособности оператора за счет введения в операционную деятельность новых сервисов и приложений и, как следствие, увеличение ARPU (Average Revenue per User - среднемесячный доход на абонента).


1. ОБЗОР МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ СЕТЕЙ

Под топологией сети принято понимать конфигурацию связей графа, интерпретирующего структуру сети. При анализе топологии сети принято оперировать понятиями «вершина», «ребро», «маршрут», «средняя длина маршрута», «диаметр» графа, «связность» и т. п.

Под маршрутом понимают конечную последовательность инцидентных ребер, соединяющих рассматриваемые вершины i и j. Средняя длина маршрута (среднее расстояние между вершинами графа) представляет собой отношение суммарной (в числе ребер) длины всех маршрутов к числу маршрутов.

Средняя длина маршрута (среднее расстояние между вершинами графа) представляет собой отношение суммарной (в числе ребер) длины всех маршрутов к числу маршрутов. Последняя величина для неориентированного графа равна n(n-1 )/2 и для ориентированного n(n-1), где n - число вершин графа. Кратчайший маршрут (КрМ) - тот, для которого сумма весов составляющих его ребер принимает наименьшее значение. В зависимости от задачи в качестве весов могут быть выбраны стоимость, длина, число транзитов и т. п. Диаметр графа -длина наибольшего (в числе ребер) КрМ для данного графа. Связность графа (в данной работе) - число непересекающихся по вершинам маршрутов между любой парой вершин

Существует большая группа структурных характеристик, включающая вероятность:

нарушения связи (средневзвешенная) между каждой парой узлов;

распада графа на изолированные фрагменты;

существования хотя, бы одного пути между парой вершин в условиях воздействия препятствующих факторов (отказов, повреждений, перегрузок и т. п.).

Определим понятия надежности и живучести, которые связаны с работоспособностью СС во времени. Их различия обусловлены прежде всего различиями причин и факторов, нарушающих нормальное функционирование сети, и характером нарушений.

Надежность СС — свойство обеспечивать связь, сохраняя во времени значения установленных показателей качества в заданных условиях эксплуатации. Надежность отражает влияние на работоспособность сети главным образом внутрисистемного фактора — случайных отказов техники, вызываемых физико-химическими процессами старения аппаратуры, дефектами технологии ее изготовления или ошибками обслуживающего персонала.

Живучесть характеризует устойчивость СС против действия внешних причин.

Различия в причинах нарушения связи обуславливают существенные отличия в проявлении, характере и масштабности нарушений связи, их продолжительности, путях и способах устранения и повышения устойчивости системы. Если поток случайных отказов техники приводит к нарушению лишь отдельных связей и обладает свойством ординарности (когда вероятность одновременного отказа нескольких связей пренебрежимо мала), то нарушения работы системы указанными выше факторами живучести обладают существенно иными свойствами.

Следует иметь в виду и неодинаковую погрешность исходных данных для оценки надежности и живучести СС. По эксплуатационно-техническим отказам техники и линий связи имеется сравнительно обширный статистический материал, но научных основ прогнозирования стихийных факторов недостаточно. И хотя достоверность исходных данных по надежности техники связи представляет пока известную проблему, их точность несравненно выше точности исходных данных для анализа живучести СС. Поэтому оценка живучести СС может быть лишь приближенной, ориентировочной.

В практике топологического проектирования принято разделять древовидные, распределенные и иерархические топологии сетей.

Древовидные сети интерпретируются графами без петель и циклов. Для n-вершинного дерева имеется (n-1) ребро. Последнее обстоятельство упрощает проектирование древовидных сетей, поскольку в них между каждой парой вершин существует единственный путь. Различают корневые и бескорневые деревья. Примером первого может служить радиальная связь (PC) ("звезда»), а последнего - кратчайшая связывающая сеть (КСС) (рисунок 1 ).

Сети с распределенной структурой представляются произвольными связными графами, описывающими широкий спектр структур, начиная с петлевой (ПСт) и кончая полносвязной сетью ПСС). К этому классу могут быть отнесены решетчатые структуры (РШ), сотовые структуры и т.п. Реальные ИЦСС имеют обычно структуры, являющиеся комбинацией некоторых элементарных.

Рисунок 1 – Типы структур: a - звезда; б - кратчайшая связывающая есть; в - петлевая; г - неравномерно связная; д - полносвязная; е - решетчетая; ж - равномерно 3-связная; з -сотовая; и - равномерно k-связная.

Сейчас общепринято, что экономично построенная сеть большого масштаба является иерархической. Иерархическая ИЦСС представляется композицией внутриуровневых и межуровневых подсетей, обозначенных, индексами r, r = 1..R и (r, r+1), r = 1..(R-1) соответственно. Изображенная на рисунке 2 ИЦСС имеет в первой ступени иерархии телефонные аппараты (ТА), абонентские пункты (АП) и ЭВМ.

Организация структуры по иерархическому принципу позволяет упростить описание сети, способствующее в свою очередь упрощению их оптимизации; обеспечить для каждой зоны максимальное замыкание нагрузки; уменьшить общее число узлов и сократить протяженность сети; достичь определенной экономии стоимостных ресурсов.

Однако при оптимизации иерархических ИЦСС приходится сталкиваться с проблемами поиска компактных форм описания данных о местоположении оконечных пунктов (ОП) и тяготении между ними; сложности учета дополнительного влияния на процесс доставки со стороны подсистем технического обслуживания (ТО) и управления; поиска эффективных алгоритмов оптимизации иерархических структур. Это объясняется сложностью проведения декомпозиции и группирования, дискретным характером и взаимозависимостью частных задач, многопараметричностью, многоэкстремальностью и большой размерностью исследуемых функционалов.

Рисунок 2 - Иерархическая структура

Каждая коммуникационная подсистема мультисервисной сети может использовать различную технику для обработки своего трафика (голоса, данных или видео), и на каждой стадии этого процесса могут применяться различные коммуникационные стандарты. На границе сети эти потоки должны быть приведены к единому формату задача, которая требует значительных вычислительных мощностей. Ее выполняют основные элементы инфраструктуры мультисервисной сети соответствующие шлюзы:

Media Gateways (MG) обеспечивают взаимодействие между IP-сетью и сетевыми сервисами, такими, например, как сервисы телефонных сетей общего пользования (Public Switched Telephone Network PSTN) и беспроводных сетей;

Signaling Gateways (SG) транслируют протоколы сигнализации между различными сетями;

Media Gateway Controllers (MGC) или Softswitchs обеспечивают координацию между шлюзами в соответствии с сигнальной информацией, которую они получают от шлюзов сигнализации.

Дисциплина обмена информацией между различными сетеобразующими устройствами определяется с помощью набора стандартных протоколов, которые модифицируются для решения возникающих время от времени проблем. Эти протоколы являются другим основным элементом мультисервисных сетей.

Протокол H.323. Стандарт ITU-T H.323 был разработан для обеспечения установки вызовов и передачи голосового и видеотрафиков по пакетным сетям, в частности Internet и intranet, которые не гарантируют качества услуг (QoS). Он использует протоколы Real-Time Protocol и Real-time Transport Control Protocol (RTP/RTCP), разработанные группой IETF, а также стандартные кодеки ITU-T серии G.xxx.

Session Initiation Protocol. Это протокол прикладного уровня, с помощью которого осуществляются такие операции, как установление, модификация и завершение мультимедийных сессий или вызовов по IP-сети. В мультисервисных сетях SIP выполняет функции, аналогичные тем, которые реализованы в H.323. Сессии SIP могут включать мультимедийные конференции, дистанционное обучение, Internet-телефонию и другие подобные приложения. Сегодня он претендует на роль международного стандарта.

Media Gateway Control Protocol. Протокол MGCP используется для управления шлюзами MG. Он разработан для архитектуры, в которой вся логика обработки вызовов располагается вне шлюзов, и управление выполняется внешними устройствами, такими, как MGC или агенты вызовов.
Модель вызовов MGCP рассматривает шлюзы MG как набор конечных точек, которые можно соединить друг с другом. Конечные точки могут быть либо физическими (такими, как аналоговая телефонная линия или цифровая магистраль), либо виртуальными (поток данных по соединению UDP/IP).

MEGACO/H.248. Протокол Media Gateway Control Protocol (MEGACO) должен заменить MGCP в качестве стандарта для управления шлюзами MG. MEGACO служит общей платформой для шлюзов, устройств управления многоточечными соединениями и устройств интерактивного голосового ответа.

Signaling Transport. SIGTRAN представляет собой набор протоколов для передачи сигнальной информации по IP-сетям. Он является основным транспортным компонентом в распределенной архитектуре VoIP и используется в таких устройствах, как SG, MGC, Gatekeeper (привратник).

Internet Protocol или IP (англ. internet protocol — межсетевой протокол) — маршрутизируемый сетевой протокол, протокол сетевого уровня семейства («стека») TCP/IP.

Протокол IP (RFC 791) используется для негарантированной доставки данных, разделяемых на так называемые пакеты от одного узла сети к другому. Это означает, что на уровне этого протокола (третий уровень сетевой модели OSI) не даётся гарантий надёжной доставки пакета до адресата. В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (когда приходят две копии одного пакета; в реальности это бывает крайне редко), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прибыть вовсе. Гарантии безошибочной доставки пакетов дают протоколы более высокого (транспортного уровня) сетевой модели OSI — например, TCP — которые IP используют в качестве транспорта.

Протокол IP, входящий в группу протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), является одним из ключевых элементов, обеспечивающих передачу данных между узлами Всемирной Паутины. Протокол IP определяет адресацию сетевых узлов в Интернете и способы фрагментации передаваемых по каналам связи пакетов данных.

В современной сети Интернет используется IP четвёртой версии, также известный как IPv4. В протоколе IP этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 4 октета (4 байта). При этом компьютеры в подсетях объединяются общими начальными битами адреса. Количество этих бит, общее для данной подсети, называется маской подсети (ранее использовалось деление пространства адресов по классам — A, B, C; класс сети определялся диапазоном значений старшего октета и определял число адресуемых узлов в данной сети, сейчас используется бесклассовая адресация).

В настоящее время вводится в эксплуатацию шестая версия протокола — IPv6, которая позволяет адресовать значительно большее количество узлов, чем IPv4. Эта версия отличается повышенной разрядностью адреса, встроенной возможностью шифрования и некоторыми другими особенностями. Переход с IPv4 на IPv6 связан с трудоёмкой работой операторов связи и производителей программного обеспечения и не может быть выполнен одномоментно. На начало 2007 года в Интернете присутствовало около 760 сетей, работающих по протоколу IPv6. Для сравнения, на то же время в адресном пространстве IPv4 присутствовало более 203 тысяч сетей, но в IPv6 сети гораздо более крупные, нежели в IPv4.

IP-пакет — форматированный блок информации, передаваемый по вычислительной сети. Соединения вычислительных сетей, которые не поддерживают пакеты, такие как традиционные соединения типа «точка-точка» в телекоммуникациях, просто передают данные в виде последовательности байтов, символов или битов. При использовании пакетного форматирования сеть может передавать длинные сообщения более надежно и эффективно.

Рисунок 3 – Архитектура и совокупность протоколов TCP/IP узла связи Internet.

Каждое сетевое приложение формирует свой поток данных, который необходимо передать по сети. К основным сетевым приложениям относятся:

  •  Internet – приложения (FTP, HTTP, E-mail)
  •  CAD/CAM
  •  Telnet
  •  Сетевые базы данных
  •  Файловый обмен

При поступлении пакета от приложения протокол TCP/IP на транспортном уровне оценивает его размер и делит его на пакеты (если размер его слишком велик), которые передаются межсетевому уровню (т.е. протоколу IP). Последний формирует свои IP-пакеты. Затем происходит их «упаковка» в кадры (frame), приемлемые для данной физической среды передачи информации. При этом каждый пакет снабжается заголовком данного протокола. Размер заголовка протокола TCP насчитывает 12 байт. Размер заголовка протокола IP также занимает 12 байт. При прохождении пакета через протоколы IP и ТСP их размер увеличивается на величину, равную размеру служебной информации. Также происходит и на канальном уровне, где пакеты еще снабжаются заголовками протоколов данного уровня. Величину, характеризующую данное явление обозначим как km, где m обозначает уровень семиуровневой модели OSI.

Для протокола IP: KIP=1,0156.

В настоящее время доминирующим протоколом для доступа к WAN, на периферии сети и в ее ядре является IP. Концепция управляемой IP-инфраструктуры для передачи голоса и данных преобразила технологии. Возможность получить расширенный сервис, который может быть предоставлен за более низкую цену, стала достаточно сильной мотивацией для разработки новых приложений.

Фундамент современных мультисервисных сетей составляют три ключевых элемента. Это технология "голос поверх IP" (Voice over IP – VoIP), которая обеспечивает передачу голоса по сетям передачи данных, многоцелевые сети, построенные на основе новой функционально распределенной IP-базированной сетевой архитектуре, и открытые системы – набор международных протоколов и стандартов для взаимодействия.

Сравним AТM и IP сети:

  •  ATM — сеть коммутации ячеек, IP — сеть коммутации пакетов

Коммутация ячеек в ATM является более простым и более однородным процессом по сравнению с традиционной маршрутизацией, используемой в сетях IP. Поскольку ячейки ATM всегда имеют одну и ту же длину, значительно меньшую длины кадра IP, они требуют меньшей буферизации. Кроме того, они предсказуемы, поскольку их заголовки всегда находятся на одном и том же месте. В сетях IP маршрутизаторы должны использовать программное обеспечение для правильной обработки ряда изменений в потоке передачи, в частности, для измерения длины пакета, для фрагментирования пакета, для передачи пакетов в правильном порядке и пересборки пакетов. В результате коммутатор ATM автоматически обнаруживает заголовки ячеек, и их обработка происходит быстрее.

С другой стороны, поскольку длина пакета IP больше длины ячейки ATM, процент передаваемой полезной нагрузки в сети ATM оказывается значительно меньше, чем в IP, что снижает эффективность работы сети.

  •  ATM — сеть с установлением соединения, IP- без установления соединения.

Сети с установлением соединения также могут гарантировать определенное качество обслуживания, поэтому они могут использоваться для передачи различных видов трафика — звука, видео и данных — через одни и те же коммутаторы. Кроме того, сети с установлением соединения могут лучше управлять сетевым трафиком и предотвращать перегрузку сети, поскольку коммутаторы могут просто сбрасывать те соединения, которые они не способны поддерживать.

  •  Возможность передачи данных разных типов по одному соединению

В ATM все типы информации могут надежно передаваться через единое сетевое подключение. ATM использует концепцию категории обслуживания между конечными пользователями ATM и коммутаторами для того, чтобы получить надежную службу передачи данных.

В сети IP для обеспечения качественной передачи различных типов информации, а также для обеспечения различных категорий обслуживания необходимо использовать дополнительные механизмы на более высоких уровнях.

  •  Возможности масштабирования сети

Теоретически расширение IP-сети ограничено разрядностью IP- адреса. Максимальная скорость магистрали при использовании технологии Gigabit Ethernet составляет 10 Гбит/с. На практике обеспечение качества обслуживания в сети IP требует создания управляемой сети с определенной пропускной способностью и производительностью маршрутизаторов, что накладывает ограничения на масштабируемость.

Существующие стандарты ATM предусматривают скорости передачи до 2.4 Гбит/с. ATM поддерживает единый способ передачи данных, позволяющий связывать сети любых размеров и масштабировать их в будущем. Масштабируемость сетей ATM ограничивается производительностью коммутаторов и возможностью управления сетью.

  •  Распространенность сетей

Развертывание IP-сетей осуществляется, прежде всего, для передачи данных (а не мультисервисного трафика). Благодаря появлению сети Интернет технология IP в настоящее время — наиболее распространенная и быстроразвиваюшаяся технология сетей передачи данных. Это является основной причиной стремления разработчиков создать на базе IP-протокола МСС, используя для этого уже существующие сети.

Технология ATM специально создавалась для того, чтобы служить основой широкополосной МСС: ее распространение напрямую связано со стремлением создать подобные сети, сети на основе ATM распространены не столь широко.

  •  Стоимость сети

Цены на оборудование ATM существенно выше цен на оборудование IP. В то же время качество услуг, предоставляемых ATM-сетью, также существенно выше аналогичных показателей IP-сетей. Применение же на сети IP разнообразных средств повышения качества сервиса приводит к существенному удорожанию строительства и эксплуатации сети.

Аналогичные рассуждения касаются и сложности протоколов и управления сетью. Протоколы маршрутизации ATM значительно сложнее, чем в IP, однако внедрение механизмов резервирования полосы пропускания. многоуровневой коммутации, дифференцированного обслуживания приводит к значительному усложнению стека протоколов IP-сети, и его простота перестает быть достоинством.

Отсюда следует сделать вывод, что у каждой технологии существует своя сфера применения, в которой ее качества используются наилучшим образом. Кроме того, возможно, что наилучший результат может дать совместное применение ATM и IP, сочетающее достоинства этих технологий.

Знание характеристик трафика, создаваемого пользователями (абонентами), является непременным условием для грамотного проектирования сетей электросвязи. Значение трафика непосредственно определяет как капитальные затраты на оборудование сети, так и возможные доходы за счет его эксплуатации.

Под мультимедийным трафиком понимается цифровой поток данных, который содержит различные виды сообщений, воспринимаемых органами чувств человека (обычно звуковая и/или видеоинформация). Мультимедийные потоки данных передаются по телекоммуникационным сетям с целью предоставления удаленных интерактивных услуг. Наиболее распространенными на сегодняшний день мультимедийными услугами, предоставляемыми пользователям сети, являются: видеотелефония, высокоскоростная передача мультимедийных данных, IP-телефония, цифровое телевизионное вещание, мобильная видеосвязь и цифровое видео по запросу.

Описание и анализ мультимедийного трафика в современных телекоммуникационных сетях является сложной и трудной задачей. Основными причинами этих трудностей являются:

  •  широкий диапазон скоростей передачи - от нескольких кбит/с, как в случае передачи телефонного трафика, до сотен Мбит/с, при передаче видеопотоков;
  •  разнообразные статистические свойства передаваемых мультимедийных информационных потоков (трафик реального времени налагает жесткие требовании к ресурсам сети);
  •  большое разнообразие сетевых конфигураций, множество технологий и протоколов передачи (Gigabit Ethernet, ATM и др.);
  •  многоуровневая обработка передаваемых сообщений, вследствие чего качество обслуживания оказывается зависящим от нескольких уровней обработки.

Протокол IP является протоколом сетевого уровня, не ориентированным на соединения и предоставляющим данные для протоколов транспортного уровня TCP (ориентированный на соединения) и UDP (не ориентированный на соединения).

Протокол IP доставляет блоки данных (дейтаграммы) от одного IP-адреса к другому. IP-адрес является уникальным 32-битным идентификатором сетевого интерфейса компьютера. В функции протокола IP входит определение маршрута для каждой дейтаграммы, при необходимости сборка и разборка дейтаграммы на фрагменты, а также отправка источнику дейтаграммы сообщения об ошибке в случае невозможности доставки. Средства контроля корректности данных, подтверждения их доставки, обеспечения правильного порядка следования дейтаграмм, а также функции предварительного установления соединения между компьютерами в IP-протоколе не предусмотрены.

При транспортировке IP-пакетов их порядок может нарушаться. Для обеспечения требуемого качества обслуживания графика реального времени необходимо сохранение порядка следования пакетов, а также минимизация задержки пакетов и колебаний длительности задержек. Для обеспечения приемлемого голосового потока время задержки должно составлять менее 300-600 мс.

Для реализации механизмов QoS в заголовке IP-пакета предусмотрено поле типа сервиса размером 8 бит (Type of ServiceToS), которое задает характер обработки пакета в процессе его транспортировки.

IP-протокол не подразумевает использования каких-либо определенных протоколов уровня доступа к среде передачи и физическим средам передачи данных. Требования к канальному уровню ограничиваются наличием интерфейса с модулем IP и обеспечением преобразования IP- адреса узла сети, на который передается дейтаграмма, в МАС-адрес.

Сеть IP рассматривается как объединение автономных независимых локальных и глобальных сетей, в каждой из которых может использоваться теоретически любая технология канального уровня. Как и в любой сети, в сети IP можно выделить магистральную сеть и сеть доступа. «Границей» магистральной сети являются точки подключения локальных сетей к глобальным. Среди используемых в настоящее время технологий локальных сетей следует выделить следующие:

  •  Ethernet:
  •  Fast Ethernet:
  •  Gigabit Ethernet;
  •  Token Ring;
  •  FDDI CDDI.

Граничные маршрутизаторы должны поддерживать любое подмножество из перечисленных выше интерфейсов. Для соединения сетей используется один из протоколов маршрутизации OSPF иди BGP.

В настоящее время существуют два основных способа создания магистральных IP-сетей: с помощью IP-маршрутизаторов, соединенных каналами «точка-точка», либо на базе транспортной сети ATM, поверх которой работают IP-маршрутизаторы. В первом варианте в качестве транспорта для передачи IP-пакетов может использоваться один из протоколов канального уровня (SLIP или РРР). Во втором — ячейки ATM AAL5. В последнем случае необходимо использование дополнительных управляющих функций для контроля совместной работы IP и ATM.

IP-протокол изначально не предназначался для передачи голоса, однако его широкая распространенность, возможность наложения практически на любую транспортную сеть, а также высокая степень совместимости решений различных поставщиков привели к тому, что IP-сети стали использоваться как универсальная среда для передачи всех видов трафика. Основным недостатком сетей на основе протокола IP является отсутствие механизмов, которые бы обеспечивали передачу трафика реального времени. Обеспечение качества передачи чувствительного к задержке трафика достигается путем реализации соответствующих механизмов на канальном или транспортном уровне. Реализация услуг МСС на базе IP-технологии требует внедрения дополнительной поддержки качества обслуживания, повышения надежности и рационализации использования ресурсов.

Управление качеством обслуживания на уровне IP-протокола реализуется преимущественно в корпоративных сетях, где администратор может контролировать все устройства сети. К методам управления относятся:

  •  выделение отдельных каналов для передачи голоса;
  •  настройка маршрутизатора на первоочередное обслуживание пакетов с определенным номером порта UDP;
  •  ограничение максимально допустимого размера пакета.

Существует два подхода к оценке качества обслуживания при передаче речи в сетях с пакетной коммутацией: субъективный (MOS) и объективный (Е-модель). Изначально Международным союзом электросвязи (МСЭ) был предложен подход (Рекомендации МСЭ Р.800), в основе которого лежали субъективные оценки качества передачи речи (такие, как "отличное качество", "хорошее качество", "приемлемое качество" и т. д.). Субъективные оценки, к сожалению, не могут быть точно соотнесены с сетевыми характеристиками, которые используются при проектировании и эксплуатации сетей. Не могут быть они точно сопоставлены и с процессами, реализуемыми в терминальном оборудовании (т. е. вне сети). Речь идет об алгоритмах сжатия, схемах кодирования, механизмах защиты информации, восстановления данных и т. д. Тем не менее, субъективные оценки использовались в течение многих лет как единственный подход к оценке качества в телефонных сетях и в определенной степени сохраняют свое значение сегодня. В 1998 г. МСЭ стандартизировал подход, основанный на объективных оценках качества обслуживания, который позволяет описать показатели качества при передаче речи в пакетной форме (Рекомендация МСЭ G.107).

При субъективной оценке качества обслуживания при передаче речи первичным критерием качества аудио- и видеоинформации является восприятие качества услуги пользователем. Определение качества услуг может базироваться как на субъективных, так и на объективных оценках. Наиболее широко используемая методика субъективной оценки качества описана в Рекомендации МСЭ Р.800 (первоначальная редакция относится к 1993 г.) и известна как методика MOS (Mean Opinion Score). В соответствии с ней качество речи, получаемое при прохождении сигнала от говорящего (источник) через систему связи к слушающему (приемник), оценивается как арифметическое среднее от всех оценок, выставляемых экспертами после прослушивания тестируемого тракта передачи.

Экспертные оценки определяются в соответствии со следующей пятибалльной шкалой: 5 - отлично, 4  - хорошо, 3 - приемлемо, 2 - плохо, 1 - неприемлемо. Оценки 3,5 балла и выше соответствуют стандартному и высокому телефонному качеству, 3,0 - 3,5 - приемлемому качеству, 2,5 - 3,0 - синтезированному звуку. Для передачи речи с хорошим качеством целесообразно ориентироваться на значения MOS не ниже 3,5 баллов.

Хотя методика MOS, основанная на субъективных оценках, является достаточно надежным инструментом в телефонных сетях, в ней отсутствует возможность количественно учесть влияющие на качество речи факторы, такие как сквозная (end-to-end) задержка между говорящим по телефону и слушающим, влияние вариации задержки (джиттера), влияние потерь пакетов.

Для преодоления указанных выше недостатков в 1998 г. МСЭ принял Рекомендацию G.107, в которой был описан подход к объективной оценке качества услуг в телекоммуникациях. В его основу положена так называемая Е-модель, которая открыла новое направление в оценке качества услуг, связанное с измерением характеристик терминалов и сетей. После создания Е-модели было проведено большое число испытаний, в которых менялся уровень воздействия искажающих сетевых факторов. Данные этих тестов были использованы в Е-модели для вычисления объективных оценок. Результатом вычислений в соответствии с Е-моделью является число, называемое R-фактором ("коэффициентом рейтинга"). Значения R-фактора однозначно сопоставляются с оценками MOS (таблица 1).

Таблица 1- Оценка QoS на основе R-фактора и оценок MOS

Значение R-фактора

Категория качества и оценка пользователя

Значение оценок MOS

90<R<100

Самая высокая (отлично)

4,34-4,5

80<R<90

Высокая (хорошо)

4,03-4,34

70<R<80

Средняя (приемлемо)

3,6-4,03

60<R<70

Низкая(плохо)

3,1-3,6

50<R<60

Неприемлемо

2,58-3,31

В соответствии с E-моделью R-фактор определяется в диапазоне значений от 0 до 100, где 100 соответствует самому высокому уровню качества. При расчете R-фактора учитываются 20 параметров, таких как однонаправленная задержка, коэффициент потери пакетов, потери данных из-за переполнения буфера джиттера, искажения, вносимые при преобразовании аналогового сигнала в цифровой и последующем сжатии (обработка сигнала в кодеках), влияние эхо и др. Как только R-фактор получен, могут быть вычислены соответствующие оценки MOS. Вычисление R-фактора начинается для случая, когда искажения сигнала в канале не учитываются, а принимаются во внимание искажения, которые имеют место при преобразовании реальной речи в электрический сигнал (и обратно). Теоретическое значение R-фактора уменьшается от 100 до 93,2, что соответствует оценке MOS, равной 4,4. Таким образом, при использовании Е-модели оценка 4,4 в системе MOS является максимально возможной оценкой качества речи в сети без искажений. Величина R-фактора меняется от 0 до 93,2, что соответствует изменению оценок MOS от 1 до 4,4. Значение R-фактора определяется по следующей формуле:

R = Rо — IsIdIe + A,

где: Ro = 93,2 — исходное значение R-фактора;

Is — искажения, вносимые кодеками и шумами в канале;

Id — искажения за счет суммарной сквозной задержки ("из конца в конец") в сети;

Iе — искажения, вносимые оборудованием, включая и потери пакетов;

А — так называемый фактор преимущества.

Для передачи речи в мультисервисных сетях необходимо использовать специальные кодеки. Кодек  - это устройство, осуществляющее аналого-цифровое преобразование (АЦП) на передающей стороне и цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) на приемной. Таким образом, в сети речь передается в цифровой форме. На сегодняшний день имеется большой набор кодеков с различными характеристиками. Качество речи при обработке ее определенным кодеком в основном зависит от выходной скорости кодека (в кбит/с). Чем выше скорости кодека, тем лучше качество передаваемой речи. Однако, для кодеков с большой выходной скоростью требуется значительная полоса пропускания. Низкоскоростные кодеки требуют меньшую пропускную способность, но качество в них значительно ниже.    Меньшая пропускная способность означает, что можно организовать большее число телефонных соединений по одному и тому же тракту, но при этом уменьшается разборчивость речи, возрастают задержки и качество речи становится более чувствительно к потере пакетов. В Таблице 2 представлены оценки качества речи на базе R-фактора и оценки MOS для некоторых типов кодеков МСЭ-Т.

Таблица 2 - Качество речи для различных типов кодеков (оценки на базе R-фактора и модели MOS)

кодек

Скорость передачи (к/бит/с)

R-фактор

MOS

G.711

64

93,2

4,4

G.726

32

85,2

4,3

G.729

8

82,2

4,1

G.723.1m

6,3

78,2

3,9

G.723.1a

5,3

74,2

3,7


2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

В ходе курсового проекта необходимо выполнить следующее задание: агрегировать трафик мультисервисной системы по схеме с тремя классами приоритета безпреимущественного права на приоритет по модели MR/MR/1.

В курсовом проекте рассматривается три класса приоритета. Данные по каждому классу приоритета приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Исходные данные к курсовому проекту.

Класс приоритета

Вид информации

Количество

абонентов

Качество QoS

1

Речь

1000

0,15 сек

2

Данные ATM/IP

100

2 сек

3

Текст,

Документы,

гипермедиа

200

1 мин

Используя характеристики вокодера, значения качества обслуживания по соглашению QoS, а так же заданную нагрузку, необходимо рассчитать среднее время доставки пакета для каждого вида информации, рассчитать структурные параметры (коэффициент загрузки, пропускную способность линии связи), построить топологию решетчатой сети (РШ) с n=16 узлами в каждой сети, а так же провести сравнительный анализ параметров решетчатой сети (РС) и ПСС структур сети.


 3. МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

3.1  Расчет среднего времени доставки пакета для каждого вида информации

Проектируемая мультисервисная сеть имеет иерархическую структуру построения и делится на два основных уровня: опорная сеть, сеть доступа. Опорная сеть представляет собой совокупность коммутационных узлов, соединенных по определенной топологии. По заданию используемая топология – решетчатая (РШ). Сеть доступа (AN) предоставляет абонентам доступ к сети и возможность обмена различными видами трафика. По заданию используются следующие виды трафика: речь, данные, текст. Схема организации сети представлена на рисунке 4:

Пусть информация передается по сети с относительным приоритетом. Всего передается 3 вида информации:

Речь - 1 приоритет (0.15 сек)

Данные - 2 приоритет (2 сек)

Текст - 3 приоритет (1 мин).

Распределение потоков в сети производится равномерно, т.е. к каждому узлу сети поступает одинаковое количество абонентов каждого приоритета:

число речевых абонентов в каждом узле: 1000;

данные: 100 абонентов;

текст: 200 абонентов.

По варианту курсового проекта кодирование осуществляется по алгоритму G.726. По рекомендации ITU-T G.726 использует адаптивную дифференциальную ИКМ (ADPCM).

Таким образом, скорость преобразования 32 кбит/с. Используем ATM систему, где длинна слова с выхода пакетизатора составляет 53 байта, из которых 48 байт — информационные и 5 — служебные. Разговорная нагрузка составляет 0,2 Эрл, при этом среднее время разговора 6 мин (tcp = 360 с). Активность абонента 50%, т. к. во время разговора абонент не только говорит но и слушает, во время передачи так же не все время уходит только на передачу данных. Для упрощения вычислений введем коэффициент активности Ка = 0,5 (т.е. 50% - разговор, 50% - паузы).

V'=V*Ka=32*0,5=16 кбит/с      (1)

где Ка - коэффициент активности, v - скорость вокодера.

Длина информационной части:

L'= tcp *V'=360*16 = 5760 кбит = 720000 байт   (2)

Число пакетов определяется по формуле:

Npp= L'/lи=720000/48=15000      (3)

где lи – количество информационных байт в одном пакете

Рассчитываем количество служебных байт:

L"=Npp*5=15000*5=75000 байт     (4)

Количество информации, которую необходимо заключить в пакеты:

L=L'+L"=720000+75000=795000 байт =6360 кбит  (5)

Рассчитываем выходную скорость :

V=L/ tcp=6360/360=l7,666 кбит/с     (6)

Т.к. по заданию курсового проекта дано количество абонентов: для речи 1000 абонентов; для данных: 100 абонентов; для текста: 200 абонентов, то:

Количество пакетов от речевых абонентов равно: Npp*1000= 1000*15000 = 15000000

Количество пакетов от абонентов 2 приоритета - данные: Npp*100= 100*15000=1500000

Количество пакетов от абонентов 3 приоритета - текст: Npp*200 = 200*15000 = 3000000

По заданию курсового проекта даны следующие пропускные способности и загрузки для каждого приоритета:

1 приоритет: речь - 0,15 с; q = 0,1;

Работа над ошибками

2 приоритет: данные -2с; q=0,2;

3 приоритет: текст - 60 с; q = 0,3.

q -загрузка сети (или пропускная способность)

Интенсивность обслуживания выражается формулой:

µ = с / (H+L)        (7)

где с=V= 17,666 кбит/с,  (H+L) – длина пакета,

(H+L) = (48+5)*8 = 424 бит    

µ = 17666 бит/с  / 424 бит = 41,66 с-1  

Т. к. среднее время разговора равно 3 минуты и на входе пуассоновский поток, то  можно узнать коэффициент загрузки оборудования :

                 (8)

ρ=λ/μ=0,0056/41,66=0,00014             (9)

ρ-коэффициент загрузки оборудования.

Данный коэффициент загрузки относится к интерфейсной плате телефона одного пользователя. Далее нам необходимо рассчитать частоту поступления пакетов трафика от 1000 речевых абонентов на входы коммутатора. Так как на входе коммутатора пуассоновский поток, следовательно :

λ1=N=1000*41,55=41660

В данном случае стала известна частота поступления пакетов речевого трафика на коммутатор верхнего уровня. Для того чтобы найти частоту поступления текстовой информации и данных необходимо применить метод перебора. Формула коэффициента загрузки коммутатора высшего уровня будет иметь следующий вид:

В соответствии с рекомендацией ITU-T данная величина для пакетных данных не должна превышать уровень в 0,2. Метод перебора заключается в следующем: подставляем значение , найденный из формулы 7. Далее подбираем значение  и из расчета на то, что объемы передаваемых данных гораздо больше объемов передаваемого текста, и и что бы данная сумма не превышала значение в 0,2.

В результате данного эверистического анализа мы получаем следующие значения:

В соответствии со стандартами ATM подобранная скорость 140 Мбит/с, тогда в соответствии с формулой 8 получаем:

µ = 140 000 000 бит/с / 424 бит = 330188,67 с-1

λ2+λ3=0,2*μ-λ1=24377,734 с-1

Так как данные имеют большие размеры по сравнению с текстом, а также из расчета, что максимальная скорость набора на клавиатуре у человека составляет 120 символов в минуту. Следовательно, скорость передачи информации будет 2 символа/с * 8 бит = 16 бит/с. Это скорость поступления информации на вход пакетизатора, значит с с пакетизатора будет выходить скорость равная:

ʋ=424/(48*8/16)=17,667 бит/с

Значит, частота поступления пакетов на коммутатор высшего уровня будет:

λip=17,669/424=0,0416721 с-1

λ2=0,0416721*200

Исходя из этого мы можем разделить эту суммарную частоту поступления пакетов следующим образом:

λ3=24377,734-8,33442=24369,04  с-1

Так как  отправляют данные 100 абонентов, то на одного приходиться:

λdata=λ3/100=243,6904  с-1

Следовательно, на одного человека приходиться скорость передачи данных:

ʋ= λdata*424=103324,72

Рассчитаем коэффициент загрузки коммутатора для каждого вида трафика по формуле (9):

ρ11/μ=41660/330188,67=0,126

ρ22/μ=8,33442/330188,67=0,0000252

ρ33/μ=24369,04/330188,67=00,0738

ρобщ123=0,1998252<0,2

Для нахождения среднего времени доставки пакета для каждого вида информации воспользуемся формулой:

            (10)

Среднее время доставки пакета для речи:

Tcpl = 3*(0,1/41,66) /2* (1 - 0,1) = 0,0072 /1,8 = 0,004 = 4*10-3 с.

Тср2 =0,0072 /2*(1 - 0,1)*(1 - (0,1+0,1)) = 0,0072 /1,44 = 0,005=5*10-3 с.

ТсрЗ =0,0072 /2* 0,8*0,7 =0,0072 /1,12= 0,0064 = 6,4*10-3 с.

Среднее время доставки пакета для данных:

Tcpl = 3*(0,2/41,66) /2* (1 - 0,2)= 0,014/1,6 =0,00875 = 8,75*10-3 с.

Тср2 =0,014/ 2*0,8*0,6 = 0,01458 = 14,6*10-3 с.

ТсрЗ =0,014/2* 0,6*0,4 = 0,02916 = 29,16*10-3 с.

Среднее время доставки пакета для текста:

Tcpl = 3*(0,3/41,66) / 2*(1 - 0,3)= 0,0216 / 2*0,7 = 0,0154 = 15,4*10-3 с.

Тср2 =0,0216 /2* 0,7*0,4 = 0,03857 = 38,57*10-3 с. 

ТсрЗ =0,0216 /2* 0,4*0,1 = 0,27 = 270*10-3 с.

Рисунок 5 – Зависимость среднего времени доставки от загрузки сети

3.2 Расчет структурных параметров

Топология типа решётка—это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решётку. При этом каждое ребро решётки параллельно её оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси. На рисунке  каждая вершина—это  узел, к которому подключены абоненты. По заданию их общее количество 1300.

Одним из достоинств такой топологии является высокая надёжность.

Недостаток: сложность реализации.

ρi=0,2;

i=1,2,….,16;

Cj=140 Мбит/с

j=1,2,…,24

T1=5,13*10-3 c

T2=17,5*10-3 c

T3=107,99*10-3 c

V=622МБит/с

Рисунок 6 – топология решетка

Таблица 4 – Структурные параметры для расчета сетевых топологий

Тип структуры

Диаметр графа, d

Степень вершины, k

Средняя длина маршрута, π

Доступное значение, n

PC

1

n

1

i+1

КСС

n-1

2(1-1/n)

(n+1)/3

ПСт

(n-1)/2

2

(n+1)/4

2i+l

n/2

0,25n2/(n-1)

2(i+l)

РШ

nv+ng - 2

4(1-1/)

2/3

(i+l)(j+l)

ПСС

1

n(n-1)/2

Таблица 5 —Число ребер для сетевых структур

Тип

Число ребер, m

PC

n-1

КСС

n-1

ПСт

n

РШ

(ng-1)nv+(nv-1)ng


4.
 СРАВНЕНИЕ ДВУХ СТРУКТУР

Очень часто, при построении новых сетей, возникает вопрос, а какую топологию взять в основу. Для того, чтобы ответить на этот вопрос надо сравнивать разные технологии.

По заданию курсового проекта задано, что сеть состоит из n=16 узлов коммутации и для сравнения возьмем следующие структуры: решетчатую топологию (РШ) и полносвязанную сеть (ПСС), которые необходимо сравнить по следующим параметрам:

- диаметр графа d;

- средняя степень вершины k;

- число ребер графа m.

Под степенью вершины понимается число ребер, идентичных вершине.

nv и ng—количество узлов в одной «вертикали», «горизонтали» сети соответственно.

Все необходимые формулы для расчета данных параметров взяты из таблиц 4 и  5.

  1.  Решетчатая сеть (РШ):

Диаметр графа

dрш = nv+ng-2 = 4+4-2 = 6

Средняя степень вершины  

kрш =

Число ребер

mрш=

2) Полносвязанная сеть (ПСС):

Диаметр графа

 dпсс = 1

Степень вершины

 kпсс=n-1=16-1=15

Число ребер

mпсс=n*( n-1)/2 = 16*(16-1)/2=120

На рисунке 6 представлен полносвязный граф (n=16).

ρi=0,2;

i=1,2,….,16;

Cj=140 Мбит/с

j=1,2,…,120

T1=5,13*10-3 c

T2=17,5*10-3 c

T3=107,99*10-3 c

V=622МБит/с

Рисунок 7Полносвязанная сеть (ПСС)

Рассчитав структурные параметры, мы видим, что диаметр полносвязного графа (полносвязанной сети ПСС) dпсс=1, у  решетчатой структуры (РШ) dрш=6.

Средняя степень вершины для РШ kрш=3. Степень вершины для  ПСС kпсс=15. 

Число ребёр для ПСС mпсс=120, у РШ mрш=24.

Так как диаметр графа определяет максимальную задержку, а dрш=6, dпсс=1, то dрш>dпсс  в 6 раз, т.е. задержки при передачи по сети структуры РШ в 6 раз больше, чем по сети структуры ПСС.

Полносвязанная топология требует значительных затрат на своё построение. Это свидетельствует из того, что число соединений (ребер графа) в этой структуре в 5 раз больше, чем для аналогичного числа узлов сети, но  в топологии «решётка» (120 для ПСС и  24 для РШ).

Сравнивая средние степени вершин рассматриваемых топологий, можно судить о надёжности сети, так как этот параметр показывает со сколькими ещё вершинами соединена рассматриваемая вершина (узел сети). Можно сказать, что ПСС надежнее РШ в плане отказоустойчивости в kпсс/kрш=15/3=5 раз.

Структура РШ подходит для сетей не слишком критичных к временным задержкам по сравнению с ПСС, однако является более дешёвой, чем последняя.

Такая топология часто встречается в больших компьютерных сетях, т.к. она делает сети более устойчивыми к возможным отказам, вызванным неисправностями кабелей, концентраторов и маршрутизаторов.

Повреждение сети в одной из точек может нарушить работу только одного узла сети, но не всей сети целиком.


5. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

При выборе оборудования для построения заданной сети необходимо учесть, что, поскольку сеть имеет иерархическую структуру, то необходимо использовать оборудование различных классов: оборудование для магистральных сетей, чтобы обеспечить связь опорной сети; оборудование для рабочих групп, чтобы организовать сеть доступа; сетевые адаптеры, чтобы обеспечить абонентам доступ к сети.  Выбор оборудования производился на основе рассчитанных выше параметров.

Оборудование магистральной сети

Коммутаторов доступа Cisco 3800 с поддержкой передачи голоса.

В устройствах серии Cisco 3800 объединена технология коммутации ячеек Cisco StrataCom и маршрутизация Cisco IOS, что обеспечивает высокую производительность и расширенную поддержку интерфейсов. Применение этих технологий коммутации и маршрутизации предоставляет пользователю возможность объединять в единую сеть различные типы трафика. Продукты серии Cisco 3800 предназначены для работы как на низкоскоростных выделенных линиях, так и на каналах со скоростями от 56 Кбит/с до 2.048 Мбит/с (Frame Relay, T1/E1 и ATM-сети, Серия Cisco 3800 представлена следующими моделями: Cisco 3810, Cisco 3830 и Cisco 3880.

Краткие характеристики коммутаторов серии Cisco 3800:

Поддержка программного обеспечения Cisco IOS,Cisco IOS Release 11.2(6)

Оперативная память 6 MB, с возможность расширения до 32 MB

Порты: 4 порта с адаптерами, поддерживающими 5 стандартов:V.35, EIA/TIA-449,EIA/TIA-232, X.21 и EIA/TIA-530; 2 аналоговых голосовых порта; 1 сервисный порт.

Скорость передачи 56 Кбит/с – 2.048 Мбит/с

Мультисервисные концентраторы Cisco MC3810.

Предназначены для концентрации мультимедийного трафика, такого как данные, голос/факс и видео, и передачи его по сетям Frame Relay, ATM, IP и выделенным каналам. Поддерживают функции маршрутизации, коммутации телефонных вызовов, компрессии голоса. Концентраторы имеют модульную архитектуру и представлены моделями Cisco MC3810-V и Cisco MC3810-V3. Модель Cisco MC3810-V3 отличается более высокой производительностью.

Магистральные коммутаторы АТМ BPX8600

Используются в качестве магистральных коммутаторов сетей АТМ. Поддерживают АТМ, Frame Relay, SMDS, эмуляцию цепей.

Предоставляют интерфейсы ATM:

8 или 12 портов АТМ E3/T3;

4 или 8 портов АТМ OC-3/STM-1 (155.52 Мбит/с);

1 или 2 порта АТМ OC-12/STM-4 (622.08 Мбит/с).

Поддерживают сервисы CBR, VBR, UBR, ABR технологии АТМ, функции автоматической маршрутизации, управление потоком по принципу замкнутого контура ForeSight для сервиса ABR и для технологии Frame Relay. Коммутаторы имеют модульную архитектуру. Производительность коммутаторов - 20 Гбит/с.

Пограничные мультисервисные коммутаторы ATM MGX 8850.

Предназначены для организации доступа абонентов к магистральной сети АТМ. Объединяют в одном устройстве функции коммутаторов АТМ и маршрутизаторов IP.

Предоставляют интерфейсы:

OC-12/STM-4, OC-3/STM-1, T3/E3, T1/E1, n*T1/E1, channelized T1/E1;

HSSI, X.21, V.35;

Ethernet, Fast Ethernet, FDDI.

Поддерживают интеллектуальные протоколы маршрутизации IP, технологию IP VPN, Frame Relay, ATM, Circuit Emulation, доступ по PPP, передачу голоса через IP, Frame Relay, ATM.

Коммутаторы сетей FR/ATM IGX 8400.

Предназначены для подключения абонентов по высокоскоростным и низкоскоростным каналам связи к магистральной сети АТМ.

Предоставляют интерфейсы:

АТМ - STM-1, T3/E3, T1/E1;

FR - T1/E1, HSSI, V.35, X.21, RS-232;

Voice - T1/E1;

Circuit Emulation - T1/E1, V.35, V.36, X.21, RS-232.

Поддерживают сервисы CBR, VBR, UBR, ABR технологии АТМ, функции автоматической маршрутизации, управление потоком по принципу замкнутого контура ForeSight для сервиса ABR и для технологии Frame Relay.

Коммутаторы имеют модульную архитектуру и представлены моделями IGX 8410, IGX 8420, IGX 8430, отличающимися количеством слотов расширения. Производительность коммутаторов - 1.2 Гбит/с.

Оборудование ATM для рабочих групп

АТМ-коммутатор LightStream 1010.

LightStream 1010 ATМ-коммутатор представляет собой следующее поколение продуктов фирмы Cisco System для построения наиболее скоростных на сегодняшний день магистральных сетей (backbone) для рабочих групп и кампусов.

Аппаратная и программная реализация коммутатора и сетевых модулей полностью соответствует всем спецификациям АТМ-форума. Реализована поддержка всех классов обслуживания АТМ.

LightStream 1010 использует 5-ти слотовое модульное шасси, которое может в дальнейшем изготавливаться в варианте двойного шасси. Кроме того, он имеет резервный источник питания и возможность "горячей" замены модулей, что обеспечивает высокую надежность АТМ-сетей.

Центральный слот в коммутаторе предназначен для модуля ASP (АТМ Switch Processor), поддерживающего высокоскоростную разделяемую память и коммутирующую матрицу. ASP в будущем будет поддерживать новый модуль с высокопроизводительным RISC-процессором, реализующим функции внутреннего ядра для данного устройства. Оставшиеся слоты поддерживают до 4 несущих модулей с горячей заменой (carrier modules (CAMs)). Каждый CAM, в свою очередь, поддерживает до 2 интерфейсных модулей с возможностями горячей замены (port adapter (PAM)). Максимальное количество интерфейсных модулей (PAM's) на коммутатор равно 8; поддерживается широкий выбор интерфейсов для локальных, территориальных и магистральных сетей.

LightStream 1010 осуществляет коммутацию АТМ соединений от индивидуальных рабочих станций, серверов, сегментов LAN или от других АТМ-коммутаторов и маршрутизаторов, использующих оптоволокно, экранированную витую пару и коаксиальный кабель.

LightStream 1010 осуществляет коммутацию трафика до 32-х АТМ портов. Он распологается в стандартной 19-дюймовой стойке.

Catalyst 5500 - коммутатор серии Catalyst для доступа LAN к сетям АТМ.

Cisco CatalystTM 5500 основан на передовой технологии архитектур коммутаторов Catalyst 5000 и LightStream 1010, где на одной платформе интегрирована технология маршрутизации Cisco Internetwork Operating System (Cisco IOS). Catalyst 5500 идеально подходит для построения больших Intranet сетей уровня campus.

Gigabit Ethernet архитектура, обеспечивающая пропускную способность более чем 50Гбит/c и производительность десятки миллионов пакетов или ячеек в секунду, в тоже время сохраняет масштабируемость, гибкость и избыточность, необходимые для построения больших сетей, и могут использоваться как в локальных (wiring closet), так и в backbone-приложениях небольших сетях.

Медиа-независимая архитектура поддерживает все LAN и ATM switching-технологии.

Все модули, источники питания, вентиляторы шасси Catalyst 5500 работают в режиме "горячей замены", обеспечивая высокую надежность всей сети. Дополнительные процессорные блоки, источники питания гарантируют достаточную избыточность для работы в критическом режиме. Шасси Catalyst 5500 помещается в стандартную 19-дюймовую стойку.

Интегрированный адаптер ATOMIC 25+

Выполненный в виде платы PCI продукт ATOMIC 25+ объединяет в себе сетевой адаптер АТМ 25 Мбит/с и модуль для подключения телефона. Он выполняет все функции стандартного АТМ-адаптера, соответствуя требованиям стандартов UNI 3.1/4.0 и LANE 2.0. Устройство аппаратно поддерживает уровни адаптации AAL5 и AAL0, а также классы обслуживания UBR, VBR, CBR и ABR. Физической средой выхода в сеть АТМ является интерфейс RJ-45 для подключения медного кабеля 3-й или 5-й категории. К телефонному модулю адаптера ATOMIC 25+ подключается стандартный аналоговый телефон (разъем RJ-11).

Установка адаптера ATOMIC 25+ в ПК обеспечивает пользователю последнего выход в сеть АТМ с возможностью телефонной связи без подключения отдельной телефонной линии. При этом пользователь может получать доступ к телефонным службам как с обычного телефона, так и с компьютера. Существует и дополнительная возможность вывода на экран ПК информации о поступающих телефонных звонках.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте были рассмотрены полносвязная и решетчатая структуры, определены их основные параметры. В результате вычислений были получены следующие результаты:

Для полносвязной структуры:

  •  Среднесетевая задержка для трех типов данных составляет

T1j=5,13*10-3 

Т2j=17,5*10-3

Т3j=107,99·10-3 с, j=1..120.

  •  Коэффициент использования системы i=0,2.
  •  Выбранная пропускная способность линий связи cj=140Мбит/с.
  •  Скорость на выходе коммутатора Vi=622 Мбит/с.

Для решетчатой структуры:

  •  Среднесетевая задержка T1j=5,13·10-3 с, T2j=17,5·10-3 с, T3j=107,99·10-3 с.
  •  Коэффициент использования системы i=0,2.
  •  Выбранная пропускная способность линий связи cj=140Мбит/с.
  •  Скорость на выходе коммутатора Vi=622 Мбит/с, i=1…16, j=1…24.

Диаметр графа ПСС составляет dпсс = 1, а dрш = 6, соответственно задержка при передаче информации по сети структуры ПСС меньше, чем по структуре РШ.

 Число ребер при n=16 вершин для ПСС составляет 20, для РШ – 24, что говорит о том, что ПСС является более громоздкой и соответственно более дорогостоящей структурой.

 И тем не менее, несмотря на вышеприведенные недостатки полносвязной структуры, можно с уверенностью говорить о ряде преимуществ выбранной нами структуры, о том, что именно ПСС удовлетворяет нашим требованиям в отношении следующих моментов: в случае отказа одного из узлов в сети ПСС, все остальные узлы не остаются без соединения и продолжают дальше нормально взаимодействовать, а скорость обмена информацией в такой сети достаточно высокая по сравнению с РШ структурой сети. ПСС является структурой, обеспечивающей высокую надежность за счет того, что каждый узел физически соединен со всеми остальными, что обеспечивает высокую степень избыточности.

 Полносвязная топология обычно используется в соединениях между собой маршрутизаторов распределенных сетей WAN.

 


ЛИТЕРАТУРА

  1.  СТП ВГКС 1.01-2005. Курсовое и дипломное проектирование. Правила компьютерного оформления текстовых и графических документов. - Мн.: УП «Бестпринт», 2004. - 106с.
  2.  Лохмотко В.В., Пирогов К.И. Анализ и оптимизация цифровых сетей интегрального обслуживания. - Мн.: Наука и техника, 1991.
  3.  Рудинская С.Р. Инфокоммуникационные сети. Методы расчета.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45668. ДИАГНОСТИКА НАРУШЕНИЙ ПСИХИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ В МЛАДЕНЧЕСКОМ И РАННЕМ ДЕТСКОМ ВОЗРАСТЕ 565 KB
  Социальная ситуация развития новорожденного характеризуется совершенно беспомощным состоянием ребенка, постепенно у него начинает появляться собственная активность: слуховое и зрительное сосредоточение, способность выделять из окружающей среды ухаживающую за ним мать, устанавливать с ней эмоциональные связи.
45670. Виды рекламы и их характеристика 36 KB
  Реклама – любая форма неличного представления товаров оплаченная точно установленным заказчиком. Ассоциация маркетологов США 1948 По Закону о Рекламе: Реклама – это распространяемая в любой форме с помощью любых средств информация о физическом или юридическом лице товарах услугах идеях или начинаниях рекламная информация которая предназначена для неопределенного круга лиц и призвана информировать или поддерживать интерес к этим физическим или юридическим лицам товарам идеям или начинаниям и способствовать реализации товаров идей и...
45672. Креатив. Формы творческих идей 36 KB
  Формы творческих идей В основе многих креативных идей лежат яркие запоминающиеся фразы – слоганы. Формирование творческих идей Под формированием творческой идеи подразумевается процесс получения оригинальной идеи. 1 мозговой штурм для определения общего стратегического направления рекламной кампании; 2 релаксация; 3 результаты мозгового штурма перерабатываются посредством индивидуального построения ассоциаций; 4 обсуждение готовых идей коллективом творческой группы. Основные свойства метода: разделение процессов генерации и критики во...
45674. Политическая и социальная реклама 36 KB
  Политическая и социальная реклама. Политическая реклама используется как инструмент пропаганды определенных политических идей партий деятелей и т. Как и коммерческая реклама реклама политическая благодаря своей многотиражности многообразию возможности повторения лаконизму и эмоциональности обладает значительными возможностями воздействия на массовое сознание. Политическая реклама не только оправдана – она крайне необходима в нашем обществе.
45675. Рекламный бюджет организации 33.5 KB
  Интуитивный метод Первый метод интуитивный. Метод остаточных средств Еще один метод близкий к интуитивному метод остаточных средств или все что нам по карману. Остаточный метод не учитывает того что на разных этапах развития перед компанией могут стоять разные цели и задачи на достижение которых может просто не хватить средств. Процент от продаж Третьим в рейтинге популярности рекламодателей идет метод определения рекламного бюджета как процента от объема продаж иногда как процента от выручки или товарооборота.