Методика оцінки ресурсів мультисервісної корпоративної мережі, необхідних для забезпечення заданої якості обслуговування

1.

Харківський національний університет Повітряних
Сил імені Івана Кожедуба
Кафедра інформаційних технологій
Тема дипломної роботи:
Методика оцінки ресурсів мультисервісної
корпоративної мережі, необхідних для
забезпечення заданої якості обслуговування
Студент: Корунський Євген Сергійович
1

2.

Мета і задачі досліджень. забезпечення заданих
показників якості обслуговування в мультисервісній
корпоративній мережі шляхом вибору дисципліни
обслуговування черг в мережевому обладнанні та
надання необхідних мережевих ресурсів додаткам
(пропускної здатності каналів зв’язку, об’єму буферної
пам’яті мережевого обладнання та його загальної
продуктивності).
Об'єкт дослідження. процес обслуговування кадрів
(пакетів) в мережевому обладнанні.
Предмет дослідження. методика оцінки необхідних
ресурсів мереж з комутацією пакетів.
Наукова
задача:
розробка
методики
оцінки
необхідних ресурсів мереж з комутацією пакетів на
основі математичної моделі процесу обслуговування
кадрів (пакетів) в мережевому обладнанні
2

3.

Часткові завдання дослідження.
1.
Провести
аналіз
принципів
побудови
мультисервісних корпоративних мереж.
2. Дослідити розподіл інтенсивності потоків пакетів з
мовною інформацією та даними в сегменті
корпоративної мережі.
3. Провести аналіз математичних моделей систем
масового обслуговування та вибрати найбільш
прийнятну модель.
3. Розробити спосіб оцінки необхідної пропускної
спроможності каналів зв’язку та об’єму буферної
пам’яті.
4. Оцінити необхідну продуктивність мережевого
обладнання.
5. Оцінити наскрізну затримку при передаванні мові
між кінцевим обладнанням IP-телефонії.
3

4. Трирівнева ієрархічна модель побудови корпоративної мережі

Рівень
доступу
Рівень
розподілу
Ядро
Серверна фабрика
Internet
WAN
4

5.

Спрощена трирівнева ієрархічна модель
побудови корпоративної мережі
Базовий
рівень
Рівень
розподілення
Рівень
доступу
Робоча группа
Клієнтський
комп'ютер
Клієнтський
комп'ютер
Клієнтський
комп'ютер
5

6.

Структура територіально-розподіленої
корпоративної мережі
Регіональна
мережа № 2
Адміністрація
Регіональна
мережа № 1
Головний
інформаційнообчислювальний
центр
Регіональна
мережа № 3
Регіональна
мережа № 4
Регіональна
мережа № 6
Регіональна
мережа № 5
Управління
Інформаційнообчислювальний
центр
6

7.

Структура регіональної територіальнорозподіленої корпоративної мережі
Інтернет
Сегмент № 2
Управління
Сегмент № 1
Інформаційнообчислювальний
центр
Сегмент № 4
Сегмент № 3
7

8.

Приклад організації корпоративної мережі на основі
технології Ethernet over SDH
B
Internet
Кільце SDH
A
Кільце SDH
A
Варіанти організації передачі
кадрів Ethernet в мережі SDH:
Кільце SDH
C
C
B
C
-точка-точка;
-точка-многоточка;
-кільце з загальним доступом.
8

9. Схема сегменту мультисервісної корпоративної мережі

9

10.

Схема розподілу інтенсивності навантаження
Yзовн. IP мер. M1 Yзовн.вх. 1
YM1 зовн. IP мер. Yзовн.в. 1
Yзовн.вх.2 Yзовн.вх. 3
Yзовн.в.2 Yзовн.в. 3
YM1 LAN 1 Yвх.1 Yзовн.вх. 1
М1
зо
вн
.в
.
2
Y
.2
вх
в.
2
Y
M
1
2
н.
вх
.3
3
М2
Y
в
зо
.в.
вн
зо
M
.3
2
вх
M
3
Y
Y
M
1
M
в.3
Y
1
M
Y
Y
1
M
Y
3
Y
YM
зо
вн
.вх
.2
YLAN 1 M1 Yв.1 Yзовн.в. 1
Y
Локальна
мережа 1
(LAN 1)
Зовнішня
IP мережа
М3
YLAN 2 M2 YM2 M1
YM2 LAN 2 YM1 M2
Локальна мережа 2 (LAN 2)
YLAN 3 M3 YM3 M1
YM3 LAN 3 YM1 M 3
Локальна мережа 3 (LAN 3)
10

11.

Схема розподілу інтенсивності потоків
пакетів з даними
Зовнішня
IP мережа
Д"
"Д"
"M1
зовн. IP мер. LAN 1 M1
Порт 1
Д"
"Д "
"зовн.
IP мер. M1 M1 LAN 1
Д"
"Д"
"M2
M1 M3 M1
"MД"1 LAN 1
Порт 4
М1
т
2
1
M
2
т
ор
П
1
т
3
ор
N
" LA
"Д 3
M
"Д
LA "
N
3
П
ор
3
П
" M
"Д 1
M
1
" M
"Д 2
M
1
3
"Д
M "
3
M
т
" 2
"Д AN
L
2
M
ор
П
" M
"Д 1
M
2
2
N
" LA
"Д 2
M
Д"
"LAN
1 M1
LAN 1
Д"
"Д "
"M1
M2 M1 M3
М3
Д"
"LAN
2 M2
Д"
"M2
LAN 2
LAN 2
Д"
"LAN
3 M3
Д"
"M3
LAN 3
Порт 2
Порт 2
М2
LAN 3
11

12.

Використання моделі СМО для аналізу процесів
обслуговування кадрів (пакетів)
Комутатор
Буфер
= 1/Тобсл.
= 1/T
Черга
Обслуговуючий пристрій
12

13. ОБРАНІ МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ СИСТЕМ МАСОВОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ

13

14. АЛГОРИТМ ОЦІНКИ НЕОБХІДНОЇ ПРОПУСКНОЇ СПРОМОЖНОСТІ КАНАЛІВ ЗВ’ЯЗКУ ДЛЯ СЕГМЕНТУ КОРПОРАТИВНОЇ МЕРЕЖІ

14

15. ОЦІНКА НЕОБХІДНОЇ ПРОДУКТИВНОСТІ МЕРЕЖЕВОГО ОБЛАДНАННЯ

Рис. 1. Схема розподілу потоків пакетів в комутаторі
(маршрутизаторі)
15

16.

16

17.

17

18. ОЦІНКА НАСКРІЗНОЇ ЗАТРИМКИ ПРИ ПЕРЕДАВАННІ МОВІ МІЖ КІНЦЕВИМ ОБЛАДНАННЯМ IP-ТЕЛЕФОНІЇ

Рис. 1. Розподіл затримок в IP-мережі
18

19.

19

20.

Схема розподілу затримок в сегменті
корпоративної мережі (кодек G.711)
Tмаршр. М2
М2
К1
Tмаршр. М1
М1
Локальна мережа 2
К2
М3
Tком. К2
Tком. К1
Tнак.
Tмаршр. М3
Tкінц. обл.
Tзатр.
Напрямок передавання
Tджит.-буф.
Локальна мережа 3
20

21. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ

1. Проведено аналіз принципів побудови мультисервісних корпоративних мереж.
2. Проведена оцінка інтенсивності потоків з мовною інформацією та даними в
базовому сегменті мультисервісної корпоративної мережі.
3. Розроблено спосіб оцінки необхідної пропускної спроможності, яка повинна
проводитися з метою забезпечення заданого значення часу затримки пакетів в
мережі та обмеження сумарного коефіцієнту використання каналів з метою
різкого погіршення характеристик при незначних перевантаженнях в мережі.
4. Розроблені рекомендації з оцінки необхідної продуктивності мережевого
обладнання.
5. Розроблені рекомендації з оцінки наскрізної затримки при передаванні мови
між кінцевим обладнанням IP-телефонії.
6. В ході проведеного дослідження встановлено, що основними видами
затримок, що виникають в мережах IP телефонії є такі: затримка на стиснення
(компресію), алгоритмічна затримка, затримка накопичення, затримка в джиттербуфері, затримка в комутаторах/маршрутизаторах, затримка розповсюдження
сигналу. При кодуванні мови деякі процеси, що призводять до затримок,
виконуються з перекриттям за часом (можуть виконуватися одночасно), і це
необхідно враховувати при проведенні оцінки затримки.
7. В результаті проведеного дослідження було встановлено, що в більшості
випадків, найбільший вклад в наскрізну затримку вносять процеси кодування
мови на передавальній стороні та процеси компенсації впливу джиттера в
джиттер-буфері на приймальній стороні.
21