Оценка пропускной способности магистрали АТМ

«Проектирование мультисервисной ATM сети»

3. Оценка пропускной способности магистрали АТМ... 6

3.3 Оценка пропускной способности магистрали. 14

4.2 Характеристики модели СМО с ожиданием и приоритетами. 16

5. Проектирование корпоративной мультисервисной АТМ сети оператора связи. 25

5.1 Цель и задачи построения корпоративной сети. 25

5.2 Базовые структуры корпоративной сети регионального оператора связи. 25

5.5 Построение межузловой системы синхронизации АТМ сети. 32

6. Сетевое решение фирмы-производителей АТМ оборудования Cisco. 33

Спроектировать корпоративную ATM сеть, предоставляющую транспортные услуги передачи для корпоративного и коммерческого трафика. Узлы сети располагаются в зданиях городских АТС, так как здесь находятся основные коммуникационные центры и сосредоточение магистральных каналов, а также подобное размещение оборудования позволяет решить проблему гарантированного электропитания. Сеть имеет кольцевую топологию. Основой сети является центральный узел (ЦУ) и 9 дополнительных узлов (ДУ). В ЦУ находится центральный маршрутизатор доступа в Интернет, к ЦУ подключен расчетный центр. Подключение к узлам сети ЛВС, ОЭС, РУЭС и коммерческих клиентов отображено в таблицах требуемой гарантированной скорости передачи 2.1-2.6.

Исходными данными в общем случае являются планируемая корпоративная и коммерческая нагрузка, профиль трафика и требования к услугам.

Для проектирования корпоративной ATM сети необходимо выполнить следующее:

1. Выполнить расчет пропускной способности ATM магистрали с учетом протокольной избыточности и тяготения узлов и с учетом рекомендуемого коэффициента загрузки сети. Исходные данные содержатся в таблицах 2.1 - 2.6.

2. Выполнить расчет характеристик передачи (задержки и вариации задержки ячеек, потери ячеек по времени) для потоков с различным приоритетом обслуживания при планируемом коэффициенте загрузки каналов сети, а также при коэффициенте загрузки каналов, равным 0.1, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9. Для расчета характеристик передачи при планируемом коэффициенте загрузки каналов

нагрузку на наиболее загруженном участке поделить между службами CBR, VBR, UBR пропорционально соотношению указанному в таблице 2.8. Для расчета характеристик передачи при заданных коэффициентах загрузки каналов

, загрузку линии

ячейками служб увеличить пропорционально соотношению

. Исходные данные содержатся в таблицах 2.7 – 2.8. В таблице 2.8 профиль трафика показывает соотношение интенсивностей трафика типов CBR, VBR, UBR.

3. На основе результатов п.2 и требований к услугам выбрать допустимый коэффициент загрузки каналов ATM сети, удовлетворяющий требованиям к услугам по качеству обслуживания (QoS) и требованиям со стороны приложений.

4. На основе описания структуры сети и трафика сети выполнить привязку корпоративной сети к базовым структурам и построить структурную схему корпоративной ATM сети на основе оборудования заданного производителя.

5. Описать решение по организации центрального узла ATM сети. Решение включает схему организации узла ATM сети, схему организации ЛВС узла, описание предоставляемых услуг, описание назначения и характеристик используемого оборудования. При выполнении этого пункта рекомендуется не ограничиваться материалами учебного пособия и использовать источники Интернет (сайты производителей ATM оборудования).

6. Построить схему межузловой системы синхронизации ATM сети и описать
режимы ее работы.

Для задания варианта используются последняя цифра (N) и предпоследняя цифра (M) номера зачетной книжки: N=1, M=5

Таблица 2.1 Гарантированные скорости подключения ЛВС, кбит/с

Таблица 2.2 Гарантированные скорости подключения ОЭС, кбит/с

Таблица 2.3 Гарантированные скорости подключения РУЭС, кбит/с

Таблица 2.4 Коммутируемый доступ коммерческих клиентов, кбит/с

Таблица 2.5 Н-доступ коммерческих клиентов, кбит/с

Таблица 2.6 В-доступ коммерческих клиентов, кбит/с

Необходимая полоса пропускания рассчитывается с учетом протокольной избыточности, тяготения узлов, рекомендуемого коэффициента загрузки каналов связи и с учетом развития сети.

Тяготение узлов учитывает схему связи между узлами. Примем схему связи между узлами по принципу "каждый с каждым". В этом случае объем трафика, передаваемого от i-узла j-узлу, пропорционален произведению

, где

– доля нагрузки i-узла. Тогда требуемая скорость передачи трафика от i-узла к j-узлу равна

где

– суммарное значение скорости передачи для всей сети.

Требуемая скорость передачи пересчитывается отдельно для корпоративного и коммерческого трафика.

Пример расчета требуемой скорости передачи трафика от 1-го узла ко всем узлам сети.

B_∑1= 2143,79 кбит/с – суммарное значение скорости передачи по корпоративной сети, V_i берем из таблицы 3.3.

Аналогично рассчитываются скорости передачи трафика между всеми узлами корпоративной сети.

Требуемая полоса пропускания каналов сети для корпоративных пользователей приведена в таблице 3.5. Матрица нагрузок в таблице 3.5 симметрична относительно главной диагонали, поэтому заполнена только половина таблицы.

Таблица 3.5 Требуемая полоса пропускания каналов в сети для корпоративных пользователей, Кбит/ с

Аналогично рассчитываются скорости передачи трафика между всеми узлами коммерческой сети. Требуемая полоса пропускания каналов сети для коммерческого трафика приведена в таблице 3.6.

Таблица 3.6 Требуемая полоса пропускания каналов в сети для коммерческих пользователей, Кбит/с

Требуемая полоса пропускания каналов сети для общего трафика (корпоративного и коммерческого) приведена в таблице 3.7.

Таблица 3.7 Требуемая полоса пропускания каналов в сети для корпоративных и коммерческих пользователей, Кбит/с

На основании таблицы 3.7 определяется наиболее загруженный участок сети, и последующая оценка пропускной способности магистрали проводится для этого участка. Будем полагать, что в кольце осуществляется динамическая маршрутизация запросов на установление соединений, соединения устанавливаются по кратчайшим маршрутам с метрикой по числу пролётов. Тогда, согласно таблице 3.7 по участкам сети будут проходить следующие потоки.

Таким образом, наиболее загруженным является участок 7-8, на котором для передачи корпоративного и коммерческого трафика требуется полоса пропускания

Потери ячеек возникают из-за перегрузки (потери во времени) и по причине нехватки буферной памяти. Рассмотрим вероятность потерь во времени. В цифровых системах коммутации величина задержки ограничена значением

(Q.607, ITU-T). Вероятность превышения допустимого времени ожидания можно аппроксимировать выражением:

где

- предельно допустимое время ожидания в очереди,

- коэффициент загрузки обслуживающего прибора.

Вероятность потерь ячеек i – го приоритета в коммутаторе АТМ:

Для оценки потерь ячеек в соединении умножим полученную вероятность потерь в коммутаторе АТМ на число коммутаторов АТМ в соединении. Учитывая кольцевую топологию АТМ сети и динамическую маршрутизацию запросов на установление соединения, получим:

где

- вероятность потери ячейки i – го приоритета в соединении,

С учетом задания, необходимо выполнить расчет характеристик передачи для потоков с различным приоритетом обслуживания, при планируемом коэффициенте загрузки каналов сети, а также при коэффициенте загрузки каналов, равным 0.1, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9. Для расчета характеристик передачи при заданных коэффициентах загрузки каналов

, загрузку линии

ячейками служб увеличить пропорционально соотношению

Тогда второй момент времени ожидания в очереди ячейки 1-го приоритета будет иметь вид:

Дисперсия времени ожидания ячейки 1-го приоритета равна:

Второй момент времени ожидания в очереди ячейки 2-го приоритета будет иметь вид:

Дисперсия времени ожидания ячейки 2-го приоритета равна:

Второй момент времени ожидания в очереди ячейки 3-го приоритета будет иметь вид:

Дисперсия времени ожидания ячейки 3-го приоритета равна:

Зная задержку распространения сигнала по кабелю при S =250 км,

, найдём среднюю задержку ячейки для трафика CBR, VBR и UBR:

Определим вариацию задержки ячейки для трафика CBR, VBR, UBR:

По формуле (16) находим вероятность превышения допустимого времени ожидания для трафика CBR, VBR, UBR.

Аналогичные расчеты производим при коэффициентах загрузки каналов 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9. Результаты всех вышеприведенных расчетов приведены в заключительной таблице 7.1.

Сеть доступа должна обеспечивать индивидуальный доступ абонентов к мультисервисной сети, коллективный доступ (путем установки концентраторов в жилых зданиях или офисах) и доступ для корпоративных клиентов и бизнес - пользователей. Возможные виды доступа к мультисервисной сети перечислены на рис. 5.4.

Технологии xDSL. Технологии xDSL (цифровая абонентская линия) разрабатывались для организации абонентской цифровой связи по существующим медным линиям. Эволюция передачи по медным кабельным линиям начинается от азбуки Морзе (10 бит/с) до технологии сверхскоростной абонентской линии VDSL (51 Мбит/с).

Первой из технологий DSL была технология ISDN, которая обеспечивает дуплексную передачу со скоростью 160 кбит/с по одной витой паре. Эта технология используется в сетях ISDN, а также применяется для уплотнения абонентских линий.

Высокоскоростная цифровая абонентская линия HDSL обеспечивает дуплексный обмен на скорости 2048 кбит/с. Для передачи могут быть использованы одна, две или три витые пары.

Симметричная высокоскоростная цифровая абонентская линия SDSL в отличие от HDSL работает на одной паре.

Асимметричная высокоскоростная абонентская линия ADSL обеспечивает скорость передачи до 8 Мбит/с в направлении от сети к абоненту (вниз) и до 1 Мбит/с в направлении от абонента к сети (вверх).

Сверхскоростная цифровая абонентская линия VDSL обеспечивает скорость передачи 51 Мбит/с.

Перечисленные технологии изначально разрабатывались как технологии абонентского доступа. Они рассчитаны на базовую дальность до 5-6 км без регенераторов. Но в реальности сфера применения xDSL шире, и они могут быть использованы для межстанционной связи.

Кабельные модемы. Для доступа в Internet, предоставляемого операторами сетей кабельного телевидения используются кабельные модемы. Кабельные модемы по своим характеристикам превосходят модемы ADSL. Они обеспечивают на абонентских участках скорость до 3 Мбит/с в симметричной конфигурации. В асимметричной конфигурации обеспечивается скорость до 40 Мбит/с в прямом направлении и до 10 Мбит/с в обратном. Кроме того, кабельные модемы могут быть применены для передачи речи через Internet (VoIP – голос поверх IP) и речи через ATM (VoATM).

Кабельные модемы открывают новые возможности с применением гибридной инфраструктуры доступа типа HFC, то есть применением коаксиального и волоконно-оптического кабелей.

На рис. 5.5 показан фрагмент сети KATV с кабельными модемами.

Рис. 5.5 Фрагмент сети KATV с кабельными модемами

ТА – телефонный аппарат; КК – коаксиальный кабель;

ТВ – приёмник телевизионный; ВоК – волоконно-оптический кабель;

ТП – телевизионная приставка; УРП – узел распределения программ;

ПК – компьютер персональный; ТВС – телевизионная студия.

Коаксиальный кабель используется только на участке между концентратором и домом, а ВоК используется на участке между концентратором и центральной станцией УРП.

Кабельный адаптер используется для передачи телефонного трафика через комбинированную инфраструктуру. Это устройство не стандартизовано, есть только фирменные спецификации, но это устройство может быть частью кабельного модема.

Технологии беспроводного доступа. Технологиибеспроводного доступа обеспечивают передачу данных, аудио информации и видео информации.

· LMDS – технология, которая позволяет строить полностью беспроводные сети доступа для квартирных пользователей. Системы LMDS ещё называют системами сотового телевидения. Они используют диапазон частот 27-29 ГГц и для них наиболее типичная скорость передачи в сторону абонента составляет 38 Мбит/с.

· Беспроводной доступ с применением радиорелейных систем с архитектурой “точка-многоточие” (ТМТ) обеспечивает широкополосный режим передачи в радиусе 35 км, высокую скорость и высокое качество. Есть недостаток: высокая стоимость таких систем как в расчете для всего абонентского участка, так и для расчета на одну линию.

· Беспроводный абонентский доступ (WLL) обеспечивает абонентский доступ со скоростями несколько Мбит/с. Эта технология может составить конкуренцию проводным системам доступа. Технологии WLL используют следующие популярные стандарты:

· TDMA – это множественный доступ с временным разделением каналов;

· CDMA – это множественный доступ с кодовым разделением каналов;

· DECT – это европейский стандарт для бесшнуровых телефонных систем.

Решение пользователя о выборе системы доступа будет определяться характером предоставляемых услуг (т. е. скоростью передачи, стоимостью, степенью поддержки со стороны оператора и т. д.) и существующей доступной инфраструктурой.

Наложенная кабельная сеть здания (Home PNA). Покажем на рис. 5.6 сеть коллективного доступа на базе технологии наложенной кабельной сети здания.

Сеть на базе оборудования Home PNA использует топологию «звезда» и топологию «шина». Используется коммутатор, который имеет несколько портов для подключения абонентов и один WAN-порт – для подключения к сети ПД. При этом абоненту гарантируется широкополосное соединение к Internet, а порт WAN подключается к сети ПД любым способом: выделенная линия, оптика, радио. Такое решение наиболее подходит для офисных комплексов, гостиниц и т.д.

Рис 5.6 Сеть коллективного доступа на базе HomePNA

Технология ATMoverDSL. Технология ATMoverDSL обеспечивает полномасштабное применение асинхронной передачи на цифровых абонентских линиях.

Покажем на рис. 5.7 работу устройства интегрального доступа NG-IAD.

Рис. 5.7 Применение устройств NG-IAD в технологии ATMoverDSL

Устройство NG-IAD со стороны пользователя имеет порты для подключения УПАТС, ЛВС, факс-модемов и компьютеров. NG-IAD может иметь порты Ethernet 10BaseT/100BaseTX для подключения к ЛВС, стандартный интерфейс V.35 и SDSL, ATM и T1. NG-IAD поддерживает также протокол маршрутизации RIP, протокол динамической конфигурации хостов DHCP и услуги сервера доменных имён DNS. Со стороны пользователя устройство преобразует речевой поток с помощью протокола адаптации ATMAAL-2, а поток пакетов – с помощью протокола адаптации ATM AAL-5.

Таблица 6.2. Характеристики магистральных коммутаторов Cisco

В результате курсового проекта была спроектирована корпоративная АТМ сеть, предоставляющая транспортные услуги передачи для корпоративного и коммерческого трафика. Построена структурная схема корпоративной АТМ сети на основе оборудования производителя Cisco. Описано решение по организации центрального узла АТМ сети. Выполнен расчет пропускной способности АТМ магистрали с учетом протокольной избыточности и тяготения узлов и с учетом рекомендуемого коэффициента загрузки сети. Также рассчитаны характеристики передачи (средние задержки ячеек, вариации задержки ячеек, потери ячеек по времени) для протоколов с различным приоритетом обслуживания при планируемом коэффициенте загрузки каналов сети, а также при коэффициенте загрузки каналов, равным 0.1-0.9.Основные характеристики сети представлены в таблице 7.1.

На основании произведенных расчетов, требований к услугам и требований со стороны приложений можно сделать вывод, что допустимый коэффициент загрузки сети составляет ρ = 0,3, так как эти параметры качества обслуживания при различных коэффициентах загрузки канала соответствуют требованиям качества обслуживания.

Планируемый коэффициент загрузки каналов

значительно меньше максимально допустимого значения коэффициента загрузки каналов

1. Проектирование мультисервисной АТМ сети: методическое пособие для курсового и дипломного проектирования. ПГАТИ. - Самара, 2004, 52 с.

«Проектирование мультисервисной ATM сети»

3. Оценка пропускной способности магистрали АТМ... 6

3.3 Оценка пропускной способности магистрали. 14

4.2 Характеристики модели СМО с ожиданием и приоритетами. 16

5. Проектирование корпоративной мультисервисной АТМ сети оператора связи. 25

5.1 Цель и задачи построения корпоративной сети. 25

5.2 Базовые структуры корпоративной сети регионального оператора связи. 25

5.5 Построение межузловой системы синхронизации АТМ сети. 32

6. Сетевое решение фирмы-производителей АТМ оборудования Cisco. 33

Для проектирования корпоративной ATM сети необходимо выполнить следующее:

, загрузку линии

ячейками служб увеличить пропорционально соотношению

6. Построить схему межузловой системы синхронизации ATM сети и описать
режимы ее работы.

Для задания варианта используются последняя цифра (N) и предпоследняя цифра (M) номера зачетной книжки: N=1, M=5

Таблица 2.1 Гарантированные скорости подключения ЛВС, кбит/с

Таблица 2.2 Гарантированные скорости подключения ОЭС, кбит/с

Таблица 2.3 Гарантированные скорости подключения РУЭС, кбит/с

Таблица 2.4 Коммутируемый доступ коммерческих клиентов, кбит/с

Таблица 2.5 Н-доступ коммерческих клиентов, кбит/с

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: