IP-телефония и видеосвязь (стр. 4 из 4)
Речь идет о возможности управления в MPLS всем трактом передачи пакета без специфицирования в явном виде промежуточных маршрутизаторов. Эго достигается путем создания туннелей через промежуточные маршрутизаторы, которые могут охватывать несколько сетевых сегментов, как это изображено на рисунке 1.3.1.
Математическая модель эффекта туннелирования в MPLS представляет собой сеть массового обслуживания с последовательными очередями.
Оцениваемыми параметрами являются: среднее время обслуживания без прерывания (период занятости) и среднее время пребывания пакета в n-м узле. Обслуживаемые за период занятости (т.е. непрерывно, без освобождения) пакеты объединяются в группу на выходе узла и называются пачкой. Средняя длина такой пачки выражается числом пакетов. На вход граничного узла 1 поступает пуассоновский поток сообщений с интенсивностью входного потока заявок 1/μ и средним временем обслуживания в системе М/М/m в стационарных условиях (при ρ=λ/μm<1) является также пуассоновским с той же интенсивностью λ. Но при последовательно соединенных очередях мы не можем рассматривать каждый узел независимо от других.
Если мы рассматриваем два следующих один за другим сообщения на узле n (n≥2), интервал времени между поступлением этих двух сообщений зависит от времен поступления и обслуживания на предыдущих узлах.
Рисунок 1.3.2 - Сцепление пачек k-1 и k в узле n
Специфическое поведение первого узла (n=1) очевидно и связано с тем, что сообщения поступают напрямую, не проходя через какой-либо узел. Специфика режима работы второго узла (n= 2) может рассматриваться как реальный источник пачек сообщений. Сложность поведения пакетов в нем обусловлена двумя явлениями:
а) сцеплением пачек, исходящих от первого узла;
б) фрагментацией этих же пачек.
Первое явление сцепления относится не только ко второму, но и к любому не первому узлу n (n≠1) и связано с тем, первый пакет k - ой пачки догоняет на этом узле последний пакет (k - 1) - ой пачки, и обе пачки — k - я и (k - 1)-я - соответствующим образом сцепляются, как это показано на рисунке 4 Второе явление фрагментации, которое иллюстрирует рисунок 5, не столь очевидно и имеет место только во втором узле, но тоже вполне наглядно. Пусть в первом узле обслуживается пакет номер j из пачки к и в этот момент на тот же первый узел поступает следующий пакет номер j + 1, время обслуживания которого превышает время обслуживания пакета j. Пусть на следующем втором узле в этот момент нет очереди, и пакет j обслуживается, как только он поступает на узел 2, пакеты j + 1 и j начинают обслуживаться одновременно на узлах 1 и 2, соответственно. Когда пакет j затем покидает узел 2, пакет j+1 всё ещё продолжает обрабатываться на узле 1, поскольку время его обслуживания дольше.
Рисунок 1.3.3 - Фрагментация пачки k в узле n
Математический анализ этих двух явлений эффекта туннелирования MPLS позволяет вывести следующую формулу для времени пребывания пакета в туннеле из N узлов:
(1.3.1)где γ- постоянная Эйлера (γ≈0.577), N > 2.
Формула (1.3.1) позволяет рассчитать целесообразность организации туннеля в LSP для индивидуальных пар «исходящий узел - узел назначения» при заданных загрузке сети р и нормативах качества обслуживания. С ее помощью дается можно показать, что отдельные туннелированные LSP в наиболее реалистических случаях, вероятно, должны являться предпочтительным режимом работы.
Рассмотрим маршрут в MPLS - сети, который состоит из N узлов и физических каналов передачи данных между ними. Маршрут соответствует трем объектам: LSRH (LSR источника), LSRн (LSR назначения) и классом обслуживания трафика, передачи.
Пусть λ-прежнему означает число запросов, а 1/μ означает усредненное время определяемым допустимым временем интенсивности пуассоновского потока обслуживания сообщений в узле. Соответственно, ρ=λ/μ означает нагрузку, обслуживаемую узлом LSP- маршрута. Обслуживание же этой нагрузки узлами, входящими в данный LSP- маршрут, и является основной работой данного фрагмента сети MPLS.
В контексте поставленной задачи поиска стратегии принятия решения об организации LSP- туннеля для оценки альтернативного варианта суммарного времени V2(N) пребывания пакета в LSP- пути без туннеля допустимо использовать В-формулу Эрланга в качестве адекватной оценки, позволяющей произвести сравнение с V1 (N).
На рисунке 1.3.4 представлены оба варианта передачи сообщений при наличии или при отсутствии LSP- туннеля. В первом случае суммарное время пребывания пакета в сети равно V1 (N), а во втором случае время пребывания того же пакета в сети равно V2(N). Для аналитического исследования ситуации отсутствия LSP- туннеля узел п, передающий пакеты по LSP, целесообразно описать с помощью модели М/М/1/К со скоростью передачи
μ2=μ/(1+μ)
пакетов в секунду и максимальным числом к пакетов, и которое он может хранить в своей буферной памяти. Пакеты в этой модели являются теми же самыми, что в случае организации туннеля, а ограничение на размер буфера выбрано так, чтобы условия в вариантах наличия или отсутствия туннеля были бы абсолютно одинаковы.
Инженерные различия между MPLS и традиционным туннелированием состоит в модели топологии MPLS. Традиционные туннели всегда проходят от одной границы до другой насквозь через сеть. В случае MPLS туннели могут создаваться внутри сети для управления трафиком только в части сети .т.е в LSP из М маршрутизаторов от входящего LSRi до исходящего LSRm можно создать LSP-туннель, например, от входящего LSRs до исходящего LSRn, при N<M. Т.е. даже создаваемые на короткое время LSP - туннели в MPLS могут начинаться внутри сети, а не из пользовательского приложения" па границе сети. Это особенно важно для практического применения представленной модели: пользователи будут продолжать применять обычные IP- пакеты и адресацию в своих приложениях и даже в локальных сетях. Эффект от организации туннеля, равен разности V1 и V2. При этих предположениях предлагается следующий алгоритм:
Шаг 1. Полагается N = М.
Шаг 2. Для п = 1,2 N определяются величины размера пачки в Кn по формуле
(1.3.2)Шаг 3. Определяется время V2(N) пребывания пакета в LSP - пути сети MPLS из N узлов (маршрутизаторов) без организации LSP - туннеля при наличии ограниченной очереди к узлу n длиной Кn по формуле
(1.3.3)Шаг 4. Определяется время Vt(N) пребывания пакета в LSP - туннеле из N узлов по формуле (1.3.1)
Рисунок 1.3.5 - График зависимости V1(N) и V2(N) от N при
=0,6 
Рисунок 1.3.6 - График зависимости V1(N) и V2(N) от N при
=0,7 
Рисунок 1.3.7 - График зависимости V1(N) и V2(N) от N при
=0,8Из рисунков видно, что при р = 0,6 эффективна организация туннеля при N≤5; р = 0,7; р = 0,8 организация туннеля не требуется.
Заключение
Данная курсовая работа предусматривала решение трех заданий, со сравнением двух кодеков G.711 u и G.723 m. В ходе решения курсовой работы были разработаны и рассчитаны производительность узла доступа с учётом структуры нагрузки поступающей от абонентов, пользующихся различными видами услуг. Из условия было известно, 3 группы: 1-ая - 60%, 2-ая - 35%,3-ая – 5%. Из которой «активные» пользователи интернета, прибегающие к услугам пиринговых сетей (5%) загружают систему больше всех, что было изображено графически.
Во второй задаче необходимо было посчитать требуемую полосу пропускания. Результат расчета был изображен графически, построенная модель высчитывает параметры сети, а именно время и интенсивность обслуживания одного IP-пакета определенной длины, от времени задержки в сети доступа. Откуда видно, что для передачи информации одного объема, необходима различная полоса пропускания, в данном случае при использовании кодека G.711u с длиной пакета 160 байт необходима большая полоса пропускания, чем при использовании кодека G.723 m с длиной пакета 23,625 байт.
В третьей задаче провели расчет математической модели эффекта туннелирования в MPLS, применив MATHCAD. На основе результатов расчета сравнить различные варианты и сделать вывод о том, что при р = 0,6 эффективна организация туннеля при N≤5; р = 0,7; р = 0,8 организация туннеля не требуется.
Список литературы
1. Г.С. Казисва. IP-телефония и видеосвязь:Методические указания к выполнению курсовой работы, для студентов всех форм обучения для специальности 513071900 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации. Алматы: АУЭС, 2010. с.
2. Будников В.Ю., Пономарев Б.А. Технологии обеспечения качества обслуживания в мультисервисных сетях / Вестник связи.- 2000.- №9.
3. Варакин Л. Телекоммуникационный феномен России / Вестник связи International.- 1999.- №4.
4. Варламова Е. IP-телефония в России / Connect! Мир связи.- 1999.- №9.
5. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи.-т. 1.- М.: Радио
и связь, 1998.
6. Гольдштейн Б.С., Ехриель И.М., Рерле Р.Д. Интеллектуальные сети.- М.: Радио и связь, 2000.
7. Кузнецов А.Е., Пинчук А. В., Суховицкий А.Л. Построение сетей IP-телефонии / Компьютерная телефония.- 2000.- №6.