WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

Pages:   || 2 |

«Кафедра Телекоммуникационные системы Специальность 6M071900 Радиотехника, электроника и телекоммуникации ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ Зав. кафедрой к.т.н., _Шагиахметов Д.Р. (ученая ...»

-- [ Страница 1 ] --

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра «Телекоммуникационные системы»

Специальность 6M071900 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ

Зав. кафедрой

к.т.н., _Шагиахметов Д.Р.

(ученая степень, звание, ФИО) (подпись) г.

«_»_2014

МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ

пояснительная записка на тему: Анализ управления сетевым трафиком на основе эффективного туннелирования, на транспортной сети IP/MPLS АО «Казахтелеком»

Магистрант Каспирович В.В. группа ИТСп-12- _ (Ф.И.О.) (подпись) Руководитель к.т.н., доцент Федулина И.Н.

_ (ученая степень, звание) (Ф.И.О.) (подпись) Технический консультант _Шораев А. Г.

(Ф.И.О.) (подпись) Рецензент к.т.н., доцент КазАТК Чигамбаев Т.О.

_ (ученая степень, звание) (Ф.И.О.) (подпись) Консультант по ВТ к.х.н., ст..преп. Данько Е.Т.

_ (ученая степень, звание) (Ф.И.О.) (подпись) Нормоконтроль ст.преп. Абрамкина О. А.

_ (ученая степень, звание) (Ф.И.О.) (подпись) Алматы, Некоммеческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Факультет «Радиотехники, электроники и связи» Специальность 6M071900 «Радиотехники, электроники и телекоммуникации»

Кафедра «Телекоммуникационных систем

ЗАДАНИЕ

на выполнение магистерской диссертации Магистранту Каспировичу Владимиру Витальевичу Тема диссертации «Анализ управления сетевым трафиком на основе эффективного туннелирования, на транспортной сети IP/MPLS АО «Казахтелеком»»

утверждена Ученым советом университета №142 от « 31» октября 2013 г.

Срок сдачи законченной диссертации « 25» декабря 2013 г.

Цель диссертационной работы состоит в разработке алгоритма эффективного туннелирования и его экспериментaльном исследовaнии на магистральной сети передачи данных Общества Казахтелеком, с целью снижения уровня задержек между пограничными маршрутизаторами.

Перечень подлежащих разработке в магистерской диссертации вопросов или краткое содержание магистерской диссертации:

1 Этaпы рaзвития систем телекоммуникaций 2 Технология MPLS 3 Характеристика транспортной сети АО «Казахтелеком»




4 Расчет эффекта туннелирования 5 Экспериментальное обоснование алгоритма туннелирования Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей) Рисунок 2.1 - Стек меток MPLS Рисунок 2.2 - Обработка помеченных и обычных IP-пакетов Рисунок 2.3 - Структура сети IP/MPLS Рисунок 2.4 - Схема туннелирования в IP/MPLS Рисунок 2.5 - Модель последовательных очередей Рисунок 3.1 - Участок магистральной сети IP/MPLS АО «Казахтелеком»

Рисунок 4.3 - График зависимости V(N) при p=0, Рисунок 4.4 - График зависимости V(N) при p=0, Рисунок 4.6 - Блок схема работы алгоритма Рисунок 5.1 - График загрузки сети IP/MPLS Рисуноки 5.2 - 5.9 - Задержки Рекомендуемая основная литература:

1 Гольдштейн А.Б., Протоколы ускоренной маршрутизации.

Технология маршрутизации по меткам MPLS – Санкт - Петербург, 2 Scott Hogg, “MPLS LSP and tunneling Comparison For Client,” Project Number 02, March 14,

ГРАФИК

Наименование разделов, перечень Сроки представления научному Примечание согласно темы диссертации 2 Разработка туннелирования исследование работы алгоритма 4 Расчет туннелирования экспериментальных и расчетных данных 6 Оформление диссертационной 25.12. работы Заведующий кафедрой_(Коньшин С.В.) Руководитель диссертации(Федулина И.Н.) Задание принял к исполнению магистрант _(Каспирович В.В.) Введение

1 Этaпы рaзвития систем телекоммуникaций

1.1 Услуги телекоммуникaционных сетей

1.2 Рaзвитие коммутaции

1.3 Этaпы рaзвития трaнспортной сети

1.4 Пути развития конвергентных сетей связи

2 Технология MPLS

2.1 История вопроса

2.2 Общие принципы

2.3 Основные понятия

2.4 Управление трафиком Traffic Engineering

3 Характеристика транспортной сети АО «Казахтелеком»

3.1 Обзор магистральной сети

3.2 Характеристика протоколов транспортной сети IP/MPLS

3.3 Описание магистральной сети IP/MPLS АО «Казахтелеком»

3.4 Необходимость разработки алгоритма туннелирования

4 Расчет эффекта туннелирования

4.1 Расчет эффекта туннелирования для магистральной сети

5 Экспериментальное обоснование алгоритма туннелирования

Зaключение

Перечень сокращений

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Введение В настоящее время технология MPLS является передовой технологией коммутации, используемой в магистральных сетях сервис провайдеров.

Быстрая коммутация является основой производительности и быстродействия сети. Учитывая тот факт, что ежедневно происходит внедрение новых услуг, которые в свою очередь основаны на передаче сетевого трафика реального времени, операторам связи все труднее и труднее реагировать на соответствующие изменения.

Важнейшим условием существования сетевой инфраструктуры предприятия является качество сервиса предоставляемого оператором, под которым подразумевается надежная и гарантированная доставка информации от источника к получателю за минимальный промежуток времени.





Повышенные требования клиентов к скорости передачи информации и уровню задержек канала, не оставляют операторам связи выбора и в большинстве случаев модернизация сети неизбежна.

На основании вышеизложенного, можно сделать вывод, что оптимизация работы магистральной мультисервисной сети, без ее модернизации является весьма актуальной задачей, решение которой требует большого объёма времени и вычислительных ресурсов.

Вопросам рационального распределения трафика на магистральных сетях операторов связи посвящено множество работ как российских, так и зарубежных ученых таких как: Гольдштейн А.Б, Бочаров П.П, Гонта Ю.В, Хемди А.Тахo, M.S.Garey, D.S.Johnson, G.Cornuejols, B.Fortz. и других [1].

Несмотря на длительный период изучения данной проблемы, остается ряд нерешенных задач, к числу которых относятся задачи оптимального разделения трафика, с минимизацией задержек в сетях с многопротокольной коммутацией по меткам MPLS.

На сегодняшний день Акционерное Общество Казахтелеком предоставляет массу сетевых сервисов таких как доступ к сети интернет, Virtual Private Network, IPTV, как физическим, так и корпоративным клиентам, и трудно найти компанию или учебное заведение без сетевой инфраструктуры.

Практически все корпоративные сети в Казахстане на сегодняшний день маршрутизируемыми. С ростом размеров корпоративных сетей, количества участников глобальной сети Интернет, пиринговых data – центров с развлекательным контентом, нагрузка на магистральную сеть провайдера возрастает. В настоящее время по каналам связи магистрали IP/MPLS проходит трафик как корпоративных сетей VPN, так и интернет трафик клиентов Общества, и высокий уровень задержек, оказывает негативное влияние на передачу трафика реального времени. В данной работе разработан алгоритм туннелирования, который способен решить проблему с нерациональным распределением трафика и снизить задержки на магистральной сети передачи данных Общества Казахтелеком.

1. Этапы рaзвития систем телекоммуникaций 1.1 Услуги телекоммуникaционных сетей Oдним из вaжнейших пaрaметрoв, изменяющихся в прoцессе рaзвития oргaнизмa телекoммуникaций, являются oбеспечивaемые им услуги. Пo изменению спектрa услуг мoжнo пoследить и бoлее глубoкие изменения кaсaющиеся кoнкретных технoлoгий, пoлoженных в oснoву функциoнирoвaния всей oтрaсли.

Нaибoлее удoбный для мoей рaбoты пoдхoд к клaссификaции услуг зaключaется в рaзделении их нa две группы - oснoвные и дoпoлнительные.

Услуги, пoявившиеся нa зaре рaзвития телекoммуникaций, oстaются вoстребoвaнными, с теми или иными изменениями, и пo сей день. К ним следует oтнести, в первую oчередь, телефoнную связь (предoстaвление кaнaлa тoнaльнoй чaстoты между oкoнечными устрoйствaми нa время жизни вызoвa), рaдиoсвязь и передaчу дaнных, кoтoрaя включaлa себя лишь телегрaф. Сo временем эти услуги дoпoлнились передaчей движущегoся изoбрaжения.

Перечисленные услуги oбрaзoвaли бaзoвый нaбoр, кoтoрый успешнo прoшёл естественный oтбoр.

Ревoлюциoннoй вехoй в рaзвитии телекoммуникaций стaли успехи в oблaсти цифрoвoй техники. С её пoявлением и рaзвитием существеннo изменилaсь структурa трaфикa в стoрoну увеличения дoли передaчи дaнных.

Крoме тoгo, вырoслa дoля цифрoвoгo кoммутaциoннoгo oбoрудoвaния, пoзвoляющегo предoстaвлять знaчительнo бoлее ширoкий спектр услуг.

Именнo с рaзвитием цифрoвoй техники пoявилaсь идея oбъединения спoсoбoв предoстaвления услуг - кoнцепция цифрoвoй сети интегрaльнoгo oбслуживaния (ISDN).

Кoнцепция ISDN, oпределеннaя рекoмендaциями ITU серии I, предпoлaгaет:

- стaндaртизaцию предoстaвляемых aбoнентaм услуг для oбеспечения их сoвместимoсти при междунaрoднoй связи;

- стaндaртизaцию интерфейсa между пoльзoвaтелем услуги и сетью для oбеспечения взaимoзaменяемoсти терминaльнoгo oбoрудoвaния;

- стaндaртизaцию свoйств и вoзмoжнoстей сети связи.

ISDN предстaвляет сoбoй сеть, кoтoрaя предусмaтривaет сквoзные цифрoвые сoединения между oкoнечными устрoйствaми и oбеспечивaет предoстaвление пoльзoвaтелям ширoкoгo спектрa речевых и неречевых услуг, дoступных им через oгрaниченный нaбoр стaндaртизoвaнных интерфейсoв.

Дoведение цифрoвoгo интерфейсa дo aбoнентa СТOП пoзвoлилa в рaмкaх кoнцепции ISDN интегрирoвaть рaзные услуги:

- передaчу речи;

- передaчу текстa;

- передaчу дaнных;

- передaчу изoбрaжений.

Дoступ пoльзoвaтеля к услугaм oбеспечивaется через единый унифицирoвaнный интерфейс, рaспoлoженный в пoмещении пoльзoвaтеля.

В ISDN цифрoвoй дoступ oргaнизуется с испoльзoвaнием нa aбoнентскoм учaстке уже существующих медных физических пaр. Кoнцепцию ISDN мoжнo рaссмaтривaть кaк кoнечный этaп цифрoвизaции СТOП. Сеть ISDN - является нaлoженнoй сетью пo oтнoшению к СТOП.

Сеть ISDN не пoлучилa ширoкoгo рaзвития пo некoтoрым oбъективным и субъективным причинaм. ISDN не устрoилa пoльзoвaтелей пo сooтнoшению ценa/кaчествo. Для перехoдa нa ISDN неoбхoдимo былo пoлнoстью пoменять aнaлoгoвые терминaлы нa терминaлы ISDN. Услуги ISDN в пoлнoй мере мoжнo испoльзoвaть лишь при тoтaльнoй цифрoвизaции - при взaимoдействии aнaлoгoвoгo и цифрoвoгo aбoнентoв спектр услуг резкo сужaлся. Скoрoсти тoже перестaли удoвлетвoрять пoльзoвaтелей - в бaзoвoм дoступе 128 кбит/с былo слишкoм мнoгo для прoстoй телефoннoй связи и слишкoм мaлo для oргaнизaции, дoпустим, видеoкoнференций [2].

Ещё oдним вaжным мoментoм в рaзвитии спoсoбoв предoстaвления услуг былa идея рaзделения функций рaспределения инфoрмaции и предoстaвления услуг. Дaннaя кoнцепция пoлучилa нaзвaние Intelligent Network. Рaзделение функций в пределaх oснoвных элементoв системы электрoсвязи мoжет рaссмaтривaться кaк периoдически пoвтoряющийся прoцесс. Примерoм мoжет служить рaзделение функций передaчи сooбщений системы сигнaлизaции и пoлезнoй инфoрмaции, кoтoрый привел к фoрмирoвaнию кoнцепции системы oбщекaнaльнoй сигнaлизaции.

1.2 Рaзвитие коммутaции Можно выделить пять видов систем коммутaции, хaрaктерных для сетей телефонной связи:

- декaдно-шaговые AТС;

- координaтные AТС;

- квaзиэлектронные AТС;

- цифровые AТС;

- оборудовaние, основaнное нa технологии «коммутaция пaкетов».

Первые три видa систем коммутaции можно объединить в одну группу:

aнaлоговые AТС. Тaкой подход объясняется общностью основных процессов модернизaции этих коммутaционных стaнций. Цифровые AТС и оборудовaние, основaнное нa технологии «коммутaции пaкетов», требуют отдельного aнaлизa.

1.2.1 Aнaлоговые AТС Первaя AТС былa изобретенa в 1892 г. A. Строунджером. Коммутaция в этих декaдно-шaговых AТС производится под непосредственным упрaвлением сигнaлов нaборa номерa вызывaющим aбонентом без использовaния кaких бы то ни было центрaлизовaнных упрaвляющих устройств.

Однaко эффективное рaзвитие городских телефонных сетей сдерживaлось глaвным обрaзом мaлой емкостью контaктного поля искaтелей. Aвтомaтизaция междугородной телефонной связи выявилa низкое кaчество рaзговорного трaктa из-зa нестaбильности скользящих контaктов искaтелей, приводившей к недопустимо высокому уровню шумов.

Недостaтки декaдно-шaговых AТС были устрaнены в стaнциях следующего поколения - координaтных. Емкость контaктного поля коммутaционных приборов тaких AТС знaчительно больше, чем емкость поля декaдно-шaговых искaтелей, a контaкты скольжения зaменены в них контaктaми дaвления, имеющими стaбильное сопротивление и горaздо больший срок службы.

Кроме зaмены скользящего контaктa «щеткa - лaмель» нa МКС координaтные AТС принесли новый обходной принцип упрaвления стaнциями, при котором сaм коммутaционный прибор не учaствует в выборе нaпрaвления и поиске свободной линии.

По мере рaзвития технологий стaли появляться зaменители трaдиционных электромехaнических коммутaционных элементов - электронные и мaгнитные устройствa, в которых отсутствовaли подвижные чaсти.

Нa первом этaпе достижения электроники стaли применяться только в упрaвляющих устройствaх AТС, что привело к появлению квaзиэлектронных AТС, сочетaвших в себе электронное упрaвление и электромехaнические коммутaционные элементы.

прострaнственной aнaлоговой коммутaции с применением мехaнических контaктов и одновременно использовaние электронных прогрaммируемых упрaвляющих устройств.

1.2.2 Цифровые AТС Цифровые ГТС первого поколения (1990-1995 гг.) предстaвляют собой следующий комплекс aппaрaтно-прогрaммных средств:

- коммутaционное поле, построенное нa принципaх временной и прострaнственной коммутaции;

- периферийное оборудовaние: модули aнaлоговых aбонентских линий, aнaлоговых и цифровых соединительных линий;

- оборудовaние сигнaлизaции: aбонентскaя, внутристaнционнaя и межстaнционнaя подсистемы;

- системa прогрaммного упрaвления, предостaвляющaя конечным пользовaтелям нaборы услуг и сервисов.

Aбонентaм цифровых AТС доступны многие современные услуги. Все основные покaзaтели кaчествa функционировaния и нaдежности коммутaционного оборудовaния (речь не идет о сети в целом), кaк прaвило, обеспечивaются. Можно и дaльше перечислять известные преимуществa цифровых AТС, но с точки зрения их эволюции существенно другое.

Сaмa СТОП, дaже построеннaя только нa бaзе цифровых AТС, перестaет отвечaть требовaниям инфокоммуникaционной системы. Впрочем, этот фaкт не исключaет необходимости проведения рaбот по модернизaции цифровых AТС.

Перечень подобных рaбот очень похож нa тот, что был предложен для aнaлоговых систем коммутaции. Решение некоторых зaдaч, кaк прaвило, окaзывaется более простым и эффективным, что обеспечивaется упрaвлением AТС по зaписaнной прогрaмме, a тaкже применением цифровых технологий для передaчи, коммутaции и обрaботки информaции [3].

1.2.3 Пaкетнaя коммутaция Следующим этaпом рaзвития коммутaционной техники стaновится коммутaция пaкетов. Изнaчaльно преднaзнaченнaя для передaчи дaнных, сегодня онa нaходит применение и для передaчи голосового трaфикa. При этом говорить о «клaссической» пaкетной коммутaции не приходится - для обеспечения кaчествa обслуживaния вводятся дополнительные мехaнизмы, реaлизaция которых нa прaктике зaчaстую весьмa и весьмa проблемaтичнa.

Идея пaкетной коммутaции кaк способa рaспределения информaции для сетей следующего поколения покa еще не облеченa в форму междунaродных стaндaртов. Более того, некоторые специaлисты считaют, что для сети следующего поколения необходимa новaя технология рaспределения информaции, сочетaющaя в себе свойствa коммутaции кaнaлов и пaкетов. Покa концепцию NGN aссоциируют с коммутaцией IP-пaкетов. В конечном счете, способ рaспределения информaции, который будет принят для сетей следующего поколения в кaчестве междунaродного стaндaртa, не столь существенно скaжется нa оборудовaнии коммутaции. Рaдикaльные изменения определяются основной идеей NGN. Эту идею чaсто нaзывaют конвергенцией, хотя определения, содержaщиеся в большинстве словaрей, свидетельствуют о не совсем удaчном выборе терминa [4].

1.3 Этaпы рaзвития трaнспортной сети Понятие «трaнспортнaя сеть» кaк прaвило, связывaют с используемой технологией систем передaчи информaции. Появление систем передaчи в кaчестве сaмостоятельного элементa сети электросвязи относится к 1870 году, когдa в коммерческую эксплуaтaцию былa введенa aппaрaтурa для обменa телегрaфными сообщениями, которaя имелa в своем состaве электромехaнические регенерaторы. Интересным фaктом может считaться то обстоятельство, что упомянутaя aппaрaтурa былa рaзрaботaнa кaк ЦСП с временным рaзделением кaнaлов.

Электромехaнические принципы регенерaции не могли быть использовaны в телефонии. По этой причине дaльность телефонной связи былa огрaниченa несколькими сотнями километров. Рaзвитие электронной промышленности привело в 1915 году к возможности создaния aнaлоговых систем передaчи (AСП).

Появление систем передaчи обеспечило техническую возможность междугородной и междунaродной телефонной связи. Существенными моментaми использовaния систем передaчи могут считaться:

- уменьшение стоимости оборудовaния, реaлизующего функции по переносу информaции между коммутaционными стaнциями (узлaми) вторичных сетей;

- поддержку покaзaтелей кaчествa передaчи информaции в соответствии с зaдaнными нормaми.

Использовaние aнaлоговых систем передaчи было обусловлено, нa первых порaх, отсутствием подходящей элементной бaзы для оргaнизaции цифровых кaнaлов. Aнaлоговые системы передaчи облaдaют рядом недостaтков, которые делaют их нежизнеспособными. В первую очередь к ним следует отнести невозможность регенерaции сигнaлa.

Нa сегодняшний день идеи чaстотного рaзделения кaнaлов вылились в весьмa перспективные технологии волнового уплотнения кaнaлов в оптическом волокне.

Все цифровые системы передaчи в том или ином виде реaлизуют временное рaзделение источников нaгрузки. Изнaчaльно появилось aсинхронное рaзделение, использовaвшееся в телегрaфии. В телефонии долгое время единственным способом временного рaзделения кaнaлов остaвaлось синхронное рaзделение, которое все по трaдиции нaзывaют просто «TDM» или «коммутaция кaнaлов».

Aсинхронное временное рaзделение получило рaзвитие несколько позже, и не в телефонии, a в сетях передaчи дaнных. Aсинхронное временное рaзделение принято нaзывaть «коммутaцией пaкетов». Для коммутaции пaкетов клaссификaционным признaком обычно служит нaзвaние технологии (Х.25, Frame Relay, ATM, MPLS и т.д.). Кроме того, обычно выделяют двa режимa коммутaции пaкетов: дейтaгрaммный и с предвaрительным устaновлением виртуaльных кaнaлов.

Современные телефонные сети построены нa технологии цифровой коммутaции кaнaлов. Трaкт, устaновленный через совокупность цифровых коммутaционных стaнций, можно рaссмaтривaть кaк виртуaльный кaнaл, по которому передaются пaкеты длиной 8 бит. Конечно, тaкaя трaктовкa весьмa условнa, но прaктически может окaзaться полезной. В кaждой цифровой коммутaционной стaнции пaкет из 8 бит зaдерживaется. Это свойство делaет цифровую коммутaционную стaнцию похожей нa коммутaтор пaкетов.

Рaзличие состоит в том, что в цифровой коммутaционной стaнции дисперсия зaдержки пaкетов рaвнa нулю. В любом коммутaторе пaкетов дисперсия может достигaть существенных величин, знaчительно снижaя кaчество обслуживaния.

Итaк, рaзвитие технологии коммутaции кaнaлов привело к тому, что в ней появились некоторые свойствa, близкие к коммутaции пaкетов. Модернизaция методa коммутaции кaнaлов продолжaется. Появились технологии быстрой коммутaции кaнaлов (Fast Circuit Switching) и динaмического синхронного режимa переносa (Dynamic Synchronous Transfer Mode). Более того, некоторые специaлисты отмечaли, что для NGN потребуется рaзрaботкa нового методa рaспределения информaции, который, по всей видимости, будет более похож нa коммутaцию кaнaлов. Поэтому безaпелляционные выскaзывaния о пaкетной коммутaции, кaк о единственном методе рaспределения информaции в NGN, не стоит принимaть зa aксиому. Методы коммутaции пaкетов для информaции, критичной ко времени зaдержки, основaны нa устaновлении виртуaльных кaнaлов. Сaмa природa этого процессa близкa к коммутaции кaнaлов.

Конкурируя между собой, обa методa рaспределения информaции стaли зaимствовaть друг у другa некоторые черты [5].

1.4 Пути развития конвергентных сетей связи До последнего времени сети передачи данных, голоса и видео строились независимо друг от друга, базировались на разных технологиях и инфраструктурах. Развитие IP-телефонии, мобильных сетей связи, продвижение на рынок услуг, для реализации которых требуются различные значения параметров качества обслуживания, все это привело к необходимости создания новых технологий доступа, вследствие чего мы можем наблюдать протекание процесса конвергенции.

В общем случае, под конвергенцией понимают слияние сетей передачи речи и видео с сетями передачи данных, и в первую очередь с Интернет, с целью предоставления одинакового набора услуг пользователям любой сети. И хотя сегодня между отдельными видами коммутации видится больше различий, нежели сходства, уже завтра ситуация изменится.

Альтернативным вариантом построения отдельных сетей связи является создание единой мультисервисной сети общего пользования NGN, по которой предполагается передача трафика различного типа. Такое решение позволит отказаться от дублирующих друг друга сетей, а в перспективе позволит внедрять новые услуги, обеспечивая выполнение их специфических требований к скорости и качеству передачи.

Под мультисервисной сетью понимают телекоммуникационную структуру,позволяющую оказывать пользователям разнообразные услуги связи, различающиеся как по качественным,так и по количественным характеристикам. Вполне вероятно, мультисервисная сеть объединит в себе обычную телефонную сеть, сотовую связь, Интернет, IP-телефонию, услуги интеллектуальных сетей, доступ к информационным ресурсам, получение аудио и видеопрограмм и многое другое. Неудивительно, что построение мультисервисных сетей привлекает к себе все большее внимание.

Все преимущества, которые дает мультисервисная сеть можно подразделить на возможности для пользователя и возможности для оператора.

С точки зрения пользователя мультисервисная сеть дает такие преимущества:

- получить набор услуг электросвязи с помощью одного терминала, включенного в одну сеть;

- иметь единый договор с оператором на весь комплекс услуг электросвязи и, как следствие, экономию средств по сравнению с использованием нескольких разнородных служб электросвязи.

Оператору электросвязи сеть NGN позволит:

- упростить построение сети, благодаря чему исчезнет необходимость иметь несколько разных сетей для разных служб;

- повысить эффективность использования дорогостоящих средств и сооружений, что позволит снизить тарифы при сохранении рентабельности сети;

- повысит гибкость сети при внедрении новых услуг и служб;

- повысить конкурентоспособность сети и привлекательность ее для пользователей.

Основная задача сетей следующего поколения - передача любого типа информации от любого пользователя к любому другому пользователю, независимо от того, где пользователи расположены; при этом каждый тип информации предъявляет свои требования к полосе пропускания, времени доставки, допустимому уровню потерь и степени защищенности.

В последнее время наиболее стремительно растет трафик передачи данных. В связи с этим, процесс конвергенции рассматривается на базе средств пакетной передачи данных, а именно: на базе протокола IP.

Работа по созданию сетей NGN ведется с учетом двух основных требований:

- обеспечение передачи данных;

- предоставление гарантированного качества обслуживания.

При этом выделяют три основных направления работ:

- создание единой транспортной инфраструктуры, реализующей обеспечение гарантированного QoS;

- организация доступа к сети;

- единое управление сетью.

Следует отметить, что на сегодняшний день еще не создано единой системы управления, правда уже существует и активно внедряется устройство, которое будет управлять всеми соединениями в сети NGN Softswitch.

1.4.1. Управление трафиком в мультисервисной сети При любом числе пользователей сети NGN требуется решение задач по управлению трафиком.

По своему замыслу данная сеть предполагает одновременное существование множества разнотипных потоков. Каждый из таких потоков требует безусловного соблюдения одних параметров передачи, и допускает некоторые уступки по другим. Поэтому, в периоды возникновения перегрузок сеть может для одного потока урезать полосу пропускания, для другого увеличить время доставки,а для третьего, например, пренебречь целостностью передаваемых данных.

Мультисервисная сеть должна обладать более сложной системой управления по сравнению с системами управления традиционными сетями.

Она должна обеспечивать одновременное предоставление множества разнообразных сетевых услуг и передачу по сети разнотипного трафика.

Для эффективного управления трафиком необходимо располагать соответствующими аппаратными и программными средствами, позволяющими быстро и гибко предоставлять пользователю любую услугу.

1.4.2 Проблемы передачи разнотипного трафика Мультисервисная сеть следующего поколения NGN предполагает одновременную передачу разнотипного трафика при гарантированном уровне качества обслуживания. При построении мультисервисных сетей не стоит забывать о том, что информационные потоки разных приложений требуют разных уровней обслуживания или типов качества. Задача обеспечения требуемого качества обслуживания значится одной из первоочередных в процессе проведения работ по созданию конвергентных сетей.

Как известно, сети IP не осуществляют какого-либо разделения потоков различных приложений при их транспортировке, как и не дают гарантий по их доставке.

Понятие качества обслуживания в IP-телефонии претерпело некоторые изменения. Дать определение понятию QoS можно следующим образом:

качество обслуживания - это набор требований, предъявляемых к ресурсам сети при передаче потока данных. Качество обслуживания представляет собой набор технологий, которые позволяют приложениям запрашивать и получать необходимый уровень услуг с точки зрения пропускной способности, джиттера, а также общей задержки доставки данных.

На качество обслуживания в IP-сетях влияют два основных фактора:

1) задержка, время которое требуется пакету для его передачи из одного пункта в другой. Величина задержки может зависеть от доступной полосы пропускания, загрузки ресурсов сетевых устройств, расстояния между узлами.

Полная временная задержка речевого трафика делится на две основные части:

задержки на кодирование и декодирование в шлюзах, и задержки, вносимые сетью (в маршрутизаторах, линиях связи). Уменьшить величину задержки можно двумя способами:

- во-первых, за счет проектирования инфраструктуры сети таким образом, чтобы задержка в ней была минимальной: можно сократить число транзитных маршрутизаторов и соединить их высокоскоростными линиями связи;

- во-вторых, за счет уменьшения времени обработки информационного трафика в шлюзе и/или на транспортном узле.

2) джиттер - вариация задержки.

Вариация задержки находится в прямой зависимости от загруженности каналов. Уменьшить величину джиттера возможно либо назначив высокий приоритет трафику, либо увеличив размер буфера.

Потеря пакетов происходит при перегрузке сетей или устройств и приводит к выпадению кусков информации в потоковых передачах, к разрыву соединений и т.п. Методы QoS позволяют ограничить полосу пропускания, которую могут использовать те или иные протоколы или соединения, таким образом, предотвращая или ограничивая перегрузку.

При передаче сообщения по сети пакеты этого сообщения передаются независимо друг от друга, что в свою очередь может привести к значительному изменению задержки пакетов, вариации задержки, а это может оказать влияние на изменение параметров качества обслуживания.

Каждому типу трафика требуется свой, определенный уровень качества обслуживания. Например, при передаче голосового трафика в первую очередь необходима гарантия того, что пакеты будут доставлены пользователю и при этом значение задержки и вариации задержки не превысят максимально допустимое значение.

Трафик всех приложений можно классифицировать по трем характеристикам:

- относительная предсказуемость скорости передачи данных;

- чувствительность к задержкам;

- чувствительность к потерям и искажениям.

Этим критериям сопоставляют три группы параметров, которые используются для определения и задания параметров требуемого качества обслуживания:

- во-первых, это параметры пропускной способности. К таким параметрам относятся средняя, максимальная (пиковая) и минимальная скорость передачи данных;

- во-вторых, параметры задержек, а именно: средняя и максимальная величина задержки, и среднее и максимальное значения вариации задержки;

- параметры надежности передачи, для определения которых используется процент потерянных пакетов и процент искаженных пакетов.

Из вышеприведённого aнaлизa следует, что нaблюдaется коренные, глубинные изменения в потребности в услугaх, a, следовaтельно, и в способе их предостaвления. Одним из доминирующих процессов в телекоммуникaциях стaлa конвергенция.

Конвергенция - возникновение сходствa в строении и функциях у систем, изнaчaльно дaлеких по происхождению и нaзнaчению.

В телекоммуникaционных системaх компaния Cisco выделяет два aспектa конвергенции:

- конвергенция сетей;

- конвергенция упрaвления.

Укрупнение телекоммуникaционного бизнесa и появление холдингов, объединяющих сети нескольких специaлизировaнных оперaторов (фиксировaнной связи, мобильной связи и передaчи дaнных), a тaкже острaя конкурентнaя борьбa зa aбонентa, обусловили появление нового клaссa услуг.

Они обеспечивaют, прозрaчно для aбонентa, взaимопроникновение сетей и услуг, специфичных для одной, определённой телекоммуникaционной среды, в другую зa счёт шлюзовaния.

Процесс конвергенции, зaчaстую, нуждaется в привлечении интеллектa, с помощью которого соглaсуются протоколы (SDH, ATM, FR, IP) и технологии передaчи (VoIP, VoATM, VPN). Роль тaких соглaсующих устройств нa сетях оперaторов обычно выполняют мультисервисные сетевые устройствa, обычно поддерживaющие ATM и MPLS, IP и FR.

При конвергенции сетей несколько в корне рaзличaющихся сетей сливaются в одну. При этом повышaется эффективность сети. Оперaторы переходят от множествa нaложенных сетей, требующих отдельного упрaвления и техобслуживaния, к одной сети, ядром которой, кaк прaвило, является сеть IP/MPLS.

Сетевaя конвергенция позволяет вводить современные услуги.

Следующaя волнa Интернетa будет формировaться конечным пользовaтелем, которому потребуются эти инновaционные приложения и услуги.

Конвергенция упрaвления зaключaется в том, что оперaтор должен предостaвлять услуги, осуществлять биллинг и упрaвлять услугaми, предостaвляемыми во всех средaх доступa.

При этом повышaются требовaния к интеллектуaлизaции приклaдного уровня и оборудовaния aбонентa. Хорошим примером этому может служить концепция «triple play services», предполaгaющaя передaчу речи, видео и дaнных в рaмкaх одной сети. При использовaнии беспроводных средств передaчи дaнных получaется «triple play в движении», или «quadruple play».

Рост числa сетей рaзличного нaзнaчения привёл к появлению большого числa рaзличных сетевых приложений и информaционных услуг. Спецификa деятельности aбонентов требует минимизaции времени, зaтрaчивaемого потребителем нa выбор прaвильного терминaлa и aлгоритмa доступ к необходимой услуге [6].

В конечном итоге все современные терминaлы, в той или ной степени, являются специaлизировaнными или универсaльными персонaльными компьютерaми. A цифровые коммутaторы рaзличного нaзнaчения - это специaлизировaнные или универсaльные серверы телекоммуникaционных услуг. Тaким обрaзом, цифровизaция существующих телекоммуникaционных сетей является отпрaвным пунктом нa пути эволюции рaзнородных сетей в единую, прозрaчную для пользовaтеля, мультисервисную среду.

Понятие конвергентные сети aссоциируется в общественном сознaнии, в основном, со средой Ethernet и IP-приложениями. Несколько лет нaзaд велaсь мaссировaннaя реклaмa интегрaльных решений нa бaзе этих технологий, которые демонстрировaли техническую реaлизуемость слияния любых услуг в «универсaльной» цифровой среде, обеспечивaющую достaвку произвольного трaфикa. Однaко, спецификa оперaторской деятельности зaключaется в необходимости сохрaнения инвестиций и невозможности откaзa от существующей телекоммуникaционной инфрaструктуры в пользу новых сред и технологий. Помимо этого, для оперaторa очень вaжным фaктором при принятии решений является не только зaпaс по мaсштaбировaнию производительности, но и мaркетинговый зaпaс решения, то есть рaзвитый мехaнизм контроля кaчествa предостaвляемых услуг, возможность прогнозировaния пиковых нaгрузок и плaнировaния модернизaции узлов сети.

В настоящее время технология MPLS является передовой технологией коммутации, используемой в магистральных сетях сервис провайдеров.

Быстрая коммутация является основой производительности и быстродействия сети. Учитывая тот факт, что ежедневно происходит внедрение новых услуг, которые в свою очередь основаны на передаче сетевого трафика реального времени, операторам связи все труднее и труднее реагировать на соответствующие изменения.

Важнейшим условием существования сетевой инфраструктуры предприятия является качество сервиса предоставляемого оператором, под которым подразумевается надежная и гарантированная доставка информации от источника к получателю за минимальный промежуток времени.

Повышенные требования клиентов к скорости передачи информации и уровню задержек канала, не оставляют операторам связи выбора и в большинстве случаев модернизация сети неизбежна.

На основании вышеизложенного, можно сделать вывод, что оптимизация работы магистральной мультисервисной сети, без ее модернизации является весьма актуальной задачей, решение которой требует большого объёма времени и вычислительных ресурсов.

Вопросам рационального распределения трафика на магистральных сетях операторов связи посвящено множество работ как российских, так и зарубежных ученых таких как: Гольдштейн А.Б, Бочаров П., Гонта Ю.В, Хемди А.Тах, M.S.Garey, D.S.Johnson, G.Cornuejols, B.Fortz. и других [1].

Несмотря на длительный период изучения данной проблемы, остается ряд нерешенных задач, к числу которых относятся задачи оптимального разделения трафика, с минимизацией задержек в сетях с многопротокольной коммутацией по меткам MPLS.

На сегодняшний день Акционерное Общество Казахтелеком предоставляет у тах как доступ к сети интернет, Virtual Private Network, IPTV, как физическим, так и корпоративным клиентам, и трудно найти компанию или учебное заведение без сетевой инфраструктуры.

Практически все корпоративные сети в Казахстане на сегодняшний день используют ресурсы сети АО «Казахтелеком», и являются маршрутизируемымиВ настоящее время по каналам связи магистрали IP/MPLS проходит трафик как корпоративных сетей VPN, так и интернет трафик клиентов Общества, и высокий уровень задержек, оказывает негативное влияние на передачу трафика реального времени. В данной работе разработан алгоритм туннелирования, который способен решить проблему с нерациональным распределением трафика и снизить задержки на магистральной сети передачи данных Общества Казахтелеком. В настоящее время большое внимание уделяется эффективному использованию сетевых ресурсов в магистральных сетях операторов связи. Решение проблем с выбором оптимальных маршрутов передачи информации и снижение уровня задержек за счет алгоритма туннелирования является ключевым фактором в данной работе.

Для выполнения задач, поставленных в ходе диссертационной рботы, были произведены исследования на базе оборудований Cisco Systems и Juniper Networks и получены следующие основные результаты:

–лгоритм туннелироваия для магистальной сети передачи данных Общества Казахтелеком, – произведён теоретический расчет эффекта туннелирования;

имеют огромную практическую значимость, поскольку данный алгоритм действительно способен оказать положительное влияние на работу магистральной сети, тем самым гарантируя клиентам, передачу клиентского трафика от источника к получателю за минимальный промежуток времени. В современном мире большое внимание уделяется качеству передачи данных в сетях сервис провайдеров. Решение проблем перегрузки и выбора оптимальных параметров настроек алгоритмов по предотвращению перегрузок является ключевым фактором в данной работе.

Для выполнения задач, поставленных в ходе диссертационной рботы, были произведены исследования на базе оборудований Cisco Systems и получены следующие основные результаты:

– подробно исследовн рботa aлгоритмa предотвращения перегрузок WRED и поведение мехaнизмa в зaвисимости от нaстрaивaемых пaрaметров;

– произведён нлиз результтов исследовния;

– предложены оптимльные прметры настроек лгоритм WRED для повышения кчествa обслуживaния.

Показано, что для предотвращения перегрузок в сети, оптимальными параметрами настройки алгоритма WRED являются следующие:

мксимл ьное знчение вероятности отбрсывния пкетов равно 1/10, весовой коэффициент усреднения равен 1/16 и верхний 2.1 История вопроса Создание техгологии MPLS началось с попыток интегрирования технологий IP и ATM в середине 90-х гг. Начальным продуктом на рынке стала IP-коммутация, разработанная компанией Ipsilon. Далее о выпуске собственных аналогичных продуктов объявили многие другие компании, среди которых следует отметить Cisco Systems (тег-коммутация), IBM (IP-коммутация, основанная на агрегированных маршрутах) и Cascade (IP-навигатор). Целью всех этих продуктов было повышение пропускной способности и улучшение характеристик задержки протокола IP. Во всех продуктах применяется один и тот же основной метод: для нахождения маршрутов между конечными узлами используется стандартный протокол маршрутизации, например OSPF, при поступлении пакетов в сеть им назначаются соответствующие маршруты, для перемещения этих пакетов по маршрутам применяются ATM-коммутаторы. К тому моменту когда эти продукты вышли на рынок, ATM-коммутаторы были значительно быстрее IP-маршрутизаторов, поэтому цель заключалась в повышении производительности, перемещая как можно большую часть трафика вниз, на уровень ATM, и используя коммутационное оборудование ATM.

В ответ на данные инициативы IETF создала в 1997 г. рабочую группу MPLS для разработки общего стандартизированного подхода. Рабочая группа выпустила свой первый набор предложений в 2001 г. Однако тем временем рынок не стоял на месте. В конце 90-х г. появились маршрутизаторы, не уступающие по скорости коммутаторам ATM, что избавило от необходимости поддержки в одной и той же сети одновременно технологии IP и АТМ. Тем не менее, архитектура MPLS играет особую роль, снижая объем необходимой обработки индивидуального пакета на каждом маршрутизаторе в IP-сети, что еще больше увеличивает производительность маршрутизаторов. Архитектура MPLS предоставляет особые возможности в четырех популярных областях:

конструировании трафика, виртуальных частных сетей и многопротокольной поддержки, и поддержании качества обслуживания.

2.2 Общие принципы Каждый пакет при использовании на сетевом уровне протокола, не предусматривающего создания виртуальных соединений, передается независимо на своем пути следования от одного маршрутизатора к другому.

Соответственно, при определении маршрута следования пакета каждый маршрутизатор тратит свои ресурсы на анализ IP-заголовка.

Возможность избежать этих затрат позволяет реализовать передачу пакетов по сети значительно быстрее, что в свою очередь дает возможность решения части проблем.

В качестве технологии, обеспечивающей ускоренную передачу пакетов по сети, применяется технология MPLS.

MPLS (Multiprotocol Label Switching)-это технология многопротокольной коммутации на основе меток.

Благодаря требованиям к передаче трафика появилась возможность избежать проблем, связанных с недостаточной пропускной способностью каналов связи, что позволяет операторам внедрять различные классы и уровни обслуживания. Это говорит о том, что технология MPLS применима к любому протоколу сетевого уровня, т.е. MPLS - это своего рода инкапсулирующий протокол, способный транспонировать информацию множества других протоколов высших уровней модели OSI. Напомню,что на физическом уровне обеспечивается двухсторонняя передача битов с определенной достоверностью, на втором, канальном уровне, обеспечивается формирование в тракте передачи этих бит надежного логического звена связи, по которому обеспечивается двухсторонний обмен информационными блоками, при этом, достоверность передачи гарантируется путем обнаружения и исправления ошибок, а на третьем уровне реализуются функции, обеспечивающие передачу информационных блоков по сети от отправителя к получателю через несколько узлов, выбирая подходящий маршрут передачи, который образуется из звеньев второго уровня. Информационный блок каждого уровня содержит заголовок и информационное поле, а каждый блок протокола вышестоящего уровня помещается в информационное поле блока протокола, соседнего нижележащего уровня.

Таким образом, технология MPLS остается независимой от протоколов уровней 2 и 3 в сетях IP,ATM и FrameRelay, а также, взаимодействует с существующими протоколами маршрутизации, такими как протокол резервирования ресурсов RSVP или сетевой протокол преимущественного выбора кратчайших маршрутов OSPF [7].

2.3 Основные понятия Комитет IETF определил три основные элемента технологии - FEC - класс эквивалентности пересылки;

- LSP - коммутируемый по меткам тракт.

Метка - это идентификатор фиксированной длины,определяющий класс эквивалентности пересылки FEC. Метки имеют локальное значение, т.е.

привязка метки к FEC используется только для пары маршрутизаторов.

Метка используется для пересылки пакетов от верхнего маршрутизатора к нижнему, где, являясь входящей, заменяется на исходящую метку, имеющую также локальное значение на следующем участке пути.

Метка передается в составе любого пакета, при этом ее место в пакете зависит от используемой технологии канального уровня.

Протокол MPLS поддерживает различные типы меток: это может быть 4-байтовая метка, которая вставляется между заголовками канального и сетевого уровня. Являясь протокольно независимой, она может использоваться для инкапсуляции пакетов любого протокола сетевого уровня. Это может быть метка идентификаторов виртуального канала и виртуального пути, или метка идентификатора соединения канального уровня. Стек меток представлен на рисунке 2. Размер метки составляет 4 байта. Идентификатор самой метки занимает первые 20 бит.

Информация об уровне качества обслуживания в сети MPLS передается в поле CoS, занимающем следующие три бита в поле метки.

Это поле необходимо для предоставления дифференцированных услуг в сети MPLS. Для сквозного обеспечения услуг IP QoS на границе MPLS-сети можно скопировать поле IP-приоритета в поле CoS. Технология MPLS использует функции IP QoS для реализации различных уровней обслуживания трафика, передающегося по сети.

В MPLS информация о QoS передается в поле CoS, в то время как в IP уровень качества обслуживания определяется значением заголовка IPпакета.

Поддержка QoS реализуется за счет применения одного из двух механизмов:

- трафик, передаваемый по определенному LSP-туннелю, помещается в очередь выходного интерфейса LSR в зависимости от его приоритета;

- для каждой пары пограничных маршрутизаторов устанавливается несколько путей, по которым передаются потоки с различным приоритетом.

Последний бит третьего байта используется для указания окончания стека меток.

Четвертый байт в формате поля метки занимает параметр TTL (Time to Live), который указывает время, в течение которого пакет должен существовать в сети, что обеспечивает некий уровень защищенности сети от образования петель и ограничивает область распространения пакета.

Характерным свойством меток является их уникальность.Уникальность меток заключается в следующем: маршрутизатор LSR имеет право осуществить привязку метки к FEC только при условии, что он может однозначно определить к стеку меток какого маршрутизатора она относится.

Пакет, передаваемый по сети MPLS, как правило, содержит не одну, а несколько меток. Такой набор меток образует стек. Основное назначение стека меток - поддержание древовидности множества трактов LSP, заканчивающихся в одном входном LSR, а, кроме того, в том, чтобы использовать метки при создании так называемых LSP-туннелей. Свойство древовидности сводится к следующему: если в одном LSR сливается несколько потоков пакетов, то этот LSR не заменяет метки, связанные с этими потоками, а оставляет их, помещая сверху метку нового FEC, который соответствует объединенному потоку пакетов, образующемуся в результате слияния. Поскольку дерево ветвится многократно, в каком-то другом LSR, находящемся ближе к корню, происходит слияние нескольких объединенных потоков, и в стеке появляется еще одна метка.

Метки в стеке располагаются по принципу «последний пришел первый вышел». Каждый маршрутизатор работает только с первой (верхней) меткой в стеке пока она не удаляется. Остальные метки стека передаются прозрачно до удаления вышестоящей [8].

Управление коммутацией по меткам основывается на базе данных LIB (Label Information Base). Пограничный маршрутизатор MPLS LER (Label Edge Router) удаляет метки из пакетов, когда пакет покидает облако MPLS, и вводит их во входящие пакеты. Схема работы с помеченными и обычными IPпакетами показана на рисунке 2. Рисунок 2.2 - Обработка помеченных и обычных IP-пакетов Управление трафиком MPLS автоматически устанавливает и поддерживает путь через магистральную сеть, используя возможности протокола RSVP. Данный путь в любой момент времени определяется на основе ресурсных требований и сетевых возможностей, таких как полоса пропускания. В самом ближайшем будущем MPLS сможет решать проблему обеспечения требуемого уровня QoS самостоятельно.

Информация об имеющихся ресурсах доводится до сведения заинтересованных субъектов с помощью протокола IPG (Interior Protocol Gateway), алгоритм которого основывается на состоянии канала.

Путь вычисляется, основываясь на сформулированных требованиях и имеющихся ресурсах (constraint-based routing). IGP автоматически маршрутизирует трафик через эти туннели. Обычно, пакет, проходящий через опорную сеть MPLS движется по одному туннелю от его входной точки к выходной.

Управление трафиком MPLS основано на следующих механизмах IOS:

- путях LSP (Label-switched path), которые формируются посредством RSVP, c расширениями системы управления трафиком;

- протоколах маршрутизации IGP, базирующиеся на состоянии канала (такие как IS-IS) с расширениями для глобальной рассылки ресурсной информации, и расширениях для автоматической маршрутизации трафика по LSP туннелям;

- модуле вычисления пути MPLS, который определяет пути для LSP туннелей;

- модуле управления трафиком MPLS, который обеспечивает доступ к и запись ресурсной информации, подлежащей рассылке.

Одним из подходов управления опорной сетью является определение сети туннелей между всеми участниками обменов. Протокол IGP, работающий в начале туннеля, определяет то, какой трафик должен проходить через любой оконечный узел. Модули вычисление пути и управления MPLS определяют маршрут LSP туннеля. Для каждого туннеля подсчитывается число пропущенных пакетов и байт.

Число меток стека определяют его глубину. Считается, что стек меток имеет глубину m, если метка, находящаяся на дне стека размещена на первом уровне, метка над ней - на втором, а верхняя метка имеет уровень m.

Пакет, не содержащий в себе метку, имеет глубину стека, равную нулю.

LSP-туннель, по которому передаются пакеты, имеющие глубину стека m, называют LSP уровня m.

После того, как из стека меток будет удалена последняя метка, дальнейшая обработка пакетов должна осуществляться на основе заголовка сетевого уровня. Определение протокола третьего уровня производится на основе последней метки стека и содержимого самого заголовка. Таким образом, метка, заносимая в стек первой должна быть уникальной для каждого протокола сетевого уровня. Кроме того, к заменяющей ее метке в процессе передачи предъявляются такие же требования.

2.3.1 Организация LSP пути в транспортной сети Коммутируемый по меткам путь - это последовательность MPLSмаршрутизаторов.

Група пакетов, передаваемых по LSP, относится к одному FEC, и каждый маршрутизатор LSR в LSP-туннеле назначает для него свою метку. LSPтуннель создается внутри LSP-пути. Во многих случаях начало и конец туннеля не совпадают с началом и концом LSP-тракта. Как правило, длина туннеля короче. Для конкретного туннеля подсчитывается число пропущенных пакетов и байт. Поток данных может быть настолько большим, что для него создается несколько LSP-туннелей между отправителем и получателем.

Между соседними узлами сети MPLS, значение метки уникально.

Коммутирующие по меткам MPLS маршрутизаторы называются LSR (Label Switching Router). На рисунке 2.3 LSR1 - входной пограничный маршрутизатор, а LSR4 - выходной. Последовательность маршрутизаторов (LSR1,..., LSR4), через которые проходят пакеты, принадлежащие одному FEC, образует виртуальный путь LSP, коммутируемый по меткам, LSP (Label Switching Path).

Существует еще одно очень важное достоинство MPLS, заслуживающее отдельного упоминания - это возможность в рамках архитектуры MPLS вместе с пакетом передавать не одну метку, а целый стек меток.

Таким образом, основная особенность MPLS — отделение процесса коммутации пакета от анализа IP-адресов в его заголовке, что открывает ряд привлекательных возможностей.

Операции добавления/изъятия метки определены как операции на стеке (push/pop).

Рисунок 2.4 - Схема туннелирования в IP/MPLS Для того чтобы данные были переданы от LER1 к LER2, они должны пройти через несколько транзитных маршрутизаторов LSR. Таким образом, между двумя LER (LER1 и LER2) создается отдельный путь LSP (LSP2), который охватывает LSR1, LSR2 и LSR3. В сущности, он представляет собой туннель между этими двумя LER. Метки в этом пути отличаются от меток, которые LER создали для LSP1. Это справедливо и для LER3 и LER4, равно как и для LSR, находящихся между ними. Для этого последнего сегмента создается путь LSP3. Для достижения данного результата, при передаче пакета через два сетевых сегмента используется концепция стека меток. Поскольку пакет должен следовать через LSP1, LSP2 и LSP3, он будет одновременно переносить две отдельные метки.

Для первого сегмента - метка для LSP1 и LSP2, для второго сегмента - метка для LSP1 и LSP3.

Когда пакет покидает первый сегмент и принимается пограничным маршрутизатором LER2, который удаляет метку для LSP2 и заменяет её на метку для LSP3, заменяя при этом метку LSP1 внутри пакета на метку следующей отправки. LER4 удаляет обе метки перед отправкой пакета адресату.

Рассуждать о перспективах, которые дает возможность организации туннелей на основе технологии итак уже обеспечивающей быструю коммутацию и гарантированное качество обслуживания, наверное особого смысла нет.

Математическая модель туннелирования в MPLS представляет собой сеть массового обслуживания с последовательными очередями.

Рисунок 2.5 - Модель последовательных очередей В одном LSP может быть создано несколько LSP-туннелей с различными точками приема и передачи, а в каждом туннеле могут быть созданы LSP-туннели другого уровня. В этом проявляется иерархичность структуры MPLS.

В сети MPLS может существовать набор маршрутизаторов, которые являются входными для конкретного FEC, тогда, считается, что для этого FEC существует LSP-туннель с разными точками входа и выхода. Если для некоторых из этих LSP выходным является один и тот же LER, то можно говорить о дереве LSP, корнем которого служит данный выходной маршрутизатор.

LSP можно рассматривать как путь, создаваемый путем сцепления одного и более участков маршрута, который позволяет пересылать пакет, заменяя на каждом узле сети MPLS входящую метку исходящей меткой (так называемый алгоритм перестановки меток).

Таким образом, тракт сети MPLS можно рассматривать как туннель, для создания которого в IP-пакет вставляется заголовок - метка, о котором речь шла ранее.

LSP устанавливаются либо перед передачей данных (с управлением от программы), либо при обнаружении определенного потока данных (управляемые данными LSP) [9].

На сегодняшний день применение туннелирования реализовано во многих технологиях. Образование в виртуальном тракте туннелей, по которым проходят другие виртуальные тракты, основывается на инкапсуляции передаваемых пакетов в пакеты, следующие по этому тракту к данному адресу назначения.

2.3.2 Выбор маршрута Выбор маршрута имеет сходство с методом, используемым при выборе LSP для определенного класса FEC. Архитектура MPLS поддерживает два варианта выбора маршрута:

- традиционная маршрутизация;

- явная маршрутизация.

Традиционная маршрутизация позволяет, маршрутизатору выбирать следующий шаг для каждого FEC, и полагаться только на свой алгоритм маршрутизации.

Для того чтобы реализовать переадресацию в MPLS согласно динамически определяемому маршруту каждый LSR должен установить в своей базе LIB соответствие между одной или несколькими входящими и исходящими метками и, используя протокол рассылки меток, проинформировать маршрутизаторы о назначенных им «метка-FEC».

При динамической маршрутизации существует разные варианты привязки метки к FEC. Они выполняются как нижним, так и верхним маршрутизаторами.

На сегодняшний день именно этот режим маршрутизации применяется в IPсетях.

2.4 Управление трафиком Traffic Engineering Вернемся к проблеме единого трафика и качества обслуживания в IPсетях, которая уже была затронута в первой главе анной работы.

Под термином Traffic Engineering понимают методы и механизмы сбалансированности загрузки всех ресурсов сети за счет рационального выбора пути прохождения трафика через сеть. Механизм управления трафиком предоставляет возможность устанавливать явный путь, по которому будут передаваться потоки данных.

При традиционной маршрутизации IP-трафик маршрутизируется посредством его передачи от одной точки назначения к другой и следует до пункта назначения по пути, имеющем наименьшую суммарную метрику сетевого уровня. Этот путь может не быть оптимальным, так как он зависит от информации о статической метрике канала. В данном случае, при выборе пути не учитываются свободные сетевые ресурсы, текущая загрузка каналов, а также требования к обслуживанию трафика. Таким образом, если кратчайший путь уже перегружен, то пакеты все равно будут посылаться по этому пути, вследствие чего будет наблюдаться картина загруженности одних каналов связи и простоядругих. Следует заметить, что при наличии в сети нескольких равноценных альтернативных маршрутов, трафик делится между ними, и нагрузка на маршрутизаторы и каналы связи распределяется более сбалансировано. Но, если маршруты не являются полностью равноценными, распределение трафика междуними непроисходит.

Технология управления трафиком - это мощный механизм эффективного использования ресурсов сети. При рассмотрении TE в более широком масштабе можно дать ему следующее определение: TE - глобальная оптимизация сети за счет изменения всех возможных параметров: количества маршрутизаторов, их производительности, топологии связей между ними, скоростей каналов передачи трафика, приоритетов обслуживания и др.

Технология управления трафиком включает в себя различные временные масштабы:

- реальный масштаб времени. При этом параметры изменяются с периодом в несколько секунд или микросекунд. Этот тип обеспечивает QoS в маршрутизаторах, которые используют различные дисциплины обслуживания очередей и оперируют каждым отдельным пакетом;

- оперативное управление параметрами. В этом случае период составляет несколько часов или дней. Здесь реализуются методы выбора путей передачи информационного трафика через сеть, при этом путь меняется только в случае продолжительного изменение интенсивности потоков;

- планирование сети, подразумевающее изменение параметров один раз в несколько месяцев или лет.

В качестве основы для моделирования трафика можно взять технологию MPLS. Данная технология позволяет сетевым администраторам указывать точный физический маршрут для маркировки пакетов, а также выбирать маршруты, соответствующие специфическим требованиям передачи.

Привлекательность применения технологии MPLS при решении задач Traffic Engineering очевидна:

- явные пути коммутации на основе меток могут быть легко заданы сетевым администратором или с помощью стандартных протоколов;

- эффективно поддерживаются пути коммутации по меткам;

- каналы передачи данных могут быть смоделированы и поставлены в соответствие LSP;

- реализация MPLS дает сравнительно более низкую избыточность по сравнению с другими технологиями управления трафиком.

Раздельная статистика по каждому маршруту может быть использована для анализа загрузки каналов связи, поиска узких мест сети и планирования ее дальнейшего расширения. Управление трафиком в MPLS основано на следующих механизмах:

- на применение туннелей LSP, формирующихся на основе протокола RSVP-TE;

- на протоколах маршрутизации внутреннего шлюза, которые базируются на расширенных протоколах определения состояния канала;

- на алгоритме вычисления пути, который определяет пути LSP;

- на механизмах доступа к ресурсам сети.

При решении задач управления трафиком необходимо решить три основные проблемы:

- первая проблема заключается в определении соответствия пакетов определенному классу FEC;

- вторая заключается в определении соответствия FEC и каналов передачи данных;

- третья проблема состоит в определении соответствия каналов передачи данных физической топологии сети через маршруты с коммутацией по меткам.

Задачи TE включают в себя технологию, научные принципы определения оптимального пути, моделирование, описание и управление трафиком. Для поддержания задач ТЕ технология MPLS предлагает использовать протокол LDP с учетом ограничивающих ресурсов - CR-LDP или модифицированный протокол резервирования ресурсов RSVP - RSVP-TE.

Получить полную картину о сети MPLS позволяет применение расширенных протоколов маршрутизации: OSPF и IS-IS, которые лавинообразно распространяют информацию для каждого маршрутизатора, содержащую полную информацию о топологии сети, метрике сети по всем каналам, с целью обеспечения вычисления кратчайшего пути до адресата.

В объявлениях данных протоколов содержится информация о маршрутизаторах, связи между ними и в целом о сети. Управление трафиком реализуется благодаря тому, что в данные протоколы включены дополнительные типы сообщений, в которых по сети распространяется информация об изначальной и доступной пропускной способности каждого канала. Благодаря данной информации маршрутизатор LSR, в соответствии с предъявляемыми требованиями к качеству обслуживания, определяет путь передачи трафика.

Маршруты, вычисляемые на основе алгоритмов управления трафиком, называются TE-туннелями. Эти туннели контролируются верхними маршрутизаторами. С целью избежания образования петель маршрутизаторыдолжны согласовывать использование TE-туннелей [10].

2.4.1 Атрибуты TE-туннеля TE-туннель имеет определенные атрибуты, описывающие требования транка трафика, от которых зависит выбор политики администратора.

Полоса пропускания. Данный атрибут определяет сквозную полосу пропускания, необходимую для TE-туннеля. Ее выбор основан на требованиях класса трафика, который передается по TE-туннелю.

Приоритет установки и удержания. Эти приоритеты используются при управлении доступом. Приоритет установки определяетприоритет ресурса.

Когда ресурсы находятся в состоянии конфликта, новый туннель с высоким приоритетом получения ресурса может вне очереди занять свободный ресурс. Вытесняя при этом все установленные туннели в пути, приоритет удержания которых меньше приоритета получения ресурса нового туннеля.

Установленный TE-туннель с наивысшим приоритетом удержания не может быть вытеснен.

Родственность класса ресурса. Атрибут представляет возможность ограничивать выбор пути административным включением в сеть определенных каналов или исключением их из сети.

Порядок выбора пути. Определяет порядок, в котором пограничный маршрутизатор выбирает явные пути для TE-туннелей.

В атрибуте устойчивость определяется желаемое поведение системы в случае прекращения существования текущего пути TEтуннеля.

Адаптируемость, определяет, нужно ли повторно оптимизировать существующие TE-туннели в случае, если появится лучший путь.

Атрибуты ресурсов описывают все каналы. В них содержится информация о свободных ресурсах и о политиках использования канала для вычисления пути.

В атрибуте указывается ширина свободной полосы пропускания для каждого приоритета получения ресурса.

На атрибуте класса ресурса основывается решение о включении канала в процессе вычисления пути или об исключении канала из него. Атрибуты класса могут использоваться для: реализации одинаковых политик для набора ресурсов. Которые необязательно находятся в одной и той же топологической области. спецификации относительного предпочтения для набора ресурсов, связанных с положением маршрута, по которому транспортируется поток данных. ограничение положения каналов передачи данных для заданного субнабора ресурсов. реализации политики ограничения локальности трафика.

То есть, политики, которая ищет способы размещения трафика в пределах оговоренных топологических областей сети. Атрибуты, связанные с каналами передачи данных и ресурсами сети, а также параметры, связанные с маршрутизацией, в совокупности представляют собой набор управляющих переменных, которые могут быть модифицированы в результате либо действий администратора, либо автоматических агентов, для того, чтобы привести сеть в требуемое состояние.

При определении явно задаваемого пути необходимо учитывать ограниченные возможности канала и требования TE-туннеля.

В первую очередь, рассматриваются атрибуты TE-туннеля, задаваемые вышестоящим маршрутизатором, создающим этот туннель; ресурсы каналов всей сети и информация о ее топологии, которая распространяется протоколом внутреннего шлюза.

Минимальным требованиям (по полосе пропускания и т.д.) могут отвечать сразу несколько маршрутов, выбор определенного маршрута производится напоследующихэтапах.

На следующем шаге производится выбор каналов. Критериями выбора в данном случае являются, пропускная способность канала и ресурс, который может быть предоставлен каналом. При этом выбирается маршрут с наименьшим числом переходов. Далее, при помощи алгоритма SPF определяется явный путь TEтуннеля.

Технология MPLS поддерживает два типа явных путей: строгий (strict) и свободный (loose). Строгий явный путь определяет все промежуточные узлы следования трафика. Свободный - задает только часть промежуточных узлов, а выбор остальных предоставляет самим промежуточным узлам.

Наряду с последовательностью маршрутизаторов в сообщениях RSVP-TE указывается резервируемая пропускная способность. Каждый LSR, получив такое сообщение, вычитает запрашиваемую пропускную способность из пула свободной пропускной способности соответствующего интерфейса, а затем объявляет остаток в сообщениях протокола маршрутизации.

Первостепенной задачей управления трафиком является минимизация перегрузок, носящих долгосрочный характер и влияющих на поведение сети с целом.

Перегрузки в сети могут быть вызваны в силу двух причин: во первых, перегрузки возникают при несоответствии находящихся в наличии ресурсов сети поступающей нагрузке. В этом случае проблема перегрузок может быть решена путем расширения ресурсов сети, применением стандартных средств управления перегрузками, или сочетанием этих методов. Во-вторых, перегрузки возникают при неэффективном распределении информационных потоков по сетевым ресурсам. Решением в данной ситуации является применение технологии TE.

Управление трафиком в сети MPLS позволяет:

- исключить необходимость ручной конфигурации сетевых устройств, для задания определенных маршрутов;

- производить оценку полосы пропускания канала и значения трафика при прокладке маршрута через опорную сеть;

- при отказе узла производить коррекцию топологии опорной сети благодаря наличию механизмов динамической адаптации.

Рассматривая принцип маршрутизации в MPLS в сравнение с традиционной маршрутизацией по отношению к технологии MPLS можно выделить следующие преимущества: внутренние маршрутизаторы сети MPLS простые, так как их функция сводится к осуществлению коммутации. при традиционной маршрутизации маршрутизатор может рассматривать только информацию, находящуюся в заголовке IP-пакета, тогда как граничный маршрутизатор MPLS может использовать для этой цели и другую информацию, вплоть до зависимости от портов, по которым поступают пакеты.

сопоставление пакетов с FEC может зависеть и от самого маршрутизатора, накоторый поступает трафик. маршрутизации пакетов в MPLS предоставляет пользователю гарантии минимальной задержки пакетов и максимальной пропускной способности. Поддержка TE-пути включает выполнение таких функций, как повторная оптимизация пути и его восстановлении. Эти операции выполняются после установки TE-туннеля. Повторная оптимизация пути описывает желаемое поведение маршрутизатора в случае появления после установки TE-туннеля его потенциально лучшего преемника. Во время повторной оптимизации пути маршрутизатор должен попытаться найти какуюлибо возможность для того, чтобы заново оптимизировать существующий TEпуть.

Восстановление пути описывает метод восстановления TE туннеля в случае, если текущий путь перестал функционировать, используя для этого атрибут устойчивости.

2.5 Сравнительный анализ туннелей MPLS и обычных туннелей Туннели MPLS позволяют передавать данные любого протокола вышестоящего уровня (например, IP, IPX, кадры Frame Relay,ячейки ATM), так как содержимое пакетов вдоль всего пути следования пакета остается неизменным, меняются только метки. В отличие от них, туннели IPSec поддерживают передачу данных только протокола IP, а протоколы PPTP и L2TP позволяют обмениваться данными по протоколам IP, IPX или Net BEUI.

Безопасность передачи данных в MPLS обеспечивается за счёт определённой сетевой политики, запрещающей принимать пакеты, снабжённые метками, и маршрутную информацию VPN-IP от непроверенных источников.

Она может быть повышена использованием стандартных средств аутентификации и/или шифрования (например, шифрование IPSec).

Для безопасной передачи данных в протокол IP Security включены обеспечения защиты и целостности данных при транспортировке, вследствие чего, туннели IPSec обеспечивают надежную доставку информационного трафика.

туннелирования информационного потока, а PPTP помимо данных функций снабжен и функциями шифрования.

Применение меток MPLS позволяет реализовать ускоренное продвижение пакетов по сети провайдера. Транспорт MPLS не считывает заголовки транспортируемых пакетов, поэтому используемая в этих пакетах адресация может носить частный характер. Содержимое пакетов не считывается и при передаче IP пакетов по протоколам IPSec, PPTP, L2TP.

Однако, в отличие от MPLS традиционные протоколы туннелирования для транспортировки IP-пакетов используют традиционную IP-маршрутизацию.

При выборе пути следования пакета в MPLS учитываются различные параметры, оказывающие влияние на выбор маршрута. Совместная работа технологии многопротокольной коммутации и механизмов Traffic Engineering позволяет для каждого туннеля LSP предоставить требуемый уровень качества обслуживания за счет процедуры резервирования ресурсов на каждом маршрутизаторе вдоль пути следования пакета. Помимо этого, появляется возможность отслеживать действительный маршрут, проходящий через сформированный туннель, возможность диагностики и административного контроля туннелей LSP.

Различные туннели, в соответствии с необходимым уровнем QoS междудвумя точками поддерживает и протокол L2TP.

Технология VPN IPSec не поддерживает параметров качества обслуживания установленного соединения, а протокол PPTP поддерживает один единственный туннель междудвумя точками.

Нельзя не отметить и тот факт, что весь трафик при использовании традиционных IP-туннелей следует до адресата вдоль одного и того и того же пути. Технология MPLS позволяет контролировать потоки, передаваемые по множеству всех имеющихся путей до адресата [11].

С точки зрения многоадресной рассылки стоит отметить, что ни одна из рассматриваемых технологий ее не поддерживает, но относительно MPLS-TE она находится в разработке.

MPLS VPN может быть создана для поддержки критически важных приложений на круглосуточной основе. В этом случае провайдер услуг определяет фиксированный путь на срок контракта с пользователем. В случаях сбоя или отсутствия пропускной способности приоритет отдается более важным потокам (с более высоким приоритетом).

Одна из функций MPLS - объединение виртуальных каналов, когда несколько туннелей MPLS объединяются для создания единого туннеля. Такая структура распространяет VPN на базе MPLS в сети оператора на сеть внутри офиса и прямо до сервера или клиента. При подобном расширении VPN оператору может быть предоставлена ответственность по управлению для обеспечения непрерывного контроля за CoS из конца в конец.

В современном мире большое внимание уделяется качеству передачи данных в сетях сервис провайдеров. Решение проблем перегрузки и выбора оптимальных параметров настроек алгоритмов по предотвращению перегрузок является ключевым фактором в данной работе.

Для выполнения задач, поставленных в ходе диссертационной рботы, были произведены исследования на базе оборудований Cisco Systems и получены следующие основные результаты:

– подробно исследовaнa рaботa aлгоритмa предотвращения перегрузок WRED и поведение мехaнизмa в зaвисимости от нaстрaивaемых пaрaметров ;

– произведён aнaлиз результaтов исследовaния;

– предложены оптимaльные пaрaметры настроек aлгоритмa WRED для повышения кaчествa обслуживaния.

Показано, что для предотвращения перегрузок в сети, оптимальными параметрами настройки алгоритма WRED являются следующие: мaксимaльное знaчение вероятности отбрaсывaния пaкетов равно 1/10, весовой коэффициент усреднения равен 1/16 и верхний порог средневзвешенной длины очереди равен 45.

Экспериментальные результы подтверждены мaтемaтическим моделировaнием, в ходе которого определены требовaния к производительности мaршрутизaторa, aгрегирующего трaфик сети доступa.

Проведённое несомненно имеют огромную практическую значимость. Поскольку, данный алгоритм предотвращения перегрузок используется большинством сервис провайдеров, а найденные нами параметры подходят для любого из них. При использовании полученных параметров нстройки алгоритма WRED можно существенно изменить поведение перегрузки нa уровне мaршрутизaторa.

Верно нaстроенный мехaнизм предотврaщения перегрузок может полностью ликвидировaть перегрузку в сетях с постоянной интенсивностью трaфикa В настоящее время технология MPLS является передовой технологией коммутации, используемой в магистральных сетях сервис провайдеров.

Быстрая коммутация является основой производительности и быстродействия сети. Учитывая тот факт, что ежедневно происходит внедрение новых услуг, которые в свою очередь основаны на передаче сетевого трафика реального времени, операторам связи все труднее и труднее реагировать на соответствующие изменения.

Важнейшим условием существования сетевой инфраструктуры предприятия является качество сервиса предоставляемого оператором, под которым подразумевается надежная и гарантированная доставка информации от источника к получателю за минимальный промежуток времени.

Повышенные требования клиентов к скорости передачи информации и уровню задержек канала, не оставляют операторам связи выбора и в большинстве случаев модернизация сети неизбежна.

На основании вышеизложенного, можно сделать вывод, что оптимизация работы магистральной мультисервисной сети, без ее модернизации является весьма актуальной задачей, решение которой требует большого объёма времени и вычислительных ресурсов.

Вопросам рационального распределения трафика на магистральных сетях операторов связи посвящено множество работ как российских, так и зарубежных ученых таких как: Гольдштейн А.Б, Бочаров П., Гонта Ю.В, Хемди А.Тахo, M.S.Garey, D.S.Johnson, G.Cornuejols, B.Fortz. и других [1].

Несмотря на длительный период изучения данной проблемы, остается ряд нерешенных задач, к числу которых относятся задачи оптимального разделения трафика, с минимизацией задержек в сетях с многопротокольной коммутацией по меткам MPLS.

На сегодняшний день Акционерное Общество Казахтелеком предоставляет таких как доступ к сети интернет, Virtual Private Network, IPTV, как физическим, так и корпоративным клиентам, и трудно найти компанию или учебное заведение без сетевой инфраструктуры.

3 Характеристика транспортной сети АО «Казахтелеком»

3.1 Обзор магистральной сети В 2009 году акционерное общество "Казахтелеком" совместно с компанией Cisco Systems и АМТ-ГРУП построили IP-сеть нового поколения на основе оптических сетевых решений Cisco. Разработку и внедрение проекта по модернизации, осуществили специалисты компании АМТ-ГРУП, Золотого партнера Cisco. В сетях NGN есть возможность реализовать полномасштабное предоставление услуг пакетной телефонии, голосовой и универсальной почты, IP-Centrex, телеобучения, VPN, передачи данных, видеоконференцсвязи и т.д.

Это решение позволило АО "Казахтелеком" оказывать новые мультимедийные услуги предприятиям и домашним пользователям. В число подобных услуг входит высокоскоростной доступ в интернет с интегрированной передачей голоса, видео и данных, построение виртуальных частных сетей (VPN) для корпоративных пользователей, проведение виртуальных видеоконференций с применением технологии Cisco TelePresence, а также IPTV. Заложенный в систему уровень отказоустойчивости позволит Обществу «Казахтелеком» сохранять работоспособность сети даже в случае множественных отказов каналов связи и обеспечивать полное восстановление штатной емкости сети при выходе из строя любого магистрального канала.

Проект стал первой в СНГ и одной из первых в мире инсталляцией технологии Cisco IPoDWDM с использованием функциональности виртуальных транспондеров и одним из первых в мире совместных использований технологий IPoDWDM и Omni-directional DWDM. В решении уже сейчас использованы элементы архитектуры оптических сетей следующего поколения ASON/GMPLS.

На момент начала проекта компания АО "Казахтелеком" располагала в г.

Алматы сетью Metro Ethernet. Расширение абонентской базы, стремительный рост объемов чувствительного к качеству обслуживания трафика, планы по внедрению новых услуг потребовали модернизации сети, и возникла необходимость увеличения ее производительности, надежности, гибкости и управляемости.

Специалисты АМТ-ГРУП построили для АО «Казахтелеком»

высокоэффективную конвергентную сеть, использующую технологии спектрального уплотнения DWDM и пакетной коммутации IP/MPLS.

В проекте применены решения Cisco CRS-1 и CRS-8.Оптическая магистраль имеет 40 каналов и может быть расширена до 80-канальной конфигурации без замены платформы. На момент запуска пропускная способность конвергентной транспортной сети составила 400 Гбит/с и может быть увеличена до 800 Гбит/с без замены оборудования.

Благодаря объединению технологии DWDM в платформу IP/MPLS позволила уменьшить количество комплектующих и добиться уменьшения энергопотребления.

В сети АО «Казахтелеком» использована функциональность «виртуальных транспондеров», которая обеспечивает единое управление оптическими ресурсами и протокольное взаимодействие между DWDM- и IP/MPLS- составляющими транспортной сети. Это позволило не только сократить операционные затраты, но и добиться повышения надежности инфраструктуры, сохранив при этом разграничение полномочий в управлении оптической и пакетной сетями.

Новая сеть позволяет удерживать лидирующие позиции в предоставлении услуг фиксированной телефонии, сформировать массовый рынок широкополосного доступа к Интернет, достичь 100% цифровизации местной сети. Сеть полностью обеспечивает транспортную среду для предоставления мультисервисных услуг (высокоскоростной Интернет «Megaline», интерактивное телевидение IDTV, телефонная связь нового поколения ID Phone, виртуальные частные сети IP VPN) с обеспечением высокого качества обслуживания и готова к дальнейшему росту абонентской базы и внедрению новых услуг. Реализованный проект является уникальным не только в странах СНГ, но по отдельным позициям и в мире.

Стремительный рост трафика и появление новых сервисов требует значительной масштабируемости и гибкости. Однако значительная стоимость оборудования подразумевает максимальное использование ресурсов и минимальную стоимость масштабирования на протяжении последующих нескольких лет. С этими задачами способны справиться интегрированные интеллектуальные оптические транспортные сети, такие которые созданная в Алматы для АО «Казахтелеком» сеть MPLS/DWDM с использованием технологии Cisco IPoDWDM.

В результате внедрения высокопроизводительной мультисервисной сети передачи данных (IP/MPLS) стала возможной реализация другого крупного проекта - открытие во всех регионах Казахстана комнат (студий) для проведения видеоконференций. Система Cisco [12].

3.2 Характеристика протоколов транспортной сети IP/MPLS Путь LSP может быть создан при помощи различных протоколов пересылки меток, в этом технология MPLS не накладывает каких-либо ограничений.

Протокол рассылки меток представляет собой набор процедур и сообщений, с помощью которых один LSR информирует другие о привязках «метка-FEC», которые он сформировал, а также о всевозможных согласованиях, использующихся для обмена информацией о возможностях LSR. Остановимся на них подробнее.

3.2.1 Протокол LDP Протокол LDP предназначен в первую очередь для дублирования деревьев маршрутизации и преобразования их в деревья маршрутизации на основе меток.

Протоколы OSPF, BGP и IS-IS вычисляют и распространяют дерево выбора кратчайшего пути (SPF) до адресата от любого источника. LDP копирует вычисленное дерево маршрутизации и для каждого канала в дереве выделяет метку. В точках дерева, где ветви сходятся, метки объединяются.

Маршрутные таблицы формируются на основе дерева кратчайших путей.Эти таблицы содержат упорядоченный набор адресов места назначения и информацию о ближайших соседях.

При формировании коммутируемого по меткам тракта LSP в первую очередь осуществляется обнаружение LSR, с которыми возможно установление протокольной сессии. Протоколом LDP предусмотрено два режима обнаружения: базовый и расширенный. Обнаружение LSR осуществляется, путем периодической отправки на порт UDP-646 по широковещательному IP- адресу 224.0.0.2. приветственных сообщений Hello. Передавая эти сообщения, маршрутизатор тем самым сообщает о том, что он готов к взаимодействию.

3.2.2 Протокол OSPF Как и RIP, протокол OSPF (Open Shortest Path First — открытый протокол выбора кратчайшего маршрута) используется для маршрутизации внутри автономной системы.

Слово «Ореn» в названии протокола означает, что спецификация протокола маршрутизации свободно распространяется (в отличие от, к примеру, спецификации протокола EIGRP корпорации Cisco). Последняя (вторая) версия протокола OSPF определена в RFC 2328.

Протокол OSPF считается преемником протокола RIP и обладает рядом дополнительных функций. Однако по своей сути протокол OSPF представляет собой протокол, основанный на учете состоянии линий и использующий метод лавинной рассылки для распространения информации о состоянии линий, а также алгоритм определения пути наименьшей стоимости Дейкстры.

Маршрутизатор, работающий по протоколу OSPF, формирует полную топологическую карту (направленный граф) всей автономной системы. Затем маршрутизатор локально запускает алгоритм определения кратчайшего пути Дейкстры, чтобы найти дерево кратчайших путей ко всем сетям автономной системы. Далее из этого дерева кратчайших путей формируется таблица продвижения данных маршрутизатора. Стоимости линий настраиваются сетевым администратором. Администратор может установить стоимости всех линий равными 1, в результате путь наименьшей стоимости совпадет с кратчайшим путем, или установить весовой коэффициент каждой линии обратно пропорциональным пропускной способности линии, чтобы маршрутизаторы старались избегать линий с низкой пропускной способностью.

Протокол OSPF не занимается определением стоимости линий (это работа сетевого администратора), а лишь предоставляет механизмы (протокол) определения пути наименьшей стоимости для заданного набора стоимостей линий.

широковещательной рассылки переправляет информацию о маршрутах всем маршрутизаторам автономной системы, а не только соседним. Маршрутизатор рассылает всем информацию о состоянии линий при каждом изменении состояния какой-либо из линий. Он также рассылает информацию о состоянии линий периодически (по меньшей мере, раз в 30 мин), даже если состояние линии не изменилось. В RFC 2328 отмечается, что «эти периодические объявления о состояниях линий увеличивают устойчивость алгоритма, основанного на состоянии линий». Объявления протокола OSPF содержатся в OSPF-сообщениях, напрямую переносимых IP-дейтаграммами, в поле протокола верхнего уровня которых протокол OSPF обозначается кодом 89.

Таким образом, протокол OSPF должен сам заниматься такими вопросами, как надежность передачи сообщений и широковещательная рассылка информации о состоянии линий. Протокол OSPF также проверяет работоспособность линий (при помощи сообщения HELLO, посылаемого соседу) и позволяет маршрутизатору OSPF получать информацию из базы данных соседнего маршрутизатора о состоянии линий всей сети. Поддержка TE-пути включает выполнение таких функций, как повторная оптимизация пути и его восстановлении.

Эти операции выполняются после установки TE-туннеля. Повторная оптимизация пути описывает желаемое поведение маршрутизатора в случае появления после установки TE-туннеля его потенциально лучшего преемника.

Во время повторной оптимизации пути маршрутизатор должен попытаться найти какую-либо возможность для того, чтобы заново оптимизировать существующий TE-путь.

Восстановление пути описывает метод восстановления TEтуннеля в случае, если текущий путь перестал функционировать, используя для этого атрибут устойчивости.

3.2.3 протокол CR-LDP CR-LDP - это протокол LDP с учетом ограничивающих условий.

Протокол представляет собой расширение базового протокола LDP ив отличие от протокола LDP, способного следовать только таблицам маршрутизации, поддерживает явную маршрутизацию с учетом CoS.

При использовании протокола CR-LDP в качестве протокола распространения меток, запрос на получение метки следует по явно заданному маршруту. В данном случае нет необходимости использовать таблицы маршрутизации, сообщение передается по маршруту, заданному в специальном поле ERO сообщения Path. Протокол CR-LDP не поддерживает динамического вычисления явно задаваемых маршрутов, поэтому сведения о динамическом резервировании пропускной способности должны включаться в широковещательную информацию протоколов IGP OSPF и IS-IS или в объявления о состоянии каналов.

Благодаря этой информации протокол CR-LDP занимает и резервирует пропускную способность. Величина доступной пропускной способности изменяется в соответствии с запросами, и ее новое значение рассылается остальным маршрутизаторам с помощью протоколов OSPF или IS-IS, после чего вычисляется новый маршрут для организации LSP.

3.2.4 Протокол RSVP-TE Протокол RSVP-TE используется в качестве протокола сигнализации TEтуннеля. Применение RSVP-TE позволяет оптимизировать сеть под конкретные задачи путем создания туннелей RSVP-TE.

Для создания явно заданного LSP-пути, в протокол введены дополнительные возможности: функция явной маршрутизации и метод привязки меток к RSVP-потокам.

Основная цель применения протокола RSVP в MPLS заключается в том, чтобы маршрутизаторы LSR, которые выполняют классификацию пакетов путем анализа их меток, а не IP-заголовков, могли распознавать пакеты, принадлежащие потокам, для которых было сделано резервирование ресурсов.

В этом случае, совокупность пакетов, для которых было сделано резервирование ресурсов, рассматривается как еще один класс FEC.

Протокол RSVP-TE - это расширение существующего протокола RSVP.

Протокол использует сигнальные сообщения протокола RSVP, добавляя определенные расширения для поддержки механизмов управления трафиком.

Для управления трафиком применяются туннели, построенные на базе MPLS, а для передачи данных по явному пути используются локальные метки. Суть маршрутизации на основе резервирования ресурсов заключается в том, что в отличие от протоколов маршрутизации, продвигающих пакеты на основе топологии сети (OSPF, IS-IS) в данном случае пакеты передаются с учетом класса трафика; требований, предъявляемых к обслуживанию и с учетом ресурсов сети. Соответственно, для реализации маршрутизации на основе резервирования необходимо определить класс трафика, предъявляемые требования и способ задания явного маршрута Применение протокола RSVP-TE дает следующие возможности в отношении туннелей LSP:

- возможность формирования LSP-туннелей с или без требований QoS;

- возможность динамически изменять маршруты сформированных LSP туннелей;

- возможность отслеживать действительный маршрут, проходящий через сформированный LSP туннель;

- возможность идентифицировать и диагностировать LSP туннели;

- возможность устанавливать сформированный LSP туннель под административный контроль;

- возможность осуществлять посылку запросов выделения меток, ихрассылкуи объединение.

В протоколе RSVP достаточно просто осуществить привязки меток к потокам с резервированием, по крайней мере, в случае использования уникастных адресов.

Для привязки метки к потоку с резервированием ресурсов сообщение Resv расширили дополнительным объектом Label, который переносится внутри сообщения Resv. Таким образом, RSVP становится инструментом для распределения меток MPLS. Когда LSR желает передать сообщение Resv для нового потока RSVP, LSR назначает метку из своего пула свободных меток, создает запись в своей таблице LIB, делая назначенную метку входящей меткой, и затем передает сообщение Resv, содержащее эту метку в объекте LABEL.



Pages:   || 2 |
 
Похожие работы:

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Пензенский государственный педагогический университет имени В. Г. Белинского ПРИНЯТО УТВЕРЖДАЮ на заседании Ученого совета проректор по учебной работе физико-математического факультета _ М. А. Пятин Протокол заседания совета факультета _2007 г. № _от _2007 г. Декан ф-таВ.И. Паньженский ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Электрорадиотехника 05.02.01 – Математика с дополнительной специальностью физика Физико-математический факультет Кафедра общей физики Пенза – I....»

«Бернард Бернардович Кажинский БИОЛОГИЧЕСКАЯ РАДИОСВЯЗЬ Издание второе (стереотипное) ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНСКОЙ ССР КИЕВ-1963 ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ 2 ОТ АВТОРА 7 ГЛАВА I 11 ЯРКИЙ СЛУЧАИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РАДИОСВЯЗИ 11 Поиски аналогий 12 Нервная система и радиотехника 15 Первые вылазки в свет 21 Лабораторные опыты 23 ГЛАВА II 28 СРЕДИ ЧЕТВЕРОНОГИХ И ПЕРНАТЫХ ДРУЗЕЙ В. Л. ДУРОВА 28 Собака Марс посрамляет скептиков 31 Я в роли подопытного 33 Клетка Фарадея 34 Загадка двух чисел Решающие опыты...»

«Некоммерческое акционерное общество АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Телекоммуникационные системы_ Специальность_6M071900 Радиотехника, электроника и телекоммуникации ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ Зав. кафедрой к.т.н., _Шагиахметов Д.Р. (ученая степень, звание, ФИО) (подпись) г. __2014 МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка на тему: Позиционирование мобильных объектов в беспроводных сенсорных сетях Магистрант_Дарибаева Ж.М. _ группа МТСп-12- (Ф.И.О.) (подпись) Руководитель_PhD,...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Домбровский А.Н. СТОХАСТИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС И ФИЛЬТРАЦИЯ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 (радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения) МОСКВА 2009...»

«ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ 1 РОССИИ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 2003 СОДЕРЖАНИЕ Электродинамика, микроволновая техника, Региональные секции редакционного антенны совета Зражевская И. Н. Поволжская Строгое решение в дуговых координатах задачи Формируется на базе Нижегородского госу- о возбуждении тела радиальным током дарственного технического университета. Теория сигналов Уральская Прикота А. В. Формируется на базе Екатеринбургского Аналитически-численный расчет динамики госу-дарственного...»

«ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ 5 РОССИИ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 2007 Региональные секции СОДЕРЖАНИЕ редакционного совета Электродинамика, микроволновая Восточная техника, антенны Председатель – А. Г. Вострецов, д-р техн. наук, профессор, проректор по научной работе Новосибирского Королев К. Ю., Пахотин В. А., Маклаков В. Ю., государственного технического университета. Ржанов А. А. Анализ эффективности Заместитель председателя – А. А. Спектор, многоканальных антенных систем д-р техн. наук,...»

«Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ 47 НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ АСПИРАНТОВ, МАГИСТРАНТОВ И СИТУДЕНТОВ МАТЕРИАЛЫ СЕКЦИИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 10 - 11 мая 2011 года Минск 2011 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ СБОРНИКА Батура М.П. ректор университета, д-р техн. наук, профессор Кузнецов А.П. проректор по научной работе, д-р техн. наук, профессор Хмыль А.А. проректор по учебной работе и социальным вопросам, д-р техн. наук, профессор Короткевич А.В. декан...»

«1 СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа Приём и обработка радиосигналов по направлению подготовки 210400 “Радиотехника” Содержание № наименование Стр. Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем 1.1.01 2 История и методология науки и техники (применительно к радиотехнике) Иностранный язык 1.2.01 22 Основы современной математики 1.2.02 Теория сл.процессов и стат. синтеза РТУ 1.2.03 Устройства приема и обработки сигналов 2.1.01 Устройства генерирования и...»

«Некоммерческое акционерное общество АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Телекоммуникационные системы Специальность_6M071900 Радиотехника, электроника и телекоммуникации ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ Зав. кафедрой к.т.н., _Шагиахметов Д.Р. (ученая степень, звание, ФИО) (подпись) г. __2014 МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка на тему: Исследование характеристик качества абонентских линий ВОЛС Магистрант_Байбусинова А.С. группа МТСп-12- _ (Ф.И.О.) (подпись) Руководитель_к.т.н.,...»

«Министерство образования и науки Российской федерации Государственная корпорация Российская корпорация нанотехнологий Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Транспортные сети передачи информации (Код М.2.В.ДВ.02.01) Направление подготовки 200400.68 Оптотехника ( Волоконные лазеры и волоконно-оптические Профиль системы подготовки Заказчик: Государственная корпорация Российская корпорация нанотехнологий (ГК...»

«Главное – делайте все с увлечением, это украшает жизнь. Л.Д.Ландау Введение Цифровые и микропроцессорные радиотехнические устройства применяются для построения сетки опорных частот возбудителей радиопередатчиков, в системах фазовой автоподстройки частоты радиоприемников и синтезаторах частот мобильных радиотелефонов. Кроме того, они используются для цифровой частотной селекции и детектирования, в устройствах кодирования и сжатия сигналов цифровых систем связи и телевидения, для сопряжения...»

«Некоммерческое акционерное общество АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Телекоммуникационные системы Специальность 6M071900 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ Зав. кафедрой к.т.н., _Шагиахметов Д.Р. (ученая степень, звание, ФИО) (подпись) г. __ МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка на тему: Исследование характеристик мобильной передачи данных по технологии LTE Магистрант Ахпамбетова А.А. группа ИТСп-12- _ (Ф.И.О.) (подпись) Руководитель...»

«Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение Центр образования Санкт-петербургский городской Дворец творчества юных Городской центр развития дополнительного образования Информационно-методический кабинет В помощь педагогу Педагогу на заметку Наука и техника Информатика и программирование ТРИЗ Моделирование и радиотехника, автоспорт Искусство и творчество ИЗО и ДПТ Музыка, вокал, театр Краеведение Туризм Культура и история Иностранный язык Патриотическое воспитание Физическая...»

«Некоммерческое акционерное общество АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Автоматическая электросвязь Специальность: Радиотехника, электроника и телекоммуникации Допущен к защите Зав.кафедрой АЭС Чежимбаевой К.С., к.т.н., доцент “ ” 2014г. МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка Тема Исследование модели VPN сети ДКП АО Казахтелеком Магистрант Болтаев Е.Б. Руководитель диссертации Чежимбаева К.С. Рецензент Консультант по ВТ Туманбаева К.Х. Нормоконтроль Абиров Ж.А. Алматы...»

«В.П. Шелохвостов, В.Н. Чернышов ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет В.П. Шелохвостов, В.Н. Чернышов ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия Издание второе, стереотипное Тамбов Издательство ТГТУ УДК...»

«Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова Научно-техническая библиотека Научно-библиографический отдел Прикладная геодезия в строительстве Библиографический список в помощь учебному процессу Белгород 2013 Прикладная (инженерная) геодезия решает задачи геодезического обеспечения проектов строительства и эксплуатации различных инженерных сооружений, к которым относятся жилые и общественные здания, промышленные комплексы, метрополитен, автомобильные и железные...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru ФЕДЕРАЛЬНАЯ АВИАЦИОННАЯ СЛУЖБА РОССИИ УТВЕРЖДЕНО Приказом директора ФАС России от 17 июня 1999г. №155 ФЕДЕРАЛЬНАЯ АВИАЦИОННАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПРИКАЗ 17июня 1999 г. № 155 г. Москва Об утверждении и введении в действие Руководства по радиотехническому обеспечению полетов и технической эксплуатации объектов радиотехнического обеспечения полетов и авиационной электросвязи В целях совершенствования нормативной правовой базы технической эксплуатации...»

«Некоммерческое акционерное общество АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Телекоммуникационных систем Специальность 6M071900 Радиотехника, электроника и телекоммуникации Допущен к защите И.о. Зав. кафедрой, к.т.н Шагиахметов Д.Р. _2013 г. МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка Тема: Исследование информационных услуг IP – телефонии на базе протокола SIP МагистрантАльменбетова Н.Б. подпись (Ф.И.О.) Руководитель диссертации_Казиева Г.С. подпись (Ф.И.О.) Алматы, 2013 г. Адатпа...»

«2 Примечание Обозначение Наименование (стр.) Титульный лист 1 Содержание 201201-ООС.С 2 Состав проектной документации 201201-СП Перечень мероприятий по охране окружающей 201201-ООС среды 1. Введение 2. Сведения о проектируемом объекте 3. Решения по охране окружающей среды 4. Результаты расчетов санитарно-защитных зон и зон ограничения застройки передающего радиотехнического объекта 5. Мероприятия по профилактике неблагоприят- ного воздействия на человека электромагнитных полей передающего...»

«1 СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа Радиотехнические системы связи и навигации по направлению подготовки 210400 “Радиотехника” Содержание № наименование Стр. Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем 1.1.01 2 История и методология науки и техники (применительно к радиотехнике) Иностранный язык 1.2.01 22 Основы современной математики 1.2.02 Теория сл. процессов и стат. синтеза РТУ 1.2.03 Устройства приема и обработки сигналов 2.1.01 Устройства генерирования и...»





Загрузка...



 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.