5 Дослідження характеристик мереж зв'язку
НА ОСНОВІ ВІРТУАЛЬНИХ З'ЄДНАНЬ, ЯКІ КОМУТУЮТЬСЯ, (SVC) ТЕХНОЛОГІЙ FRAME RELAY і ATM
5.1 Мета роботи
Вивчення основних елементів і характеристик мереж зв'язку на основі віртуальних з'єднань, які комутуться, (SVC) технологій FRAME RELAY і ATM, а також закріплення навичок роботи з програмним засобом NetCracker Professional під час їхнього проектування та моделювання.
5.2 Завдання для самостійної роботи студентів
1. Вивчити основні елементи, архітектуру і характеристики мереж зв'язку на основі віртуальних з'єднань, які комутуються, (SVC) технологій FRAME RELAY і ATM за конспектом лекцій і літературою [1 – 3].
2. Повторити принципи проектування і моделювання мереж зв'язку за допомогою програмного засобу NetCracker Professional за літературою [4].
3. Відповісти на контрольні запитання.
5.3 Опис лабораторної установки
Лабораторна робота виконується на IBM сумісному персональному комп'ютері, з операційною системою Windows 98 або Windows NT і програмним засобом NetCracker Professional.
5.4 Порядок виконання роботи
5.4.1 Запустити програму NetCracker Professional.
5.4.2 Виконати дослідження ймовірністно – часових характеристик віртуальних з'єднань, які комутуються, (SVC) на основі комутаторів FRAME RELAY (Frame Relay switch).
1. Знайдіть у базі даних пристроїв (Database) устаткування мереж FRAME RELAY (FRADs) типу комутаторів FRAME RELAY (Frame Relay switch), сумісних з технологією SNA на фізичному (V.35) рівні за рахунок вбудованих пристроїв доступу в мережу FRAME RELAY (Frame Relay Access Device – FRAD) і пристроїв перетворення сигналів (ППС) (DSU/CSU), які реалізують інтерфейс фізичного рівня за Рекомендацією V.35. Запишіть їхні основні параметри у вигляді табл. 5.1.
Таблиця 5.1 – Параметри комутаторів FRAME RELAY (Frame Relay switch), сумісних з технологією SNA.
Фірма |
Модель |
Порти (Ports) |
Пропускна здатність (Bandwidth) |
Протоколи |
|
|
|
|
|
2. Створіть проект мережі, що включає вузли First Node і Second Node з лабораторної роботи 2, пристрою перетворення сигналів (ППС) (DSU/CSU) з лабораторної роботи 3 і обрані по п. 1 пп. 2.4.2 комутатори FRAME RELAY (Frame Relay switch), які з'єднані трактом “процесор зовнішнього інтерфейсу (FEP) у вузлі First Node – локальний багатожильний кабель (Local Multiwire Cable) довжиною 10 м – ППС (DSU/CSU) – лінія зв'язку на основі локального багатожильного кабелю (Local Multiwire Cable) довжиною 5 км з пропускною здатністю E1 – комутатор FRAME RELAY – лінія зв'язку на основі локального багатожильного кабелю (Local Multiwire Cable) довжиною 10 км з пропускною здатністю E1 – комутатор FRAME RELAY – лінія зв'язку на основі локального багатожильного кабелю (Local Multiwire Cable) довжиною 5 км з пропускною здатністю E1 – ППС (DSU/CSU) – локальний багатожильний кабель (Local Multiwire Cable) довжиною 10 м – процесор зовнішнього інтерфейсу (FEP) у вузлі Second Node”.
3. Прослідкуйте за якістю обслуговування інформаційного потоку на ділянці цього тракту “головна обчислювальна система (Mainframe) у вузлі First Node – процесор зовнішнього інтерфейсу (FEP) у вузлі First Node – ППС (DSU/CSU) – комутатор FRAME RELAY – комутатор FRAME RELAY – ППС (DSU/CSU) – процесор зовнішнього інтерфейсу (FEP) у вузлі Second Node – обчислювальна система середньої потужності у вузлі Second Node”. Для цього призначте трафік типу SNA з лабораторної роботи 2 у діалоговому вікні Profiles і установіть такі статистичні індикатори (Statistics…):
– Transactionsent (Надіслано транзакцій) у відправнику інформації;
– Average workload (Середнє робоче навантаження) і Average utilisation (Середнє використання) в лініях зв'язку;
– Transaction received (Отримано транзакцій) в одержувачі інформації;
– Travel time (Час доставки) у меню Global–>Data flow–>Statistics…для потоку на заданій дільниці в цілому.
Запустити анімацію, натиснувши кнопку Start на інструментальній панелі Control, і в сталому режимі моделювання запишіть показання статистичних індикаторів після натискання кнопки Stop на інструментальній панелі Control.
Повторіть дослідження для декількох значень параметрів полів Transaction Size (Розмір транзакції) і Time between Transactions (Час між транзакціями), змінюючи їх шляхом вибору в пункті меню Global команди Profiles…і натискання кнопки Edit.
Порівняйте результати досліджень з отриманими в лабораторних роботах 2, 3, 4.
5.4.3 Виконайте дослідження ймовірністно – часових характеристик віртуальних з'єднань, які комутуються, (SVC) на основі граничних і магістральних комутаторів ATM (ATM edge and backbone switch).
1. Знайдіть у базі даних пристроїв (Database) устаткування типу граничних і магістральних комутаторів ATM (ATM edge and backbone switch), сумісних з технологією SNA за рахунок вбудованих пристроїв доступу за технологією FRAME RELAY і пристроїв перетворення сигналів (ППС) (DSU/CSU), що реалізують інтерфейс фізичного рівня за Рекомендацією V.35. Запишіть їхні основні параметри у вигляді табл.5.2.
Таблиця 5.2 – Параметри граничних і магістральних комутаторів ATM
(ATM edge and backbone switch), сумісних з технологією SNA.
Фірма |
Модель |
Порти (Ports) |
Пропускна здатність (Bandwidth) |
Протоколи |
|
|
|
|
|
2. Створіть проект мережі, що включає вузли First Node і Second Node з лабораторної роботи 2, пристрою перетворення сигналів (ППС) (DSU/CSU) з лабораторної роботи 3 і обрані по п. 1 пп. 3.4.3 комутатори ATM (ATM edge and backbone switch), які з'єднані трактом “процесор зовнішнього інтерфейсу (FEP) у вузлі First Node – локальний багатожильний кабель (Local Multiwire Cable) довжиною 10 м – ППС (DSU/CSU) – лінія зв'язку на основі локального багатожильного кабелю (Local Multiwire Cable) довжиною 5 км із пропускною здатністю E1 – комутатор ATM (ATM edge and backbone switch) – лінія зв'язку на основі локального багатожильного кабелю (Local Multiwire Cable) довжиною 10 км із пропускною здатністю E1 – комутатор ATM (ATM edge and backbone switch) – лінія зв'язку на основі локального багатожильного кабелю (Local Multiwire Cable) довжиною 5 км із пропускною здатністю E1 – ППС (DSU/CSU) – локальний багатожильний кабель (Local Multiwire Cable) довжиною 10 м – процесор зовнішнього інтерфейсу (FEP) у вузлі Second Node”.
3. Прослідкуйте за якістю обслуговування інформаційного потоку на дільниці цього тракту “головна обчислювальна система (Mainframe) у вузлі First Node – процесор зовнішнього інтерфейсу (FEP) у вузлі First Node – ППС (DSU/CSU) – комутатор ATM (ATM edge and backbone switch) – комутатор ATM (ATM edge and backbone switch) – ППС (DSU/CSU) – процесор зовнішнього інтерфейсу (FEP) у вузлі Second Node – обчислювальна система середньої потужності у вузлі Second Node”. Для цього призначте трафік типу SNA з лабораторної роботи 2 у діалоговому вікні Profiles і установіть такі статистичні індикатори (Statistics…):
– Transactionsent (Надіслано транзакцій) у відправнику інформації;
– Average workload (Середнє робоче навантаження) і Average utilisation (Середнє використання) в лініях зв'язку;
– Transaction received (Отримано транзакцій) в одержувачі інформації;
– Travel time (Час доставки) у меню Global–>Data flow–>Statistics…для потоку на заданій дільниці в цілому.
Запустити анімацію, натиснувши кнопку Start на інструментальній панелі Control, і в сталому режимі моделювання запишіть показання статистичних індикаторів після натискання кнопки Stop на інструментальній панелі Control.
Повторіть дослідження для декількох значень параметрів полів Transaction Size (Розмір транзакції) і Time between Transactions (Час між транзакціями), змінюючи їх шляхом вибору в пункті меню Global команди Profiles…і натискання кнопки Edit.
Порівняйте результати досліджень з отриманими в лабораторних роботах 2, 3, 4 і п. 2.4.2, п. 3.4.2, п. 4.4.2.
5.4.4 Згідно з додатком А виконати розрахунок основних показників якості обслуговування інформаційних потоків у мережних трактах.
5.5 Зміст звіту
Звіт з лабораторної роботи має містити мету і постановку задачі досліджень; принципи проектування і моделювання мереж за допомогою програмного засобу NetCracker Professional; розроблені проекти мереж, наведені на дискеті 3,5"; результати досліджень у вигляді таблиці для мережного устаткування і характеристик якості обслуговування інформаційних потоків; критичну оцінку отриманих результатів з погляду їхнього порівняння з характеристиками якості обслуговування в інших інформаційних технологіях і теоретичних залежностях; а також висновки.
5.6 Контрольні запитання та завдання
1. Який вигляд має архітектура технології ATM і як вона відповідає 7-рівневій моделі взаємодії відкритих систем?
2. Який формат мають чарунки протоколу рівня ATM? У чому особливості їхніх заголовків для інтерфейсів “користувач – мережа” (UNI) “мережа – мережа” (NNI)?
3. Наведіть основні процедурні характеристики протоколу рівня ATM.
4. Як здійснюється взаємодія протоколу рівня ATM із протоколами сусідніх рівнів?
5. Які класи обслуговування забезпечує технологія ATM?
6. Наведіть основні характеристики протоколів рівня адаптації ATM (AAL) 1-го типу.
7. Наведіть основні характеристики протоколів рівня адаптації ATM (AAL) 2-го типу.
8. Наведіть основні характеристики протоколів рівня адаптації ATM (AAL) 3/4-го типу.
9. Наведіть основні характеристики протоколів рівня адаптації ATM (AAL) 5-го типу.
10. Які методи адресації використовуються в мережах ATM? Дайте їхню стислу характеристику.
11. Які види сигналізації використовуються в мережах ATM? Дайте їхню стислу характеристику.
13. Які методи керування інформаційними потоками та захисту від перевантажень використовуються в мережах ATM? Дайте їхню стислу характеристику.
14. Яке комутаційне обладнання використовується в мережах ATM?
15. Які принципи покладені в основу побудови комутаторів з колективною пам'яттю?
16. Які принципи покладені в основу побудови комутаторів із загальним середовищем?
17. Які принципи покладені в основу побудови комутаторів із просторовим поділом?
18. Як забезпечується взаємодія технології Frame Relay з іншими мережними технологіями?
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Мельников Д.А. Информационные процессы в компьютерных сетях. Протоколы, стандарты, интерфейсы, модели. – М.: КУДИЦ–ОБРАЗ, 1999.
2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии протоколы. – СПб.: Питер, 1998.
3. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия. – СПб: Питер, 1999.
4. Бидный Ю.М., Колтун Ю.Н. Руководство пользователя программного средства NetCracker Professional. Электронный вариант. – Харьков: ХНУРЭ, 2001.
ДОДАТОК А
ОСНОВНІ ПОКАЗНИКИ ЯКОСТІ ОБСЛУГОВУВАННЯ
ІНФОРМАЦІЙНИХ ПОТОКІВ У МЕРЕЖНИХ ТРАКТАХ
Якість
обслуговування інформаційного потоку
в мережному тракті можна оцінити середнім
часом доставки повідомлень (Travel
time)
як основним показником, а також пропускними
здатностями (Bandwidth)
, де
каналів зв'язку, які входять у нього, та
інтенсивностями навантаження
,
що надходить у них, як показником
використання.
Для
визначення середнього часу доставки
повідомлень доцільно використовувати
багатофазову двополюсну модель мережного
тракта, що включає кінцеву кількість
каналів зв'язку, з'єднаних послідовно.
Як видно з рис. Д.1, багатофазові мережні
тракти утворюються підчас проходження
повідомлення за багатополюсною мережею.
Рисунок А.1 Приклад утворення багатофазового мережного тракта
Для
багатофазового мережного тракта з
комутацією повідомлень (пакетів) у
випадку пуассонівського вхідного потоку
на першій фазі та експоненціально –
розподіленою тривалістю їхнього
обслуговування з дисципліні з очікуванням
при необмеженій довжині черги і прямому
порядку обслуговування вхідний потік
другої і наступної фаз також можна
вважати пуассонівським. Однак у мережних
трактах всіх інших типів вхідний потік
другої і наступної фаз є згладженим
пуассонівським потоком. Якщо при аналізі
багатофазового мережного тракта
припустити, що згладжування потоку не
відбувається, у розрахунках виникає
помилка, яка приводить до завищення
вимог до мережного тракта. На жаль,
методів визначення величини
помилки поки не існує. Однак задача
спрощується, оскільки в багатополюсних
мережах у кожній фазі вхідний потік
формується з декількох потоків,
суперпозиція яких ще більше наближається
до пуассонівського потоку, що знижує
ефект згладжування і природно зменшує
помилку в розрахунках. На підставі
викладеного в інженерних розрахунках
середнього часу доставки
можна
ґрунтуватися на припущеннях, що вхідний
потік у кожній фазі є пуассонівським і
потоки в різних фазах незалежні.
Для зазначених припущень величина визначається як
,
(А.1)
де
– середній час доставки для
–ї
фази, що при дисципліні обслуговування
з очікуванням має вигляд
.
(А.2)
Тут
– середня тривалість обслуговування
(перший початковий момент випадкової
тривалості обслуговування), яка може
бути визначена через пропускну здатність
(Bandwidth)
каналу зв'язку для
–ї
фази і середній розмір вхідного в нього
повідомлення – транзакції (Transaction
Size)
:
.
(А.3)
– середня
тривалість очікування, що у випадку
найпростішого потоку вхідних повідомлень
– транзакцій (Transactions)
з експонентним (Exponential)
розподілом часу між ними (Time
between Transactions)
і довільного розподілу випадкової
тривалості обслуговування визначається
формулою Поллячека – Хінабона
,
(А.4)
де
– інтенсивність потоку транзакцій;
– середній час між ними;
– інтенсивність навантаження, що
надходить, для
–ї
фази;
,
– другий початковий момент випадкової
тривалості обслуговування, що приймає
значення
,
(А.5)
при експонентному (Exponential) розподілі її і
(А.6)
при
її постійному (Constant)
значенні
.