Файл: 1 Принципы построения ip сети и требования по предоставлению качества услуг 7.docx

Рассчитаем сетевые параметры для пользователей IPTV.

В сети используется режим многоадресной рассылки. Т.к. используем MPEG-4, со скоростью 20 Мбит/с, то пропускная способность канала связи от сервера до маршрутизатора при трансляции одного IPTV-канала берем 20 Мбит/с. Рассчитаем интенсивность обслуживания пакетов:
пак/с
где Ln=531 байт — размер пакета.

Рассчитаем интенсивность поступающей нагрузки для различных значений загрузки ρ:

λ1=μ∙ρ1= 371940 ∙0,2= 74388 пакет/с;

λ2=μ∙ρ2= 371940 ∙0,4=148776 пакет/с;

λ3=μ∙ρ3 =371940 ∙0,6=223164 пакет/с;

λ4=μ∙ρ4=371940∙0,8=297552 пакет/с.

Данные значения заносим в программу расчета сетевых параметров и вычислим пропускную способность и другие сетевые параметры для трафика IPTV. Результаты сведены в таблицу 2.22.
Таблица 2.22 — Сетевые параметры для IPTV для всех направлений связи

λ , пак/с	Скорость, бит/с	Загрузка	Время задержки, с	Вероятность СД	Вероятность потерь
74388	1761507840,00 880753920,00 587169280,00 440376960,00	0,2 0,4 0,6 0,8	0,000003 0,000009 0,000020 0,000054	0,999993 0,999971 0,999935 0,999884	0,000007 0,000029 0,000065 0,000116
148776	3523015680,00 1761507840,00 1174338560,00 880753920,00	0,2 0,4 0,6 0,8	0,000002 0,000004 0,000010 0,000027	0,999996 0,999985 0,999967 0,999942	0,000004 0,000015 0,000033 0,000058
223164	5284523520,00 2642261760,00 1761507840,00 1321130880,00	0,2 0,4 0,6 0,8	0,000001 0,000003 0,000007 0,000018	0,999998 0,999990 0,999978 0,999961	0,000002 0,000010 0,000022 0,000039
297552	7046031360,00 3523015680,00 2348677120,00 1761507840,00	0,2 0,4 0,6 0,8	0,000001 0,000002 0,000005 0,000013	0,999998 0,999993 0,999984 0,999971	0,000002 0,000007 0,000016 0,000029

Таким образом, суммарное значение интенсивности поступающей нагрузки будет равно λ= пак/с. 297552+9074=306626

---

Далее сведем результаты расчета сетевых параметров для суммарного внешнего трафика VoIP и IPTV в таблицу и построим график зависимости пропускной способности от вероятности потерь при ρ=0,8.
Таблица 2.22 Сетевые параметры для суммарного внешнего трафика VoIP и IPTV

Скорость, бит/c	Загрузка	Задержка, с	Вероятность своевременной доставки	Вероятность потерь
7260903680,00 3630451840,00 2420301226,67 1815225920,00	0,2 0,4 0,6 0,8	0,000001 0,000002 0,000005 0,000013	0,999998 0,999993 0,999984 0,999972	0,000002 0,000007 0,000016 0,000028

Рисунок 2.2 – Зависимость пропускной способности от вероятности потерь для

суммарного внешнего трафика VoIP и IPTV
Для выбора производительности маршрутизаторов и канала связи между маршрутизаторами, вычислим суммарную интенсивность входящей нагрузки VoIP и IPTV на каждый маршрутизатор и суммарную пропускную способность, результаты сведем в таблицу. Данные для выбора канала связи в зависимости от пропускной способности сведены в таблицу (приложение В) курсового проекта:
Таблица 2.23 — Сводная таблица сетевых параметров для VoIP и IP-TV при ρ = 0,8

Маршрутизатор	Суммарная интенсивность нагрузки, пакет/с	Суммарная пропускная способность, Мбит/с	Время задержки, с	Вероятность потерь
1	2	3	4	5
М1	298324,6	1766,1	0,37209	0,80453
М2	298120,8	1764,9	0,15140	0,32735
М3	297851,4	1763,3	0,21482	0,46448
М4	298294,2	1765,9	0,21657	0,98952
М5	298428	1766,7	0,22148	0,47888
М6	297941	1763,8	0,12334	0,26669
М7	298141,8	1765,0	0,37209	0,80453
М8	298576,9	1767,6	0,23711	0,51266
М9	298070,5	1764,6	0,18273	0,39510
М10	298032,7	1764,4	0,24768	0,53552
М11	298040,4	1764,4	0,20284	0,43857
М12	298049,1	1764,5	0,93677	0,83400

---

Продолжение таблицы 2.18

1	2	3	4	5
М13	298357,4	1766,1	3,41880	0,83400
М14	298091	1764,7	0,17536	0,37916
М15	298034	1764,4	0,17778	0,38438

Сводная таблица для выбора канала связи в каждом направлении представлена в Приложении В.

Качество услуги VoIP не соответствует заданным требованиям, так как поскольку на всех участках сети, имеется задержка пакетов VoIP, которая превышает 10 мс, также имеется задержка пакетов IPTV, превышающая 150 мс.

---

3 Технические решения для реализации IP сети

3.1 Технология абонентского доступа в IP сети

DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications) обозначает стандарт передачи данных по телевизионному кабелю, который был принят в 98 году. Данный стандарт в оригинале предполагает передачу данных до 42/38 Мбит/с в даунстриме (к пользователю) и до 10/9 Мбит/с в апстриме (от пользователя).

Стандарт подключения абонентов к сети по коаксиальному кабелю использует downstream-канал, то есть осуществляется сверху вниз. Общая схема имеет вид, показанный на рисунке 8, где CMTS – это оконечная система кабельного модема. Иными словами, это модем оператора, с которым соединяются пользовательские устройства. Он кодирует и модерирует потоки данных, переводя их в нужный диапазон частот.

Такая схема предполагает раздачу интернета через главный модем, CMTS, всем подключенным абонентам одновременно.

Версий DOCSIS существует несколько: DOCSIS 1.0; DOCSIS 1.1; DOCSIS 2.0; DOCSIS 3.0; DOCSIS 3.1; DOCSIS 3.1 FD; и EURODOCSIS [15].

Различия между видами определяются критериями качества обслуживания (QoS), емкостью потока, модуляциями, помехоустойчивостью. EuroDOCSIS – адаптация стандарта под европейскую сетку частот.

Самый первый стандарт предполагал передачу данных со скоростью не более 42 Мбит/с, а в обратном направлении – до 10 Мбит/с. Асимметричность канала существовала и в последующие годы, при выпуске обновлений. Только в последней версии спецификации удалось выровнять скорость потоков.

Начиная с DOCSIS 3,0 скорость передачи данных увеличили до 170 Мбит/с по прямому каналу и до 122 Мбит/с по обратному. В регламенте версии 3.1 прописана скорость прямого канала до 10 Гбит/с, а обратного – до 1 Гбит/с. Эти значения существенно превосходят предыдущие спецификации. Кроме того, стандарт предусматривает снижение энергоемкости при помощи средств управления энергопотреблением. Такой подход делает индустрию передачи данных по коаксиальным кабелям более экономичной.

Поправка спецификации 3.1 FD еще не внедрена в коммерческое использование. Считается, что она сделает кабельный интернет более привлекательным для пользователей за счет выравнивания скоростей прямого и обратного каналов передачи данных – на обоих направлениях 10 Гбит/с [16].

Проектируемая сеть должна обеспечивать хорошее качество услуг, т.е. должны соблюдаться следующие параметры: для VoIP – время задержки пакета между двумя соседними маршрутизаторами не более 10 мс, вероятность потерь не более 3 %, а для IPTV – время задержки пакета не более 150 мс, вероятность потерь не более 1 %.

---

3.2 Выбор протокола маршрутизации для IP сети

Протоколы динамической маршрутизации позволяют маршрутизаторам IP-сетей автоматически создавать таблицы оптимальных маршрутов и динамически модифицировать их в соответствии с изменениями, происходящими в топологии сети.

Для определения эффективного протокола маршрутизации, который бы удовлетворял требованиям нашей сети, необходимо провести сравнительный анализ наиболее известных протоколов динамической маршрутизации.

Протоколы маршрутизации делятся на два основных класса:

• 
  протоколы внутренних шлюзов (Interior Gateway Protocols — IGP)
  
• 
  протоколы внешних шлюзов (Exterior Gateway Protocols — EGP).
  

Протоколы класса IGP разрабатывались для обмена информацией о сетях и подсетях между внутренними маршрутизаторами одной автономной системы (Autonomous System — AS), т.е. между маршрутизаторами, находящимися под единым административным управлением, и использующими один протокол маршрутизации.

Протоколы EGP разрабатывались для обмена маршрутной информацией между пограничными маршрутизаторами различных автономных систем. Доминирующим EGP-протоколом сегодня является протокол граничной маршрутизации версии 4 (Border Gateway Protocol version 4 — BGP-4). Данный протокол применяется для обмена маршрутной информацией между AS сети Internet.

Рассмотрим наиболее распространенные протоколы:

1. RIP. Протокол RIP основан на дистанционно-векторном алгоритме и в большинстве реализаций использует самую простую метрику, а именно количество промежуточных машрутизаторов до сети назначения.

Главное достоинство протокола – это легкость конфигурирования, не требующая высокой квалификации обслуживающего персонала. Протокол является открытым и поддерживается практически всеми производителями сетевого оборудования.

Основные недостатки протокола – это медленная сходимость и большой объем служебного трафика. Что в свою очередь ограничило область применения протокола сетями с количеством маршрутизаторов не более пятнадцати.

В протокол RIP версии 2 добавлена поддержка маски переменной длины, мультикастинговая рассылка вместо широковещательной и средства защиты при обмене маршрутной информацией в виде аутентификации по ключу MD5 и открытого текста. В новой версии протокола Riping организована поддержка протокола IPv6.

---