Побудова моделі фрагменту MPLS-мережі у пакеті Opnet Modeler

Рисунок 2.2 – Структура мітки

Стек міток. Пакет, який передається по мережі MPLS, як правило, містить не одну, а декілька міток. Такий набір міток утворює стек. Основне призначення стека міток - підтримка деревоподібності безлічі трактів LSP, що закінчуються в одному вхідному LSR, а, крім того, в тому, щоб використовувати мітки при створенні так званих LSP-тунелів.

FEC - це форма представлення групи  пакетів з однаковими вимогами  до передачі. Як мовилося раніше, в заголовку IP-пакету міститься  значно більше інформації, чим  потрібно для вибору наступного  маршрутизатора. Цей вибір можна  організувати шляхом виконання  наступних двох груп функцій  в маршрутизаторі:

-    відносити пакет до  певного класу FEC;

-  ставити у відповідність кожному FEC наступний крок маршрутизації.

При відношенні пакетів до різних FEC велику роль грають IP-адреси, пріоритети обслуговування та інші параметри трафіку. Кожен FEC обробляється окремо, що дозволяє підтримувати необхідну якість обслуговування в мережі MPLS.

Комутований по мітках тракт (LSP) - це послідовність MPLS-маршрутизаторів. Набір пакетів, який передається по LSP, відноситься до одного FEC, і кожен маршрутизатор LSR в LSP-тунелі призначає для нього свою мітку. LSP-тунель створюється всередині LSP-тракту. Слід зазначити, що часто початок і кінець тунеля не співпадають з початком і кінцем LSP-тракта. Як правило, тунель коротший. Для кожного тунеля підраховується число пропущених пакетів і байт. Іноді потік даних може бути настільки великий, що для нього створюється декілька LSP-тунелей між відправником і одержувачем. В одному LSP може бути створено декілька LSP-тунелів з різними точками прийому і передачі, а в кожному тунелі можуть бути створені LSP-туннели іншого рівня. У цьому виявляється ієрархічність структури MPLS. Можливі два варіанти створення тунелів: за принципом hop-by-hop, який припускає, що кожен маршрутизатор самостійно вибирає подальший шлях проходження пакету, або за принципом явної маршрутизації, в якому маршрутизатори передають пакет відповідно до вказівок, отриманих від верхнього в даному тракті LSR. Таким чином, в першому випадку маршрут проходження пакетів визначається випадковим чином, а у разі явної маршрутизації він відомий заздалегідь. У мережі MPLS може існувати набір маршрутизаторів, які є вхідними для конкретного FEC, тоді вважається, що для цього FEC існує LSP-тунель з різними точками входу і виходу. Якщо для деяких з цих LSP вихідним є один і той самий LER, то можна говорити про дерево LSP, коренем якого служить даний вихідний маршрутизатор. LSP можна розглядати як тракт, що створюється шляхом зчеплення одного або більшої кількості ділянок маршруту, який дозволяє пересилати пакет, замінюючи на кожному вузлі мережі MPLS вхідну мітку вихідною (так званий алгоритм перестановки міток). Таким чином, тракт мережі MPLS можна розглядати як тунель, для створення якого до IP-пакету вставляється заголовок - мітка. LSP встановлюються або перед передачею даних (з програмним управлінням), або при виявленні певного потоку даних (керовані даними LSP). Процес тунелювання зображений на малюнку 2.3.

 

Рисунок 2.3 – Тунелювання через LSP

На сьогоднішній день застосування тунелювання реалізоване в багатьох технологіях. Утворення у віртуальному тракті тунелів, по яких проходять інші віртуальні тракти, ґрунтується на інкапсуляції передаваємих пакетів в пакети, які проходять цим трактом до даної адреси призначення.

2.2.2 Аналіз  принципу роботи

Будь-який IP-пакет на вході в  мережу MPLS, незалежно від того, поступає цей пакет від відправника  або ж він прийшов з суміжної мережі, яка може бути MPLS-мережею  більш високого рівня, відноситься  до певного класу еквівалентної  пересилки FEC (Forwarding Equivalence Class). Нагадаємо, що аналіз заголовка IP-пакета і призначення FEC проводиться тільки один раз на вході в мережу (мал. 2.4).

Етап 1. Мережа автоматично формує таблиці маршрутизації. У цьому  процесі беруть участь маршрутизатори або комутатори IP+ATM, встановлені  в мережі сервіс-провайдера. При цьому застосовуються внутрішні протоколи маршрутизації, такі як OSPF або IS-IS.

Етап 2. Протокол розподілу  міток (Label Distribution Protocol - LDP) використовує відображену в таблицях топологію  маршрутизації для визначення значень  міток, що вказують на сусідні пристрої. В результаті цієї операції формуються маршрути з комутацією по мітках (Label Switched Paths - LSP). Автоматичне призначення  міток MPLS вигідно відрізняє цю технологію від технології приватних віртуальних каналів АТМ PVC, що вимагають ручного призначення VCI/VPI.

Етап 3. Вхідний пакет поступає на прикордонний Label Switch Router (LSR), який визначає, які послуги 3-го рівня необхідні  цьому пакету (наприклад, QoS або управління смугою пропускання). На основі урахування всіх вимог маршрутизації і правил високого рівня, прикордонний LSR вибирає  і призначає мітку, яка записується  в заголовок пакету, після чого пакет передається далі.

Етап 4. Пристрій LSR, що знаходиться  в опорній мережі, читає мітки  кожного пакету, замінює старі  мітки новими (нові мітки визначаються по локальній таблиці) і передає  пакет далі. Ця операція повторюється в кожній точці передачі пакету по опорній мережі.

Рисунок 2.4 – Фрагмент MPLS-мережі

Етап 5. На виході пакет потрапляє  в прикордонний LSR, який видаляє мітку, читає заголовок пакету і передає  його за місцем призначення. У магістральних LSR мітка MPLS перевіряється по заздалегідь  розрахованим таблицям комутації і  містить інформацію 3-го рівня. Це дозволяє кожному пристрою LSR автоматично  надавати кожному пакету необхідні IP-услуги. Таблиці розраховуються заздалегідь, що знімає необхідність повторної обробки  пакетів в кожній точці передачі. Така схема не тільки дозволяє розділити  різні типи трафіку (наприклад, відокремити непріоритетний трафік від критично важливого); вона робить рішення MPLS добре масштабованими. Оскільки для привласнення міток технологія MPLS використовує різні набори правил (policy mechanisms), вона відокремлює передачу пакетів від змісту заголовків IP. Мітки мають тільки локальне значення і багато разів використовуються наново в крупних мережах, тому вичерпати запас міток практично неможливо. В рамках надання корпоративних IP-послуг найголовніша перевага MPLS полягає в здатності призначати мітки, що мають спеціальне значення. Набори міток визначають не тільки місце призначення, але і тип додатку і клас обслуговування.

 

2.3 Побудова  моделі фрагменту MPLS-мережі у пакеті Opnet Modeler

Для моделювання мереж MPLS використовується спеціалізована система моделювання  мережевої структури. Імітаційні блоки, що реалізують функції пристроїв  і програм OPNET, з'єднуються в мережу з використанням графічного інтерфейсу передаваючого інформацію по кільцевим маршрутам. На мал. 2.5 представлений варіант маршрутизації інформації в MPLS мережі.

Рисунок 2.5 - Варіант мережі

Всі маршрутизатори з'єднані один з  одним, у вигляді кільця, і передають  інформацію в 2-х напрямах;  до них підключені абоненти, які використовують різні види трафіку ( інтернет, відео, телефонія, відеоконференція) .

Завданням моделювання є оцінка швидкодії MPLS при передачі інформації.

Результати моделювання відбиті на мал. 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.11.

Рисунок 2.6 - Поточна і середня швидкість симуляції

Рисунок 2.7 - Результати загалом

 

 

Рисунок 2.8 - Стан затримки в мережі (допустиме менш 150мс)

Рисунок 2.9 - Середній час проходження IP пакету

Рисунок 2.10 - Середній час на отримання даних (біт/с)

Рисунок 2.11 - Середній час на відправлення даних

Аналіз  результатів:

Виходячи з отриманих графіків ми бачимо що :

- поточна і середня швидкість  симуляції збільшилася ( до 2500 подій/с) (Мал. 2.6.)

- Затримки в мережі залишилися  менше допустимого рівня 50мс (Мал.  2.8.)

- середній час здобуття інформації  збільшився ( 175 біт/с ), це означає,  що швидкість передачі даних  збільшилася (Мал. 2.10.)

- середній час передачі інформації  збільшилася до 2100 біт/с, це означає,  що швидкість передачі інформації  збільшилася (Мал. 2.11.)

Таким чином, система імітаційного моделювання мереж MPLS може бути ефективно  використана для оцінки характеристик  швидкодії ліній зв'язку при передачі і здобутті трафіку, затримці, швидкості  симуляції  і т.д.

 

2.4 Висновки  до розділу

У даному розділі зроблено порівняльний аналіз основних технологій транспортних мереж NGN, виявлено їх сильні та слабкі сторони. Сформульовані тут вимоги до таких систем виявляють недоцільність  використання ATM чи IP у чистому вигляді, тому технології маршрутизації MPLS стають де-факто стандартом для маршрутизації  в мережах наступного покоління  та зближують конкуруючі «світогляди», беручи переваги кожного з них. До того ж вони дозволяють використовувати  методи мережевого інжинірингу, які  при застосуванні до мультипротокольної комутації за допомогою міток  та її протоколах мають назву інжинірингу  трафіку та дозволяють розподіляти  та перерозподіляти трафік у разі необхідності. Впровадження MPLS не  викликає які-небудь додаткові складності в  порівнянні з іншими протоколами, що базуються на IP. І авжеж необхідно  враховувати той факт, що маршрутизатори мережі MPLS повинні підтримувати дану технологію, це є обов'язковою умовою для відкриття LSP-тракту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РОЗРАХУНОК МЕРЕЖІ ДОСТУПУ  Wi-FI

 

3.1 Загальні  поняття про технологію Wi-fi.

 

У даній дипломній роботі ми проектуватимемо  вуличну мережу доступу Wimax з продовженням в будівлях у вигляді Wi-fi.

 

 

Рисунок 3.1 – Приклад міської мережі доступу Wi-Fi/Wimax

 

 

Технологія Wi-fi призначена для доступу  на коротких дистанціях і, в той же час, на чималих швидкостях. Найбільш поширено три модифікації цього  стандарту – IEEE 802.11a, b і g.

Вони розрізняються максимальною можливою швидкістю передачі даних  і дальністю, на якій може бути встановлене  з'єднання.

Серед них найбільш популярний IEEE 802.11b (зазвичай під скороченням Wi-fi мають  на увазі саме його). Для передачі даних в ньому використовується діапазон частот від 2,4 до 2,4835 гігагерца, максимальна швидкість дорівнює 11 мегабітам в секунду, при цьому дальність передачі сигналу складає близько 100 метрів.

Втім, на відкритій місцевості інколи вдається досягти і набагато більших  значень — аж до 300-400 метрів. Два  інших стандарту — 802.11a і g працюють на частотах 5 і 2,4 гигагерца, відповідно, а максимальна швидкість передачі даних може досягати 54 мегабіт в  секунду.

Проте ці технології забезпечують менший радіус поширення сигналів і вимагають  набагато потужніших процесорів для  обробки і кодування інформації. Недавно був прийнятий  стандарт 802.11n, який може забезпечити доступ на швидкостях до 320 мегабіт в секунду.

Ядром такої мережі є точка доступу (Access Point). Довкола неї утворюється  територія радіусом 50-100 метрів, звана  хот-спотом, або зоною Wi-fi. В принципі, можна зв'язати і просто два  пристрої, минувши точку доступу, але повної функціональності добитися при цьому буде неможливо. Чим  же така хороша безпровідна мережа Wi-fi для користувача?

 

Рисунок 3.2 - Точка доступу безпровідної мережі

 

Вона не призначена для передачі даних на великі відстані, для цього  є Wimax і стільникові технології. Але  свою функцію вона виконує дуже добре. Щоб користувач з'явився в мережі, йому досить просто попасти в радіус її дії. Всі налаштування робляться  автоматично.

Після цього робота користувача  нічим не відрізняється від роботи в звичайній мережі Ethernet. Якщо є  необхідність, доступ до локальних  ресурсів можна зробити паролірованим.

Сьогодні існує безліч пристроїв, підтримуючих Wi-fi. Перш за все — це ноутбуки. Існують ADSL-модемі, скомпоновані з точкою доступу.

 

 

 

 

3.2 Побудова  і розрахунок Wi-fi мережі. Основні рекомендації по побудові Wi-fi мережі.

При плануванні безпровідної мережі необхідно враховувати безліч чинників для забезпечення найкращих параметрів з'єднання. Мабуть, найголовнішим принципом  є грамотне розташування точок доступу  з врахуванням безлічі параметрів.

При організації безпровідної локальної  мережі необхідно враховувати деякі  особливості довкілля. На якість і  дальність роботи зв'язку впливає  безліч фізичних чинників: число стін, перекриттів і інших об'єктів, через які повинен пройти сигнал. Звичайна відстань залежить від типа матеріалів і радіочастотного шуму від інших електроприладів в  приміщенні. Для поліпшення якості зв'язку треба слідувати базовим  принципам:

1. Скоротити число стін і перекриттів між абонентами безпровідної мережі - кожна стіна і перекриття віднімає від максимального радіусу від 1 м до 25 м. Розташувати точки доступу і абонентів мережі так, щоб кількість перешкод між ними була мінімальною.

2. Перевірити кут між точками доступу і абонентами мережі. Стіна завтовшки 0,5 м при куті в 30 градусів для радіохвилі стає стіною товщиною 1 м. При куті в 2 градуси стіна стає перешкодою завтовшки в 12 м! Треба прагнути розташувати абонентів мережі так, щоб сигнал проходив під кутом в 90 градусів до перекриттів або стін.

3. Будівельні матеріали впливають на проходження сигналу по-різному - цілком металеві двері або алюмінієве облицювання негативно позначаються на передачі радіохвиль. Бажано, щоб між абонентами мережі не було металевих або залізобетонних перешкод.

4. За допомогою програмного забезпечення перевірки потужності сигналу треба позиціювати антену на кращий прийом.

5. Віддалити від абонентів безпровідних мереж, принаймні, на 1-2 метри електроприлади, що генерують радіоперешкоди, мікрохвильові пічі, монітори, електромотори, ІПП. Для зменшення перешкод ці прилади мають бути надійно заземлені.

Оскільки в багатьох житлових будинках вже прокладені дротяні мережі зв'язку, то проектування мережі буде в основному  розраховано для офісів, підприємств  і інших установ, які стоять перед  вибором технології доступу.

При розміщенні точки доступу під  час розгортання малої мережі слід забезпечити достатню якість зв'язку на всіх робочих місцях, а також  зручність в розміщенні самої  точки. Типове рішення - закріпити точку  доступу безпосередньо на фальш-стелі, при цьому дроти електроживлення  і дротяної мережі проходитимуть  над фальш-стелею або в коробах.