Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ  ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Телекоммуникациялы жүйелер кафедрасы

 

                                                                                                                                             

                  

 

IP-ТЕЛЕФОНИЯ ЖӘНЕ БЕЙНЕБАЙЛАНЫС

5В071900- Радиотехника, электроника және телекоммуникация

мамандығы     бойынша оқитын студенттер үшін курстық жұмыс

 

 

Алматы 2011 

         ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Г.С.Казиева, Е.В.Ползик.   Айтжанова Н.Т    IP-телефония және бейнебайланыс 5В071900,  - Радиотехника, электроника және телекоммуникация  мамандығы     бойынша оқитын студенттер үшін курыстық жұмыс  Алматы:     АЭжБУ,  2011 ж, - 29 б. 

 

Әдістемелік нұсқауда  курстық жұмысқа арналған тапсырмалар жинақталған. Жұмыстың орындалуы мен әрлеуі талапқа сай болып, тапсырма берілген 100 нұсқа бойынша орындалады. Бұған әрбір есепті шығару үшін әдістемелік нұсқаларда ұсынылғын оқу әдебиеттері көмектеседі. Курстық жұмысты жасау алдында студент  жұмыс барысын және тиісті теориялық материалдарды  қайталап алу керек. Жұмыста қосымша анықтамалар (жүйенің беріліс көрсеткіші) пайдаланған әдебиеттер тізімі көрсетілген.

           Әдістемелік нұсқау «5В071900-Радиотехника, электроника және телекоммуникация»  мамандығы бойынша оқитын барлық студенттерге арналған.

Ил -  22 , кесте-11, әдеб.көр  - 11  атал.

 

Пікір беруші: техн.ғыл.канд., доцент  К.Х. Туманбаева.

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялы емес акционерлік қоғамының 2011 жылғы  жоспары бойынша басылады.

        

 

        ©    «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2011 ж.

                   2011 ж. қосымша жоспары, реті.193

 

 

Мазмұны

 

Кіріспе

1Курс  бойынша жалпы әдістемелік нұсқаулар                                            5

1.1Нұсқа таңдау                                                                                               5

1.2 Безендіруге қойылатын талаптар                                                            5

2 Курстық жұмысты орындауға арналған тапсырма                                   6

2.1 Тапсырма1                                                                                                 6

2.1.2 Курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау              7

2.1.3 Сөздің сапасына және кодек таңдауына әсер ететін факторлар        8

2.1.4 Бірінші топтағы пакеттер санын есептеу (телефония)                     10

2.1.5 Екінші топтағы пакеттер санын есептеу(телефония және

         интернет)                                                                                               11

2.1.6 Үшінші топ абоненттерінің пакеттер санын есептеу(triple play)    13

2.1.7 Мультисервисті рұқсат беру түйінінің өнімділігіне

қойылатын  талаптар                                                                                     14

2.2 Есеп                                                                                                          16

2.2.1 Есептеу бөлім                                                                                       16

3. 3 Тапсырма                                                                                                 21

3.1.3 есепке әдістемелік нұсқау                                                                   22

Қолданылған әдебиеттер тізімі                                                                   30

 

 

Кіріспе 

«ІР телефония және бейнебайланыс» пәнінен 5В071900 «Радиотехника, электроника және телекоммуникация» мамандығында оқитын студенттер үшін арналған курстық жоба.

«ІР телефония және бейнебайланыс» пәнін студенттерге сегізінші семестрде оқытады. Курс біткен соң емтихан тапсырылады. Бұл әдістер жинағында жұмыстың дұрыс реттілігін, керекті және есептеу әдісінің негізгі параметрлері көрсетілген.

Әр студент өзіне тән берілгендері арқылы курстық жобаны орындайды. Әдістемелік жинақтың мақсаты: дәрістерден алынған білімді тереңдету және бекіту; сөздіктер мен нормативті құжаттардан студенттердің өзіндік жұмысын атқарудағы практикалық ынтасын арттыру; студенттің шығармашылық ойлауын жетілдіру және әр түрлі нұсқа магистральдық желі тұрғызуға ынта білдіру; белгілі бір проектілеу  кезіндегі кездесетін мәселелерді шешу.

Курс бойынша дәрістер оқылып, зертханалық және курстық жұмыстар орындалады.

Сонымен «ІР телефония және бейнебайланыс  курсының мақсаты негізгі әдістемелік тұрғызуды меңгеру және қазіргі байланыс каналын есептейді.

Бұл курсты меңгеру үшін математика, физика және элекртлік байланыс теориясының кейбір бөлімдерін білу қажет.

 

1 Курс бойынша жалпы әдістемелік нұсқаулар

 

«ІР телефония және бейнебайланыс» пәнінен 3курстың барлық оқу түрінің 5В071900-Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының бакалавр студенттерінде оқылады.

Курс бойынша дәрістер оқылып, зертханалық және курстық жұмыстар орындалады.

«ІР телефония және бейнебайланыс курсының  мақсаты негізгі әдістемелік тұрғызуды меңгеру және қазіргі байланыс каналын есептеуі.

Бұл курсты меңгеру үшін математика, физика және элекртлік байланыс теориясының кейбір бөлімдерін білу қажет.

 

1.1            Нұсқаны таңдау

 

Курстық  жұмыс тапсырмалары 100 нұсқамен берілген. Нұсқа нөмері  сынақ кітапшасының соңғы екі санына сәйкес таңдалады.

 

1.2            Безендіруге қойылатын талаптар

 

Курстық жұмысқа арналған түсініктеме хатының  мәтінін бөлімдерге  бөлген жөн және тақырып қою керек. Түсіндірме хатының мазмұны қысқартусыз, анық жазумен жазылған немесе терілген  болуы керек. Нөмірлеу бастапқы  беттен басталады, бірақ бастапқы бетте  парақ нөмірі көрсетілмейді.

Барлық суреттер, кестелер нөмерленеді және  олардың мәтіндегі сілтемелері  болуы тиіс. Есептің шешімі  қысқа түсіндірмемен  қатар жүреді. Нәтижелер  сарапталады және анық негізделеді. Бастапқы бет курстық жұмыстардың  тәртібіне сай орындалуы тиіс.

Курстық жоба  индивидуалды тапсырма бойынша  орындалады және  метрология, сертификация, стандартталған талаптарына сай түсіндірме хат түрінде  безендіріледі. Нақты шешу жолын берілген нұсқаға сәйкес технологиялық-экономикалық түсініктермен  дәлелдеу керек. Түсіндірме хатында жалпы жағдайлар мен жобалау нормалары болмау керек,  мәтіндік материалды анық және дәл баяндау керек.

ПЗ жобада қабылданған сондай және басқа шешімдердің таңдауын түсіндіретін керекті барлық сұлбалармен, суреттер, сызбалар сипатталуы қажет. Сонымен қатар таңдалған шешімдерді алатын қолданылған  әдебиеттердің сілтемелері көрсетілуі қажет. Сұлбалар, суреттер, сызбалар ПЗ секілді сол  форматтағы беттерде немесе миллиметрлік қағазда безендіріледі.

ПЗ есептеу жүргізу барысында жалпы түрде берілу керек, есептік формула оған кіретін әріптік белгілердің  түсіндірмелері және осы формула алынған әдебиеттің сілтемесі келтірілуі керек. Бір ғана берілген мән немесе жиілік үшін есептеуді нақты жүргізу керек, ал басқа жиіліктерде немесе берілген мәндерде есептеудің нәтижелері кестеге толтырылады. Сол нәтижелер кесте және график түрінде беріліп, алынған  нәтижелердің сараптамасы және қорытындысымен қамтылады.

Курстық жобаның мұқабасы, жоспары, өзіндік жұмысы, негізгі бөлімі,  қорытындысы, әдебиеттер тізімі, сонымен қатар графикалық бөлімнен тұру қажет.

 

2 Курстық жұмысты орындауға арналған тапсырма.

 

2.1 тапсырма

 

Әр түрлі қызмет түрлерін қолданатын абоненттерден түсетін жүктеменің құрылымын ескере отырып, қол жетімді түйіннің өнімділігін анықтау.

а) Абоненттердің бірінші тобының пакеттер санын анықтау (телефон).

б) Абоненттердің  екінші тобының пакеттер санын анықтау (телефон және интернет).

в) Абоненттердің үшінші тобының пакеттер санын анықтау (triple play).

г)NGN мультисервисті торабынының трафигін агрегаттайтын маршрутизатордың өнімділігіне қойылатын талаптарды бағалау.

д) Қорытынды жасау.

Есептеу мәндері 1,2-кестелерінде берілген.

 

1Кесте  – Абоненттердің топ бойынша үлесі

Абонент тер тобы	Сынақ кіт-ң соңғы саны	0,9	1,8	2,7	3,6	4,5
1	1 топ абоненттерінің үлесі, p1 в%	50	53	60	65	60
2	2 топ абоненттерінің үлесі, p2 в%	45	40	33	30	35
3	3 топ абоненттерінің үлесі, p3 в%	5	7	7	5	5

 

2 Кесте  – Әр түрлі топ тұтынушыларының жүктеме сипаттамасы

Сынақ кіт-ң соңғы саны	0,1	2,8	3,7	4,6	9,5
1 сағат ішіндегі шалулар, fi	5	4	5	4	5
Сөйлесудің орташа ұзақтығы, ti минут	2	3	2,5	2	3
Ең көп жүктемелі сағат кезіндегі берілген мәліметтер көлемі,V2, Мбайт/с	20	10	15	20	15
Ең көп жүктемелі сағат кезіндегі берілген мәліметтер көлемі,V3, Мбайт/с	70	65	80	85	75
Ең көп жүктемелі сағат кезіндегі бейне қарау уақыты, Тв,  минут	55	40	50	45	55
Мультисервисті қол жетімді түйін N-ге қызмет көрсетеді	3000	3500	2800	3200	2500

 

3 Кесте  – Кодектерді таңдау

Сынақ кіт-ң соңғының алдындағысы	1, 8,0	2, 4	5,7	6, 3, 9
Кодектер	G .711и G.726-32	G.711а G.729	G.71 lu G.723m	G. 711а G. 723а

 

4 Кесте   – Кодектер параметрлері

 

 

2.1.2 Курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау.

Табыс алып келетін оператордың барлық потенциалды клиенттерін деңгей бойынша үш топқа бөлуге болады.

Көпсанды абоненттер тобы минималды табыс деңгейін алып келеді. Бірақ бұл абоненттерге қызмет түрлерiн ұсынуды әлеуметтiк маңыздылығы бар болғандықтан оператор оның қызмет көрсетуінен бас тарта алмайды.

Берiлген қызметтердiң максимал санын қолдануға дайын абоненттердің  санын қолданушылар құрылымында бөліп көрсетуге болады. «Triple Play» бүкіл қызмет спектрін қолданатын  бұл – корпаративтік қолданушылар болуы керек. Әрине, берілген секторға қызмет көрсету үшін кеңжолақты қол жетім рұқсат (доступ) қолданылады.

Қызметтерді пайдаланатын барлық абоненттерді ескеріп қол жетімді түйіннің өнімділігіне есептеу жүргізіледі. Клиенттің үш топтары:

-                   телефон қолданушылары, p₁;

-                   ақпарат тарату және телефон қолданушылары, p₂;

-                   телефон қолданушылары, ақпарат және бейне тарату,p₃.

Қолданушылар тобының сұлбасы 1суретте көрсетілген.

 

1сурет – Қол жетімді желінің абоненттер құрамы

 

Әр абоненттер тобы орташа ұзақтығы t_i минутқа тең болғанда сағатына орташа есеппен f_i қоңыраулар шалады. Ал екінші және үшінші топтар үшін ең көп жүктемесі бар сағатта таратылатын ақпараттардың көлемін ескеру қажет. Бұл шама V_i, Мбайт/с түрінде белгіленеді. Үшінші топ тағы ең көп жүктемесі бар сағатта бейне Т_В минут көру уақытымен сипатталады. Мультисервистік жетімді желі N абоненттерге қызмет көрсетеді.

 

 2.1.3 Сөздің сапасына және кодек таңдауына әсер ететін факторлар.

Дауыс сапасын анықтайтын бірінші көрсеткіштік факторлар: аудиокодек таңдау, уақыттық кешігу, джиттер және пакет жоғалту болып табылады.

Аудиокодектер - Н.323 терминалдарының басты элементі. Олар керекті сөз сапасын сақтай отырып, дыбыстық арнаның қажетті енін кішірейтуге мүмкіндік береді. Әртүрлі қысу сұлбалары әдетте көп, бірақ Н.323 құрылғыларының көбі ITU стандартталған кодектерін қолданады.  (1 кестені қара).

Оцифровка жылдамдығы – кодек дауыстық арнаны 64 Кбит/с дейін қыса алатын, анықталған биттік жылдамдық. Көп кодектер үшін 6,4 және тіпті 5,3 Кбит/с тең мәндерге ие. Дегенмен, бұл тек сөзді қысу жылдамдығы екендігін ескеру қажет. Пакеттелген дауысты желі арқылы тарату кезінде протоколдар қателіктерін (мысалы, RTP/UDP/IP/Ethernet) – ақпарат тарату жылдамдығы.

- Кодек реализациясының мүмкіндігі: неғұрлым үлкен болса, соғұрлым процессор ресурстарына талаптар үлкен.

- Сөз сапасы.

- Оцифровка кешігуі. Сөзді қысқанға дейін буферленуін әрбір алгоритм қажет етеді. Бұл  жалпы кешігуге қосылады.

Кодектер сынақ кітапшасының соңғы санындағы алдыңғы санымен таңдалады (3 кестені қара).

Кешігу уақыты дуплекстік телефондық әңгімеге өз әсерін береді.  Толық кешігу 250мс-тан асқанда ғана біліне бастайды. Сондықтан да дауыстың жоғары сапасы сақталатын ITU-T G.I 14  бойынша максимальды біржақты кешігу 150мс тең. Осы мәннен асқанда, дуплекстік әңгімені сақтап қалу қиын. Абоненттердің дауыстары бір-бірін жабуы болады. Кешігудің айнымалы және бекіту жасаушылары бар. Мысалы, бекіту кешігуі айнымалы желілік шарттарға тәуелді болғанда, бекіту кешігуі ара-қашықтықпен анықталады. Толық кешігу әртүрлі компонентердің қосындысымен анықталады. Солардың маңыздыларын қарастырайық:

-Желілік кешігу VoIP  желісінің түйіндік элементтерімен енеді. Оның минимизациясы үшін абоненттер арасындағы пакеттер жолында желідегі түйіндер санын азайту керек. Кейбір провайдерлер анықталған деңгейден аспайтын өздерінің желілерінде кешігулермен қамтамасыз ете алады. Желілік кешігуді азайту үшін сөздік трафикке ақпараттар өрісінің сезімтал емес кешігулерге байланысты  жоғары приоритет береді.

  -Кодек кешігуі әрбір сығу алгоритмімен еңгізіледі. Мысалы, G.723 30мс-та бекітілген кідіріс қосады. Басқа кодектерде өзіндік кешігу аз болуы мүмкін, бірақ бұл уақытта сөздің сапасының төмендеуіне немесе керекті өткізу жолағының үлкеюі мүмкін.

  -Джиттер буфер компенсациясы да өз кешігулерін еңгізеді. Джиттер деп пакеттер жолының кешігуінің орташа ауытқуы болып табылады. Кешігулер әрбір пакетке әртүрлі болуы мүмкін. Нәтижесінде бірдей уақыт интервалында жіберілгендер бірқалыпты оралмайды. Себебі декомпрессия алгоритмі пакеттер келуінің арасындағы белгіленген (фиксированный) интервалды қажет етеді. Шлюзде джиттер буфер компенсациясы керек. Ол белгіленген интервалы бар декомпрессия құрылғысына жіберу үшін түсетін пакеттерді кешіктіреді. RTP протоколының хабарлама өрісінде тізбек нөмірін бақылай отырып кез келген қателерді белгілейді. Дегенмен буфер компенсациясы біршама кешігулерді еңгізеді. Оның өлшемін  күтулі джиттер шамасының есебімен толық пакеттер санын буферизациялау үшін береді. Ереже бойынша әрбір бағыт үшін буфер кешігуінің мәні 80 мс-қа тең.

Пакеттің өлшемі сөздің сапасына әсер етеді. Үлкен өлшемді пакеттер қажетті өткізу жолағының енін кішірейтеді. Бірақ пакеттеу кешігуін қосады. Себебі таратқыш пакетті толтыру үшін көп уақыт жоғалтады. VoIP пакеттер тарату кезінде "Қабаттасқан шығындар"  біршама жоғары. Дауыс 8 Кбит/с дейін сығылатын, ал пакеттер 20 мс сайын жіберілетін жағдайды қарастырайық. Осыдан, әрбір пакеттегі сөздік ақпарат – 20 байтқа тең. Дегенмен, RTP арқылы бұл пакеттерді жіберу үшін оларға Ethernet - 18 байт тақырыпшасын, IP - 20 байт тақырыпшасын, UDP - 8 байт тақырыпшасын және қосымша RTP үшін 12 байт қосу керек. Жалпы есеппен 54 артық байт 20 байт дауысты жіберу үшін қажет.

MPLS технологиясы, желідегі жұмсалған, QoS барлық механизмдерінің максималды тиімді қоспасын қамтамасыз ету үшін, трафиктің маршрутизациялау процессін оптимизациялауға  бейімделген. Маршрутизациялау процессі белгілердің негізінде жүзеге асырылатын коммутациялау процессімен ауыстырылады. Жұмыс сапасының елеулі жоғарылауы (дыбыс және бейне информация тікелей байланыстағы жұмыстың нәтижесімен салыстырылатын дәлдікпен MPLS коммутаторларымен жіберіледі) белгіде кейінге сақталуы тиіс өткізу жолағын көрсету арқылы жүзеге асырылады.

Байланыстың үзіліп кетуін шапшаң сезінетін және желінің зақымдалмаған бөліктеріне информациялық ағындарды қайтадан жіберетін MPLS Fast Reroute функциясы NGN-ді SDH желісіне қарағанда сенімді етеді [16].

 

2.1.4 Бірінші топтағы пакеттер санын есептеу (телефония).

Алдында таңдалынған кодектерді қолданатын телефония пайдаланушыларымен жасалынатын пакеттер санын есептейік. Кодектердің параметрлері 4-кесте көрсетілген.

Нұсқаға сәйкес екі кодекке арналған желі параметрлерін есептейік. Дейтаграмма ұзақтығы Т_PDU 20 мс тең, 1889 жылғы RFC ұсынысына сәйкес. Соны есепке алғанда, секундына

 

                   (кадр секундына).                                      (2.1)

 

Пакеттелген мәліметтердің өлшемі

 

                                                                                (2.2)

 

мұндағы v_j- кодтау жылдамдығы, байт/с;

h_j- пакеттелген мәліметтердің өлшемі;

Т_PDU- бір әңгімелік таңдаудың ұзақтығы (пакет ұзақтығы).

v_j- кодтау жылдамдығы, байт/с; h_j- нұсқаға сәйкес таңдалған екі кодекке (j индексі 1-бірінші қысусыз кодекке, 2- екінші кысуы бар кодек сәйкес келеді) арналған пакеттелген мәліметтердің өлшемі.

Кодекті пайдаланғандағы кодтау жылдамдығы

 

 (байт/с),

(байт).

 

Пакеттің өлшемін анықтау үшін атын есепке алу керек:

-                   Ip- 20 байт;

-                   UDP- 8 байт;

-                   RTP- 12 байт.

 

Қысусыз кодекке арналған пакет өлшемінің қосындысы

 байт.

 

Қысуы бар кодекке арналған пакет өлшемінің қосындысы

 байт.

 

Абоненттердің бірінші тобымен генерацияланатын пакеттер санын анықтау үшін, пайдаланушылардың ортақ құрылысындағы олардың үлесін, ең үлкен жүктеме болған сағаттағы шақырулардың санын, әңгіменің орташа ұзақтығын есепке алу қажет.

 

                                                                            (2.3)

 

Мұндағы  N_1j- абоненттердің бірінші тобымен генерацияланатын ең үлкен жүктеме болған сағаттағы пакеттер саны;

n_1j- бір абоненттің секундына генерацияланатын пакеттер саны;

t₁- бірінші топтың абоненттеріне арналған секундпен алғандағы орташа сөйлесу ұзақтығы;

f₁- бірінші топтың абоненттеріне арналған ең үлкен жүктеме болған сағаттағы шақырулар саны;

π₁- пайдаланушылардың ортақ құрылысындағы 1 топ пайдаланушыларының үлесі;

N- пайдаланушылардың ортақ саны.

 

 2.1.5 Екінші группадағы пакеттер санын есептеу (телефония және интернет).

 Бірінші группадағы абоненттерге келтірілген пікірлер толықтай дерлік екінші топқа да дыбыстық сервистарды қолдану нәтижесінде пайда болатын пакеттер санын есептеу үшін қолдануға болады. Айырмашылық тек индекстерде ғана болады.

 

                                                                             (2.3)

 

Мұндағы N_{2_тj}- дыбыстық сервистарды қолданғандағы абоненттердің екінші тобымен генерацияланатын ең үлкен жүктеме болған сағаттағы пакеттер саны;

n_1j-  бір абоненттің секундына генерацияланатын пакеттер саны;

t₂ - екінші топтың абоненттеріне арналған секундпен алғандағы орташа сөйлесу ұзақтығы;

f₂- екінші топтың абоненттеріне арналған ең үлкен жүктеме болған сағаттағы шақырулар саны;

π₂-пайдаланушылардың ортақ құрылысындағы 2 топ пайдаланушыларының үлесі;

N- пайдаланушылардың ортақ саны.

 

Мәліметтерді жіберу сервистерін қолданғанда пайдаланушылардың екінші тобымен генерацияланатын пакеттер санын есептеу үшін пакеттер мөлшерлеріне берілу қажет. NGN желісін құрған кезде, әдетте, мәліметтер бөлімі деңгейіндегі бір немесе бірнеше желі аумағында Ethernet технологиясының сол немесе басқа түрлері қолданылады, сондықтан Ethernet мәлімет жолағының максималды ұзындығынан асып түсетін пакеттерді қолданудың мәні жоқ. Өте ұзын пакет ерте ме, кеш пе, әйтеуір фрагментацияға  ұшырайды. Ол біріншіден, коммутаторларға артық жүктеулер түсіреді. Екіншіден, жоғалтулар болса ықтималды қайта сұрауларға әкеп соғады.

Одан басқа, үлкен мөлшердегі пакеттерді қолдану магистральді желідегі және рұқсат ету желісіндегі қызмет ету сапасын қамтамасыз етуді қиындатады. Және де, әдетте, корпоративті пайдаланушылар өздерінің желісінің шекарасында «firewall» орналастырады, ол кейде кадрдың максималды мөлшерін шектейді. Мәліметтерді жібергенде RTP және UDP протоколдарының орнына, тура осындай артықшылықты кіргізетін (20 байт), ТСР қолданылады.

Ең көп жүктеме болған сағаттағы пакеттер санын есептеу үшін, жіберілген мәліметтердің көлеміне берілу қажет. Екінші топтың абоненттері интернет-серферлерге жатады делік, яғни негізінде веб-беттерді қарастырады. Қосылудың мұндай түріндегі бір сағаттағы жіберілген мәліметтердің орташа көлемі мөлшермен V₂ құрайды, оны биттармен жазу керек. Яғни,                    V₂ ≈ V₂(Мбайт)*8*1024*1024 бит. ЧНН жіберілген пакеттер саны мынаған тең болады

                                                                                 (2.5)

 

Мұндағы N_{2_дj}- мәліметтерді жіберу сервисін қолданғандағы ең көп жүктемелер сағатында екінші топ абоненттерімен генерацияланатын пакеттер саны;

 π₂- пайдаланушылардың ортақ құрылысындағы 2 топ пайдаланушыларының үлесі;

 h_j- пакеттің мәлімет жолағының мөлшері;

N- пайдаланушылардың ортақ саны.

Желіге ең көп жүктемелер сағатында екінші топ абоненттерімен генерацияланатын пакеттер санының қосындысы, мынаған тең болады

 

                                                                                 (2.6)

 

2.1.6 Үшінші топ абоненттерінің пакеттер санын есептеу  (triple play).

 Бірінші екі топтарға қатысты жүргізілген барлық пікірлер дыбысты жіберу сервистеріне қатысты үшінші топқа да қолданылады, дәлірек айтқанда:

 

                                                                (2.7)

 

Мұндағы N_{3_тj} - дыбыстық сервистарды қолданғандағы абоненттердің үшінші тобымен генерацияланатын ең үлкен жүктеме болған сағаттағы пакеттер саны;

n_1j-  бір абоненттің секундына генерацияланатын пакеттер саны;

t₃- секундпен алғандағы орташа сөйлесу ұзақтығы;

f₃- ең үлкен жүктеме болған сағаттағы шақырулар саны;

 π₃- пайдаланушылардың ортақ құрылысындағы 3 топ пайдаланушыларының үлесі;

 N- пайдаланушылардың ортақ саны.

         

Үшінші топтың абоненттері интернеттің «активті» пайдаланушыларына жатады делік, яғни, тек қана http ғана емес  ftp да, және де пирингті желілердің қызметтерін қолданады. Интернетті осылай қолданған кездегі жіберілген және қабылданған мәліметтердің көлемі V₃ дейін құрайды. ЧНН жіберілген пакеттер саны мынаған тең болады

 

                              .                                            (2.8)

 

 Бейне-қызмет пайдаланушыларымен генерацияланатын пакеттер санын есептеу үшін алдыңғы пункта көрсетілген пакеттің мөлшері туралы ойларды қолданайық. Пакет мөлшері 200(120) байттан аспауы тиіс (үстіне қойылатын шығындармен бірге).

 Болашағы бар және динамикалық дамып келе жатқан қызметтердің бірі IPTV- IP протоколы бойынша телехабарлау арналарын жіберу. Берілген сервисті ұйымдастырғанда транзитті рұқсат ету желісіндегі әрбір пайдаланушыға жеке өткізу жолағын бөліп берудің қажеті жоқ. Мультисервисті түйінге дейін қызметке тапсырыс берушілердің арасында таралатын белгілі арналар саны жетеді, сонымен қатар, кеңхабарлау жіберуін ұйымдастыру мүмкіншілігі бар. Мультисервисті желіде K_tv = 40 хабарлау арналарын көру мүмкіншілігі беріледі делік. Қанағаттанарлық сапаны қамтамасыз ету үшін кодтау жылдамдығы 2 Мбит/с  болуы тиіс.

Мысалы, жіберу жылдамдығы v = 2048000 бит/с және пакеттің пайдалы жүктемесінің мөлшері h_j болғандағы, бір арнаны көрсеткендегі пайда болатын пакеттердің саны мынаған тең:

 

                                                                                           (2.9)

 

 ЧНН арналар бойынша жіберілетін пакеттер саны мынаны құрайды

 

                                                                                                (2.10)

 

Мұндағы N_3j__b – бейне-қызметтер сервистарды қолданғандағы абоненттердің үшінші тобымен генерацияланатын ең үлкен жүктеме болған сағаттағы пакеттер саны;

n_3i- MPEG2 стандарты бойынша қысылған бейнені көруді қолданғандағы  бір абоненттің секундына генерацияланатын пакеттер саны;

t_{3_B}- ЧНН арналарды көрудің орташа уақыты, сек;

π₃- пайдаланушылардың ортақ құрылысындағы 3 топ пайдаланушыларының үлесі;

 N- пайдаланушылардың ортақ саны.

Ең үлкен жүктеме сағатындағы, желіге пайдаланушылардың үшінші тобымен генерацияланатын  пакеттер санының қосындысы мынаған тең болады

 

                                                                             (2.11)

 

2.1.7  Мультисервисті  рұқсат  беру  түйінінің  өнімділігіне  қойылатын

 талаптар.

Мультисервисті рұқсат беру түйіні пайдаланушылардың үш тобының барлығынан келетін трафикке қызмет көрсету тиіс. Оған қоса, дәл рұқсат беру түйіні, көліктік рұқсат беру желісі технологиясынан тәуелсіз жүзеге асырылатын, қызмет ету сапасының қолдауын  трафиктің приоритезациясы жолымен қамтамасыз ету керек.

Мультисервисті рұқсат беру түйіні өңдеуге тиіс пакеттер санының қосындысы мынаған тең болады

 

                                            (2.12)

 

Мынаны есепке алғанда:

t₁=t₂ = t₃ = t – әңгіменің орташа ұзақтығы секундпен;

f₃ ⁼ f₂⁼ f₁= f – ЧНН шақырулар санын; аламыз

          (2.13)

 

 π₁+ π₂+ π₃=1 екенін есепке алып, мынаны аламыз

 

_.                     (2.14)

 

Секундтағы пакеттердің орташа саны екі таңдалған кодектерге есептелінеді және мынаған тең

 

                                                                               (2.15)

 

Берілген көрсеткіштер NGN мультисервисті рұқсат беру желісінің трафигін агрегирациялайтын маршрутизатордың өнімділігіне қойылатын талаптарды бағалауға мүмкіншілік береді. А қосымшасының анализі мұндай маршрутизаторды таңдау өте шектелген нұсқа санынан жүзеге асырылатынын көрсетеді.

Ойластырылған пакеттер ұзындығына, желінің қандай топтары және қалай ең көп жүктейтіні талданады. Ол үшін 5 кестеде және диаграмма құралады, 2 сурет.

 

Кесте 6 - пайдаланушылардың үш тобының секундына жіберетін пакеттер саны

	секундына жіберетін пакеттер саны
	G.711	G.726
1 топ (π1),%	N11	N12
2 топ (π2) ,%	N21	N22
3 топ (π3) ,%	N31	N32

 

1 сурет- Үш топпен жіберілетін пакеттер үлесінің мысалы

 

Үш топ пайдаланушыларының жүйе жіберуі туралы қорытынды мысалы.

Пайдаланушылардың ортақ санының 5% ғана құрағанына қарамастан, ең үлкен жіберілетін трафик G.711 и G.726 кодегі бар үшінші топпен жүзеге асырылатыны графиктен көрініп тұр. Қарапайым телефония пайдаланушылары, оның басым саны кезінде, басқаларға қарағанда жүйені азырақ жүктейді.

 

2.2 Есеп.

 

2.2.1 Есептеу бөлім.

Өткізу жолағына қойылатын талаптар оператормен пайдаланушыға көрсетілетін қызмет көрсетудің сапасының кепілдігімен анықталады. QoS параметрлері ITU Y. 1541 ұсынысында суреттелген. Ерекше атап кетсе, әңгімені жіберген уақыттағы  соңынан соңына таралудың кідірісі 100 мс аспауы тиіс, шектің кідірісінің  50 мс асу ықтималдылығы 0,001 аспауы тиіс, яғни

 

 мс,

p

 

Соңынан соңына кететін кідіріс келесі кұраушылардан қосылады:

 

                                                            (2.16)                                                                        

 мұндағы t_p – соңынан соңына пакетті жіберу үшін кететін уақыт;

 t_пакет -  пакетизация уақыты (трафик және кодектің түріне байланысты);

 t_ад – рұқсат беру желісіндегі транспортировка кезінде жіберілетін кідіріс уақыты;

t_сore – транзитті желіде таралудың кешігу уақыты;

t_буф  - кіріс буфердегі кешігу уақыты.

6- кестеден байқағанымыздай, төмен жылдамдықтағы кодектерді қолдану кешігудің негізгі бөлігін жұмсайды. Және де қабылдау буферіндегі кешігу де жоғары болады, сондықтан қол жетімділік желісі мен транспортты желіде минимал кешігуді қамтамасыз ету керек. 

Қол жетімділік желісінде кешігу 5 мс-тан артық емес деп алайық. IP-пакет тақырыпшасын (заголовок) тазарту уақыты тұрақты шамаға жақындайды. Пакеттердің түсу аралығының бөлінуі экспоненциалды заңдылыққа бағынады. Сол себепті агрегаттаушы  маршрутизатордағы үрдісті анықтау үшін  M/G/1 модельді қолдануға болады.

Осы модельге байланысты жүйенің орташа шақыру уақытын анықтайтын формула  белгілі [19].

 

                                         ,                                          (2.17)

 

мұндағы τ_j  - бір пакетке қызмет көрсетудің орташа ұзақтығы;

- вариация коэффициентінің квадраты,

λ_j - N_{Σ_секj} бірінші есептен алынатын ағын параметрі;

    t_а∂- пакеттің қол жетімділік желісіндегі орташа кешігу уақыты,  t = 0,005 с.

Нөлге тең емес вариация коэффициенті ToS өрісінде  IP тақырыпшасын қолданғандағы мүмкін ығысуларды ескереді. Сондай-ақ, IP-пакетті тазарту (обработка) уақыты маршрутизаторда пайдаланылатын тазарту ережелерінен тәуелді. (5.17) формуладан бір пакетке қызмет көрсетілетін максимал орташа ұзақтық шамасының қол жетімділік желісіндегі орташа максимал кешігу уақыты шамасына тәуелділігі шығады.

 

                                   .                                              (2.18)

 

Бұл тәуелділікті MathCad қолданбалы программасы көмегімен саламыз.

  

 

 

 

 

 

 

3 сурет-Бір пакетке қызмет көрсетілетін максимал орташа ұзақтық шамасының қол жетімділік желісіндегі G.711 кодекіне арналған орташа максимал кешігу уақытына тәуелділігі

 

Қызмет көрсету интенсивтілігі  қол жетімділік желісіндегі пакеттің орташа кешігу уақытына байланысты, яғни кері пропорционал:

                                                 .                                                 (2.19)

 

2.18 және  2.19 формулалары арқылы қол жетімділік желісіндегі орташа кешігу уақытын және екі кодек типіне t_ад = 5 мс кешігу нормасындағы қызмет көрсету интенсивтілігін есептейді.

ij уақыты мүмкін екі мәннің кішісі болып таңдалуы тиіс. Бірінші шама – соңғы формуладан алынады. Екінші шама – жүйенің жүктелуінің шектеу шарты - р бойынша анықталады. Әдетте бұл шама 0,5-тен аспауы керек.

Қол жетімділік желісінің орташа кешігуі 5 мс  болғанда, қолдану коэффициенті мынаған тең:

 

                                                      (2.20)

 

Кодектер әртүрлі болған жағдайдағы қолдану коэффициентін есептеу.

Мұндай жоғары қолданыста параметрлердің аз ғана флуктуациясы жүйенің жұмысының тұрақсыздығына әкелуі мүмкін. 50% қолданыстағы жүйе өлшемдерін анықтаймыз. Қызмет көрсетудің орташа ұзақтығы келесі:

 

                                    .                                                              (2.21)

 

Осы жағдайдағы қызмет көрсету қарқындылығы

 

                                         .                                                          (2.22)

 

Қол жетімділік желісіндегі кешігу төмендегідей анықталады:

 

 

λ және τ белгілі кезде  ықтималдығын анықтау дұрыс емес, себебі Y.1541-де соңынан соңына тарататын ықтималдық  P{t>50Mc} < 0.001 тең.  

Пакеттің орташа өлшемі h болғандағы талап етілген өткізу жолағын анықтаймыз:

 

                                (бит/с).                                                (2.23)

 

 

Алынған нәтижелерді салыстырамыз (5 суретті қара)

 

 

5 сурет – Есептеу нәтижесі көрінісі: талап етілген өткізу жолағы

 

Графиктен көруімізше, Triple Play қызметін қолданып бірдей ақпаратты, яғни бірдей көлемдегі ақпаратты тарату үшін әртүрлі өткізу жолағы керек екені белгілі. Пакет ұзындығы 200 байт болатын G.711 кодекін қолданғанда, кіші өткізу жолағы қажет. Ал, пакет ұзындығы  120 байт болатын G.726 сығылған кодекін қолданғанда, үлкенірек өткізу жолағы керек.

Абоненттердің құрылымдық құрамында бейне көрініс қолданатын пайдаланушылар тобы жоқ, яғни π_2ll=π₂+π₂ деп қарастырайық. Жоғарыда келтірілген анализ бойынша, жоғары жылдамдықпен мәлімет тарататын және бейне көрініс қызметін көрсететін сервистерді қолданғанда туындайтын  пакеттер санын есептеу керек.

ЧНН-да пайда болатын генерациаланған пакеттер саны:

 

             .                        (2. 24)

 

Мұндағы   N_tel – тәуліктік ең үлкен жүктемедегі (в час наибольшей нагрузки) барлық пайдаланушылармен генерациаланған телефония пакеттерінің саны;

Nint – тәуліктік ең үлкен жүктемедегі екінші топ пайдаланушыларымен генерациаланған интернет пакеттерінің саны;

π_2H – абоненттердің жалпы құрылымындағы екінші топ пайдаланушыларының үлесі;

n_j - G.711кодекін қолданғандағы секунд ішінде бір абонентпен генерациаланған пакеттер саны;

t- сөйлесудің орташа ұзақтығы, секундпен;

f — тәуліктік ең үлкен жүктемедегі шақырулар саны;

N — пайдаланушылар саны.

1 секундтағы пакет саны:

 

                   .                                   (2.25)

 

Кешігу 5 мс нормасындағы бір пакетке орташа уақыты қызмет көрсетудің:

 

.

Қолданыс коэффициенті:

Жүйені 50% қолданғанда:

 

Талап етілген өткізу қабілеті:

 

 Екінші кодек үшін дәл осындай есептеу жүргіземіз. Алынған нәтижелерді салыстырамыз (6 суретті қара)

 

6 сурет - Есептеу нәтижесінің көрінісі: талап етілген өткізу жолағы

Графиктен көруімізше, бірдей көлемдегі ақпаратты тарату үшін әртүрлі өткізу жолағы керек екені мәлім. Пакет ұзындығы 200 байт болатын G.711 кодекін қолданғанда, үлкен өткізу жолағы қажет. Ал, пакет ұзындығы  120 байт болатын G.726 кодекін қолданғанда, кішірек өткізу жолағы керек.

Құрастырылған модел желі параметрлрін есептеуге мүмкіндік береді, атап айтсақ: қол жетімділік желісіндегі кешігу уақытына байланысты болатын белгілі бір ұзындықтағы бір IP-пакетке қызмет көрсетуге кеткен уақыт пен қарқындылық.

 

3. 3 тапсырма.

 

а) MATHCAD бағдарламасының көмегімен MPLS-та туннельдеу эффектісінің математикалық моделіне есептеу жүргізу.

б)  N түйіндерден туннельде пакеттердің болу уақытын V₁ (N) есептеу.                        

в)  LSP-та туннелсіз пакеттердің болу уақытын V₂(N)есептеу.

г)  Есептелген нәтижелер негізінде әр түрлі нұсқаларды салыстыру және бірінші түйін мен N түйіні арасындағы туннельді ұйымдастыру мүмкіндігі туралы қорытынды жасау.

Берліген тапсырмалар 7- кестеде берілген MPLS технологиясында туннелдеу тиімділігінің математикалық моделінің есептелуін MATHCAD немесе басқа программа да қолданып келтір.

Есептеу нәтижесіне сүйеніп, бірінші және N-түйіндер арасындағы туннельді ұйымдастыру тәсілдерін салыстырып, қорытынды  жасау.

Мұндағы:

   λ    -   кіріс тапсырыс ағынының интенсивтілігі;

 1/μ – LSP түйінінде қызмет көрсететін маршрут жүктемесі ρ=λ/μ стационар режимдегі М/М/m жүйесінің орташа қызмет көрсету уақыты,

m – түзету коэффициент.

 

 

Фамилияның бірінші әріпі	АБОП	ВГЧУ	ДЖЧ	ЗИЫ	УЛЦ	ЛМЙ	НРШ	СТЩ	ФЭ	ЮЯ
N маршрутиза тор саны	10	15	25	45	50	100	30	70	60	80
Сынақ кітапшасы номерінің соңғы саны	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ρ1	0,60	0,75	0,65	0,70	0,75	0,60	0,65	0,75	0,65	0,75
ρ2	0.70	0,85	0,70	0,80	0,85	0,70	0,70	0,85	0,70	0,85
ρ2	0,80	0,9	0,85	0,90	0,95	0,80	0,85	0,95	0,85	0,95
Сынақ кітапшасы номерінің  соңғысының алдындағы саны	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
μ, с-1	900	800	1000	750	840	1100	850	900	700	760
m	1,02	1,03	1,08	1,05	1,04	1,06	1,02	1,06	1,02	1,09

 

Мұнда:

-тапсырыстың кіріс ағынының серпінділігі.

 -стационарлы жағдайда М/М/m жүйесінде қызмет көрсету уақыты

 жүктеме, LSР- маршрутының түйінімен қымет көрсетіледі.

m-  түзету коэффициенті

 

LER-( Label edge router (шеткі (краевой) белгі маршрутизаторы) - MPLS желісінде LSP пайда қылатын (инициирующий) маршрутизатор.

LSP- Label switched path (белгісі (метка) бойынша коммутацияланатын маршрут) - екі маршрутизатор арасында MPLS(маршрут) пакеттердің  ағынын қамтамасыз етеді. Жалпы алғанда LSP ATM және Frame Relay технологиясының  каналдарына ұқсас.

LSR- Label switched router (белгі бойынша коммутациялайтын маршрутизатор) - LSP пайда болуын қамтамасыз ететін және LER арасында орналасатын MPLS маршрутизаторларының бірі.

 

3.1 3 есепке әдістемелік нұсқау.

MPLS желісінде туннелдеу алгоритмі.

MPLS технологиясының басты айырмашылығы: IP-маршрутизаторлары әрбір пакет тақырыпшасын келесі маршрутизаторға жіберу бағытын таңдау үшін сараптайды. MPLS технологиясында тақырыпша тек бір рет желі кірісінде сарапталады, содан соң пакет пен ағынның сәйкестігі орнатылады. 

MPLS коммутациясының принципі белгі алмасуымен сипатталады. Жіберілген кез келген пакет FEC (Forwarding Equivalence Class) желілік деңгейдің әрбіреуі белгілі бір  белгімен идентификацияланатын класымен негізделеді. LSR (Label Switching Router) белгі бойынша коммутациялайтын маршрутизатордың белгі мәні MPLS желісіндегі көршілес түйіндер арасындағы аймақ үшін ыңғайлы. 1 суретте LSR1 шекаралық маршрутизаторы – кіріс, ал LSR4 – шығыс маршрутизаторы. Бір FEC тегі пакеттер өтетін маршрутизаторлар тізбегі (LSR1,..., LSR4) LSP (Label Switching Path) белгісі бойынша коммутацияланатын LSP виртуалды трактын  құрады.

Сонымен, MPLS технологиясының негізгі ерекшелігі: көптеген мүмкіндіктер туғызатын пакет тақырыпшасындағы IP – адрестің сарапталуынан пакеттер коммутациясы үрдісінің бөлінуі.

 

7 сурет - Туннелді құру

 

MPLS технологиясының тағы бір маңызды артықшылығы: оның негізінде пакетпен тек бір ғана белгі емес, коптеген (стек) белгі жіберу мүмкіндігінің барлығы.    

Қосу шығару операциясының таңбасы   ( push | pop ) стек операциясы ретінде анықталады. Коммутация  нәтижесі тек жоғарғы стек  белгісімен  береді, төменгісі жоғарғы операцияны шығарғанша  мөлдір болып беріледі. Бұл әдіс mpls желісінде топтық иерархия құрады және тунельді беруді ұйымдастырады.   

Бұның мағынасы mpls желісінің басқарылуын  айқын көрінетін аралық маршрутизаторларды  қолданбай барлық пакет жіберу  күре жолдарын басқару  мүмкіндігі. Аралық маршрутизаторларда  тунелдер жасау жолы арқылы  алынады және олар   бірнеше желі бөліктерін  1-суретте көрсетілгендей қамтуы мүмкін

Барлық шеткі маршрутизаторлар  MPLS (LER1, LER2, LER3 и LER4) BGP протоколын қолданады және белгі бойынша коммутацияланатын тракт LSP-оның арасында (LSP1) құрады. LER1 білетіні оның келесі баратын белгіленген орыны - LER2, себебі ол жіберушіден мәлімет таратады, олардың міндеті LSP- оның арасында (LSP1) желінің екі сегменті арқылы өту . Өз ретінде , LER3 білетіні оның келесі баратын белгіленген орыны - LER4,т.с.с. Бұл шектеулі төрт LER , LDP  протоколын қолданатын болады ал   LER (LER4 осы сценаридегі)  шығысындағы алу және сақтау  белгісінен кірістегі LER (LER1)- ға дейін.

 

8 сурет- Транзитті  маршруты

 

Бірақ  мәліметтердің LER1ден LER2ге берілуі үшін  олар бірнеше транзитті LSR (осы жағдайда 3) маршрутизаторларынан өтуі тиіс. Осылайша екі LER (LER1 және LER2) арасында жеке  жаңа LSP (LSP2) ( 8суретті қара ) тракт пайда болады , және ол LSR1, LSR2 және  LSR3 қамтиды. Ол неегізінде  осы екі LER  арасында тунелді көрсетеді. Бұл трактідегі белгіленулер LSP1 жасалған белгіленуден өзгеше.

9 сурет

 

 Бұл LER3 пен  LЕR4 үшін  де  арасында орналасқан LSR-дегідей  дұрыс. Осы соңғы  бөлікке LSP3 фактісі жасалады. Осы нәтижеге жету үшін пакетті екі желілік сегмент арқылы жіберуге  стек белгілену концепциясы қолданылады. Пакет LSP1, LSP2 және  LSP3  арқылы жүретіндіктен ол екі бөлек белгіленуді қатар алып жүреді. Әрбір сегментке қолданылатын жұп келесідей: бірінші сегментке--LSP1 және LSP2 үшін  белгілену, ал екінші сегментке -- LSP1 и LSP3 үшін белгілену.

Пакет бірінші желіден кеткенде және  шеткі кедендік LER2 маршрутизатормен  қабылданғанда ( 3суретті қара ), ол LSP2 үшін  белгіні өшіріп,   LSP3 меткасына ауыстырады сонымен қатар LSP1 белгіленуін пакет ішінде келесі сілтеме белгіленуге ауыстырады. LЕR4 пакетті тиісті адреске жіберерде  екі белгіленуді де өшіреді.

MPLSтегі  туннелдеу эфектісінің математикалық  түрі өз ретінде жаппай қызмет көрсететін  жүйелі кезекті желіні көрсетеді.

Бағаланатын өлшемдері:

Орташа үзіліссіз қызмет көрсету уақыты (шұғылдану кезеңі) және пакеттің n-м түйінінде болуының орташа уақыты. Шұғылдану кезеңінде (яғни үзіліссіз, босатылусыз)   қызмет көрсетілетін пакеттер  шығыста  топқа біріктіріледі де бума деп аталады.  Буманың орташа ұзындығы  пакеттер санымен беріледі.  Шеткі  1 - түйінн кірісіне пуассондық бума түседі кіріс бумасының қарқындылығы 1/μ болатын ақпарат және жүйедегі орташа қызмет көрсету  уақыты М/М/m стационарлық шартта  ( ρ=λ/μm<1 болғанда) бұл да пуассондық болып табылады  сондай λ қарқындылықпен. Бірақ тізбекпен қосылған кезекте біз әр түйінді  басқасына тәуелсіз қарастыра алмаймыз.

Егер біз түйінде келесі екі бірінен соң бірін келетін  ақпаратты қарастыратын болсақ, n (n≥2) онда осы екі түсетін  ақпараттар арасындағы уақыт аралығы түсу уақытына тәуелді және басқа түйіндегі қызмет көрсетіледі.

 

 

                                              10 сурет

 

Бірінші түйіннің ерекше болуы (n=1) анық және ақпараттардың тікелей , басқа ешқандай түйінмен өтпей түсуімен байланысты. Екінші түйіннің (n= 2)  жұмыс  ерекшелігі ақпарат бумасының нақты көзі ретінде  қарастырыла алады. Ондағы пакеттердің қозғалуының  күрделілігі екі құбылысқа негізді:

а) Бумалардың тіркелуі, бірінші түйінене шығатын;

б) осы бумалардың фрагментациясы.

Бірінші  тіркелу құбылысы барлық бірінші емес n (n≠1)  түйінге қатысты  және бірінші k – сыншы пакет бумасы осы түйінде соңғы (k - 1)-інші пакет бумасын  қуып жетумен түсіндіріледі және екі пакет — k - сыншы мен (k - 1)-інші тиісті түрде тіркелінеді 4-суретте көрсетілгендей. Екінші фрагменттелуі құбылысы 5-суретте көрсетілгендей сондай айқын емес және  тек екінші түйінде ғана болады, бірақ  жеткілікті көрнекті. Бірінші түйінде j номерлі к бумасының пакетіне қызмет көрсетілісін делік және сол уақытта  осы бірінші түйінге келесі j + 1 номерлі пакет түссін ол пакеттің қызмет көрсетілу уақыты   j пакетінікінен артық болсын. Екінші  түйінде осы уақытта кезек болмасын да j пакетіне бірден қызмет көрсетілсін  онда j + 1 және j пакеттеріне бір мезгілде 1 және 2 түйіндерінде   қызмет көрсетіледі. Пакет j 2 түйінінен кеткенде , j+1 пакеті 1 түйінде қолданыста болады себкбі оның қызмет көрсетілу уақыты ұзағырық.

 

 

11 сурет

 

Осы екі құбылысты MPLS  тунельдеу эффектісінің  математикалық талдауы пакеттің  N түйінді туннельде  болу уақытының келесідей формуласын шығарады:

 

                                                  (3.1)

 

мұнда   γ-  Эйлера тұрақтысы (γ=≈0.577), N > 2.

Формула (1) LSP туннелінде жеке жұпты «шығыс түйінді - тағайындалған түйінді» ұйымдастырудың пайдалылығын есептеуге (желінің берілген жүктемесінде р  мен нормативті қызметтің сапасында)  қол жеткізеді. Соның көмегімен  жеке  тунельденген LSP көпшілік шындық жағдайда тиімді таңдалатын жұмыс режимі  деп көрсетуге болады.

MPLS-желісіндегі маршрутты қарастырайық  ол N түйінен және соладың арасында мәлімет беретін физикалық каналдардан тұрсын. Маршрут үш объектіге тиесілі: LSR_H (LSR көзі) LSRн (LSRтағайындалу орны) және

MPLS - желісіндегі маршрутты қарастырайық  ол N түйінен және соладың арасында мәлімет беретін физикалық каналдардан тұрсын. маршрут үш объектіге тиесілі: LSR_H (LSR көзі) LSRн (LSRтағайындалу орны) және беру траффигінің беруші класы.

Λ - бұрынғысынша сұраныс санын білдірсін, ал 1/μ орташа ландырылған уақыт пуассондықағанда қарқындылықтың шекті мүмкін болатын  ақпараттың түйіндегі қызмет көрсетілуінің уақытымен  анықталсын. Сәйкесінше, ρ=λ/μ  жүктемені білдіреді , LSP- маршруты түйінінде қызмет көрсетілетін. Осы жүктемеге түйіндердің  қызмет көрсетуі, берілген LSP- маршрутына кіретін, осы берілген  MPLS желісінің  негізгі жұмысы болып танылады.

Контекстегі қойылған тапсырманың LSP- тунелдің ұйымдастырудың шешім қабылдау стратегиясының ізделінуі,  қосынды V₂(N) пакеттің тұру уақыттының  өзгеше нұсқалы бағалануын  LSP-підегі тунельсіз жолдағы В- Эрланг формуласын қолдануы мүмкін, V₁ (N)мен салыстыруға дұрыс шешім болу үшін.

6 суретте ақпараттың берілуінің екі түрі де көрсетілген LSP- туннелдің болуыменен және болмау жағдайы да көрсетілгенБірінші жағдайда пакеттің желіде болуының қосынды уақыты V₁ (N)тең болады, ал екіншісінде сол пакеттің желіде болу уақыты V₂(N)тең болады. LSP- туннелдің n-түйініндегі болмау жағдайын зерттеп талдау үшін, LSP-де берілетін пакет, түсіндіру үшін   М/М/1/К моделді,  секундына μ₂=μ/(1+μ) пакет  жылдамдықты және максималды пакет санымен буфе жадысында сақтай алатын қолданған дұрыс.

Бұл модельдегі пакеттерде тунельді ұйымдастырылған жағдайдағы пакеттермен бірдей, ал буфер өлшемінің шектелуі тунелдің болу және болмау жағдайында нақ бірдей болатындай таңдалған.

 

 

 

                                                      12 сурет

 

Инженерлік айырмашылығы MPLS пен дәстүрлі тунелдеуде  MPLS топологиясының моделінде. Дәстүрлі тунелде бір шетінен келесі шетіне тікелей желінің ішімен өтеді. Ал MPLS жағдайында тунелдер желі ішінде тек желі бөлігенің трафигін басқару үшін ғана  жасалады. Яғни LSP-де М маршрутизаторлы кірістегі LSRi-ден шығыстағы LSR_m-дейін LSP тунелін жасауға болады, мысалы, LSRs кірістен LSR_n шығысқа дейін N<M. Т болғанда. Яғни қысқа уақытқа жасалынған LSP-тунелдері MPLS-те желі ішінде басталуы мүмкін, қолданушының желі шетіндегі қосымшасынсыз да. Бұл осы моделдің практикалық қолданылуына  аса маңызды: пайдаланушылар  қарапайым  IP- пакетті, өз қосымшаларында адрестеуді, тіпті  локалдық желіде де қолдана береді. Тунелді ұйымдастыру эфектісі V1 мен V2 айырымына тең болады. Осы болжауда келесі алгоритім ұсынылады: 

1) Қадам  Жорамалданады N = М.

2) Қадам  п = 1,2 N үшін К_n –дегі бума көлемі анықталады, келесі формуламен

                                               .                                               (3.2)

 

1Қадам  MPLS желісіндегі  N түйінді (маршрутизатрлы) V₂(N) пакеттің болу уақыты анықталады, ұйымдастырылмаған LSP – туннелді n түйініндегі шектеулі кезекті , Кn ұзындықты  келесі формуламен.

 

                     ^.                      (3.3)

4 Қадам  (1)формула бойынша LSP – туннелдегі V_t(N) болу уақыты анықталады

13 сурет

 

5 Қадам V₁(N)  V₂(N)өлшемдер салыстырылады.Салыстырмалы ұзындығы V₁(N) и V₂(N). Оң мәнді болса нәтиже бірінші түйінмен N түйінді арасындағы тунел дұрыс боп саналмайды. Керісінше жағдайда бірінші мен N түйін арасында тунел ұйымдастыру шешімі қабылданады алгоритм  осымен аяқталады.

 

 

                14 сурет                                             15 сурет

 

Бұл алгоритм  тиімді LSP-туннелді таңдауға мүмкімдік береді MPLSтің M түйінді (маршрутизаторын)  фрагменті ішінде немесе одан бас тартуға. LSP-туннелінің ұйымдастырылуының өзі көрсетілген алгоритмде екі қортындыға әкеледі ( туннелді и  туннелсіз) пакеттің 1 түйінен N түйінге дейінгі орташа  қосынды уақытқа тексерілетіні оның шеткі шығыс түйінінің LSP-туннелімен  ортақ болуы мүмкін.  Тексерудің мәнін V₁ мен V₂.  Салыстырумен жүргізіледі.

Желі өзіне 50 түйінді қосады, өзара LSP қосылған, және олар арқылы LSP-туннелін салуға болады. Желі 1225 жұп шығыс көзімен-белгілі тағайындалуы бар. Барлық буферлер k пакеттімен өлшемді.

Тунелді ұйымдастырудың ұтысы V₁ мен V₂ айырымына тең. LSP жүктемесі  р=0,75 до р=0,85 диапазонында жатады. Есептеулер қортындылары 7-9 суретте келтірілген.

Бұл суреттерден көрінетіні: р=0,75 үшін тунелді ұйымдастыру тиімділігі N≤14,  р=0,8 үшін  N≤25, ал р=0,85 үшін тунелді ұйымдастыру тиімділігі  барлық жолда яғни. N≤50.

                             

Әдебиеттер тізімі 

1. Будников В.Ю., Пономарев Б.А. Технологии обеспечения качества обслуживания в мультисервисных сетях / Вестник связи.- 2000.- №9.

2. Варакин Л. Телекоммуникационный феномен России / Вестник связи International.- 1999.- №4.

5. Варламова Е. IP-телефония в России/Connect! Мир связи.- 1999.- №9.

3. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи.-т. 1.- М.: Радиои связь, 1998.

4. Гольдштейн Б.С., Ехриель И.М., Рерле Р.Д. Интеллектуальные сети.- М.: Радио и связь, 2000.

5. Кузнецов А.Е., Пинчук А. В., Суховицкий А.Л. Построение сетей IP-телефонии.