Расчет пропускной способности для проектируемой сети доступа

Расчет пропускной способности для проектируемой сети доступа. В зависимости от класса обслуживания, подключаемым абонентам может предоставляться либо гарантированная полоса пропускания CBR , либо негарантированная UBR . Классы сервиса содержат ряд параметров, которые определяют гарантии качества сервиса. Предусмотрено несколько классов сервиса - CBR, VBR, UBR и ABR появился совсем недавно. Гарантии качества сервиса могут определять минимальный уровень доступной пропускной способности и предельные значения задержки ячейки и вероятности потери ячейки таблица 3.2 . Таблица 3.2 Класс сервиса Гарантии пропускной способности Гарантии изменения задержки Обратная связь при переполнении CBR - UBR Сервис CBR constant bit rate, сервис с постоянной битовой скоростью представляет собой наиболее простой класс сервиса.

Когда сетевое приложение устанавливает соединение CBR, оно заказывает пиковую скорость трафика ячеек peak cell rate, PCR , которая является максимальной скоростью, которое может поддерживать соединение без риска потерять ячейку.

Затем данные передаются по этому соединению с запрошенной скоростью - не более и, в большинстве случаев, не менее 3 . Любой трафик, передаваемый станцией с большей скоростью, может сетью просто отбрасываться, а передача трафика сетью со скоростью, ниже заказанной, не будет удовлетворять приложению.

CBR-соединения должны гарантировать пропускную способность с минимальной вероятностью потери ячейки и низкими изменениями задержки передачи ячейки.

Когда приложение заказывает CBR сервис, то оно требует соблюдения предела изменения задержки передачи ячейки. Сервис CBR предназначен специально для передачи голоса и видео в реальном масштабе времени.

Для соединений CBR нет определенных ограничений на скорость передачи данных, и каждое виртуальное соединение может запросить различные постоянные скорости передачи данных.

Сеть должна резервировать полную полосу пропускания, запрашиваемую конкретным соединением.

В отличие от CBR, сервис UBR unspecified bit rate, неопределенная битовая скорость не определяет ни битовую скорость, ни параметры трафика, ни качество сервиса.

Сервис UBR предлагает только доставку по возможности, без гарантий по утере ячеек, задержке ячеек или границам изменения задержки.

Разработанный специально для возможности превышения полосы пропускания, сервис UBR представляет собой адекватное решение для тех непредсказуемых взрывных приложений, которые не готовы согласиться с фиксацией параметров трафика. Вместе с тем, UBR позволяет обеспечить максимальную пропускную способность в том, случае, когда происходит сложение нескольких потоков данных, имеющих разнесенные во времени пики нагрузки.

Главными недостатками подхода UBR являются отсутствие управления потоком данных и неспособность принимать во внимание другие типы трафика.

Когда сеть становится перегруженной, UBR-соединения продолжают передавать данные.

Коммутаторы сети могут буферизовать некоторые ячейки поступающего трафика, но в некоторый момент буфера переполняются и ячейки теряются.

А так как UBR-соединения не заключали никакого соглашения с сетью об управлении трафиком, то их ячейки отбрасываются в первую очередь.

Потери ячеек UBR могут быть так велики, что выход годных ячеек может упасть ниже 50 , что совсем неприемлемо. Для устранения этого недостатка в мультиплексорах ASAM компании Алкатель допускается использование режима UBR , который предоставляет возможность абоненту устанавливать минимально гарантированную скорость передачи - MCR. Обычно трафиковые характеристики задаются в виде типовых профилей абонентов.

Допустим, что для самых крупных пользователей, имеющих собственную ЛВС, будет использоваться профиль 1, который будет обеспечивать класс сервиса CBR и скорость передачи в сеть не ниже 1 Мбит с, а прием информации от сети - 8 Мбит с. Для пользователей, имеющих небольшие ЛВС, будет устанавливаться профиль 2, который будет обеспечивать класс сервиса UBR и гарантированную скорость передачи в сеть не ниже 256 Кбит с, а гарантированную скорость приема из сети не ниже 512 Кбит с, соответственно, максимальные скорости передачи 512 Кбит с и приема 1024 Кбит с. Индивидуальным пользователям будет устанавливаться профиль 3, который будет обеспечивать класс сервиса UBR и гарантированную скорость передачи в сеть не ниже 128 Кбит с, а гарантированную скорость приема из сети не ниже 256 Кбит с, соответственно, максимальные скорости передачи 256 Кбит с и приема 512 Кбит с. Тип пользователя определяет тип модема ADSL, который будет устанавливаться.

В соответствии с запросом заказчика, на сети будет устанавливаться 80 модемов PC-NIC индивидуальные пользователи , 80 модемов Home малые ЛВС и 4 модема PRO крупные ЛВС . Следовательно, для абонентов с модемами PRO будет устанавливаться профиль 1, для абонентов с модемами Home будет устанавливаться профиль 2, для абонентов с модемами PC-NIC будет устанавливаться профиль 3. На первом этапе внедрения рассматриваемой сети доступа будет использоваться режим постоянных некоммутируемых виртуальных соединений, т.е. за каждым пользователем будет закрепляться фиксированный VP VC. Определение соответствия между суммарными абонентскими скоростями и имеющейся пропускной способностью производится исходя из следующих условий 1. Максимальная суммарная скорость всех абонентов класса CBR вместе с суммой минимальных гарантированных скоростей всех абонентов класса UBR не должна превышать эффективной пропускной способности используемой среды передачи в нашем случае STM-1 CBR UBRmin Kисп STM-1 где - Kисп - допустимый коэффициент использования среды передачи, равный - 0,95. STM-1 - суммарная полезная нагрузка действительной АТМ ячейки в STM1 С-4 составляет 155,52 26 27 149,76 Мбит с. 2. Сумма максимальных негарантированных скоростей передачи всех абонентов класса сервиса UBR не должна превышать имеющейся полосы пропускания системы передачи, умноженной на коэффициент перегрузки MCR - минимальная пропускная способность, гарантированная каждому PVC или SVC. Эта скорость в битах в секунду выбирается абонентом в соответствии с объемом данных, которые он собирается передавать по сети, и гарантируется она оператором.

Если пакетные посылки не превосходят скорость порта подключения абонента и пропускная способность сети в данный момент свободна, то абонент может превысить согласованное значение MCR. Скорость, с которой абонент посылает данные при наличии достаточной пропускной способности, называется oversubscription rate. Значение коэффициента oversubscription может от 2 до 6 UBR max Kubr B где Kubr - коэффициент перегрузки имеющейся пропускной способности Kubr 400 - B - пропускная способность Произведем расчет пропускной способности для 1-го мультиплексора ASAM. В соответствии со схемой рис.25 в него включены 14 модемов PC-NIC профиль 3 , 13 - модемов ST Home профиль 2 и 1 модем ST Pro профиль 1 . Таким образом, суммарная гарантированная скорость на NT - интерфейсе этого мультиплексора в нисходящем потоке составляет - для одного модема ST Pro - 8 Мбит с - для 13 модемов ST Home - 13 х 512 6,656 Мбит с - для 14 модемов ST PC-NIC - 14x 256 3,584 Мбит с - общая гарантированная скорость 18,240 Мбит с. Таким образом, суммарная гарантированная скорость значительно меньше имеющейся пропускной способности среды передачи 18,240 149,76х 0,95 142,272 Мбит с Произведем расчет суммы максимальных негарантированных скоростей для абонентов с классом обслуживания UBR - для 13 модемов ST Home - 13x1,024 13,312 Мбит с - для 14 модемов ST PC-NIC - 14x512 7,168 Мбит с - суммарная максимальная скорость - 20,480 Мбит с Проверим выполнение условия 2 для нашего случая, для этого определим пропускную способность, оставшуюся на негарантированную передачу 142,272 - 18,240 124,032 Мбит с Как видно из приведенных вычислений оставшаяся полоса пропускания больше требуемой суммарной максимальной скорости для негарантированного трафика UBR . Таким образом, для рассмотренного мультиплексора полностью выполняются условия 1 и 2. Поскольку число и типы абонентов, подключенных к остальным мультиплексорам не превышают число абонентов в 1-ом мультиплексоре, то пропускной способности подключенных к ним трактов STM-1 вполне достаточно, для обеспечения всех абонентов необходимым качеством передачи данных.

Поскольку все абоненты, указанные на схеме, требуют выхода в сеть Интернет и на первом этапе используется режим полупостоянных соединений, то самым узким местом в сети доступа является поток STM-1, связывающий АТМ - коммутатор с сервером доступа в Интернет.

Проведем аналогичные расчеты для этого интерфейса с учетом условий 1 и 2. Таким образом, суммарная гарантированная скорость на этом интерфейсе в нисходящем потоке составляет - для 4-х модемов ST Pro - 8х4 32 Мбит с - для 80 модемов ST Home - 80 х 512 40,960 Мбит с - для 80 модемов ST PC-NIC - 80x 256 20,480 Мбит с - общая гарантированная скорость 93,440 Мбит с. Таким образом, суммарная гарантированная скорость меньше имеющейся пропускной способности среды передачи 93,440 149,76х 0,95 142,272 Мбит с Произведем расчет суммы максимальных негарантированных скоростей для абонентов с классом обслуживания UBR - для 80 модемов ST Home - 80x1,024 81,92 Мбит с - для 80 модемов ST PC-NIC - 80x512 40,960 Мбит с - суммарная максимальная скорость - 122,880 Мбит с Проверим выполнение условия 2 для нашего случая, для этого определим пропускную способность, оставшуюся на негарантированную передачу 142,272 -93,440 48,832 Мбит с С учетом коэффициента допустимой перегрузки Kubr 400 получим 48,832 х 4 195,328 Мбит с 122,880 Мбит с Таким образом, сумма максимальных скоростей для всех абонентов класса UBR не превышает расчетное значение имеющейся пропускной способности с учетом расчетного значения коэффициента перегрузки, т.е. условие 2 также выполняется для рассматриваемого интерфейса.

Проведенные расчеты показывают, что выбранный вариант построения сети доступа полностью удовлетворяет требованиям по пропусканию нагрузки проектируемой сети. Глава