Rambler's Top100
 
 
Статьи ИКС № 12 2010
Игорь УСПЕНСКИЙ  08 декабря 2010

Повышаем эффективность корпоративной мультисервисной сети

Одна из проблем региональных корпоративных мультисервисных сетей – недостаточность канальных ресурсов. Повысить эффективность функционирования такой сети можно путем комплексной оптимизации параметров сетевых протоколов. Этот подход – экономически выгодная альтернатива замене сетевого оборудования, требующей немалых затрат.

Игорь УСПЕНСКИЙ, «Информсвязь Холдинг»Значительная часть каналов связи в регионах – это средне- и низкоскоростные каналы невысокого качества. Их реальная пропускная способность, как правило, не превышает 30–50% максимально возможной.

В качестве критерия эффективности функциони­рования мультисервисной сети целесообразно выбрать информационную скорость передачи в канале связи. Этот параметр характеризует количество передаваемой через канал полезной информации в единицу времени. Очевидно, что даже на «идеальных» каналах без потерь информационная скорость будет меньше пропускной способности из-за присутствия в блоках передаваемых данных служебной информации протоколов (ее объем – от 2 до 75% в зависимости от технологии передачи и конкретных настроек).

Опыт работы с региональными мультисервисными сетями связи показывает, что при традиционных методах построения сетей информационная скорость не превышает 25–30% теоретически возможного максимума. Такие низкие значения обусловлены потерями в каналах связи при передаче данных и высокой избыточностью, вносимой служебной информацией инкапсулируемых протоколов.

Повысить эффективность функционирования мультисервисной сети можно путем физического увеличения доступных ресурсов: замены существующих каналов связи на более качественные с более высокой пропускной способностью, увеличения их количества, установки более производительного и высокотехнологичного телекоммуникационного оборудования. Такой способ очень затратен и рассчитан на долгосрочную перспективу. Другой путь – настройка используемых в сети протоколов путем подбора их параметров. Здесь затраты значительно ниже, однако трудность заключается в том, что для повышения эффективности нормально функционирующей мультисервисной сети связи требуется не изменение одного-двух параметров какого-нибудь одного протокола, а нахождение оптимального сочетания значений большого количества параметров всех работающих в сети протоколов. Этот процесс часто называют «тонкой настройкой», и именно он наилучшим образом решает поставленную задачу.  

Уточнение архитектуры мультисервисной сети

Наиболее распространенная топология региональных корпоративных мультисервисных сетей – простая или многоуровневая «звезда». Выбор такой топологии зачастую обусловлен стремлением разместить филиалы в областном и районных центрах. При этом узлы сети в районных центрах обычно соединены с областным узлом, а рокадные связи, соединяющие районные узлы между собой, практически отсутствуют.  

В качестве примера возьмем типовую архитектуру региональной мультисервисной банковской сети, в которой мультиплексирование потоков данных на канальном уровне и их приоритизация выполняются протоколом Frame Relay; система телефонии функционирует на базе технологии Voice over Frame Relay, для кодирования голосовой информации используется протокол G.729; платежная система опирается на протокол Х.25, а информационная система – на протокол TCP на транспортном уровне и протокол IP на сетевом.

Модульная модель канала связи мультисервисной сети

Для минимизации времени доставки трафика данных реального времени – голоса и видео – крупные блоки данных от протоколов Х.25 и ТСР/IP подвергаются фрагментации. Это позволяет уменьшить время ожидания в очереди на передачу через канал связи по протоколу Frame Relay. Для протоколов, обеспечивающих гарантированную доставку информации через сеть, применяется процедура решающей обратной связи (на рис. 1 – РОСХ.25 и РОСТСР соответственно). При такой схеме мультиплексирования информационная скорость передачи для отдельно взятого канала будет складываться из информационных скоростей для каждого типа трафика – Х.25, ТСР и голоса.

 При передаче данных в мультисервисной сети осуществляется многоуровневая инкапсуляция, т.е. протоколы верхних уровней используют для передачи данных услуги протоколов нижележащих уровней. Поэтому для изучения работы канала связи обратимся к модульной модели сети, созданной с помощью декомпозиции на уровни. Причем множество (или подмножество) выходных параметров модели нижележащего протокола будет являться множеством (или подмножеством) входных параметров для модели протокола верхнего уровня. Такой подход позволяет:

  • моделировать стек протоколов любой глубины. Независимо от количества протоколов и их сложности возможность анализировать функционирование каждого протокола значительно упрощает моделирование работы канала связи;
  • использовать в качестве блоков моделирования модели любой природы – математические, имитационные или экспериментальные.  

Для проведения оптимизации необходимо выделить параметры протоколов, в наибольшей степени влияющих на эффективность функционирования сети. Такими параметрами являются длины блоков данных, размеры фрагментов, тип дисциплины обслуживания очередей, величины таймеров переповтора и др. (рис. 2). Варьируя с некоторым шагом значения этих параметров, найдем такое их сочетание, при котором эффективность функционирования сети связи будет наибольшей.

  Очевидно, что в случае, когда сеть имеет топологию «звезда», оптимизация работы каналов связи по каждому из направлений обеспечит оптимальность функционирования сети в целом. Таким образом, данное модульное представление канала связи позволяет проводить комплексную оптимизацию параметров протоколов мультисервисной сети.  

Экспериментальная проверка результатов моделирования

 Адекватность модели проверялась на имитационном стенде ИТКС-РБ (рис. 3), который позволяет организовывать передачу голосового трафика (одно–три телефонных соединения), трафика TCP (передачу данных по протоколу FTP) и трафика Х.25. В качестве мультисервисного протокола канального уровня используется Frame Relay. Имитация канала связи осуществляется программными средствами, что дает возможность варьировать параметры линии связи (пропускную способность, вероятность битовой ошибки, время задержки при передаче по каналу).  

 Эксперименты показали, что комплексная оптимизация параметров обеспечивает повышение информационных скоростей на 7–30% в зависимости от набора используемых протоколов, установленного оборудования и характеристик каналов связи.  

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!