методика оптимизации линии связи с помощью моделирования в пакете OPNET

Студент Мемель А, группа ТКС08М
Руководитель Бойко В.В.

Условия формирования рынка телекоммуникаций часто ставят перед специалистами задачу, направленную на оптимизацию линии связи, с целью экономии капитальных затрат. Оптимизация линии основывается на компромиссе между ее стоимостью и производительностью, с одной стороны линия связи должна обеспечивать приемлемую производительность, с другой обладать невысокой стоимостью. Основное правило – высокий коэффициент использования линии связи, линия связи не должна обеспечивать излишнюю производительность.

Рассмотрим методику оптимизацию линии на базе готовой модели. На рис 1. представлена некая модель сети, на которой видно абоненты различных групп входящие в районные сети, районные сети на уровне доступа объединяются маршрутизатором «Azemour». Оптимизировать будем линию на участке общего доступа, одной из районной сети.

Исходными данными для моделирования является трафик генерируемый абонентами различных групп, параметры которого представлены в табл. 1.1, и количество абонентов, табл. 1.2. Первым шагом оптимизации нужно выполнить согласование исходных данных с требованиями к производительности сети по различным видам услуг, табл. 1.3. Основные параметры при согласовании это терпимость к задержкам (время ответа) и пропускная способность на одного абонента. Из табл. 1.3 видно, что для VoIP услуги терпимость к задержкам низкая, а время задержки должно быть не более 150мс., зато для других видов услуг малая задержка менее актуальна. Требования к пропускным способностям ограничим согласно заданным исходным данным из табл. 1.1, которые оговариваются при предоставлении услуг абонентам. Результат согласования исходных данных приведен в табл. 1.4. Вторым шагом выполним моделирование. Введем данные в модель и запустим на выполнение. Исследуемый участок сети Oluad Hamdan – Azemour. Пропускную способность исследуемой линии связи зададим на уровне – 10Мбит/с.

Рисунок 1.1 – Модель сети в OPNET

Таблица 1.1 – Параметры трафика, создаваемого различными группами абонентов по разным видам услуг

Kvartir sector	VoIP	Web	Mail	File
Трафика 1-го абонента	16 кбит/с	256 кбит/с	64 кбит/с	2048 кбит/с
Кол-во вызовов в час	0,7	3	0,3	0,1
Длительность вызовов	280 s	6s	8s	10s
Fabric sector	VoIP	Web	Mail	File
Трафика 1-го абонента	16 кбит/с	256 кбит/с	64 кбит/с	1024 кбит/с
Кол-во вызовов в час	1	1,5	0,5	0,2
Длительность вызовов	140 s	4s	8s	9s
Admin sector	VoIP	Web	Mail	File
Трафика 1-го абонента	16 кбит/с	256 кбит/с	128 кбит/с	1024 кбит/с
Кол-во вызовов в час	0,8	2	0,4	0,3
Длительность вызовов	160s	3s	8s	9s

Таблица 1.2 – Количество абонентов в различных группах

Группа абонентов	Количество абонентов
Kvartir sector	450
Fabric sector	323
Admin sector	144
Всего	911

Таблица 1.3 – Требование к трафику разных приложений

Тип трафика	Взрывообраз-ность трафика	Терпимость к задержкам	Время ответа, задержка, мс	Пропускная способность, Мбит/с
VoIP	Средняя	Низкая	150	0,004...0,064
Web Surfing	Высокая	Высокая	500	0,056…2,0
Mail	Высокая	Высокая	2000	0,004...0,20
File	Высокая	Высокая	2000	0,01...600

Таблица 1.4 – Требование к трафику при моделировании

Тип трафика	Терпимость к задержкам	Время ответа, задержка, мс	Пропускная способность, Мбит/с
VoIP	Низкая	150	0,016
Web Surfing	Высокая	500	0,256
Mail	Высокая	2000	0,064...0,128
File	Высокая	2000	1,024...2,048

Результаты моделирования:

а) б)

Рисунок 1.2 – Трафик генерируемый абонентами в течение 1ч. на участе сети Oluad Hamdan – Azemour, пропускная способность канала 10Мбит/с:

a) трафик;

б) задержки.

Рассмотрим рис. 1.2 загрузка 10 мегабитного канала в течение 1 часа редко превышает 50%, есть один пик, достигший 60%, а задержка не превышает 9 мс, то есть на порядок ниже требуемой. Данные показатели качества превосходят требуемые, а значит можно ограничить пропускную способность линии. Следующий шаг оптимизации – ограничиваем пропускную способность линии до 6 Мбит/с., и снова запускаем моделирование.

а) б)

Рисунок 1.3 – Трафик генерируемый абонентами в течение 1ч. на участе сети Oluad Hamdan – Azemour, пропускная способность канала 5Мбит/с:

a) трафик;

б) задержки.

Рисунок 1.4 – Средний уровень задержек

Сравнивая трафик на рис. 1.2 и 1.3 можно сказать, что он не подвергся изменениям, а вот задержки увеличились и зачастую достигают уровня 18-20 мс, есть один выраженный пик, достигший 165 мс, средний уровень задержек на уровне 3,5 мс. Данные показатели качества удовлетворяют требованиям, значит можно еще снизить пропускную способность канала. Ограничим ПС канала до 4Мбит/с:

а) б)

Рисунок 1.5 – Трафик генерируемый абонентами в течение 1ч. на участе сети Oluad Hamdan – Azemour, пропускная способность канала 4Мбит/с:

a) трафик;

б) задержки.

Рисунок 1.6 – Средний уровень задержек

А вот трафик на рис. 1.2 и 1.5 различается, на рис. 1.5а виден срез пиков на уровне 4Мбит/с это объясняется ограниченным каналом в 4Мбит/с. На рис. 1.5б видно 3 пика задержки, превосходящие 2с. и 6 пиков превосходящие требуемый уровень для VoIP связи – 150 мс. Средний уровень задержек составляет 25 – 30 мс. Пропускная способность в 4Мбит/с не обеспечивает высокое качество из-за задержек, которые по уровню не удовлетворяют требованиям VoIP трафика.

Выводы.

Использование методики оптимизации линии связи с помощью моделирования в пакете OPNET позволяет получить лучший результат отношения цена/производительность. Результаты оптимизации, полученные в данной статье:

10Мбит/с канал – не обеспечивается высокий коэффициент использования линии, очень низкий уровень задержек, из-за высокой стоимости линии не лучший коэффициент цена/производительность

5Мбит/с канал – обеспечивается достаточно высокий коэффициент использования линии, низкий уровень задержек не влияющие на качество предоставляемых услуг провайдером; лучший коэффициент цена/производительность;

4Мбит/с – канал обеспечивает очень высокий коэффициент использования линии, средний уровень задержек, не высокое качество VoIP связи; из-за низкой производительности не лучший коэффициент цена/производительность.

Лучшим решением в данном случае является линия связи с пропускной способностью в 5Мбит/с.