بررسی مدل سازی و شبیه سازی سوئیچ MPLS و بررسی مقایسه ای نرم افزارهای موجود
چکیده
امروزه سرعت بیشتر و کیفیت سرویس بهتر مهمترین چالش های دنیای شبکه می باشند. تلاشهای زیادی که در این راستا در حال انجام می باشد، منجر به ارائه فنآوری ها، پروتکل ها و روشهای مختلف مهندسی ترافیک شده است. در این پایان نامه بعد از بررسی آنها به معرفی MPLS که به عنوان یک فنآوری نوین توسط گروه IETF ارائه شده است، خواهیم پرداخت. سپس به بررسی انواع ساختار سوئیچ های شبکه خواهیم پرداخت و قسمتهای مختلف تشکیل دهنده یک سوئیچ MPLS را تغیین خواهیم کرد. سرانجام با نگاهی به روشهای طراحی و شبیه سازی و نرم افزارهای موجود آن، با انتخاب زبان شبیه سازی SMPL، به شبیه سازی قسمتهای مختلف سوئیچ و بررسی نتایج حاصل می پردازیم. همچنین یک الگوریتم زمانبندی جدید برای فابریک سوئیچ های متقاطع با عنوان iSLIP اولویت دار بهینه معرفی شده است که نسبت به انواع قبلی دارای کارآیی بسیار بهتری می باشد.
Abstract
Nowadays achieving higher speeds and better quality of service are the main subjects of networking. Many attempts are made in this way which have led to introducing various technologies, protocols and traffic engineering methods. In this thesis, after studying the above-mentioned parameters, IETF’s new technology called MPLS will be introduced. Then several different switch architectures are examined and the components of an MPLS switch are selected. Finally after a quick look at design and simulation methods and their available softwares, SMPL is chosen as simulation tool and then switch components are simulated and the results are studied. Also a new scheduling algorithm for crossbar switch fabrics named “The Optimized Prioritized iSLIP” is introduced which has much better performance than its previous versions.
فصل اول
با گسترش تعداد کاربران اینترنت و نیاز به پهنای باند بیشتر از سوی آنها، تقاضا برای استفاده از سرویسهای اینترنت با سرعت رو به افزایش است و تهیه کننده های سرویس اینترنت برای برآورده سازی این تقاضا ها احتیاج به سوئیچ های با ظرفیت بیشتر دارند ]1[.
در این میان تلاشهای زیادی نیز برای دستیابی به کیفیت سرویس بهتر در حال انجام میباشد. فنآوریATM[1] نیز که به امید حل این مشکل عرضه شد، بعلت گسترش و محبوبیتIP[2] نتوانست جای آن را بگیرد و هم اکنون مساله مجتمع سازی IP و ATM نیز به یکی از موضوعات مطرح در زمینه شبکه تبدیل شده است.
در این فصل به معرفی مسائل و مشکلات مربوط به کیفیت سرویس و مجتمع سازی IP و ATM می پردازیم و راه حلهای ارائه شده از جمله MPLS [3] رابررسی خواهیم نمود.
سرویسی که شبکه جهانی اینترنت به کاربران خود ارائه داده است، سرویس بهترین تلاش4 بوده است. یکی از معایب اصلی این سرویس این است که با وجود اینکه مسیریابهای شبکه به خوبی
قادر به دریافت و پردازش بسته های ورودی می باشند ولی هیچگونه تضمینی در مورد سالم رسیدن بسته ها به مقصد وجود ندارد. با توجه به رشد روز افزون استفاده از اینترنت و به خصوص با توجه به اشتیاق زیاد به اینترنت به عنوان ابزاری برای گسترش تجارت جهانی، تلاش های زیادی جهت حفظ کیفیت سرویس (QoS)[4] در اینترنت در حال انجام می باشد. در این راستا در حال حاضر کلاس های سرویس متنوعی مورد بحث و توسعه می باشند. یکی از کلاس های سرویس فوق ، به شرکت ها و مراکز ارائه سرویس های web که نیاز به ارائه سرویس های سریع و مطمئن به کاربران خود دارند، اختصاص دارد.
یکی دیگر از کلاس های سرویس جدید در اینترنت ، به سرویس هایی که نیاز به تاخیر و تغییرات تاخیر کمی دارند، اختصاص دارد. سرویس هایی نظیر تلفن اینترنتی[5] و کنفرانسهای تصویری اینترنتی نمونه ای از سرویس های این کلاس سرویس می باشند.
برای نیل به سرویس های جدید فوق، عده ای براین عقیده هستند که در آینده ای نزدیک تکنولوژی فیبر نوری و WDM[6] آنقدر رشد خواهد کرد که اینترنت به طور کامل بر مبنای آن پیاده سازی خواهد شد و عملا مشکل پهنای باند و همچنین تضمین کیفیت سرویس وجود نخواهد داشت. عقیده دوم که ظاهرا درست تر از عقیده اول می باشد، این است که با وجود گسترش فنآوریهای انتقال و افزایش پهنای باند، هنوز به مکانیسم هایی برای تضمین کیفیت سرویس کاربران نیاز می باشد. در حال حاضر اکثر تولید کنندگان مسیریاب ها و سوئیچ های شبکه اینترنت، در حال بررسی و افزودن مکانیسمهایی برای تضمین کیفیت سرویس در محصولات خود می باشند.
از سوی سازمان جهانی IETF[7] مدل ها و مکانیسم های مختلفی برای تضمین کیفیت سرویس مورد تقاضای کاربران ارائه شده است. برخی از مهمترین این مدل ها عبارتند از:
1- پروتکل رزرو منابع در اینترنت RSVP[8]
2- سرویس های متمایز DS[9]
3- مهندسی ترافیک
4- سوئیچنگ برچسب چندین پروتکل MPLS
همانطور که در فصلهای گذشته ذکر شد در MPLS سه بیت برای کلاس سرویس در نظر گرفته شده است که بوسیله آنها می توان هشت نوع کلاس مختلف را مشخص نمود. در حال حاضر تلاشهای زیادی در جهت تهیه یک استاندارد واحد برای کلاس های مختلف سرویس درحال انجام می باشد و تا کنون نیز تقسیم بندی های متفاوتی ارائه شده است که در اکثر آنها ترافیک شکبه به انواع هدایت سریع (EF)[1]، هدایت مطمئن (AF)[2] و بهترین تلاش (Best effort) تقسیم بندی میشود. تفاوت بین انواع تقسیم بندی ها معمولاً در تعداد تقسیماتی است که در داخل این انواع ترافیک صورت می گیرد. به عنوان مثال در یکی از تقسیم بندی ها که برای سرویسهای متمایز پیشنهاد شده است دوازده تقسیم بندی در داخل ترافیک AF تعریف شده است (بصورت چهار کلاس با سه اولویت حذف[3] ) با این توضیحات برای تولید ترافیک برای انجام عملیات شبیه سازی در این پروژه کلاس های MPLS را بصورت زیر در نظر خواهیم گرفت:
کلاس یک : EF
کلاس دو : ,x)1AF( ؛ 3،2،1 x=
کلاس سه : ,x)2AF( ؛ 3،2،1 x=
کلاس چهار : Best effort
ترافیک EF شامل ترافیک سیگنالینگ و کاربردهای زمان حقیقی مانند ویدوئو و یا صوت می باشد. این نوع ترافیک چیزی کمتر از 5% کل حجم ترافیک شبکه را تشکیل می دهد که ما در اینجا با کمک روشهای کنترل جریان حداکثر تا 8% پهنای باند ورودی را به آن اختصاص خواهیم داد.
ترافیک AF که بصورت,x)1AF( و,x) 2AF( نشان داده شده است، شامل دو کلاس مختلف در داخل ترافیک AF با سه اولویت حذف برای هر کدام از آنها می باشد (x نشان دهنده اولویت حذف هر یک از کلاسها می باشد). حداکثر پهنای باند برای هر یک از کلاسهای AF را 21% در نظر گرفته ایم که بصورت 7% برای هر یک از اولویت های حذف موجود در هر کلاس می باشد. هنگامی که بعلت پرشدن بافرهای سوئیچ، تصمیم به دور انداختن بسته ها گرفته شود، ابتدا بستههای با اولویت حذف پایین تر دور انداخته میشوند.
ترافیک بهترین تلاش که عمده ترافیک شبکه را تشکیل می دهد از 50% پهنای باند شبکه استفاده خواهد کرد. بدیهی است که اگرمجموع ترافیک کلاسهای بالاتر کمتر از 50% باشد پنهای باند آنها به ترافیک بهترین تلاش اختصاص خواهد یافت لازم به ذکر است که این تقسیم بندی فقط برای انجام عملیات شبیه سازی روی سوئیچ صورت گرفته است و با هر گونه تغییر در ترافیک شبکه براحتی می توان با تغییر پارامترهای مربوط به وزن هر کلاس و طول صفهای مربوطه در سوئیچ شرایط مطلوب برای هر کلاس سرویس را فراهم نمود.
فهرست
عنوان صفحه
فصل اول: کیفیت سرویس و فنآوری های شبکه 1
1-1- مقدمه 1
1-2- کیفیت سرویس در اینترنت 1
1-2-1- پروتکل رزور منابع در اینترنت 3
1-2-2- سرویس های متمایز 4
1-2-3- مهندسی ترافیک 6
1-2-4- سوئیچنگ برحسب چندین پروتکل 9
1-3- مجتمع سازی IP و ATM 9
1-3-1- مسیریابی در IP 12
1-3-2- سوئیچینگ 13
1-3-3- ترکیب مسیریابی و سوئیچینگ 14
1-3-4- MPLS 20
فصل دوم: فنآوریMPLS 23
2-1- مقدمه 23
2-2- اساس کار MPLS 24
2-2-1- پشته برچسب 26
2-2-2- جابجایی برچسب 27
2-2-3- مسیر سوئیچ برچسب (LSR) 27
2-2-4- کنترل LSP 29
2-2-5- مجتمع سازی ترافیک 30
2-2-6- انتخاب مسیر 30
2-2-7- زمان زندگی (TTL) 31
2-2-8- استفاده از سوئیچ های ATM به عنوان LSR 32
2-2-9- ادغام برچسب 32
2-2-10- تونل 33
2-3- پروتکل های توزیع برچسب در MPLS 34
فصل سوم: ساختار سوئیچ های شبکه 35
3-1- مقدمه 35
3-2- ساختار کلی سوئیچ های شبکه 35
3-3- کارت خط 40
3-4- فابریک سوئیچ 42
3-4-1- فابریک سوئیچ با واسطه مشترک 43
3-4-2 فابریک سوئیچ با حافظه مشترک 44
3-4-3- فابریک سوئیچ متقاطع 45
فصل چهارم: مدلسازی و شبیهسازی یک سوئیچ MPLS 50
4-1- مقدمه 50
4-2- روشهای طراحی سیستمهای تک منظوره 50
4-3- مراحل طراحی سیستمهای تک منظوره 52
4-3-1- مشخصه سیستم 53
4-3-2- تایید صحت 53
4-3-3- سنتز 54
4-4 – زبانهای شبیه سازی 54
4-5- زبان شبیه سازی SMPL 56
4-5-1- آماده سازی اولیه مدل 58
4-5-2 تعریف و کنترل وسیله 58
4-5-3 – زمانبندی و ایجاد رخدادها 60
4-6- مدلهای ترافیکی 61
4-6-1- ترافیک برنولی یکنواخت 62
4-6-2- ترافیک زنجیره ای 62
4-6-3- ترافیک آماری 63
4-7- مدلسازی کارت خط در ورودی 64
عنوان صفحه
4-8- مدلسازی فابریک سوئیچ 66
4-8-1- الگوریتم iSLIP 66
4-8-2- الگوریتم iSLIP اولویت دار 71
4-8-3- الگوریتم iSLIP اولویت دار بهینه 76
4-9- مدلسازی کارت خط در خروجی 79
4-9-1 – الگوریتم WRR 80
4-9-2- الگوریتم DWRR 81
4-10- شبیه سازی کل سوئیچ 82
4-11- کنترل جریان 90
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات 93
5-1- مقدمه 93
5-2- نتیجه گیری 93
5-3- پیشنهادات 94
اتصال شبکه های VLAN از طریق سوئیچ
توجه :
شما می توانید با خرید این محصول فایل " قلق های پایان نامه نویسی (از عنوان تا دفاع)" را به عنوان هدیه دریافت نمایید.
مقدمه:
مقاله ی حاضر برای شرح مسئله و مستند سازی پروژه دانشجویی طراحی شبکه های محلی مجازی ( اختصارا در این مقاله، شبکه های مجازی یا VLAN ) تهیه شده است. شبکه ی مورد مطالعه case study ارائه شده توسط شرکت تجاری "ایپک یول" ، طرف کارفرما در مناقصه درخواست پیشنهاد همکاری طراحی، اجرا، نظارت و پشتیبانی شبکه ارتباطی آن شرکت می باشد.
از آنجایی که مطالب تئوریک و عملی در این زمینه ارتباط تقریبا اندکی دارند، فعالیت بر اساس این مورد مطالعه (Case Study) ملزم مطالعه و تحقیق عملی در بازار کار و کتب موجود بود. لذا در این مقاله ابتدا به زبانی ساده به بررسی و معرفی تقسیم بندی شبکه ها بر اساس نوع وظایف , توپولوژی ها,حوزه جغرافیایی تحت پوشش ، کابل های شبکه، مزایا و معایب استفاده از آنها، اجزای تشکیل دهنده ی یک مسیریاب، معرفی پورت های مختلف، طریقه ی Password گذاشن بر روی پورت ها، معرفی لایه های شبکه بر اساس استاندارد OSI ، انواع مسیریابی میان مسیریاب ها، انواع پروتکل های مسیریابی به همراه دستورات مورد نیاز می پردازیم.
همچنین مجموعه گردآوری شده شبکه های مجازی(VLAN) ، روش های شناسایی آن ها و پروتکل های مورد نیاز مسیریابی داخل شبکه های مجازی پیکربندی آنها بررسی صحت تنظیمات و فعال بودن آن ها و در نهایت سوئیچ های لایه 2 و 3 مکانیسم عملکرد آن ها نحوه برقراری ارتباط با مسیریاب ها و شبکه های مجازی لیست های دسترسی (Access List) و کاربرد آن در شبکه های مجازی به همراه دستورات آنها را مورد بررسی قرار داده و اطلاعات کامل و نحوه ی استفاده از آن ها را در اختیار شما قرار می دهد.
مقاله ای که در پیش رو دارید حاوی دو بخش کلی شامل توضیح و پیاده سازی شبکه می باشد. مطالب جمع آوری شده از کتاب ها و سایت های مختلف وهمچنین ترجمه ی کتاب هایCisco Certified Network associate (CCNA) و Building Cisco Multilayer Switched Networks (BCMSN-CCNP) به منظور معرفی شبکه های مجازی و کاربرد آن در شرکت ها سازمان ها و نهادها می باشد.
رشد و توسعه ی شبکه های کامپیوتری بر کسی پوشیده نیست و امروزه تمامی سازمان ها و نهادها برای برقراری ارتباط با هم و تبادل اطلاعات در میان خود و دیگر سازمان ها از شبکه های کامپیوتری استفاده می کنند و اینترنت پدیده ایست که به این امر کمک می کند. استفاده از شبکه های مجازی در نهاد ها وسازمانها به منظور کاهش ترافیک شبکه و کنترل دسترسی کاربران به بخش های مختلف شبکه داخلی می باشد.
شایان ذکر است که جداول استفاده شده صرفا برای نمایش دستورات و پیکربندی دستگاه های به کار رفته در پروژه می باشد.
قسمت مربوط به پیاده سازی این مقاله، بیانگر نحوه ارتباط بین دپارتمان های مختلف وابسته به سازمان در نقاط مختلف شهر تهران میباشد که در آن از برنامه نرم افزاری GNS 3 ، VISIO و BOSON NETSIM استفاده شده است .
عناوین :
فصل 1
مطالعات و تحقیقات
CaseStudy
مقدمه
چکیده
1 شبکه
1.1 تقسیم بندی شبکه ها
1.1.1 تقسیم بندی بر اساس نوع وظایف
1.1.2 تقسیم بندی بر اساس توپولوژی
2 سه نوع توپولوژی رایج در شبکه های LAN
2.1 توپولوژی BUS
2.1.1 مزایای توپولوژی BUS
2.1.2 معایب توپولوژی BUS
2.2 توپولوژی STAR
2.2.1 مزایای توپولوژی STAR
2.2.2 معایب توپولوژی STAR
2.3 توپولوژی RING
2.3.1 مزایای توپولوژی RING
2.3.2 معایب توپولوژی RING
3 تقسیم بندی بر اساس حوزه جغرافی تحت پوشش
3.1 شبکه های LAN
3.2 شبکه های MAN
3.3 شبکه های WAN
4 کابل در شبکه
4.1 کابل به هم تابیده ( Unshielded Twisted pair )UTP
4.1.1 مزایای کابل های بهم تابیده
4.1.2 معایب کابل های بهم تابیده
4.2 کابل کواکسیال
4.2.1 مزایای کابل های کواکسیال
4.2.2 معایب کابل های کواکسیال
4.3 فیبر نوری
4.3.1 مزایای فیبر نوری
4.3.2 معایب فیبر نوری
5 اجزائ تشکیل دهنده یک مسیر یاب(Router)
6 پورت ها
6.1 پورت کنسول(CONSOLE)
6.2 پورت آکس(AUX)
6.3 پورت تل نت(TELNET)
6.4 پورت اترنت(ETHERNET)
6.5 پورت سریال(SERIAL)
6.6 پورت ای-سینک (A-SYNCH)
7 کلمه عبور(PASSWORD)
7.1 گذاشتن PASSWORD رویCONSOLE PORT
7.2 گذاشتن PASSWORD روی AUX PORT
7.3 گذاشتن PASSWORD روی TELNET PORT
8 لایه های شبکه
8.1 لایه Physical
8.2 لایهData link
8.3 لایه Network
8.4 لایه Transport
8.5 لایه Session
8.6 لایهpresentation
8.7 لایهapplication
9 مسیریابی به صورت ایستا(Static route)
9.1 مزایا
9.2 معایب
10 مسیریابی به صورت پویا (Dynamic route)
11 Routing protocol basics
12 پروتکل های مسیریابی (Routing protocol)
13 ROUTING INFORMATION PROTOCOL(RIP)
13.1 پیکربندی مسیریابی ( CONFIGORING RIP ROUTING) RIP
14 INTERIOR GATEWAY ROUTING PROTOCOL(IGRP)
14.1 پیکربندی مسیریابی(CONFIGURING IGRP ROUTING) IGRP
15 DIFFUSING UPDATE ALGORITHMS (DUAL)
16 OPEN SHORTEST PATH FIRST (OSPF)
17 شبکه های محلی مجازی(VLAN)
18 V LAN basic
18.1 کنترل Broadcast
18.2 امنیت
18.3 انعطاف پذیری و گسترش پذیری
19 VLAN membership
20 شناسایی شبکه های مجازی محلی
20.1 Link های مختلف بر روی Valn
20.1.1 Access link
20.1.2 Trunk link
21 اتصالات trunk
21.1 پروتکل های trunking
22 روش های شناسایی شبکه های مجازی
22.1 Inter-switch link(ISL)
22.2 IEEE 802.1Q
23 پروتکل (Vlan trunking protocol) VTP
24 حالت های مختلف VTP domain
24.1 سرویس دهنده
24.2 سرویس گیرنده
24.3 Transparent
25 هرس VTP
26 مسیریابی داخل شبکه های مجازی محلی
27 پیکربندی شبکه های مجازی محلی
28 اختصاص پورت های سوئیچ به شبکه های مجازی
29 پیکربندی پورت هایTrunk
29.1 Trunking با سوئیچ های مدل 3550 کاتالیست سیسکو
29.2 پیکربندی inter-vlan routing
30 انواع پیام های vtp
31 بررسی صحت تنظیمات و فعال بودن VLAN
32 پیکر بندی اقدامات امنیتی
33 شماره های تخصیص یافته به vlan
34 پارامتر configuration revision
35 تعریف سوئیچ
36 سوئیچینگ
37 سرویس های سوئیچینگ
38 مفهوم پروتکل STP
39 مکانیسم عملکرد STP
40 Transparent Bridge
41 تشخیص چرخه ها یا loopهای ایجادی
42 تشریح یک شبکه بدون loop
43 استاندارد 802.ID STP
44 پیکر بندی Root Switch
45 مکانیسم انتخاب یک switch به عنوان root
46 انواع حالت های یک پورت در STP
46.1 Blocking
46.2 Listening
46.3 Learning
46.4 Forwarding
46.5 Disabled
47 بر قراری ارتباط با switch
48 مفهوم عملیات Routing بین Vlanها
49 سوئیچ های Multilayer
50 فعالیت switchهای Multilayer در لایه 2
51 فعالیت Multilayer Switch ها در لایه 3
52 استفاده از switchهای لایه 3 درمسیریابی شبکه های مجازی
53 پیکربندی SVI
54 پروسه سوئیچینگ لایه 3
55 CEF-based Multilayer Switching
56 CEF-based Multilayer Switch
56.1 مکانیسم CEF در یکی از دو نوع زیر اجرا می شود
56.1.1 Central CEF mode
56.1.2 Distributed CEF mode
57 مکانیسم انتقال اطلاعات توسط سوئیچ لایه 3
58 جداول مربوط به دستورات سوئیچ وVlan
59 لیست دسترسی (Access List)
59.1 لیست دسترسی استاندارد
59.2 لیست دسترسی گسترش یافته
59.3 لیست دسترسی به صورت in bound
59.4 لیست دسترسی out bound
59.5 لیست دسترسی استاندارد
60 Wildcard masking
61 لیست دسترسی گسترش یافته
فصل 2
شرح اجرای
پروژه
شرح پروژه
اختصارات
کلید واژه ها
منابع
مدلسازی و شبیه سازی سوئیچ MPLS و بررسی مقایسه ای نرم افزارهای موجود
امروزه سرعت بیشتر و کیفیت سرویس بهتر مهمترین چالش های دنیای شبکه می باشند. تلاشهای زیادی که در این راستا در حال انجام می باشد، منجر به ارائه فنآوری ها، پروتکل ها و روشهای مختلف مهندسی ترافیک شده است. در این پایان نامه بعد از بررسی آنها به معرفی MPLS که به عنوان یک فنآوری نوین توسط گروه IETF ارائه شده است، خواهیم پرداخت. سپس به بررسی انواع ساختار سوئیچ های شبکه خواهیم پرداخت و قسمتهای مختلف تشکیل دهنده یک سوئیچMPLS را تغیین خواهیم کرد. سرانجام با نگاهی به روشهای طراحی و شبیه سازی و نرم افزارهای موجود آن، با انتخاب زبان شبیه سازی SMPL، به شبیه سازی قسمتهای مختلف سوئیچ و بررسی نتایج حاصل می پردازیم. همچنین یک الگوریتم زمانبندی جدید برای فابریک سوئیچ های متقاطع با عنوان iSLIP اولویت دار بهینه معرفی شده است که نسبت به انواع قبلی دارای کارآیی بسیار بهتری می باشد.
فهرست مطالب
فصل اول: کیفیت سرویس و فنآوری های شبکه 1
1-1- مقدمه 1
1-2- کیفیت سرویس در اینترنت 1
1-2-1- پروتکل رزور منابع در اینترنت 3
1-2-2- سرویس های متمایز 4
1-2-3- مهندسی ترافیک 6
1-2-4- سوئیچنگ برحسب چندین پروتکل 9
1-3- مجتمع سازی IP وATM 9
1-3-1- مسیریابی در IP 12
1-3-2- سوئیچینگ 13
1-3-3- ترکیب مسیریابی و سوئیچینگ 14
1-3-4- MPLS 20
فصل دوم: فنآوریMPLS 23
2-1- مقدمه 23
2-2- اساس کار MPLS 24
2-2-1- پشته برچسب 26
2-2-2- جابجایی برچسب 27
2-2-3- مسیر سوئیچ برچسب (LSR)27
2-2-4- کنترل LSP 29
2-2-5- مجتمع سازی ترافیک 30
2-2-6- انتخاب مسیر 30
2-2-7- زمان زندگی (TTL)31
2-2-8- استفاده از سوئیچ های ATM به عنوان LSR 32
2-2-9- ادغام برچسب 32
2-2-10- تونل 33
2-3- پروتکل های توزیع برچسب در MPLS 34
فصل سوم: ساختار سوئیچ های شبکه35
3-1- مقدمه 35
3-2- ساختار کلی سوئیچ های شبکه 35
3-3- کارت خط 40
3-4- فابریک سوئیچ 42
3-4-1- فابریک سوئیچ با واسطه مشترک 43
3-4-2 فابریک سوئیچ با حافظه مشترک 44
3-4-3- فابریک سوئیچ متقاطع 45
فصل چهارم: مدلسازی و شبیهسازی یک سوئیچ MPLS 50
4-1- مقدمه 50
4-2- روشهای طراحی سیستمهای تک منظوره 50
4-3- مراحل طراحی سیستمهای تک منظوره 52
4-3-1- مشخصه سیستم 53
4-3-2- تایید صحت 53
4-3-3- سنتز 54
4-4 – زبانهای شبیه سازی 54
4-5- زبان شبیه سازی SMPL 56
4-5-1- آماده سازی اولیه مدل 58
4-5-2 تعریف و کنترل وسیله 58
4-5-3 – زمانبندی و ایجاد رخدادها60
4-6- مدلهای ترافیکی 61
4-6-1- ترافیک برنولی یکنواخت 62
4-6-2- ترافیک زنجیره ای 62
4-6-3- ترافیک آماری 63
4-7- مدلسازی کارت خط در ورودی 64
عنوان صفحه
4-8- مدلسازی فابریک سوئیچ 66
4-8-1- الگوریتم iSLIP 66
4-8-2- الگوریتم iSLIP اولویت دار71
4-8-3- الگوریتم iSLIP اولویت دار بهینه 76
4-9- مدلسازی کارت خط در خروجی 79
4-9-1 – الگوریتم WRR 80
4-9-2- الگوریتم DWRR 81
4-10- شبیه سازی کل سوئیچ 82
4-11- کنترل جریان 90
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات 93
5-1- مقدمه 93
5-2- نتیجه گیری 93
5-3- پیشنهادات 94
مراجع ......
دستگاه سوئیچ دیجیتال
چکیده:
دستگاه سوئیچ دیجیتال به عنوان قلب و مرکز کلیه ارتباطات تلفنی محسوب می شود. با توجه به اهمیتی که ارتباطاتی نظیر تلفن، اینترنت، فاکس و ... در زندگی امروز به عهده دارند، سرویس و نگهداری و همچنین ارائه خدمات به مشترکین از طریق سالنهای دستگاه در مراکز تلفن اهمیت مضاعفی پیدا کرده است و وظیفه افرادی که در این مراکز مسئولیت دارند از یک سو نگهداری و سرویس خود دستگاه و از طرف دیگر ارائه خدمات به مشترکین می باشد. خدماتی نظیر قطع و وصل و دایر کردن سرویسهای ویژه و مزاحم یابی.
کارآموزی که طی مدت کوتاهی در این مرکز مشغول فعالیت است می تواند با اکثر این وظایف بطور خلاصه آشنا شود در گزارش حاضر سعی شده است که اطلاعات کسب شده تقریباً بطور کامل در اختیار مطالعه کنندگان قرار گیرد.
فصل اول:
تاریخچه مخابرات
در دوم ژوئن سال 1875 میلادی مصادف با 11 خرداد 1254 شمسی تلفن اختراع شد. در سال 1265 برای اولین بار در ایران یک رشته سیم بین تهران و شاهزاده عبدالعظیم به طول 7/8 کیلومتر توسط یک بلژیکی کشیده شد ولی در واقع مرحله دوم فن آوری مخابرات در تهران از سال 1268 شمسی با برقراری ارتباط تلفنی بین دو ایستگاه ماشین دودی تهران و شهر ری آغاز شد.
وزارت تلگراف در سال 1287 با وزارت پست ادغام و بنام وزارت پست و تلگراف نامگذاری شد.
در سال 1302 قراردادی برای احداث خطوط تلفنی زیرزمینی با شرکت زیمنس و هالسکه منعقد شد و 3 سال بعد در آبان 1305 تلفن خودکار جدیدی برروی 2300 رشته کابل در مرکز اکباتان آماده بهره برداری شد.
در سال 1308 امور تلفن نیز تحت نظر وزارت پست و تلگراف و تلفن قرار گرفت و به نام وزارت پست و تلگراف و تلفن نامگذاری شد.
مرکز تلفن اکباتان در سال 1316 به 6000 شماره رسید و در سال 1337 به 13 هزار شماره توسعه یافت.
خطوط تلفن جدید (کاریر) نیز پس از شهریور 1320 مورد بهره برداری قرار گرفت و ارتباط تلفنی بین تهران و سایر شهرها گسترش یافت و مراکز تلفن تهران شروع به تأسیس شد.
در پایان سال 2001 تعداد مشترکین تلفن ثابت کشور به 293/384/10 شماره رسید که نسبت به سال قبل آن 06/13 درصد رشد داشت و در مقایسه با سایر کشورهای جهان ایران رتبه 20 از لحاظ تعداد تلفن و رتبه 5 از لحاظ درصد رشد تلفن را داشت.
شرکت سهامی مخابرات استان تهران در راستای سیاست تمرکز زدایی در تاریخ 11/11/74 به مدت نامحدود تأسیس و آغاز به کار نمود.
اهداف و مأموریتهای کلان شرکت:
1- تأسیس و توسعه شبکه و تأسیسات مخابراتی عمومی و خصوصی (به استثنای بخش صدا و سیما) در حوزه عملیاتی استان تهران.
2- نگهداری و بهره برداری از شبکه و تأسیسات مخابراتی استان تهران در قالب تحقق اهداف و برنامه های وزارت پست و تلگراف و تلفن.
3- اجرای تکالیف شرکت مخابرات ایران در مواردی که تفویض اختیار می شود.
تعریف مخابرات:
مقصود از مخابرات عبارت است از انتقال و ارسال علایم و نوشته ها و تصاویر و صداها و هرگونه اطلاعات دیگر بوسیله سیم یا بدون سیم و یا نور و یا هر رویه الکترومغناطیسی دیگر.
فصل دوم:
ارزیابی بخشهای مرتبط یک مرکز تلفن با مهندسی مخابرات
کل اعمالی که در یک مرکز تلفن و بطور خصوصی تر در سالن دیجیتال مراکز انجام می گیرد اعم از ارتباط بین مشترکین تلفنی بوسیلة دستگاه سوئیچ دیجیتال انجام می شود که انواع مختلف آن در ایران وجود داشته و مورد استفاده می شود.
در مرکز مورد نظر از یک سوئیچ آلمانی ساخت کارخانه آلکاتل با نام System 12 و نام اختصاری S12 استفاده می شود برای وارد شدن به بحث ابتدا باید دستگاه مورد نظر را بررسی می کردیم به این شرح که به آن خواهیم پرداخت.
سوئیچ S12:
S12 در 1975 طراحی شد و ابتدا بطور آزمایشی در سال 1981 در بلژیک افتتاح و در 1982 در آلمان راه اندازی شد. سیستم کنترل آن گسترده است. و قابل تطبیق با سیستمهای دیگر است و قابلیت انتقال صوت، تصویر و دیتا را دارد.
سیگنالینگ: زبانی است که موجب ارتباط قسمتهای مختلف مخابرات به یکدیگر می شود که به دو نوع زیر تقسیم می شود:
CCS: مسیر سیگنال و مسیر مکالمه یکی نیست و جدا هستند (سیگنالینگ کانال مشترک)
CAS: مسیر سیگنال و مسیر مکالمه یکی است. (سیگنالینگ کانال مرتبط)
در CCS می توان در حین صحبت کردن عمل سیگنالینگ را نیز انجام داد.
برای انتقال صحبت از CAS (در زمان کنونی) استفاده می شود و برای انتقال دیتا از CCS استفاده می شود.
خصوصیات S12:
- S12 بصورت ماژولار است (هم سخت افزار و هم نرم افزار)
- S12 در مسیریابی با انسداد روبروی نمی شود (Non bloking)
- S12 قابل گسترش است چون بصورت ماژولار است.
- S12 قابلیت تطبیق با نیازهای آینده را داراست (چون سیستم دیجیتال است)
- S12 قابلیت تطبیق با سیستمهای EMD و نیمه الکترونیکی و تمام الکترونیکی و دیجیتالی را دارد.
- S12 در مراکز شهری – بین شهری – بین المللی و ترانزیت می تواند استفاده شود.
- S12 با PCM های 32 و 24 کاناله کار می کند.
- حداکثر ظرفیت مراکز S12 برابر 100000 یا 60000 (STD بین شهری) است.
که ترانک خطوط ارتباطی بین مراکز است.
- در سیستم S12 سوئیچ بصورت دینامیک عمل می کند یعنی چون سیستم 4 طبقه دارد و ارتباطات می تواند از طریقه طبقه 0 یا طبقه 0 و 1 و طبقه های 0 و 1 و 2 و ... انجام گیرد. اگر دو مشترک از یک ماژول باشند ارتباط آنها از طریق طبقه 0 انجام می گیرد و لازم نیست طبقات دیگر را طی کند.
- S12 با سیگنالهای مختلف کار می کند.
امکانات سیستم S12:
* امکانات مشترک Subscriber Feutures:
1- شماره گیری مخفف (سریع) Abbreviated Dialling:
شماره هایی را که ارقام زیاد دارند را در مراکز برای مشترک بصورت کد تعریف می کند.
2- انتقال مکالمه Call transfer
- انتقال مکالمه به شماره دلخواه
- انتقال مکالمه به شماره از قبل تعیین شده (اپراتور مرکزی می تواند بنا به درخواست یک مشترک تمام زنگهای مشترک را به مشترک از قبل تعیین شده منتقل نماید)
- انتقال مکالمه در صورت اشغال بودن
- پیامهای راهنما که مشترک به مرکز اعلام کرده است.
- اگر مشترکی خطش به مدت زیاد استفاده نشد مرکز اعلام می کند که مشترک خطش قطع نیست ولی در محل حضور ندارد (اعلام اگهی)
3- امکان کنفرانسی
4- برگشت (ارسال) زنگ به مشترک که از دو روش انجام می گیرد:
- بیدار کردن (برخاستن) در زمان معین
- تست خط مشترک
1- ارتباط بدون شماره گیری:
ارتباط بدون شماره گیری به دو طریق صورت می گیرد
- آنی (بدون تأخیر) Direct: بلافاصله پس از برداشتن گوشی به طرف مقابل زنگ می خورد.
- با تأخیر Delaid: چند ثانیه بعد از برداشتن گوشی به مشترک مقابل زنگ می خورد و مشترک اول می تواند در آن چند ثانیه شماره ای را بگیرد.
برقراری ارتباط مشترک اشغال:
Completion of a call to busy subscriber
چنانچه بخواهیم با مشترک اشغال ارتباط برقرار کنیم بوسیله این ویژگی می توان از S12 خواست تا سعی مجدد برای برقراری ارتباط انجام دهد و هنگامی که مشترک آزاد شد ارتباط را برقرار کند این عمل در یک پریود زمانی مشخص امکانپذیر است.
فراخوان با کنترل راه دور: Paging and remotely controller devise
در S12 این امکان وجود دارد که یک خط دارای سرویس ویژه را به دستگاههای فراخوان وصل نمود هنگامی که شماره تلفن انتخاب شد ارتباط با دستگاه فراخوان برقرار می گردد و لذا از طریق هر دستگاه تلفن از هر نقطه یا عمل فراخوان را انجام داد.
مزاحم گیری: Malicious Call Handling
مشترک با گرفتن کد (معمولاً 2) به مرکز اعلام مزاحمت می کند.
انتظار مکالمه: Call waiting and trunk offering
اگر مشترک A1 به مشترک B (در حال اشغال) رنگ بزند تن مخصوصی به مشترک B ارسال می شود که نشاندهنده پشت خط بودن A1 است که به دو طریق انجام می شود:
- انتظار مکالمه Call waiting
در این حالت روی مکالمه بوق شنیده می شود.
- روی خط آمدن Trunk Offering
در حین مکالمه اپراتور روی خط می آید.
سرویس ویژه نگهداری و انتقال مکالمه: Hold and transfer facilities
در این حالت مشترک A1 را در حالت انتظار نگه داشته و با A2 صحبت می کند و یا دوباره A2 را در حالت انتظار نگه داشته و با A1 صحبت می کند که این حالت یکی از 3 حالت است.
سرویس ویژه همگانی: Coin box facilities
این سرویس برای کار با انواع تلفنهای همگانی طراحی شد (سکه ای – کارتی – رایگان)
درجه بندی خط مشترک: Subscriber Line Classes
کلیه مشخصات خط هر مشترک و محدودیتهای کاری آنرا در کلاس تعریف می شود که شامل موارد زیر است:
1- نوع خط Line type
معمولی – خط پی در پی شده – خط دارای سرویس دیتا – خط تست – خط دارای کنتور اختصاصی در منزل
2- نوع سیگنالینگ مشترک:
آنالوگ – دیجیتال – یا هر دو
3- محدودیتهای سرویس دهی:
بدون محدودیت – خط خارج از سرویس – خط یکطرفه (تمام امکانات خروجی سد شوند فقط سرویس خدمات را می گیرد، فقط درون شهری) – محدودیتهای مشترک گیرنده (B) (مکالمات ورودی سد شوند فقط امکان دسترسی به سرویس دیتا وجود دارد، فقط امکان دسترسی به اپراتور وجود دارد)
4- محاسبه مکالمه:
برای انجام محاسبه نرخ مکالمه مشترکین به دسته های زیر تقسیم یم شوند:
مشترک مسکونی
تجاری
همگانی
صورت حساب با جزئیات
- خطوط دارای اولویت
شماره گیریهای موجود:
1- چرخشی
2- دکمه ای (فرکانسی) با ترکیبی از دو فرکانس شماره 0 الی 9 را می توان ساخت
3- ترکیبی از 1 و 2
توضیحی در باره تلفن تون و پالس:
پالس:
فقط 10 کلید می توان داشت (روی گوشی) به هر شماره ای 2 تا اضافه کرده و به این تعداد پالس تولید می کند که این دو پالس از بین می رود (سیستم مرکزی آن 2 را می خورد) و بعد مشترک مورد نظر پیدا می شود طول هر پالس MS20 و فاصلة آنها MS40 است.
که روش خوبی نیست زیرا احتمال دارد نویز دامنه پالس را به هم بریزد یا در اثر مقاومت مسی سیمهای قدیمی پالس به هم بریزد و درنتیجه شماره اشتباه شود.
مدلسازی و شبیه سازی سوئیچ MPLS و بررسی مقایسه ای نرم افزارهای موجود
فهرست
عنوان صفحه
فصل اول: کیفیت سرویس و فنآوری های شبکه 1
1-1- مقدمه 1
1-2- کیفیت سرویس در اینترنت 1
1-2-1- پروتکل رزور منابع در اینترنت 3
1-2-2- سرویس های متمایز 4
1-2-3- مهندسی ترافیک 6
1-2-4- سوئیچنگ برحسب چندین پروتکل 9
1-3- مجتمع سازی IP و ATM 9
1-3-1- مسیریابی در IP 12
1-3-2- سوئیچینگ 13
1-3-3- ترکیب مسیریابی و سوئیچینگ 14
1-3-4- MPLS 20
فصل دوم: فنآوریMPLS 23
2-1- مقدمه 23
2-2- اساس کار MPLS 24
2-2-1- پشته برچسب 26
2-2-2- جابجایی برچسب 27
2-2-3- مسیر سوئیچ برچسب (LSR) 27
2-2-4- کنترل LSP 29
2-2-5- مجتمع سازی ترافیک 30
2-2-6- انتخاب مسیر 30
2-2-7- زمان زندگی (TTL) 31
2-2-8- استفاده از سوئیچ های ATM به عنوان LSR 32
2-2-9- ادغام برچسب 32
2-2-10- تونل 33
2-3- پروتکل های توزیع برچسب در MPLS 34
فصل سوم: ساختار سوئیچ های شبکه 35
3-1- مقدمه 35
3-2- ساختار کلی سوئیچ های شبکه 35
3-3- کارت خط 40
3-4- فابریک سوئیچ 42
3-4-1- فابریک سوئیچ با واسطه مشترک 43
3-4-2 فابریک سوئیچ با حافظه مشترک 44
3-4-3- فابریک سوئیچ متقاطع 45
فصل چهارم: مدلسازی و شبیهسازی یک سوئیچ MPLS 50
4-1- مقدمه 50
4-2- روشهای طراحی سیستمهای تک منظوره 50
4-3- مراحل طراحی سیستمهای تک منظوره 52
4-3-1- مشخصه سیستم 53
4-3-2- تایید صحت 53
4-3-3- سنتز 54
4-4 – زبانهای شبیه سازی 54
4-5- زبان شبیه سازی SMPL 56
4-5-1- آماده سازی اولیه مدل 58
4-5-2 تعریف و کنترل وسیله 58
4-5-3 – زمانبندی و ایجاد رخدادها 60
4-6- مدلهای ترافیکی 61
4-6-1- ترافیک برنولی یکنواخت 62
4-6-2- ترافیک زنجیره ای 62
4-6-3- ترافیک آماری 63
4-7- مدلسازی کارت خط در ورودی 64
عنوان صفحه
4-8- مدلسازی فابریک سوئیچ 66
4-8-1- الگوریتم iSLIP 66
4-8-2- الگوریتم iSLIP اولویت دار 71
4-8-3- الگوریتم iSLIP اولویت دار بهینه 76
4-9- مدلسازی کارت خط در خروجی 79
4-9-1 – الگوریتم WRR 80
4-9-2- الگوریتم DWRR 81
4-10- شبیه سازی کل سوئیچ 82
4-11- کنترل جریان 90
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات 93
5-1- مقدمه 93
5-2- نتیجه گیری 93
5-3- پیشنهادات 94
مراجع ...............................................................................95
چکیده
امرزه سرعت بیشتر و کیفیت سرویس بهتر مهمترین چالش های دنیای شبکه می باشند. تلاشهای زیادی که در این راستا در حال انجام می باشد، منجر به ارائه فنآوری ها، پروتکل ها و روشهای مختلف مهندسی ترافیک شده است. در این پایان نامه بعد از بررسی آنها به معرفی MPLS که به عنوان یک فنآوری نوین توسط گروه IETF ارائه شده است، خواهیم پرداخت. سپس به بررسی انواع ساختار سوئیچ های شبکه خواهیم پرداخت و قسمتهای مختلف تشکیل دهنده یک سوئیچ MPLS را تغیین خواهیم کرد. سرانجام با نگاهی به روشهای طراحی و شبیه سازی و نرم افزارهای موجود آن، با انتخاب زبان شبیه سازی SMPL، به شبیه سازی قسمتهای مختلف سوئیچ و بررسی نتایج حاصل می پردازیم. همچنین یک الگوریتم زمانبندی جدید برای فابریک سوئیچ های متقاطع با عنوان iSLIP اولویت دار بهینه معرفی شده است که نسبت به انواع قبلی دارای کارآیی بسیار بهتری می باشد.
فصل اول
کیفیت سرویس و فنآوری های شبکه
1-1- مقدمه
با گسترش تعداد کاربران اینترنت و نیاز به پهنای باند بیشتر از سوی آنها، تقاضا برای استفاده از سرویسهای اینترنت با سرعت رو به افزایش است و تهیه کننده های سرویس اینترنت برای برآورده سازی این تقاضا ها احتیاج به سوئیچ های با ظرفیت بیشتر دارند ]1[.
در این میان تلاشهای زیادی نیز برای دستیابی به کیفیت سرویس بهتر در حال انجام میباشد. فنآوریATM نیز که به امید حل این مشکل عرضه شد، بعلت گسترش و محبوبیتIP نتوانست جای آن را بگیرد و هم اکنون مساله مجتمع سازی IP و ATM نیز به یکی از موضوعات مطرح در زمینه شبکه تبدیل شده است.
در این فصل به معرفی مسائل و مشکلات مربوط به کیفیت سرویس و مجتمع سازی IP و ATM می پردازیم و راه حلهای ارائه شده از جمله MPLS رابررسی خواهیم نمود.
word: نوع فایل
سایز: 187 KB
تعداد صفحه:99