Общесистемная разработка структуры устройства комплексного контроля качественных параметров обработки трафика устройств, функционирующих в программно-определяемой инфраструктуре

№106-1,

технические науки

В данной статье была рассмотрена проблема проведения комплексного контроля группы телекоммуникационного оборудования. Целью работы являлась разработка структуры устройства, позволяющего производить комплексный контроль параметров обработки трафика в телекоммуникационном оборудовании. Также в работе были рассмотрены функции, которыми должно обладать устройство для обеспечения возможности проведения контроля параметров телекоммуникационного оборудования. В настоящее время достаточно остро стоит вопрос проведения испытаний на возможность функционирования в программно-определяемых сетях телекоммуникационных устройств. Одной из главных функций разрабатываемого устройства является контроль телекоммуникационного оборудования на возможность работы в программно-определяемых сетях. В статье также описаны преимущества использования разрабатываемого устройства для проведения вышеупомянутых испытаний. Использование разрабатываемого устройства на производстве позволит значительно сократить время и повысить качество проведения проверок телекоммуникационного оборудования на предмет соответствия ряду определенных требований.

Похожие материалы

В современном мире наблюдается рост потребности пользователей в высокоскоростных каналах передачи данных. В связи с этим повышается объем производства высокоскоростного телекоммуникационного оборудования.

Производители все чаще сталкиваются с проблемой контроля параметров выпускаемой продукции в условиях увеличенных объемов. На данный момент не существует устройств, позволяющих с помощью контроля параметров выходных цифровых сигналов телекоммуникационных устройств определять возможность работы устройства в программно-конфигурируемых сетях, при условии применения метода группового контроля. В соответствии с вышеизложенным возникает необходимость разработки устройства, позволяющего производить комплексный контроль качественных параметров обработки трафика устройств, функционирующих в программно-определяемых сетях.

К современным телекоммуникационным устройствам, как правило, предъявляется большой перечень требований, которым они должны удовлетворять, начиная с возможности обеспечения передачи данных по мировым стандартам, заканчивая реализацией алгоритмов шифрования каналов, агрегации каналов, обработки трафика на уровне служб и приоритезации трафика. Для оценки соответствия данным параметрам применяется ряд методик контроля, к таким методикам контроля относится и методика комплексного контроля параметров при имитации реальной нагрузки трафиком сложной сети. Телекоммуникационное устройство должно обрабатывать потоки данных по определённым алгоритмам, регламентированным в протоколах передачи данных, например, протокол маршрутизации потока или протокол определения приоритета обработки пакетов данных. Указанная информация инкапсулирована в трафик, подающийся на порт устройства, устройство же должно правильно прочитать, обработать, скорректировать сервисную информацию и отправить пакет данных далее к посту назначения. Для проверки возможности работы группы телекоммуникационных устройств на удовлетворение качественным параметрам необходима технологическая оснастка, которая позволит за один комплекс испытаний сформулировать вывод о качестве испытуемого телекоммуникационного оборудования.

Устройство, позволяющее производить комплексную проверку группы телекоммуникационного оборудования должно обеспечивать проведение измерений с учетом многих часто используемых протоколов передачи данных.

Для проведения проверок устройство должно обладать рядом функциональных блоков, таких как:

  • генераторы трафика;
  • анализаторы трафика;
  • вычислитель;
  • коммутационная матрица;
  • векторный анализатор сигналов;
  • блоки управления;
  • система управления и формирования заданий.

Генераторы трафика должны иметь возможность генерации логически связанных потоков данных в соответствии с структурой виртуальной сети, организованной по стеку протоколов стандарта NFV и OpenFlow, для обеспечения возможности контроля информационной обработки трафика на борту проверяемого телекоммуникационного оборудования. Генераторы трафика должны обеспечивать сетевую нагрузку каждого порта испытуемых изделий. Генераторы трафика должны быть плотно связаны с анализаторами трафика для проведения проверок и формирования выводов относительного отправленного на испытуемое устройство потоков трафика.

Анализаторы трафика должны обеспечивать анализ структуры данных и отслеживать трассировку прохождения пакетов в виртуальной сети, в которой на физическом уровне участвуют испытуемые устройства. Также анализаторы трафика отслеживают время обработки трафика испытуемыми изделиями, изменения информационной структуры маршрутизации, изменения заголовков и соответствия общим стандартам и заданной структуре сети, помимо этого анализаторы трафика позволяют определить правильность обработки телекоммуникационным изделием проколов маршрутизации, инкапсуляции в виртуальные подсети, возможности агрегации каналов, шифрования трафика и приоритезации обработки потоков данных.

Вычислитель несет в себе функцию обработчика параметров трафика и имитатора физически несуществующих узлов сети, к тому же вычислитель собирает информацию по всем проверкам и плотно взаимодействует с системой управления и формирования заданий, для уточнения результатов проведения проверки на обеспечение заданных параметров

Коммутационная матрица должна обеспечивать физическое подключение всех портов уровня данных и уровня управления в соответствующие порты матрицы для всех подключаемых по групповому методу устройств. Также коммутационная матрица должна иметь физическое разделение портов уровня данных и уровня управления, что достигается применением двух и более коммутационных контроллеров. Данные требования обеспечивают контроль проникновения через уровень данных в уровень управления и наоборот. Коммутационная матрица является связующим звеном между генераторами/анализаторами трафика и испытуемым оборудованием. Также в своем составе она должна иметь управляемый направленный ответвитель, позволяющий передавать трафик непосредственно с устройства на блоки низкоуровневого анализа трафика.

Векторный анализатор сигнала предназначен для анализа внутриканальных изменений спектра сигналов, генерируемых устройствами, а также для вычисления коэффициентов модуляционных и битовых ошибок

Блоки управления необходимы для организации управления низкоуровневых анализаторов и высокоуровневых анализаторов. Функционально разделены для упрощения системы управления и формирования задания.

Система управления и формирования задания обеспечивает организацию петель управления для проведения контроля и управления измерениями каждого испытуемого телекоммуникационного устройства и общей сети в целом. Данный функциональный блок формирует управляющие сигналы на блоки управления с учетом изменения общего наполнения трафика и графа прохождения его через испытуемые устройства. При формировании потоков данных необходимо учитывать специфику анализируемых устройств и управлять нагрузочным трафиком в совокупности.

Центром системы является вычислитель, к нему подключена система управления и формирования задания, анализаторы трафика, векторный анализатор сигналов и коммутационная матрица. Система управления и формирования задания управляет генераторами и анализаторами через соответствующие блоки управления, для генерации трафика с заведомо известными параметрами и определения отклонений при работе испытуемых изделий. Вычислитель также через коммутационную матрицу подключен по каналам управления к испытуемым устройствам для проверки возможности динамической настройки и изменения параметров обработки. Коммутационная матрица является связующим звеном между испытуемыми устройствами и функциональными блоками разрабатываемого изделия, а значит она должна иметь двукратный запас по производительности относительно всех испытуемых телекоммуникационных устройств.

Трафик, сгенерированный генератором трафика, проходит через коммутационную матрицу на испытуемое устройство, где, после обработки и/или передачи на другой порт, поступает на анализатор трафика и ответвляется на векторный анализатор сигналов через коммутационную матрицу. Анализаторы сравнивают обработанный пакет с исходным и отправляют сервисную информацию на вычислитель, который набирает статистику и по окончанию сценария испытаний формирует отчет.

Устройство формирует и анализирует трафик по каждому порту, генерируя его в соответствии со структурой сети, регламентированной сценарием проведения испытаний. В результате испытаний формируется комплексный отчет, который содержит информацию по каждому подключенному устройству и каждому параметру, оцениваемому при проведении испытаний.

За счёт одновременного проведения измерений параметров нескольких устройств, разрабатываемое устройство позволит существенно ускорить процесс прохождения технического контроля на производстве, а также сократить пространство, занимаемое испытательным стендом. Существует возможность использования устройства в проведении анализа проектируемых сетей передачи данных с использованием реального оборудования без риска потерь полезной информации.

В настоящей работе была описана общесистемная структура устройства, исходя из функционального назначения. Рассмотрены функциональные блоки устройства, необходимые для обеспечения анализа заданных параметров в телекоммуникационных устройствах. По результатам работы была разработана структура изделия, производящего комплексный контроль качественных параметров обработки трафика устройств, функционирующих в программно-определяемой инфраструктуре. Разрабатываемое устройство позволяет достоверно оценить качество обработки сервисной информации трафика, обеспечения корректной маршрутизации, а также время обработки сервисной информации испытуемым изделием.

Список литературы

  1. Руденков Н.А., Долинер Л.И. Основы сетевых технологий: Учебник для вузов. Екатеринбург: Изд-во Уральского. Федерального университета, 2011. — 300 с.
  2. Основы программно-конфигурируемых сетей: учебное пособие / Н.Ф. Бахарева, Ю. А. Ушаков, М. В. Ушакова, А.Е. Шухман — Самара: ПГУТИ, 2015. — 111с
  3. Сетевые технологии SDN — Software Defined Networking [Электронный ресурс] // habr, 2015. URL: https://habr.com/company/muk/blog/251959/