Transzporthálózatok méretezése laboratórium

Ez az oldal a korábbi SCH wiki-ről lett áthozva. Az eredeti változata itt érhető el.

Ha úgy érzed, hogy bármilyen formázási vagy tartalmi probléma van vele, akkor kérlek javíts rajta egy rövid szerkesztéssel.

Ha nem tudod, hogyan indulj el, olvasd el a migrálási útmutatót

Mérési útmutató: IP hálózatok megbízhatósági analízise

A mérés elején beugrót kell írni, tipikusan az alábbiakhoz hasonló kérdésekre kell válaszolni:

1. Írja le a dedikált (1+1-es) védelem jellemzőit!

A normál működéshez szükséges hálózati kapacitást megduplázzuk, azaz az eddigi elvezetés mellett egy ugyanolyan hálózatot kiépítünk mellé, melyet azonban csak a normál hálózat meghibásodása esetén állítunk üzembe. Egy hiba esetén minimális reagálási idővel (melyet akár elektronikus úton is detektálhatunk és a tartalékvonal bekapcsolását egy automatika elvégezheti) kapacitáscsökkenés nélkül helyreáll az adatforgalom, és a normál elvezetés javításáig képes ellátni feladatát.

2. Írja le a helyreállítás jellemzőit!

A normál működéshez szükséges hálózati kapacitáson felül többletkapacitásokat viszünk a hálózatba és azokat a hibaállapotoktól függően dinamikusan használjuk fel. Ezek kihasználása hatékony, de intelligens, magas szintű menedzsment rendszer szükséges a működéséhez.

• Átrendezési stratégiák: lokális/globális
• Vezérlés: elosztott/központosított
• Helyreállító utak: statikus (tárolt)/dinamikus(valós időben meghatározott)
• Működése: hibadetektálás, hibabehatárolás, kommunikáció, új konfiguráció meghatározása, kommunikáció az átkonfiguráláshoz.

Előnye az, hogy nem igényel akkora többletkapacitást, mint az 1+1 védelem, hátránya viszont éppen ebből adódik: előfordulhat olyan hibakonfiguráció, melyben két független meghibásodáshoz ugyanazon többletkapacitásra volna szükség a forgalom helyreállításához. Ilyenkor előfordulhat, hogy nem tudunk kiszolgálni egy igényt.

3. Mi a hálózatmegbízhatóság?

(nem találtam definíciót sehol, én kb. így definiálnám)

Egy hálózat megbízhatóságán azt a tulajdonságát értjük, hogy teljesíti a vele szemben támasztott minőségi követelményeket. Ezalatt leggyakrabban működőképességet értünk, de ennél szigorúbb előírással is élhetünk, pl. adott QoS (Quality of Service: válaszidő, elvesztett csomagok aránya, túlterhelt ill. meghibásodott esetben a kiszolgálható igények száma, stb.) kritériumokat teljesíti-e. Egy hálózatot tehát akkor nevezünk megbízhatónak, ha az így definiált feltételeknek eleget tesz.

4. Mi a rendelkezésre állás?

A hálózatokban használt hibamodell legtöbbször két állapotot feltételez egy adott eszközre nézve: vagy működik vagy működésképtelen. A rendelkezésre állás azt mutatja meg, hogy az idő mekkora részében működőképes az adott eszköz. Egy komplex hálózat esetén ezt természetesen bonyolult lenne minden hibaállapotra értelmezni, ezért többnyire azt vizsgáljuk, hogy egy adott igénylő szempontjából a hálózat az idő mekkora részében működőképes.

5. Mi a DTR?

A DTR (vagyis Down Time Ratio) a rendszer működésképtelenül eltöltött idejének és a teljes időszaknak (amit leggyakrabban 1 évnek tekintenek) a hányadosa.

6. Milyen hálózatmegbízhatósági mértékeket ismer? (Milyen megbízhatósági elemző módszereket ismer?)

- általános gráf modellben: G(V,E)

a) összefüggőség b) maximális folyam kapacitás c) többtermékes folyam d) teljesítőképességi index (NPI)

A mértékek fentről lefelé haladva egyre pontosabban határozzák meg a hálózat megbízhatóságát, és egyúttal természetesen egyre bonyolultabb eszközöket igényel a meghatározásuk.

7. Jellemezze röviden az ismert hálózatmegbízhatósági mértékeket (előnyök, hátrányok, alkalmazhatóság)?

Összefüggőség

előny: egyszerű gráfmodell, kétállapotú elemeket vesz figyelembe, klasszikus gráfalgoritmusok (pl. feszitő erdő keresése: ha egy feszítő fát talál, a gráf biztosan összefüggő)

hátrány: az általános eset NP-teljes (a Hibatűrő hálózat jegyzet szerint, ám én ebben nem vagyok olyan biztos. AlgEl-ből mintha tanultunk volna erre polinomidejű algoritmust)

alkalmazhatóság: csak go/no go eldöntésére alkalmas, vagyis hogy a hálózat működni fog avagy nem. Csak infrastrukturális jellemző, nem veszi figyelembe a hálózati kapacitásbeli esetleges degradációt, ami a QoS szempontjából lényeges lehet.

Maximális folyam kapacitás

előny: egyszerű gráfmodell kapacitásos élekkel, vágatmódszer, útmódszer és bonyolultabb gráfokra dekompozíciós technikák alkalmazhatóak

hátrány: NP-teljes (a Hibatűrő hálózat jegyzet szerint, ám én ebben nem vagyok olyan biztos. AlgEl-ből mintha tanultunk volna maximális folyam meghatározására polinomidejű algoritmust). Továbbá a tényleges fizikai elvezetési útvonalakat, szolgáltatásmegvalósítási és menedzsment szempontokat nem vesz figyelembe.

alkalmazhatóság: csak egy-egy (független) kapcsolat szempontjából veszi figyelembe a hálózat kapacitását. Valós hálózatokban a kapcsolatok (és az esetlegesen rajtuk levő hibák által okozott forgalomátterelések) egymásrahatását is figyelembe kell venni, méghozzá dinamikusan.

Többtermékes folyam kapacitás

előny: valós hálózati feltételekkel és kapacitás elvezetésekkel kalkulál, kapacitásos gráfmodellt alkalmaz

hátrány: nagyon-nagyon időigényes (minden egyes hibaállapotban a teljes hálózat újratervezését igényli)

alkalmazhatóság: kisebb hálózatokban, ahol a hibaállapotok kiértékelése nem okoz jelentős költséget.

Teljesítőképességi index (NPI)

előny: valamennyi esetre általános modell, valós forgalmi útvonalválasztást teljesítmény-degradációs mérőszámokkal modellez

hátrány: különlegesen időigényes (hiszen komplett teljesítményanalízis kell minden hibaállapotban, mely nagyobb hálózatban - az óriási hibatér miatt - szinte lehetetlen!)

alkalmazás: kis hálózatokban, vagy a hibaállapottér csak egy kis (pl. a legjellemzőbb 10.000 hibaesemény) esetén használható jól. Gyakorlati alkalmazása olyan módszerekkel, melyek viszonylag kevés állapot vizsglálata alapján is jó becslést adnak a rendszer teljesítménycsökkenésére. Ilyenek:

• Li-Silvester korlátok: A hibaállapotok valószínűsége gyorsan csökken a hibás elemek számával, tehát az NPI kifejezésében a kevés hibaszámú állapotok dominálnak. Ennek ismeretében lehet alsó és felső korlátokat előállítani. Hátránya, hogy hibatűrő hálózatok esetén a nagy valószínűségű állapotokban (egy-két hiba) alig van teljesítménycsökkenés, ekkor bonyolult vizsgálatok szükségesek

• Statisztikai módszerek:
  • Monte-Carlo módszer: hátránya a lassú konvergencia
  • Rétegezett mintavételezés: A hibaállapotokat ún. rétegekbe csoportosítják (diszjunkt halmazokba), majd véletlenszerűen kisorsolnak hibaállapotokat, melyek segítségével határozzák meg a várható veszteséget. Ha a véletlen minták egy jól definiált optimális eloszlást követve esnek az egyes rétegekbe, akkor a minták várható vesztesége gyorsabban konvergál a valós értékhez mint a Monte-Carlo módszer esetében.

8. Mi a teljesítményindex? Hogyan számoljuk?

A teljesítményindex azt jellemzi, hogy a legjellemzőbb (vagy modelltől függően akár az összes) hibaállapotokat figyelembe véve mekkora a kiesett kapacitás. Egész pontosan azt mutatja meg, hogy a hibaállapotok valószínűségével súlyozva az általuk kiszolgált kapacitásokat hogyan arányul a rendszer maximális kapacitásához.

Def: NPI = Perf(y)*p(y) / Perf_(max), ahol y: az y. hibaállapot, Perf(y): az y. hibaállapotban kiszolgált igények száma vagy összsávszélessége, p(y): az y. hibaállapot előfordulási valószínűsége, Perf_(max): a hálózat maximális teljesítőképessége (max. sávszélesség)

9. Mi mutatható meg a rendelkezésre állási görbével?

Segítségével megmutatható, hogy mekkora annak a valószínűsége, hogy a hálózat kapacitása adott sávszélességgel lecsökken. Az y tengely mutatja a kiesett kapacitást, az x tengely pedig a hozzá tartozó hibaállapot(ok) valószínűségét.

-- NeoXon - 2007.09.20.