Escuela Politécnica Superior Ingeniería de Telecomunicación

Prácticas de Redes, Sistemas y Servicios

Practica 7

Versión: 12/11/2012 18:54

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Práctica 7: Simulación de tráfico en una red ATM

Objetivos de la práctica Empleo del conmutador de paquetes utilizado en la práctica anterior para simular el comportamiento

de una red ATM (conmutación de celdas).

Diseño aproximado de una red a partir de sus requerimientos.

Construcción de la simulación de la red diseñada, y obtención de resultados de la simulación.

Análisis de los resultados y evaluación de acciones que se pueden realizar para mejorarlos.

Introducción Las redes Asynchronous Transfer Mode (ATM) son redes de conmutación de celdas. En ellas, las unidades básicas de transmisión son celdas de tamaño fjio, que transportan 48 bytes de datos con 5 bytes de cabecera. El nivel de adaptación a la red ATM se encarga del segmentado y reensamblaje de los paquetes que recibe en celdas de este tamaño para su transmisión por la red.

La ventaja de las celdas es que, por ser muy pequeñas, su transmisión en los nodos de conmutación es muy rápida. Dicha conmutación se realiza mediante la definición de caminos virtuales (virtual paths) y canales virtuales (virtual channels). Ambos son conexiones lógicas entre conmutadores. Cada celda en una red ATM lleva en su cabecera un identificador de camino virtual (virtual path identifier, VPI) y un identificador de canal virtual (virtual channel identifier, VCI), que permiten encaminarla de manera rápida hasta su nodo destino. La siguiente figura presenta esquemáticamente el modo de encaminamiento realizado por los conmutadores ATM, mostrando la relación entre caminos y canales virtuales.

Dada esta estructura de las redes ATM, para realizar un estudio aproximado de su comportamiento podremos emplear el conmutador de paquetes utilizado en la práctica anterior.

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Práctica Una empresa tiene cuatro sedes principales en Europa, que se encuentran en Madrid, Roma, Londres y Edimburgo. Para mejorar la conectividad entre ellas se decide contratar a un proveedor enlaces ATM. Con el fin de abaratar el coste en líneas de comunicaciones, se decide que todo el tráfico de Edimburgo será encaminado a través de Londres. Con estas consideraciones, la estructura de la red de comunicaciones que se implantará tiene la estructura que se presenta en la siguiente figura:

Madrid

Roma

Londres

Edimburgo

01

2

0

2

0

1

2

3

3

2100 Mbps

1000 Mbps

1000 Mbps

1000 Mbps

1

Los enlaces locales de los conmutadores ATM con la red de área local de cada sede se realizan mediante Gigabit Ethernet full-duplex en Madrid, Roma y Londres, y mediante Fast Ethernet full-duplex en Edimburgo.

Con el fin de dimensionar las velocidades de los enlaces se realiza un estudio de las necesidades de tráfico existentes entre las sedes en hora punta. Todos los tráficos se puede suponer que siguen procesos de Poisson, con unos valores medios en millones de bytes por segundo que se presentan en la siguiente tabla:

Madrid Roma Londres Edimburgo

Madrid 0 10 9.5 0.5

Roma 10.3 0 8 0.2

Londres 11 9 0 1

Edimburgo 0.1 0.3 1.6 0

Se tienen que tener en cuenta, adicionalmente, las siguientes consideraciones de diseño.

El rendimiento del protocolo ATM. Como sabemos, emplea celdas de 53 bytes de los cuales 48 son para el transporte de datos.

El rendimiento del protocolo de transporte empleado sobre ATM. Se puede suponer, en su conjunto, que es de 0.9 (retransmisiones, errores,…).

El factor máximo de utilización de los enlaces que se desea emplear es de 0.6.

La pérdida de celdas en los conmutadores se desea que sea menor de cinco por diez mil.

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Las velocidades de las líneas que nos ofrecen los proveedores de comunicaciones son de 8 Mbps, 34 Mbps, 155 Mbps y 655 Mbps, siempre full-duplex.

1.- Diseño aproximado de la red.

Dados los requerimientos anteriores, determinar las velocidades de las líneas a contratar entre las distintas sedes de la empresa.

2.- Creación del programa de simulación

Basándose en el programa realizado en la práctica 6, construir el modelo de la red propuesta, y simularlo. Para ello será necesario obtener de manera analítica

El tráfico total, en celdas / s, que se genera en cada una de las sedes.

Las matrices de las probabilidades de encaminamiento hacia cada destino en cada conmutador.

Nota: Se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:

Las celdas son todas de un tamaño fijo.

Los conmutadores elegidos tienen una capacidad máxima en las colas de las líneas de salida de cinco celdas.

El tráfico cruzado (el que pasa por Londres pero no es para Londres) debe ser tenido en cuenta.

Puede ser útil crear una hoja de cálculo (en libreOffice) para realizar las cuentas.

Ejecutar el programa de simulación realizado y obtener las estadísticas de funcionamiento de todos los nodos conmutadores que componen la red.

3.- Análisis de los resultados y propuesta de mejora.

El alumno debe comparar los resultados obtenidos con la simulación con los requerimientos impuestos a la red, y ver si la red diseñada los cumple o no. En caso negativo, sugerir las mejoras que sería necesario incluir en la red para que se cumplan dichos requerimientos.

Entrega de resultados de la práctica contenidos.txt: Archivo de contenidos de la entrega, con el formato descrito en las normas de

las prácticas.

rss-pract7.c: Programa fuente para realizar la simulación. Si se han creado otros módulos, es necesario entregarlos todos, explicando su contenido y uso tanto en la cabecera de los mismos como en el archivo contenidos.txt.

Makefile: Archivo de datos para make que permita generar el o los ejecutables de la práctica.

rss-pract7.pdf: Archivo de documentación, en formato PDF, en el que se incluirán:

o Cálculos y resultados del diseño de la red solicitado en el apartado 1.

o Estadísticas del conmutador que presenta el programa de simulación realizado en el apartado 2 (se deben presentar los resultados con las líneas sin redondear, donde se demuestra que efectivamente se cumple la utilización solicitada).

o Análisis de los resultados y propuestas de mejora para cumplir el resto de requisitos (PPP) después de seleccionar la mínima velocidad de línea entre las disponibles.

Bibliografía TANNENBAUM, A., Computer Networks, Prentice-Hall, 2003. 4ª Ed. Cap. 2.6 y 5.6.