Перелік умовних позначень, скорочень, термінів

ДИПЛОМНА РОБОТА

(ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА)

ВИПУСКНИКА ОСВІТНЬО-КВАЛІФІКАЦІЙНОГО РІВНЯ “МАГІСТР”

Тема: Процедура фрагментації PDU в безпроводових середовищах передачі даних _______________________________________________

Виконавець: Головчанська Анна Володимирівна __________________

Керівник: Печурін Микола Капітонович _________________________

Нормоконтролер: Гузій М.М. _________________________________________

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інститут комп’ютерних інформаційних технологій

Факультет ___________________

Кафедра комп’ютерних систем та мереж ______________________________________

Напрям (спеціальність) 8.05010201 __ «Комп’ютерні системи та мережі» ___________

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри

__ Жуков І.А. ___________

“____”__________2015 р.

ЗАВДАННЯ

На виконання дипломної роботи

Головчанської Анни Володимирівни _________________________________________

1. Тема дипломної роботи Процедура фрагментації PDU в безпроводових _________

середовищах передачі даних ________________________________________________

затверджена наказом ректора від “ 17 ” листопада 2014 р. № 3153/cт ______

2. Термін виконання роботи: з__ 16 березня 2015р. по __ 28 червня 2015р. _________

3. Вихідні дані до роботи: 1. Інструментальні програмні засоби MatLab. 2. Програми адміністратора мережі: перефрагментація даних _______________________________

4. Зміст пояснювальної записки: Системний аналіз локальних комп’ютерних мереж з безпровідним середовищем передачі. Вибір інструментарію для дослідження впливу формату фрейму. Синтез (розробка) моделі та дослідження об’єкту на її основі ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Перелік обов’язкового графічного (ілюстративного) матеріалу: Порівняльні таблиці і ___ графічні залежності ____________________________________________

6. Календарний план-графік

№ пор.	Завдання	Термін виконання	Відмітка про виконання
	Отримання завдання та теми роботи	17 листопада 2014 року
	Аналіз інформаційних джерел по проблемі передачі інформації в безпроводових комп’ютерних мережах	9 лютого 2015 року
	Дослідження проблеми по першій главі пояснювальної записки	23 лютого 2015 року
	Написання першої глави пояснювальної записки	6 березня 2015 року
	Дослідження проблеми по другій главі пояснювальної записки	20 березня 2015 року
	Написання другої глави пояснювальної записки	30 березня 2015 року
	Підготовка матеріалу до першого проміжного контролю	3 квітня 2015 року
	Проходження першого проміжного контролю	6 квітня 2015 року
	Дослідження проблеми по третій главі пояснювальної записки	9 квітня 2015 року
	Написання третьої глави пояснювальної записки	16 квітня 2015 року
	Підготовка матеріалу до другого проміжного контролю	20 квітня 2015 року
	Проходження другого проміжного контролю	22 квітня 2015 року
	Розробка графічної частини роботи	12 травня 2015 року
	Підготовка до попереднього захисту роботи	1 червня 2015 року
	Проходження попереднього захисту роботи	16 червня 2015 року
	Підготовка матеріалів до допуску кафедри	18 червня 2015 року
	Допуск кафедри	19 червня 2015 року
	Надання роботи до рецензування	22 червня 2015 року
	Надання матеріалів пояснювальної записки до державної екзаменаційної комісії (ДЕК)	24 червня 2015 року
	Захист роботи на засіданні ДЕК	26 червня 2015 року

7. Консультанти з окремих розділів

Розділ	Консультант (посада, П.І.Б.)	Дата, підпис
Завдання видав	Завдання прийняв

8. Дата видачі завдання: “_ 17 ____"__ листопада ________ 2014р.

Керівник дипломної роботи _ Печурін М.К. ________________ ___________

Завдання прийняв до виконання __ Головчанська А.В. _______ ___________

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка до дипломної роботи «Процедура фрагментації PDU в безпроводових середовищах передачі даних»: 93 сторінок, 18 рисунка, 14 таблиць, 23 літературне джерело.

Об’єкт дослідження – безпроводова комп’ютерна мережа з методом випадкового доступу CSMA/CA.

Мета дипломної роботи – дослідити роботу безпроводової комп’ютерної мережі з випадковим доступом до середовища передачі даних та визначити залежність середньої затримки PDU від процедури фрагментації PDU в безпроводових середовищах передачі даних комп’ютерних мереж.

Методи дослідження – системний аналіз, теорія черг.

Досліджено безпроводову комп’ютерну мережу з випадковим доступом; виявлено залежність середньої затримки PDU від процедури фрагментації PDU; надано пропозиції щодо використання результатів дослідження.

Результати дослідження рекомендується використовувати для подальших наукових досліджень стандартизуючими організаціями; виробникам мережевого обладнання та системним адміністраторам.

ЗМІСТ

ВСТУП.. 10

РОЗДІЛ 1. СИСТЕМНИЙ АНАЛІЗ ЛОКАЛЬНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ З БЕЗПРОВІДНИМ СЕРЕДОВИЩЕМ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ.. 14

1.1. Методологія системного аналізу об’єкту дослідження. Еталонна модель взаємодій відкритих систем. 14

1.1.1. Мета вивчення системного аналізу і його основні завдання. 14

1.1.2. Сутність системного аналізу. 17

1.1.3. Методологія системного аналізу. 19

1.1.4. Еталонна модель взаємодії відкритих мереж та систем. 20

1.1.5. Функції рівнів моделі OSI/ISO.. 24

1.1.6. Критичний аналіз встановленої кількості рівнів еталонної моделі взаємодії відкритих систем 31

1.2. Місце функції фрагментації MAC-рівня стандарта IEEE 802.11. 36

1.2.1. Режими керування мережею DCF і PCF та застосуванню CSMA/CA 36

1.2.2. Структура кадрів МАС-рівня мережі 802.11. 39

1.3. Визначення показників ефективності рівня MAC комп’ютерної мережі 40

1.3.1. Методи забезпечення якості обслуговування (QoS) 44

1.3.2. Одностороння затримка PDU.. 47

1.3.3. Варіація затримки PDU.. 48

1.3.4. Втрати PDU.. 49

РОЗДІЛ 2. ВИБІР ІНСТРУМЕНТАРІЮ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМАТУ ФРЕЙМУ.. 53

2.1. Класифікація інструментарію для дослідження. 53

2.1.1. Математичне програмування. 56

2.1.2. Імітаційне моделювання. 57

2.1.3. Теорія черг. 65

2.2.Вибір і обґрунтування засобу дослідження. 70

РОЗДІЛ 3. СИНТЕЗ (РОЗРОБКА) МОДЕЛІ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ОБ’ЄКТУ НА ЇЇ ОСНОВІ 75

3.1. Розробка концептуальної моделі 75

3.2. Визначення залежності впливу фрагментації фрейму на середню затримку PDU.. 77

3.2.1. Визначення залежності середнього часу затримки кадру від фрагментації фрейму при експоненційному розподілі інтервалу часу між надходженнями кадрів 77

3.2.2. Визначення залежності середнього часу затримки кадру від інтенсивності вхідного потоку кадрів при експоненційному розподілі інтервалу часу між надходженнями кадрів. 84

ВИСНОВОК.. 90

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.. 92

Перелік умовних позначень, скорочень, термінів

.

PDU	–	Protocol Data Unit, узагальнена назва фрагмента даних на різних рівнях моделі OSI
OSI	–	модель взаємодії відкритих систем, Open System Interconnection
МАІ	–	метод аналізу ієрархій, сучасна інформаційна технологія, що використовується для аналізу й вирішення складних проблем та прийняття рішень
CSMA/CA	–	Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, метод, що реалізує вільний (множинний) доступ з прослуховуванням несучої та запобіганням колізіям
LAN	–	локальна обчислювальна мережа, Local Area Network
MAC	–	управління доступом до середовища, Media Access Control
LLC	–	управління логічним каналом, Logical Link Control
IEEE	–	Інститут інженерів електротехніки та електроніки, Institute of Electrical and Electronics Engineers
МП	–	математичне програмування
ІМ	–	імітаційне моделювання
ТМО	–	теорія масового обслуговування
IEEE	–	Інститут інженерів електротехніки та електроніки, Institute of Electrical and Electronics Engineers

ВСТУП

Актуальність теми. Широке використання сучасних комп'ютерних мереж у різних сферах діяльності людини обумовлює актуальність даного дослідження. Новітні досягнення і переваги технологій безпровідного зв'язку і поліпшення якості радіоканалів привели до виникнення нового покоління комп'ютерних мереж – безпровідних мереж.

Безпроводові комп’ютерні мережі є відносно новим типом комп’ютерних систем, вони характеризуються різнотипністю і великою щільністю інформаційного трафіку, в умовах потужного потоку завад, неоднорідною структурою і великою кількістю інтегрованих мережевих засобів із обмеженою пропускною здатністю.

Зараз безпровідні технології досить широко використовуються при побудові корпоративних мереж. У свою чергу, особливості організації безпроводових комп'ютерних мереж визначають необхідність пошуку нових рішень, як на структурному рівні, так і при організації доставки повідомлень абонентам мережі. Швидкість і характер передачі інформації впливає на процедуру маршрутизації.

Усе це і визначає доцільність дослідження впливу процедури фрагментації PDU в безпроводових середовищах передачі даних комп’ютерних мереж на середню затримку PDU.

Мета і завдання виконання дипломної роботи. Дослідити роботу безпроводової комп’ютерної мережі з випадковим доступом до середовища передачі даних та визначити залежність середньої затримки PDU від процедури фрагментації PDU в безпроводових середовищах передачі даних комп’ютерних мереж.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

- провести аналіз комп’ютерних мереж з випадковим доступом до середовища передачі даних;

- проаналізувати інструментарій для дослідження впливу фрагментації PDU в безпроводових середовищах передачі даних комп’ютерних мереж на середню затримку PDU в комп’ютерних мережах з випадковим доступом;

- проаналізувати методи та засоби дослідження впливу фрагментації PDU в безпроводових середовищах передачі даних комп’ютерних мереж на середню затримку PDU в комп’ютерних мережах з випадковим доступом;

- дослідити вплив фрагментації PDU на середню затримку фрейму в комп’ютерних мережах з випадковим доступом.

Об’єкт дослідження – процес передачі даних в безпроводових комп’ютерних мережах з випадковим доступом. Типовими прикладами методів випадкового доступу є CSMA/CD, що використовується в мережах Ethernet, і CSMA/CA, який використовуються в безпроводових мережах, таких як IEEE 802.11. Саме тому для дослідження було вибрано CSMA/CA.

Метод CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) - реалізує вільний (множинний) доступ з прослуховуванням несучої та запобіганням колізіям. Станція, яка готова відправити повідомлення, прослуховує лінію. При відсутності несучої станція відправляє короткий сигнал запиту на передавання (RTS) і певний час очікує відповіді від адресата (CTS). При відсутності відповіді (що, звичайно, є наслідком колізії) спроба передавання відкладається, при одержанні відповіді - повідомлення відправляється адресату. Короткі повідомлення RTS-CTS виконують роль детекторів колізій. Ліпше, щоб колізія відбулась під час передавання короткого керуючого сигналу, ніж довгого повідомлення з інформацією користувача. Метод CSMA/CA не дає змогу повністю уникати колізій та, однак, достатньо ефективний для мереж з невеликою кількістю вузлів.

Предметом дослідження є залежність середньої затримки PDU від фрагментації PDU в безпроводових середовищах передачі даних комп’ютерних мереж, а саме від кількості кадрів, на які фрагментується PDU.

Методи дослідження. Для дослідження використовувалась методика системного аналізу та теорія черг.

Системний аналіз - це сукупність методологічних засобів, що використовуються для підготовки та обґрунтування рішень при дослідженні складних проблем, об'єктів та явищ різної природи і характеру, які розглядаються у вигляді систем. Системний аналіз призначений для правильного вибору системного інструментарію з метою розв’язання поставленої проблеми. Оскільки мета системи формулюється, як правило, в загальних термінах, її необхідно конкретизувати і довести через послідовні рівні до конкретних критеріїв і показників.

Теорія черг (теорія масового обслуговування) — розділ теорії ймовірностей, метою досліджень якого є раціональний вибір структури системи обслуговування та процесу обслуговування на основі вивчення потоків вимог на обслуговування, що надходять у систему і виходять з неї, тривалості очікування і довжини черг. У теорії масового обслуговування використовуються методи теорії ймовірностей та математичної статистики.

Системою масового обслуговуванняназивається сукупність послідовно пов’язаних між собою вхідних потоків вимог на обслуговування (потоків замовлень), черг, каналів обслуговування і потоків обслужених замовлень.

Для вибору засобу дослідження був застосований метод аналітичної ієрархії або метод аналізу ієрархій. Метод аналізу ієрархій (МАІ) - це сучасна інформаційна технологія, що використовується для аналізу й вирішення складних проблем та прийняття рішень. Це формалізована систематична процедура ієрархічного представлення проблеми, подальшої обробки послідовності суджень і одержання кінцевого результату, вираженого числами. Вибір робився між чотирма інструментаріями для дослідження: теорією ймовірностей, стохастичним програмуванням, імітаційним моделюванням та теорією масового обслуговування. Згідно методу аналізу ієрархій було обрано найоптимальніший засіб дослідження – теорію черг.

Наукова новизна. Розрахунок залежності середньої затримки PDU від фрагментації PDU в безпроводових середовищах передачі даних комп’ютерних мереж є дослідженням, яке проводиться вперше та має свою теоретичну та практичну цінність.

Теоретична цінність дослідження полягає в подальшому розвитку методів теорії масового обслуговування, у тому числі, узагальнення отриманих раніше результатів на більш складні випадки. Крім того, розроблений підхід є розширюваним і може застосовуватися для дослідження й інших моделей, зокрема, моделей мереж зв'язку функціонуючих у випадковому середовищі.

Практична цінність дослідження дозволяє застосовувати його для дослідження широкого кола завдань аналізу, проектування, оптимізації різних мереж передачі даних, дозволяє визначити основні імовірнісні характеристики функціонування системи й знайти оцінки ряду параметрів, таких як, пропускаюча здатність і середній час обслуговування пакетів в мережі.

РОЗДІЛ 1

Дата добавления: 2015-12-07