ترجمه مقاله شبکه

نمونه ترجمه مقاله شبکه

ارزیابی عملکرد نرم افزار شبکه بیسیم شناختی و تعریف شده بر پایه سیستم انعطاف پذیر فاجعه

چکیده: از طریق شبکه اطلاعات تجربه بازسازی زلزله بزرگ شرق ژاپن در 11 مارس 2011، دریافتیم که ترکیبی از تکنولوژی های متفاوت موجود شبکه بیسیم نظیر شبکه ماهواره ای IP، 3G/LTE، Wi-Fi در اتصال شبکه مفید بودند. در این مقاله، با یکپارچه سازی آن شبکه های بیسیم در یک شبکه بیسیم شناختی، کاربران می توانند این شبکه شناختی را به عنوان یک شبکه دسترسی به اینترنت با انتخاب بهترین عملکرد شبکه میان لینک های شبکه ممکن استفاده کنند حتی اگر یک فاجعه جدی صورت گیرد و برخی از آن لینک های شبکه به طور جدی آسیب ببینند. ما همچنان یک شبکه دسترسی بر پایه جریان باز بر لینک کنترل اتوماتیک و انتخاب های مسیر های در داخل شبکه بیسیم شناختی به اینترنت با بازنگری و ارزیابی متناوب وضعیت های شبکه آنها، معرفی می کنیم. در جهت اثبات مفید بودن سیستم پیشنهادی ما، یک نمونه اولیه از سیستم شبکه بیسیم شناختی بر پایه جریان باز با اتصال به نواحی فاجعه در زلزله بزرگ شرق ژاپن ساخته شد و عملکرد آن مورد ارزیابی قرار گرفت.

کلمات کلیدی: فاجعه، شبکه، جریان باز، شبکه شناختی، SDN؛

1. مقدمه نمونه ترجمه شبکه

زلزله بزرگ شرق ژاپن در 11 مارس 2011 باعث صدمات شدیدی در ناحیه وسیعی از ژاپن شمالی شد. این تراژدی جهان را شگفت زده کرد، و حدود 15841 کشته و 3490 مفقود که تا به امروز ایم آمار رو به افزایش است بر جای گذاشت. بسیاری از ساکنین نواحی ساحلی ژاپن نیز از لحاظ جغرافیایی ایزوله شدند. شبکه های ارتباطات نظیر اینترنت، گوشی های همراه و تلفن های ثابت پس از لرزش های بزرگ غیر قابل استفاده شدند. علاوه بر این، خاموشی وسیعی در نواحی شمالی و مرکزی ژاپن به وقوع پیوست. تاخیر در امکان انتقال اطلاعات فاجعه منجر به تاخیر در نجات دادن مصدومین، انتقال مردم به پناهگاه ها، تایید تخلیه ساکنین و درمان فوری پزشکی پس از وقوع فاجعه شد. به جهت بازیابی سریع زیرساخت های اطلاعات به اداره های محلی متعدد و ارزیابی مکان ها در نواحی سانحه، گروه پاسخگو به بلایای طبیعی ما که با دانش آموزان و داوطلبان سازماندهی شده بود، به مناطه سانحه رفتند.

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

به جهت بازیابی سریع اطلاعات شبکه در نواحی سانحه، ما از تکنولوژی های شبکه بیسیم موجود متفاوتی نظیر شبکه ماهواره ای IP، EG/LTE، Wi-Fi استفاده کردیم که برای اتصال مفید بودند. در طول فعالیت بازیابی ما، توانستیم مشکلات جدی در شبکه اطلاعات و سیستم نواحی ساحلی بیابیم و دریافتیم که یک ابزار ارتباطات انعطاف چذیر و قدرتمند جدید برای انتقال اطلاعات مورد توجه حتی در زمان وقوع فجایع به شدت مورد نیاز است.

در این مقاله، به جهت توسعه شبکه اطلاعات برای استفاده در زمان فاجعه، ما یک سیستم شبکه بیسیم شناختی جدید معرفی کردیم که انتخاب بهترین لینک و مسیر را که بهترین عملکرد شبکه میان شبکه های ممکن را با یکپارچه سازی انواع مخالف شبکه های بیسیم، لینک ها و مسیرها با ویژگی های شبکه متفاوت نظیر 3G، LTE، Wi-Fi، Wi-MAX، شبکه ماهواره ای IP فراهم می کند، ممکن می سازد.

نمونه  ترجمه شبکه 

ما همچنین یک شبکه دسترسی بر اساس جریان باز به انتخاب های لینک و مسیر کنترل اتوماتیک داخل شبکه بیسیم شناختی به اینترنت توسط بازنگری و ارزیابی متناوب وضعیت های شبکه معرفی می کنیم. با تبدیل اطلاعات سانحه در این شبکه طبقه بندی شده، سیستم می تواند به طور مداوم به ایجاد ظرفیت های ارتباطات بپردازد و می تواند آنها را به دیگر شبکه های دسترسی که منابع شبکه در دسترس کافی دارند توسط تابع های شبکه شناختی بیسیم تحویل دهد حتی اگر برخی خطاهای گره و لاین شبکه در یک بخش از زیر ساخت شبکه ایجاد شود.

ما سیستم خود را به عنوان یک سیستم نمونه اولیه طراحی کرده و توسعه دادیم بر پایه یک ساختار جریان باز به عنوان یکی از تکنولوژی های شبکه تعریف شده نرم افزار (SDN) توسط یکپارچه سازی 3G، LTE، Wi-MAX، شبکه ماهواره ای، و یک شبکه فاجعه آزمایشی به عنوان شبکه دسترسی با اتصال به سه مکان مختلف در دوره ریاست ایواته که به طور جدی توسط سونامی در زلزله بزرگ شرق ژاپن در 11 مارس 2011 صدمه دیده بود، ایجاد کردیم/

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

در ادامه، یک سیستم پیکربندی از شبکه فاجعه پیشنهادی ما در بخش 2 تشریح شده است. روش انتخاب لینک برای تعیین بهترین لینک میان لینک های ممکن به طور دقیق در بخش 3 تشریح شده است. کنترل جریان بسته بین سوئیچ و کنترل کننده توسط جریان باز در بخش 4 نشان داده شده است. ساختار سیستم پیشنهادی ما در بخش 5 توضیح داده شده. ارزیابی عملکرد سیستم نمونه اولیه در بخش 6 بیان شده. و در نهایت نتیجه گیری و کارهای آینده در بخش 7 آورده شده است.

2. پیکربندی سیستم

شکل 1 نشان می دهد که شبکه اطلاعات فاجعه پیشنهادی ما که از سوئیچ های بیسیم شناختی بر اساس جریان ازاد، سوئیچ های بیسیم شناختی ساده که با چندین شبکه مختلف و کنترل کننده های شبکه بیسیم بر اساس جریان ازاد ترکیب شده، و کنترل کننده های بیسیم شناختی ساده تشکیل می شود. شبکه های باسیم نظیر FTTH می توانند همچنین به عنوان شبکه های دسترسی استفاده شوند. سوئیچ های بیسیم شناختی به طور متناوب وضعیت های شبکه آنها را در مکان های متعددی بازنگری می کند و اطلاعات وضعیت های شبکه های بازنگری شده را به کنترل کننده های بیسیم شناختی در مرکز فاجعه ارسال می کند. همه ی اطلاعات دریافت شده در کنترلر بیسیم شناختی جمع آوری شده و برای انتخاب بهترین شبکه دسترسی با وزن دهی به شبکه های دسترسی ممکن ارزیابی می شود. شبکه ماهواره ای به عنوان یک کانال کنترل برای ساختار جریان باز در تبدیل اطلاعات به سوئیچ های شناختی به کار م رود. هر سوئیچ شناختی تعیین می کند که کدام شبکه بسته های ورودی از اتصال شبکه باید با پیام ها از کنترلر های شناختی بیسیم ارسال شود. به جهت تعیین بهترین عملکرد شبکه، روش های زیر نقش های مهمی اجرا می کنند:

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

• تکنولوژی بازنگری شبکه برای تعیین تغییر موقعیت عملکرد شبکه
• روش انتخاب بهینه برای تصمیم بهترین دسترسی شبکه
• تکنولوژی کنترل بسته با جریان باز با تغییر لینک و مسیر سوئیچ به بهترین شبکه دسترسی

به عنوان نظارت بر تاخیر بسته، ابزار پینگ بین سرور مشاهده و سوئیچ بیسیم شناختی در دوره زمانی خاصی با متوسط زمان رفت و برگشت (RTT) بسته های ثابت شده، استفاده می شود. با نرخ بازنگری فقدان بسته، ابزار پینگ همچنین با شمارش بسته هایی که پاسخ داده نمی شوند استفاده می شوند.

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

در سیستم ما، برای تشخیص تغییر در موقعتی شبکه، سوئیچ شناختی بیسیم دارای تابع نظارت شبکه است.

موقعیت های نظارت شده شامل پارامترهای زیر هستند:

• توان عملیاتی
• RTT بین سرور مشاهده و هر سوئیچ بیسیم شناختی
• نرخ فقدان بسته بین سرور مشاهده و هر سوئیچ شناختی

با بازنگری توان عملیاتی شبکه، ما یک روش نظارت فعال را به کار بستیم که در آن بسته ها بین ترمینال های پایانی انتقال می یابند. دو روش فعال وجود دارد که شامل روش اندازه گیری پهنای باند نظیر متد iperf و روش دنباله بسته نظیر pathchirp. در روش اندازه گیری پهنای باند در دسترس، از آنجا که تعداد زیادی از بسته های ثابت شده وارد می شوند، بسته های ثابت شده بر ترافیک اطلاعات تاثیر می گذارند. از سوی دیگر در روش دنباله بسته ها، فقط تعداد محدودی از بسته های ثابت شده در یک دوره زمانی محدود استفاده می شوند. به این دلیل، روش دنباله بسته در روش ما به کار بسته شد.

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

به عنوان نظارت بر تاخیر بسته، ابزار بازنگری شبکه بین سرور مشاهده و سوئیچ بیسیم شناختی در یک بازه زمانی مشخص با زمان رفت و برگشت متوسط (RTT) و سرعت بسته ها به کار گرفته می شود. با نظارت نرخ فقدان بسته، ابزار پینگ نیز همچنین توسط شمارش بسته های غیر پاسخگو به کار می رود. با در نظر گرفتن موقعیت های آن شبکه ها، لینک بهینه بین لینک های در دسترس با روش AHP تشخیص داده می شوند.

3. روش انتخاب لینک
4. نگاه کلی به روش ارائه شده

مسیریاب بیسیم شناختی ما با چندین شبکه دسترسی مجهز می شود. سرور مشاهده متناوبا عملکرد لینک های متعدد دسترسی شبکه بیسیم را مورد بازبینی قرار می دهد. و الویت هر شبکه دسترسی را با استفاده از AHP توسعه یافته بر پایه ارزش پارامتر به دست آمده به عنوان یک نتیجه نظارت محاسبه می کند. سیستم یک شبکه دسترسی بر اساس یک اولیت تعیین می کند.ترجمه مقاله شبکه 

1. نگاه کلی به روش AHP

در این بخش، ما جزئیات AHP را که در تصمیم گیری در برگزیدن شبکه دسترسی استفاده می شود، تشریح می کنیم. AHP یکی از فرایندهای تصمیم گیری است و رویکرد ساختاری بهتری استفاده می شود وقتی که یک تصمیم پیچیده را اجرا می کند. AHP در دهه 1970 توسط توماس ال ستی و همکاران ارائه شد. AHP قادر به ارزیابی گزینه ها و المان های کمی با اجرای ساختار مشکل تصمیم است. فرایند محاسبه به ترتیب سلسله مراتبی مشکل، ارزیابی مقایسه جفتی معیارها، ارزیابی مقایسه جفتی گزینه ها، و محاسبه ارزش کلی اجرا می شود.ترجمه مقاله شبکه 

شکل 3 یک مثال از یک سلسله مراتبی لایه ای با AHP و یک مورد از انتخاب لینک بیسیم بهینه بین گره های مجاور است. به جهت حل مشکل ایجاد شده توسط AHP، لازم ایت ابتدا مشکل طبقه بندی شود. در این تحقیق، ما هدفی نظیر انتخاب بترین لینک بیسیم در ویدئو ارتباطات یا انتخاب بهترین لینک بیسیم اتصال را تعیین می کنیم.

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

4. کنترل بسته با جریان باز

در این سیستم، به جهت جریان بسته های اطلاعات به شبکه های دسترسی انتخاب شده، جریان باز به عنوان یک قالب SDN ، جریان باز ساده، به کار می رود. در جریان باز، کنترل کننده جریان باز پیام های متنوعی از سوئیچ های جریان باز دریافت می کند و رویداد پاسخگویی به پیام ها را با روش رویداد محور اجرا می کند. در سیستم ما، رویدادهای زیر استفاده می شوند:

• سوئیچ آماده: این رویداد زمانی به کار می رود که لینک بین کنترلر جریان باز و سوئیچ جریان باز تثبیت شده است.
• ویژگی های پاسخ: این رویداد زمانی به کار می رود که کنترلر جریان باز یک پاسخ از سوئیچ پاسخگوی جریان باز به پیام درخواست ویژگی دریافت می کند.
• تغییر دسترسی: این رویداد زمانی به کار می رود که شبکه دسترسی موجود نیاز است که در جهت تغییر موقعیت شبکه تغییر کند. با استفاده از کانال کنترل، دستور مد جریان در پروتکل جریان باز از کنترلر جریان باز به سوئیچ های جریان باز مربوطه فرستاده می شود.ترجمه مقاله شبکه 

با ترکیب این رویدادها، جریان های بسته های اطلاعات می توانند کنترل شوند. جریان پیام ها بین سوئیچ جریان باز و کنترلر جریان باز به صورت زیر است. ابتدا، سوئیچ جریان باز پیام سوئیچ اماده را به کنترلر جریان باز ارسال می کند تا اعلام کند که سوئیچ جریان باز به شبکه دسترسی پیوست. سپس، کنترلر جریان باز این اتصال جدید را از سوئیچ جریان باز شناسایی کرده و پیام درخواست را برای پاسخ دادن به پیام با سوئیچ جریان باز نظیر سوئیچ ID، ارسال می کند، تعداد شبکه های دسترسی مجاز، MAC ، NIC های مجهز شده را مورد خطاب قرار می دهد.

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

سوئیچ جریان باز فرایند اولیه را با شناسایی اطلاعات کنترلر جریان باز تکمیل می کند. سوئیچ جریان باز اولیه بازنگری موقعیت های شبکه را آغاز کرده و اطلاعات بازنگری شده را به کنترلر جریان باز ارسال می کند. این فرایند برای همه ی سوئیچ های جریان باز وابسته تکرار می شود.

کنترلر جریان باز می تواند تصمیم بگیرد که ایا شبکه دسترسی موجود را به شبکه دسترسی انتخاب شده با ارسال پیام مد جریان به سوئیچ جریان باز پاسخگو تغییر دهد یا نه.

5. ساختار سیستم

سیستم ارئه شده تشکیل شده از یک کنترل کننده جریان باز و چندین سوئیچ جریان باز همانگونه که در شکل 5 نشان داده شده است. به علاوه، سوئیچ جریان باز از سه جزء تشکیل شده شامل لایه تبادل پیام، لایه بازنگری، و جدول جریان. لایه تبادل پیام تبادل اطلاعات بازنگری شده و پیام های کنترل را به کنترلر جریان باز اجرا می کند. پیام جریان باز بر روی یک نرم افزار روی سوئیچ جریان باز اجرا می شود. لایه بازنگری موقعیت شبکه را از سوئیچ های جریان بازش مشاهده می کند. جدول جریان در یک دسته ای از سوئیچ جریان باز واقع شده است. جریان بسته با دستور کنترلر جریان باز تعریف می شود.

کنترلر جریان باز از دو جزء تشکیل شده شامل لایه تبادل پیام و لایه تصمیم گیری. لایه تبادل پیام تبادل پیام های کنترل و اطلاعات بازنگری دریافتی از سوئیچ جریان باز را انجام می دهد. پیام جریان باز مبادله شده در یک قالب روی کنترلر جریان باز اجرا می شود. در لایه تصمیم گیری، فرایند الویت شبکه دسترسی با ایتفاده از روش پیشرفته AHP اجرا می شود. با این عملیات، جدول جریان هر سوئیچ جریان باز به روز می شود.

6. نمونه اولیه و ارزیابی عملکرد

برای نشان دادن و ارزیابی تابع انتخاب لینک پویا که آیا نقاط ارتباط بین موقعیت های جغرافیایی به طور مناسب می توانند متصل شوند یا نه، ما یک سیستم اولیه در سه مکان شامل منطقه مرکزی، سواحل شمالی و جنوبی در زمان مدیریت ایواته همانطور که در شکل 6 نشان داده شده ایجاد کردیم.

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

در هر ناحیه، ما سوئیچ جریان باز مجهز به دستگاه های دسترسی بیسیم متنوعی برای این سیستم قرار دادیم. شبکه های دسترسی بیسیم استفاده شده در سیستم نمونه اولیه حاضر از قرار زیر است:

• ماهواره با سرعت 2 مگا بایت بر ثانیه
• 3G/LTE با سرعت 75 مگابایت بر ثانیه
• WiMAX با سرعت 40 مگا بایت بر ثانیه
• FTTH با سرعت 100 مگابایت بر ثانیه

آماده کردن کانال جریان باز برای کنترل هر سوئیچ جریان باز در پروتکل جریان باز ضروری است. بنابراین، سوئیچ جریان باز پیکر بندی شبکه را برای اجازه اتصال TCP با کنترلر جریان بازی که از پیش متمایل به سایت اصلی است، اجرا می کند. به علاوه، به دلیل نیاز به باز کردن کانال جریان باز، ما از کانال شبکه ارتباطات ماهواره برای کنترل لینک استفاده کردیم. سوئیچ جریان باز یک پورت LAN فراهم میکند، همه بسته های این پورت توسط جریان باز کنترل می شوند.ترجمه مقاله شبکه 

ابتدا، ما برنامه محاسبه زمان سوئیچنگ را به کار بردیم. 100 مرتبه سوئیچینگ در هر 10 ثانیه در ارزیابی اجرا شد، ما حداکثر/ حداقل/ متوسط  زمان سوئیچینگ را در هر بار محاسبه کردیم. نتایج به صورت زیر است.

جدول 1 زمان فرایند سوئیچینگ

مقدار حداقل به طور قابل توجهی خارج از توزیع نرمال بود، این به دلیل است که مدیر پنجره در حال اجرای سوئیچ جریان باز به جهت اجرای یک مشاهده بصری است. بدین معنی، یک زمان اجرا با کنترل فرایند نظیر تداخل در سطح OS افزایش می یابد.

مورد توجه است که برای عملیات متعادل تر، تولید یک سوئیچ جریان باز اختصاصی ضروری است، یا فرایند پشتیبان تا جایی که امکان دارد کاهش داده شود.

دوم، ما عملکرد پایه شبکه FTTH و 3G/LTE و ماهواره را در سیستم نمونه اولیه ارزیابی کردیم. عناصر اندازه گیری به صورت زیر هستند:

• توان پایین لینک
• نرخ فقدان بسته
• تاخیر
• جیتر

در ارزیابی، FTP برای محاسبه توان عملیاتی استفاده می شود. ما متنی را برای محاسبه توان عملیاتی از زمان انتقال فایل با طول ثابت به کار بردیم. UDP برای محاسبه نرخ فقدان بسته و زمان انتقال و جیتر استفاده می شود. متنی را برای ارسال تعداد ثابتی از بسته های UDP با یک مهر زمان در هر واحد زمان به کار بردیم. به علاوه، جیتر به عنوان ارزش اوج به اوج محاسبه شد.

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

آزمایشات اندازه گیری 12 ساعت انجام شد، و نمونه محاسبات هر دقیقه اجرا شد.

در نهایت، توان عملیاتی نهایی و فقدان بسته را به عنوان عملکرد شبکه بر پایه سناریو وقوع فاجعه ارزیابی کردیم. سناریو به صورا زیر می باشد: ابتدا همه ی سه شبکه دسترسی شامل شبکه ماهواره با متوسط توان عملیاتی 1.29 مگابایت بر ثانیه، شبکه 3G/LTE با متوسط 7.20 مگابایت بر ثانیه و FTTH با متوسط 25.01 مگابایت بر ثانیه فعال و لینک FTTH انتخاب شد. سپس یک فاجعه پس از 20 ثانیه به وقوع پیوست. و هر دو شبکه FTTH و 3G/LTE به دلیل خطا در منبع نیرو متوقف شدند. سپس لینک شبکه FTTH به طور اتومیاتیک به شبکه ماهواره انتقال پیدا کرد. پس از 40 ثانیه توقف، شبکه 3G/LTE بازیابی شد و لینک شبکه به طور اتوماتیک از ماهواره به شبکه 3G/LTE انتقال پیدا کرد. در نهایت پس از 60 ثانیه توقف، FTTH بازیابی شده و لینک شبکه اتوماتیک از 3G/LTE به FTTH بازگردانده شد. ما توان عملیاتی نهایی و فقدان بسته را محاسبه کردیم.

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

نتایج توان عملیاتی نهایی و فقدان بسته در شکل 11 نشان داده شده است. پس از 20 ثانیه از زمان شروع، توان عملیاتی نهایی ناگهان از متوسط 25 مگابایت بر ثانیه به متوسط 1.29 مگابایت بر ثانیه کاهش یافت. پس از 40 ثانیه، لینک شبکه به شبکه 3G/LTE با متوسط 7.1 مگابایت بر ثانیه انتقال یافت. در نهایت، لینک 3G/LTE به لینک FTTH با اوریجینال 25 مگابایت بر ثانیه انتقال یافت. فقدان بسته در زمان سوئیچینگ 20 ثانیه، 40 ثانیه، 60 ثانیه تنها زیر 5% بود. بنابراین، حتی اگر فاجعه رخ دهد و همه ی شبکه ها متوقف شوند، شبکه ماهواره همیشه می تواند فعال باشد و به لینک ارتباط به اینترنت دست یابد شبکه غیر قابل توقف را به دست دهد.ترجمه مقاله شبکه 

7. نتیجه گیری و کارهای آینده

در این تحقیق، ما یک سیستم رادیویی شناختی با استفاده از تکنولوژی SDN به کار بستیم. دستگاه رادیویی شناختی مجهز به LTE و WiMAX، شبکه گوشی همراه 3G، و یک شبکه ارتباط ماهواره است. در حال حاضر، ما یک سیستم نمونه اولیه با قرار دادن سه شبکه در دستگاه رادیویی شناختی ایجاد کردیم. به علاوه، یک بستر آزمایش محیط برای ارزیابی عملکرد و تابعیت سیستم ایجاد کردیم.

نمونه  ترجمه مقاله شبکه 

در آینده، ما به سرعت از ماژول توسعه یافته AHP برای روش ارائه شده و ماژول بازنگری عملکرد شبکه استفاده می کنیم. سپس، فرایند سوئیچینگ را از دستی به اتوماتیک توسعه می دهیم، و روش اراده شده را ارزیابی می کنیم. سپس ما همیشه یک سیستم نمونه اولیه در سه مکان راه اندازی می کنیم. با استفاده از روش های توسعه مداوم یک سیستم کاربردی خواهیم ساخت.