Определение параметров пакетной передачи данных при работе в метровом диапазоне

Аннотация

В статье рассматриваются параметры организации пакетного TCP/IP-обмена в канале частотного диапазона от 30 до 300 МГц для возможности реализации защищенного VPN-соединения (туннеля) между двумя абонентами в рамках одного из режимов мобильной сети связи. VPN-соединение при рассмотрении представляет собой пакетную передачу TCP/IP, отличие которой заключается в присоединении к исходному пакету нового специального заголовка, а также к криптографическому шифрованию исходного пакета. Таким образом, организацию VPN-туннеля можно представить, как организацию TCP/IP-соединения. Стеки протоколов TCP/IP ориентируются на поддержку высокоскоростных интерфейсов, работающих на высоких частотах (например, Ethernet/Wi-FI, скорость от 100 ГБ/с, частота 2,4 ГГц). Основной проблемой подобной пакетной реализации на сравнительно низких частотах (30-300 МГц) является достаточная неустойчивость мобильной МВ-радиосвязи (связь в метровом диапазоне волн) на заданном интервале частот и низкая скорость передачи (до 32 КБ/с), вследствие чего может наблюдаться высокая вероятность возникновения битовых ошибок данных, потери информационных пакетов и огромные временные задержки при обмене. В качестве модели для оценки пакетной передачи используются модель Reno [рек. ITU-T Y.1541, RFC2001] и такие регламентированные показатели [рек. ITU-Т 1.1540, ITU-Т Y.1541], как пропускная способность канала, отношение сигнал/шум (ОСШ), задержка передачи (IPTD), вариация задержки передачи (IPDV), коэффициент ошибок при передаче (IPER), коэффициент потери пакетов (IPLR, SER), максимальная единица транспортировки пакета (MTU). Целью данной статьи является проверка и определение основных качественных регламентированных показателей протокола TCP/IP применительно к низкоскоростной линии передачи. Проведено моделирование низкоскоростной линии связи, имеющей характеристики: длина до 5 км, скорость передачи от 300 бит/с до 32 000 бит/c (модемные протоколы V.21 - V.34bis), размеры передаваемых пакетов 72, 576 и 1500 байт (пороговые значения максимальной единицы транспортировки пакета), мощность передатчика 2 Вт, сигнально-кодовая конструкция представляет собой сигнал 4-FSK с кодированием Рида-Маллера RM (30, 14). На основании анализа полученных данных были выделены три категории каналов: «плохой» - низкое отношение сигнал/шум (2-5 дБ), высокая потеря пакетов (выше 10 %) и большая задержка передачи (выше 400 мс); «средний» - ОСШ от 5 до 10 дБ, потеря пакетов менее 1 %, задержка варьируется от 400 до 800 мс; «хороший» - канал, проходящий по всем регламентированным параметрам TCP/IP, ОСШ более 10 дБ, вероятность ошибки менее 0,1 %, задержка укладывается в регламентированные 400 мс.