Introducering av ett multifunktionellt IP-nätverk inom LKAB

• Main Author: Karlsson, Emma
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Linköpings universitet, Institutionen för teknik och naturvetenskap 2007
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-96199

Detta examensarbete har utförts på uppdrag av LKAB. Inom LKAB finns idag en uppsjö utav olika system för kommunikation, samtidigt som behovet av kommunikation ökar med tiden. Inom LKAB planerar man att gå ifrån användandet av diverse olika kommunikationssystem till att i de flesta fall använda sig av paketbaserade kommunikationssystem med hjälp av standarden TCP/IP. Trådlösa nätverk ska bland annat kunna användas för att styra och reglera mobila maskiner i gruvans produktionsområden. Det framtida intranätet skall också inkludera service som IP-telefoni och generell nätverksaccess. Det framtida trådlösa nätet inkluderar således olika användarprofiler med olika prioritet i nätverket. Rapporten har undersökt den teoretiska möjligheten samt praktiskt testat att prioritera vissa typer av trafik i det trådlösa nätverket framför andra, för att på så sätt kontrollera till exempel fördröjningar i nätverket. Även säkerhet i nätverkets har studerats inom ramen för examensarbetet. Metoden bygger på kvantitativ och utredande analys, där praktiska tester varit en väsentlig del. Analys och testerna baseras på viss empirisk kunskap inhämtad under tiden för examensarbetet samt en teoretisk referensram som utgörs av nyckelstandarder och för examensarbetet relevanta dokument och artiklar. Rapporten har sammanställt vilka kommunikationssystem som finns inom LKAB idag. Rapporten har även studerat standarder som används inom dagens datakommunikation; TCP/IP, 802.11, transport- och realtidsprotokoll samt en mängd standarder som används för att uppnå Quality of Service (QoS), i synnerhet 802.11e. Tester har utförts i ett testlab, där LKAB:s intranät återskapats. Tester med avseende på QoS har utförts genom att belasta intranätet (inklusive det trådlösa nätverket) med olika trafikströmmar som använt sig av differentierade prioritetsgrader och utföra mätningar på bandbredd, fördröjning, jitter och paketförlust. Testerna gav långt ifrån svar på alla de frågor som rapporten och LKAB hade, framförallt beroende på att testutrustning med stöd för QoS inte fanns att tillgå. Problem med adressering uppstod vid hanteringen av flera samtidiga klienter bakom radiobryggan. En möjlig framtida lösning är ett meshat trådlöst nätverk. Sammanfattningsvis kan sägas att skillnader i beräknad ljudkvalitet mellan trafik som använder sig av, och inte använder sig av, differentierade prioriteringsgrader är svåra att påvisa med det underlag av utförda testfall som finns att tillgå. Dock kan man se att färre procent paket tappas och att fördröjningen är lägre då differentierade prioriteringsgrader används. Kraven på genomströmningen som den trådlösa nätverksutrustningen måste klara, 4 Mbit/s stabilt bandbredd, uppfylls i alla testade fall. Ökad trafikmängd resulterar i sjunkande överföringshastigheter. Ökande trafik, vare sig det betyder fler VoIP-samtal eller bakgrundstrafik, ger försämrade MOS-värden. LKAB:s krav på maximal fördröjning var 200 ms. Från resultatprotokollen som testprogrammet generar finns det endast medelvärdet att tillgå på fördröjningen från applikation till applikation (eng end-to-end), som maximalt uppgick till 77 ms för alla testfall. Ett annat värde på fördröjning är envägsfördröjning (eng one-way), där man kan utläsa min-, medel- och maxvärden. Maxvärden på envägsfördröjning var 27 ms för alla testfall och det högsta medelvärdet på envägsfördröjning var 16 ms för alla testfall. Att införa ett multifunktionellt IP-nätverk inom LKAB ställer stora krav på utrustning, konfiguration och kompetens. Vidare tester, till exempel långtidstester av utrustning som stödjer QoS då flera klienter i produktionsområdet kommunicerar trådlöst med intranätet, är att rekommendera för att säkerställa att de krav som ställs på nätverket kan uppfyllas. === Loussavaara Kirunavaara Aktiebolag (LKAB) has commissioned this thesis. Within LKAB today there are a number of different communication systems, while the needs of communication increase continuously. LKAB plan to go from using various communication system to, in most cases, use a packet based communication system based on the standard TCP/IP. Wireless networks should, amongst other things, be used for controlling and regulating machines in the production area of the mine. The future intranet should include service for Voice over IP (VoIP) and general access to the network. The future wireless network thus includes different user profiles with different priority in the network This thesis has investigated the theoretical possibility and practically tested the use of giving precedence to certain types of traffic in the wireless network, to somehow try to control the delay in the network. Network security has also been a topic in this report. The method used to produce the report is based on quantitative and investigating analysis, where practical tests have been an essential part. The thesis compiles the communication system within LKAB today. The thesis has also examined standards used in data communication; TCP/IP, 802.11, transport- and real time protocol and a handful of standards used to achieve Quality of Service (QoS), 802.11e in particular. Tests have been performed in a lab, where the intranet of LKAB was reproduced. Tests to evaluate QoS sent traffic with differentiated priorities and measurements of throughput, latency, jitter and packet loss was taken. The tests did not answer all of the question that the thesis and LKAB had, mostly because the equipment lacked adequate features for QoS. Difficulties with addressing the clients behind the wireless bridge caused problems and made the author think about meshed networks as a possible solution for future wireless internetwork. Differences in estimated sound quality between traffic sent with differentiated priorities and traffic using best effort is hard to prove. However the thesis show less latency and fewer lost packets for traffic using differentiated priorities. LKAB has requirements of throughput in the wireless network of 4 Mbps. This demand is fulfilled in cases. Increased amount of traffic led to decreased throughput. Increased amount of traffic, whether it concerns VoIP traffic or background traffic, led to decreased values of estimated Mean Opinion Score (MOS). The latency in the intranet can be maximum 200 ms, according to LKAB. From the results produced by the test program, the mean value of latency end to end is maximum 77 ms, for all test cases. For latency one-way the mean value is maximum 16 ms and the maximum value is 27 ms, for all test cases. Introducing a multifunctional IP network within LKAB puts high demands on equipment, configurations and competence. Further test activities, for example long term tests of QoS equipment when several clients in the production area use the wireless connection to the intranet, is to recommend securing that essential requirements will be fulfilled in the virtual network. The thesis is written in Swedish.