l_472_12078122
.pdfкомпонувати будь-який вид послуги на запит користувача із зазначених складових як незалежних від виду обслуговування й один від одного функціональних блоків SIB (Service
Independent Block ).
Широкосмугова інтегрована мережа, яка підтримує всі класи сервісу дійстала назву «мультисервісна мережа». Вона розробляється в рамках концепції мереж наступного покоління
(NGN).
Мультисервісна мережа (Multi-service Network) – це мережа з гнучкими можливостями для організації різних служб, які уможливлюють надання необмеженого набору послуг. Мережеві служби в мультисервісній мережі є системними розподіленими програмами і невід'ємними компонентами мережевої операційної системи. За цими розподіленими програмами закріплено назви як «мережні служби», так і «мережеві сервіси». Забезпечення користувачів спільним доступом до певного мережного ресурсу називають наданням сервісу. Мережеві сервіси, які реалізовані програмно, є об'єктами прикладного рівня моделі OSI/ISO. Мережева операційна система, зазвичай, підтримує декілька видів мережевих сервісів для користувачів, таких, наприклад, як: файловий сервіс, сервіс електронної пошти, сервіс друку, сервіс віддаленого доступу та ін.
14.2. Специфікація служб за режимами надання послуг користувачам
Існує специфікація мережевих служб, яка не залежить від загальної концепції побудови мережі зв'язку й функцій
561
кінцевих пристроїв, але яка конкретизує режим обслуговування користувачів. У зв'язку з цим виокремлюють три категорії служб: діалогові, інтерактивні та дистрибутивні
(з розгалуженим режимом роботи або мовні) служби.
Діалогові служби (on-line service) забезпечують двобічний обмін інформацією в реальному масштабі часу (без проміжного накопичення) між користувачами або між користувачем і ЕОМ. Діалогові служби можна застосовувати для передавання мовленнєвих повідомлень, відео-повідомлень, даних.
Інтерактивні служби (off-line service) містять служби з накопиченням, служби за запитом.
Служби з накопиченням призначено для непрямого зв'язку між користувачами за допомогою проміжного зберігання інформаційних повідомлень. Проміжне зберігання здійснюється в центральних пристроях мережі, так званих електронних поштових скриньках, з яких повідомлення можуть бути забрані адресатами самотужки або автоматично переправлятися мережею відповідно заздалегідь визначених умов абонентів, наприклад, під час дії пільгових тарифів. Служби з накопиченням можна використовувати для передавання мовленнєвих, аудіо-, відео-повідомлень, тексту, даних. У зв'язку з цим виникли поняття «голосова пошта», «відеопошта» та ін.
Служби за запитом (service on demand) дають можливість користувачеві отримувати інформацію (контент) з різних центрів накопичення інформації в мережі. Прикладом отримання контенту є «скачування» аудіо-, відеота мультимедійних файлів з подальшим їх відтворенням на
562
термінальному пристрої користувача, який ініціалізує запит. У даному випадку за запитом користувача фактично реалізується режим мовлення на одну адресу за схемою «точка – точка». Такий режим мовлення має назву «режим негрупового розсилання» (Unicast).
Дистрибутивні служби (distribution service)
забезпечують розподілення повідомлень від одного джерела інформації до будь-якої кількості абонентів, які мають право на прийом. У цьому випадку реалізується режим мовлення. За допомогою дистрибутивних служб, наприклад, реалізують роботу засоби масової інформації (ЗМІ). Користувач може приймати потік повідомлень у будь-який момент часу, але він не може впливати ні на час його проходження, ні на його зміст. Такий режим мовлення називають режимом групового розсилання (Multicast), реалізований за схемою «точка – багато точок». Класичними прикладами надання таких послуг є звукове та телевізійне мовлення в мережі. Однак можливим є застосування цього режиму також для інших видів повідомлень, наприклад розсилання рекламних роликів, факсимільних повідомлень, даних.
Інтерактивні й дистрибутивні служби, залежно від вимог до сумісності, можуть пропонувати Адміністрації та оператори мережі як телеслужби та як служби передавання.
14.3. Аспекти якості обслуговування
Аналіз вимог до оцінювання якості функціонування мереж зв'язку свідчить про наявність двох підходів до розгляду цієї проблеми.
563
Мережа є лише інструментом, який люди використовують для спілкування на відстані. Створення мережі не є самоціллю. Ії будують для користувачів, а, отже, вона має відповідати їх побажанням, вимогам та очікуванням. Саме вимоги користувачів визначають топологію мережі, транспортні протоколи, апаратне та програмне забезпечення, а також вимоги до якості її функціонування. Проте, користувач сприймає мережу поверхнево, а розробник бачить зсередини. Тому для повноцінного аналізу вимог до якості функціонування мережі необхідно поєднати бачення, сприйняття користувачів та розробників.
Користувач бажає не мати затримок, потребує стійкості до помилок, безпеки, безкоштовного користування послугами тощо, іншими словами сподівається максимально використати всі переваги мережевих рішень за найвищою якістю обслуговування.
А розробник повинен розглядати ці вимоги професійнотехнічно. Необхідно пам'ятати, що вимоги користувачів до мережі змінюватимуться в процесі експлуатації мережі. Але, незважаючи на це, одним із основних показників, на якому повинен зосередити свою увагу розробник, є характеристика
мережевого трафіку.
Характеристика мережевого трафіку
Можна виокремити такі характеристики трафіку. Одиниця даних - це можуть бути біти, байти, октети,
повідомлення, блоки. Дані пакують у файли, пакети, кадри, комірки, дані можна також передавати без пакування.
564
Швидкість передавання вимірюють кількістю одиниць даних за одиницю часу. Наприклад, пакети в секунду, байти в секунду та ін. Швидкість також визначає час, необхідний для передавання одиниці даних мережею.
Реальний розмір переданих мережею даних складається з безпосередньо даних і необхідного інформаційного обрамлення (заголовків протоколів), що складають “накладні витрати” на передавання.
Характер роботи застосовань у мережі визначають такими показниками:
•вибухоподібність;
•терпимість до затримувань;
•необхідна пропускна здатність;
•чутливість до втрачання пакетів.
Вибухоподібність визначає темп посилання порцій трафіку в мережу. Чим нерегулярніше надходять порції інформації в мережу, тим вибухоподібність є вищою. Такий потік даних називають неізохронним. Якщо порції надходять регулярно (в одному темпі), показник вибухоподібності дорівнює нулю – потік є ізохронним.
Вибухоподібність оцінюють відношенням пікового значення трафіку до середнього за період спостерігання.
Терпимість до затримувань характеризує реакцію застосовань на всі види затримок у мережі.
Можна умовно розділити трафік на три категорії, які відрізняють за вимогами до затримувань:
565
•трафік реального часу – аудіо та відео трафік. Вимога до затримувань не перевищує 0.1 с, разом з часом на оброблення на кінцевій станції. Крім того, затримування повинні мати невеликі коливання в часі, так званий «малий
джитер» (ефект «тремтіння», зведений до нуля). Трафік даної категорії особливо чутливий до незначних недоліків передавання у процесі стисненні. Низькоякісне аудіо допускає затримування 0.1 ÷ 0.15 с. Відео – 30 мс;
•трафік транзакцій допускає затримування до 1 с. Робота користувача в режимі запит-відповідь, якщо затримування є довготривалим, знижує продуктивність праці, тому що користувач змушений переривати роботу, очікуючи відповіді. Різниця в значеннях затримування призводить до дискомфорту в роботі. У деяких випадках тривале затримування стає причиною переривання сесії та необхідності її відновлення:
•трафік даних працює з будь-яким затримуванням (навіть до декількох десятків секунд). Величина затримування в цьому випадку залежить від смуги пропускання, тому що програми, які передають великі файли намагаються захопити всю вільну смугу.
Чутливість до втрачання пакетів. За цією ознакою застосовання, звичайно, поділяють на дві групи:
•чутливі до втрачання застосовання. Практично всі застосовання, які передають алфавітно-цифрові дані (до яких належать текстові документи, коди програм, числові масиви тощо), мають високу чутливість до
566
втрачання окремих, навіть невеликих, фрагментів даних. Такі втрати часто стають причинами знецінення усієї отриманої інформації. Наприклад, відсутність хоча б одного байта в коді програми унеможливлює її працездатність. Усі традиційні мережеві застосовання (файловий сервіс, сервіс баз даних, електронна пошта та ін.) є застосованнями такого типу;
•стійкі до втрачань застосовання. До цієї групи належать багато застосовань, трафік яких подає інформацію про інерційні фізичні процеси. Стійкість до втрачань пояснено тим, що невелику кількість даних можна приблизно відновити на основі прийнятих. Так, втративши один пакет з кількома послідовними вимірами голосу, відсутні заміри під час відтворення голосу можна замінити апроксимацією на основі сусідніх значень. До такого типу належить велика кількість застосовань, які працюють з мультимедійним трафіком (аудіо та відео програми). Однак стійкість до втрачань має свої межі, тому відсоток втрачених пакетів не може перевищувати певний рівень, наприклад, 1%. Варто зазначити також, що не будь-який мультимедійний трафік є стійким до втрачань даних, зокрема дуже чутливими до них є стиснутий голос або відео.
Узагальнюючи вищевикладене, можна констатувати, що в мережі необхідно гарантувати пропускну здатність, час реакції мережі та інші параметри. Таку технологію було
567
розроблено, вона отримала назву служба якості обслуговування (Quality of Service, QoS).
QoS затосовує розподілення трафіку за категоріями й призначенням пріоритетів для кожної з них. Це дає змогу гарантувати трафіку з великим пріоритетом кращі умови передавання через мережу, незалежно від вимог до пропускної здатності трафіків менш важливих застосовань. Технологію QoS можна застосовувати також для визначення вартості послуг із урахуванням мережевої продуктивності.
Служба QoS
Служба QoS забезпечує якості обслуговування для різних типів застосовань. Вона має розподілений характер, так як її елементи повинні бути наявними у всіх мережевих пристроях, які просувають пакети: комутаторах, маршрутизаторах, серверах доступу. А також у службі QoS необхідними є елементи централізованого керування, оскільки роботу окремих мережевих пристроїв, які підтримують QoS, потрібно координувати, щоб якість обслуговування була однаковою вздовж усього шляху, яким слідують пакети. Будьякі гарантії QoS є настільки гарними, наскільки їх забезпечує найбільш "слабкий" елемент у ланцюжку між відправником і одержувачем. Тому підтримка QoS тільки в одному мережевому пристрої, навіть у магістральному, може незначно поліпшити якість обслуговування або ж зовсім не впливати на параметри QoS.
568
QoS „від кінця - до - кінця” |
|
Протоколи сигналізації |
|
|
QoS |
QoS |
QoS |
|
QoS |
Політика, |
|
керування, |
Кондиціо- |
облік |
нування |
|
трафіку |
|
Обслуговування черг |
Рисунок 14.2. Базова архітектура служби QoS |
|
На рисунку 14.2 наведено базову архітектуру служби QoS з елементами трьох основних типів:
•засобів QoSвузла;
•протоколів сигналізації QoS;
•централізованих функцій політики, керування та обліку
QoS.
Засоби QoS-вузла – основний виконавчий механізм служби QoS, тому що саме вони безпосередньо впливають на процес просування пакетів між вхідними й вихідними інтерфейсами комутаторів та маршрутизаторів, а отже, визначають вплив цього пристрою на характеристики якості
569
обслуговування мережі. Засоби QoS вузла можуть містити компоненти двох типів:
•механізми обслуговування черг;
•механізми кондиціонування трафіку.
Механізми обслуговування черг є необхідним елементом будь-якого пристрою, що працює за принципом комутації пакетів. Коли швидкість надходження трафіку стає вищою від швидкості його просування, виникають черги. Саме в такі періоди є необхідними механізми обслуговування черг: варіюючи вибіркою пакетів, вони впливають на час їх перебування в черзі, а значить, і на величину затримування, яка є одним із найважливіших параметрів якості обслуговування. За замовчуванням у мережевих пристроях черги обслуговуються за найпростішим алгоритмом FIFO (першим прийшов – першим обслугован), що є достатнім тільки для реалізації обслуговування "якщо це можливо". Підтримування повноцінного обслуговування QoS потребує більш складних механізмів, які обробляють кілька класів потоків, наприклад алгоритми пріоритетного або зваженого обслуговування.
Механізми кондиціонування трафіку вирішують завдання створення умов для якісного обслуговування трафіку інакше: не шляхом вибору оптимального алгоритму обслуговування черги, а за рахунок її скорочення. Скоротити чергу можна, впливаючи на вхідний трафік: наприклад, уповільнити надходження потоку в даний вузол, зменшити його нерівномірність тощо
570