I.Вступ

Щоденний приріст переданого об’єму інформації по телекомунікаційних мережах сприяє швидкій модер­нізації, розвитку та нарощенню їх інфраструктури. Водночас, нерівномірність використання таких мереж впродовж доби, породжує їх критичне завантаження в години найбільшого навантаження, що нерідко при­водить до збоїв та порушення функціонування мережі. Найбільш ефективне використання всіх наяв­них ресурсів мережі можливе при збалансованій маршрутизації мережевих потоків на основі опти­мального розподілу ресурсів.

II. Мережеві ресурси

В інтерпретації телекомунікаційних мереж, запаса­ми є ресурси мережі під якими розуміють наступні параметри QoS: пропускна здатність C, втрати пакетів P, затримка пакетів T та джитер J (1). Вичерпання одного із даних ресурсів приводить до припинення обслуговування нових абонентів та зростання потоку від абонентів, що вже обслуговуються. Загальний запас є функцією від вище перелічених параметрів QoS.

Кожен параметр QoS має межі свого запасу, а при їх вичерпанні поповнення даного запасу здійснюється за рахунок запасів решти параметрів QoS. Для прикладу, неможливість передачі заданого об’єму трафіку за певний час по каналу зв’язку призводить до накопичення пакетів в буфері тим самим збільшуючи затримку передачі, тобто вичерпання запасу пропускної здатності компенсується запасом затримки, а в умовах вичерпання і запасу затримки використовується запас втрат пакетів, за рахунок переповнення буферів. Таким чином, запас ресурсів визначається не лише фізичними параметрами каналів та швидкістю обробки пакетів, а і інтенсивністю потоків, параметрами розподілу потоків, надійністю обладнання тощо.

Найкритичнішим запасом є пропускна здатність, що залежить від наявної інфраструктури фізичних каналів мережі. Мережа не в змозі передати більший об’єм інформації, ніж це передбачено об’ємом фізичного каналу. У випадку недостатньої кількості запасу пропускної здатності пакети починають нагро­маджу­ватись в буферах мережевих пристроїв тим самим впливаючи на решту параметрів QoS. Запас пропускної здатності визначається при проектуванні і будівництві мережі і є незмінним параметром, допоки не буде здійснена модернізація або нарощування фізичної єм­ності. Даний запас розподіляється між обслуговуваними пакетами та, в залежності від необхідного ресурсу для кожного пакету може забезпечити передачу певної кількості пакетів (оскіль­ки протокол ІР передбачає змінну довжину пакету та його фрагментування).

III. Критерій оптимальної маршрутизації

Для кожної мережі основним ресурсом є її фізична реалізація, а саме - кількість доступних каналів та мережевих пристроїв, їх швидкість та клас потоків, що обслуговується. Згідно теорії запасів (2), мережа представляється “складом”, в якому зберігаються товари, і характеризується сталим об’ємом. На дано­му “складі” працюють “працівники”, котрі приймають товар на “склад”, розміщують його на певний час, та коли знайдеться покупець, – забирають товар із “складу”. “Працівники” є, так би мовити, комутацій­ними пристроями мережі, які визначають, звідки прий­шов пакет (товар), куди його потрібно відпра­вити та як він повинен подорожувати по мережі до місця призна­чення. Виходячи із фізичної реалізації мережі, можна судити про ресурси її параметрів QoS, або ж про послуги, які вона здатна надавати та кількість або­нентів, для яких ця послуга може надати­ся з міні­мальними втратами (врахування імовірності блокування).

Мережа – поняття досить загальне, адже вона складається з численної кількості маршрутизаторів та ліній зв’язку, що їх поєднують, тому по загальному ресурсу мережі неможливо судити про її ефектив­ність. Тут постає питання про топологію побудови мережі (кільцева, дерево та ін.). Приведемо приклад, так само як в реальному складському приміщенні розміщується менший об’єм товарної продукції ніж сам склад, у зв’язку з недоліками упорядкування об’єктів різного об’єму, так само і в мережі можуть бути вільні ресурси, та все одно мережа буде повністю завантаженою.

Задача оптимального використання обмежених мере­жевих ресурсів частково вирішується за допомо­гою інтелектуальної маршрутизації на основі методів передбачення та завчасного перенаправлення інфор­маційних потоків на мало завантажені маршру­ти із компенсацією ресурсів для дотримання вимог пара­метрів якості сервісу. За таким сценарієм, мережа повинна мати інформацію про можливі піки заванта­женості та здійснювати моніторинг за інтен­сивністю потоків, для їх уникнення. Головна пробле­ма такого підходу полягає у складності забезпечення чіткої “картини” повного завантаження мережі, не застосову­ючи централізовані системи маршрутизації, або заванта­ження мережі надлишко­вою службовою інформацією.

Водночас, розглядати ресурси окремих елементів мережі, якими є маршрутизатори з приналежними до них лініями зв’язку є недоцільно. Отже, доцільно розглядати мережу на деякому проміжному рівні, який представляє собою набір маршрутів з макси­мально можливим рангом, для знаходження всіх можливих “перехресних” вузлів, щоб виявити вузькі місця та здійснити завантаження невикористаних ресурсів. Існуючі протоколи маршрутизації, на старті своєї роботи, здійснюють побудову таблиці маршрутизації за алгоритмами, що враховують наявні загальні ресурси мережі, та в процесі подальшого функціонування не враховують поточний стан заван­таження робочих маршрутів. Це призводить до використання найкорот­ших або найбільш ресурсо­містких маршрутів із їх повним завантаженням, і простою решти довгих або низько швидкісних маршрутів.

Використовуючи контроль за виділеними та вільни­ми мережевими ресурсами постає можливість ефектив­ного їх використання шляхом інтелектуальної маршрутизації.