Обеспечение качества обслуживания путем управления сетевыми ресурсами
Предполагается,
что сеть включает множество узлов
коммутации (N).
Узлы коммутации i
и j
соединены линиями связи длиной
с пропускной способностью
.
Эти данные отображаются в матрицах длин
и пропускных способностей
.
Известна матрица связности
.
Узлы характеризуются емкостью буферных
запоминающих устройств
,
интенсивностью обслуживания поступающих
заявок т-го типа
и надежностью (коэффициент готовности)
На узел поступает
входной поток заявок от источников,
находящихся на этом узле
и транзитивный поток
.
Интенсивность суммарного потока на
узле равна
.
Этот поток распределяется по М маршрутам
Коэффициент
для выполнения условия отсутствия
перегрузки должны определяться как
остаточная пропускная способность
канала, которую можно выделить для
передачи сообщения. Если транзитный
поток занимает
пропускной способности канала
,
то будет справедливо выражение
.
Поскольку возможно
переполнение буферных запоминающих
устройств часть сообщений на узле может
быть потеряно (
).
Тогда интенсивность выходящего потока типа «Т» узла i будет определяться выражением
При этом путем управления сетевыми ресурсами необходимо обеспечить, чтобы для каждого канала выполнялись требования по вероятностно-временным характеристикам (время доставки, вероятность доставки и т.д.).
Сетевые ресурсы разделяют на две основные группы: аппаратные и информационные. К аппаратным сетевым ресурсам стоит относить канальные (пропускные способности каналов передачи и линий доступа) и буферные ресурсы (буферное пространство и очереди на отдельных интерфейсах сетевых узлов) транспортной сети [24]. К информационным ресурсам относятся трафик отдельных пользователей, маршрутные таблицы, базы данных о состоянии ТКС и т.д.
Стоит отметить, что для решения задач по управлению теми или иными сетевыми ресурсами разработан ряд механизмов и технологий, которые в разной степени эффективности решают поставленные задачи (рис. 8.4). Все эти механизмы направлены на обеспечение заданных показателей качества обслуживания. К основным задачам по управлению сетевыми ресурсами можно отнести управление параметрами абонентского трафика (интенсивностью, размером пакетов), управление процессами распределения информационных потоков (маршрутизация), а также управление приоритетами, атрибутами, которое напрямую связано с распределением канальных и буферных ресурсов.
Средства управления сетевыми ресурсами можно разделить по месту и способу решения на две группы: средства локального управления и средства общесистемного управления. К средствам локального управления зачастую относят механизмы ограничения потока, управления окном передачи (на практике эта задача решается путем использования в качестве протокола транспортного уровня протокола TCP), дисциплины приоритетного обслуживания очередей. Данные средства управления используются исключительно в рамках отдельных узлов транспортной сети, что способствует повышению их производительности [71, 73]. В противоположность локальным средствам управления используются общесистемные средства, которые направлены в первую очередь на повышение производительности и эффективности функционирования отдельных участков сети (подсетей) или сети в целом. К средствам общесистемного управления в первую очередь относят маршрутизацию, распределение и в том числе резервирование канальных и буферных ресурсов в интересах трафиков абонентов.
Как показывает практика, ни один из приведенных механизмов и алгоритмов не способен в полной мере обеспечить заданное качество обслуживания QoS. Эта проблема в первую очередь связанна с несогласованным решением задач по управлению и распределению, например, канальных и буферных ресурсов, что на практике зачастую приводит к нерациональному использованию тех или иных сетевых ресурсов.
К численным характеристикам сетевых ресурсов зачастую относят технологические параметры, такие как пропускная способность трактов передачи, максимальный объем буферного пространства на узлах сети, а также производительность сетевых устройств.
Программное буферное пространство ограничивается лишь объемами оперативной памяти, установленной на маршрутизаторах, но на практике максимальный размер очереди устанавливают административно, составляя десятки пакетов.
С точки зрения того, что современные телекоммуникационные сети строятся как сети, предоставляющие широкий перечень услуг, требования, предъявляемые к показателям качества обслуживания QoS, также носят разнородный характер. Классифицировать основные услуги, предоставляемые мультисервисной сетью в рамках обеспечения QoS целесообразно по трем основным характеристикам [24, 70]:
услуги, чувствительные к величине предоставляемой пропускной способности канала связи;
услуги, чувствительные к задержкам прохождения пакета;
услуги, чувствительные к потерям пакетов.
Количественно степень чувствительности приложений зачастую оценивается по выбранным показателям качества обслуживания пользовательского трафика. К основным показателям QoS относят (рис.8.5) показатели производительности (скоростные показатели), показатели временной прозрачности (временные показатели) и показатели семантической прозрачности (показатели надежности доставки пакетов).
