3. Управление процессом передачи сообщений

Одной из важнейших функций сети, направленной на повышение загрузки канального ресурса и улучшение качества обслуживания абонента, является управление процессом передачи сообщений. Оно реализуется в разных формах и зависит от степени детализации, используемой при анализе информационных потоков. Перечень возможных решений показан в таблице 2 с указанием шкалы времени, на которой соответствующее решение принимается [1].

Таблица 2.

Управленческие решения, принимаемые сетью при организации процесса передачи сообщений,

в зависимости от шкалы времени.

Управляющее решение	Шкала времени
Отброс или понижение качества обслуживания для ячеек или пакетов, не удовлетворяющих принятому заранее соглашению по трафику (policing)	Время между моментами поступления ячеек, пакетов
Задержка передачи для части ячеек или пакетов, направленная на улучшение характеристик качества передачи (shaping)
Организация и планирование очередей для ячеек или пакетов (queueing and scheduling)
Контроль доставки пакетов или ячеек при динамическом изменении потребляемого ресурса и уменьшения блокировок (flow control)	Время распространения сигнала в прямом и обратном направлениях
Контроль приема заявок на выделение канального ресурса с целью пропуска пользовательского трафика, маршрутизация трафика (call admission control, routing)	Время между последовательными поступлениями заявок
Принятие управляющих решений на сети для улучшения характеристик обслуживания (network management)	Минуты, часы, дни
Принятие решений по изменению трафиков (pricing policy)	Месяцы

Передача производится пакетами (или ячейками)

• без установления соединения

• с установлением виртуального соединения.

В этом случае требуется контроль за установлением соединения.

Одной из важнейших задач, относящихся к управлению сетью, является выполнение действий, направленных на устранение блокировок.

Избыток трафика, который ввел сеть в состояние перегрузки, можно:

• заблокировать, т.е. удалить соответствующие пакеты из передачи (как правило, данное действие приводит к повторной передачи заблокированных пакетов, что только усугубляет ситуацию перезагрузки);

• доставить адресату с худшими показателями качества, например, за большее время или с большей долей потерянных пакетов;

• доставить адресату за большую стоимость.

Последнее из упомянутых действий выглядит предпочтительней, поскольку оно не уменьшает доход, а также не ухудшает значения показателей обслуживания.

4. Повышение загрузки ресурса сети

Понятно, что сети связи не рассчитаны на одновременный запрос всех потенциальных пользователей. Случайный характер поступления заявок, а также возможности пакетных технологий и механизмов динамического распределения канального ресурса позволяет в десятки, а то и более число раз уменьшить потребности в ресурсе, по сравнению с его потенциально необходимым значением. При этом сохраняются требуемые нормы качества обслуживания абонентов. Приведем примеры реализации схем, повышающих загрузку канального ресурса сети. [1]

Допустим, некая фирма имеет центральный офис и достаточно удаленный филиал, сотрудникам которых по роду своей деятельности часто приходится обмениваться между собой информационными сообщениями. Перечень сервисов, доступных каждому пользователю включает в себя: голосовую связь, видеоконференц-связь и обмен файлами. Предположим, что число пользователей перечисленных услуг составляет 1000 для центрального офиса и такое же количество для филиала. Дадим характеристику и приведем значения параметров информационных потоков, порожденных заказом перечисленных сервисов.

1. Голосовая связь. Пиковая интенсивность передачи информационного потока для одного соединения равна 64 Кбит/с.

2. Видеоконференц–связь. Параметры информационного потока сильно зависят от используемого кодека. Для определенности будем считать, что используется кодек Н.263, обеспечивающей среднее качество предоставления соответствующей услуги. Пиковая интенсивность передачи информационного потока для одного видеосоединения с данным кодеком составляет 320 кбит/с.

3. Обмен файлами. Для обеспечения комфортной организации работы по обмену файлов, содержащих, как правило, элементы мультимедиа, примем среднюю скорость передачи информационного потока для одного соединения равного 1 Мбит/с.

Для обслуживания потребностей сотрудников в обмене информацией, необходимо арендовать или проложить линию связи, соединяющую оба офиса.

Если отталкиваться от потребностей каждого пользователя, то необходима линия со скоростью С=1000*(64+320+1000)кбит/с≈1400Мбит/с.

При мультиплексировании со статистическим уплотнением, требуется пропускная способность в 20 раз меньше.

Достичь указанного эффекта можно, если процесс выделения канального ресурса выполнить с учетом особенностей совместного прохождения заявок.

Будем считать, что заявки на получение каждого из трех сервисов распределены равномерно во времени. При этом в час наибольшей нагрузки каждый абонент тратит на голосовую связь в среднем 10 мин, на видеоконференц-связь – 10 мин и на обмен файлами – 5мин.

Коэффициенты загрузки каждого пользователя :

Для голоса .

Для видео .

Для данных .

Общий поток загружает каналы:

• голос - 166 эрл.,

• видео - 166 эрл.,

• данные - 83 эрл.

Общая средняя пропускная способность примерно в 10 раз меньше, чем потенциальная.

Примем, что максимальная доля отказов в доступе к каждому из трех сервисов не превосходит 3%. Тогда, используя результаты классической теории телетрафика (формулу Эрланга), получаем, что для обеспечения доступа к перечисленным сервисам с заданным качеством достаточно:

• для голосовой связи – 93 канала по 64 Кбит/с,

• для видеоконференц-связи – 93 канала по 320 Кбит/с

• для обмена файлами – 50 каналов по 1 Мбит/с

• общие потребности в ресурсе 85,7 Мбит/с.

Это примерно в 16 раз меньше, чем потенциальное решение. Отмеченный выигрыш достигнут за счет статистического мультиплексирования на шкале времени, соответствующей моментам поступления заявок. Приведенные оценки найдены в предположении, что указанные сервисы предоставляются по отдельным сетям.

Выигрыш почти в 16 раз по сравнению с потенциальным решением.

Дополнительное уменьшение потребностей в канальном ресурсе может быть получено при переходе на пакетную технологию передачи информации.

Если пакеты допускают небольшие задержки, то за счет сохранения пакетов в буферной памяти можно повысить пропускную способность.

1. Динамическое распределение пропускной способности

2. Приоретизация голосового трафика.

Для обеспечения качества передачи голосовой информации, сравнимого с качеством, достижимым при использовании технологии коммутации каналов, достаточно, чтобы доля потерянных пакетов не превосходила значения 0,01%. Соответствующий показатель может быть получен уже при скорости 30 кбит/с. Аналогично, для видеоконференц-связи достаточно, чтобы доля потерянных пакетов не превосходила 0,1%. Данный показатель для кодека Н.263, при среднем качестве предоставления рассматриваемой услуги, достигается при скорости в 105 кбит/с.

Выигрыш, по сравнению с С_эф получается еще в 1,4 раза, т.е. общий выигрыш, приблизительно, в 20 раз. Полученные единицы объединим в таблицу 3 [1].

Таблица 3.

Пропускная способность	обозначение	голос	мультимедиа	данные	общая
максимальная	См, кбит/с	64	320	1000	1384
средняя	Сс, кбит/с	16,6	53,1	83	146,7
эффективная	Сэф, кбит/с	6,1	29,7	50	85,8
с пакетной коммутацией	Спак, кбит/с	2,7	9,7	50	62,5

Все это свидетельствует о необходимости изучения особенностей мультисервисного трафика.