6.5 Механизмы обеспечения качества обслуживания пользователей
В тех случаях, когда при доставке информации необходимо переходить от одной технологии коммутации к другой, например, от КК к КП, в IP сети необходимо устанавливать буфер, который сглаживает джиттер (вариацию) задержки пакетов. Обычно в этом буфере пакеты испытывают задержку в 10 – 20 мс. Следовательно, при четырех переходах с одной технологии на другую (NG = 4) норма на среднюю задержку IPTD (первая строка в таблице 6.5) сокращается со 100 мс до 20 – 60 мс. Это означает, что системные принципы модернизации ССОП играют важную роль с точки зрения эффективного применения IP технологий.
Важный аспект рассматриваемой проблемы – взаимодействие с сетями мобильной связи. Широко распространенный в России стандарт GSM предусматривает низкоскоростное кодирование. Это приводит к росту задержки при обмене информацией и к некоторому ухудшению качества передачи голоса.
Очевидно, что нормирование показателей качества функционирования IP-сетей целесообразно осуществлять с учетом интересов всех Операторов. В любом случае каждый Оператор должен разработать свои предложения, касающиеся модернизации своей инфокоммуникационной сети.
На рисунке 6.2 приведена классификация услуг мультисервисных сетей. В некоторых технологиях доставки информации, например, Frame Relay, используется режим с установлением соединения (Connection-oriented, СО), а все ЛВС работают в режиме без установления соединения (Connectionless, CL). Служба ATM работает в обоих режимах, что позволяет ей более просто обеспечивать взаимосвязь ЛВС.
Услуги переноса предоставляются многопротокольной транспортной сетью и заключаются в прозрачной передаче информации пользователя между сетевыми окончаниями (Network Terminal, NT) без какого-либо анализа или обработки её содержания.
Услуга переноса, ориентированная на соединение, предназначена для передачи информации с помощью протоколов, требующих предварительного установления соединения (ATM, Frame Relay, X.25 и т.д.), или для передачи информации в режиме эмуляции синхронных цифровых каналов.
Услуга переноса, не ориентированная на соединение, предназначена для передачи информации с применением технологий, не требующих установления соединения, например, IP, Ethernet, Token Ring. Данная услуга предполагает реализацию в транспортной сети функций сервера CLS (Connectionless Server), основная задача которого заключается в обработке адресов получателей (включая групповые адреса) и управлении доставкой информации пользователя через многопротокольную транспортную сеть.
Применение услуг переноса для сетей с технологией ATM определено в [1]. К основным особенностям, отличающим инфокоммуникационные услуги от услуг электросвязи, относятся:
в комплекс включают услуги всех уровней модели взаимосвязи открытых систем (ВОС), в то время как услуги электросвязи предоставляются на третьем (сетевом) уровне;
большинство инфокоммуникационных услуг функционирует по принципу «клиент-сервер», клиентская часть реализуется в оборудовании пользователя, а серверная – в специальном сетевом узле, называемым узлом служб (Service Node, SN);
инфокоммуникационные услуги предполагают передачу мультимедиа информации, при этом, приложения, создающие нагрузку, предъявляют высокие требования к скорости передачи и характеризуются несимметричностью объемов входящего и исходящего информационных потоков;
инфокоммуникационные услуги предполагают преобразование информации из одного вида в другой, например, факс-текст, голос-текст и т.п.;
для эффективного предоставления инфокоммуникационных услуг могут требоваться сложные многоточечные конфигурации соединений;
для инфокоммуникационных услуг характерно широкое разнообразие прикладных протоколов и возможности по управлению услугами со стороны пользователя;
при предоставлении инфокоммуникационных услуг требуется преобразование логического номера, присваиваемого абоненту мультисервисной сети, в физический номер для маршрутизации вызова по многопротокольной транспортной сети;
при предоставлении доступа к инфокоммуникационным услугам должна осуществляться аутентификация пользователя.
Важным для инфокоммуникационных услуг является понятие «приложение». Приложение определяется как услуга, функциональность которой распределена между оборудованием поставщика услуги и оконечным оборудованием пользователя. Как следствие - оконечное оборудование участвует в предоставлении инфокоммуникационной услуги.
Инфокоммуникационные услуги, функционирующие по принципу «клиент-сервер», относятся к категории приложений.
К инфокоммуникационным услугам, прежде всего, следует отнести услуги мультимедиа.
В соответствии с Рекомендациями ITU-T, классификация услуг мультимедиа такова:
мультимедиа конференции (Multimedia Conference services);
сбора и накопления информации мультимедиа (Multimedia collection services);
диалоговые (Conversational services);
передачи сообщений (Message services);
услуги с выборкой информации (Retrieval services);
услуги с распределением (Distribution services) с индивидуальным управлением предоставлением информации со стороны пользователя и без такого управления.
На начальном этапе создания и эксплуатации мультисервисной сети основной услугой, предоставляемой пользователям, будет широкополосный доступ к Internet и связанные с ним услуги Web и FTP хостинга. Вместе с тем, по мере развития мультисервисной сети, получат распространение и другие услуги, такие как организация виртуальных частных сетей (VPN), IP-телефония, электронная коммерция, услуги службы универсальных сообщений (Unified messaging), дополнительные телефонные линии поверх ADSL, видео/аудио по запросу, интерактивные игры, видеоконференцсвязь, телемедицина, телеобучение.
Все большую часть потоков в мультисервисных сетях составляют потоки информации, чувствительной к задержкам. Максимальная задержка не должна превышать нескольких десятых долей секунды (таблица 6.5), причем сюда входит и время обработки информации на конечной станции. Вариацию задержки также необходимо свести к минимуму. Кроме того, необходимо учитывать, что при сжатии (компрессии) информации, обмен которой должен происходить в реальном времени, она становится более чувствительной к ошибкам, возникающим при передаче, и их нельзя исправлять путем переспроса именно из-за необходимости передачи в реальном времени.
Телефонный разговор – это интерактивный процесс, не допускающий больших задержек. В соответствии с рекомендацией ITU-T G.114, для большинства абонентов задержка речевого сигнала на 150 мс приемлема, а задержка на 400 мс - недопустима.
Общая задержка речевой информации делится на две основные части - задержка при кодировании и декодировании речи в шлюзах или терминальном оборудовании пользователей и задержка, вносимая самой сетью. Уменьшить общую задержку можно двумя путями:
создавать инфраструктуру сети таким образом, чтобы задержка доставки была минимальной;
уменьшать время обработки речевой информации в шлюзе.
Для уменьшения задержки в сети нужно сокращать количество транзитных маршрутизаторов и соединять их между собой высокоскоростными каналами. А для сглаживания вариации задержки можно использовать такие эффективные методы как, например, механизмы резервирования сетевых ресурсов.
В сети могут возникать локальные и глобальные перегрузки. Перегрузки приводят к понижению качества предоставляемых услуг.
Причины перегрузки многообразны. Они могут быть связаны:
с отказами элементов сети (линий, ЦСП, узлов);
с непредусмотренным ростом интенсивности поступающих в сеть пользовательских требований;
с недостатками проекта сети;
с неквалифицированным вмешательством технического персонала.
Концепция системы управления сетью может быть ориентирована на одну из стратегий:
статическое управление ресурсами;
динамическое управление ресурсами.
Стратегия статического управления сетью не может быть использована в цифровой сети, в которой интегрировано множество служб.
Динамическое управление сетью предполагает доступность данных об адресах объектов с отказами и перегрузками, о характеристиках сети в любой момент времени:
о среднем времени задержки пакетов в потоке;
о джиттере;
о вероятности потери пакетов при различных значениях приоритета перегрузки.
Контроль характеристик информационных потоков позволяет эффективно противостоять перегрузкам и повышать долю обслуженного трафика в поступающем трафике пользователей.
Достоинства динамического управления сетью общеизвестны:
высокая эффективность использования сетевых ресурсов;
высокая скорость локализации отказов и перегрузок и эффективное использование этих данных для нормализации работы сети;
высокая устойчивость работы сети в нестандартных условиях благодаря оперативному использованию резерва пропускной способности трактов и производительности узлов;
гарантии передачи потока пользователя с требуемой скоростью и качеством.