| Рубрикатор |  |
 |
| Статьи |  |
ИКС № 9 2005 | |
|
| Е.А. АРТЮХОВА | 01 сентября 2005 |
Как обеспечить QoS в телефонных сетях c коммутацией пакетов
Качество передачи голосовой информации Рассмотрим альтернативные методы обеспечения QoS, применяемые в сети IP.
- Резервирование ресурсов (на время соединения запрашиваются и резервируются необходимые для выполнения приложения ресурсы).
- Приоритизация трафика (разделение трафика в сети на классы с приоритетным порядком обслуживания некоторых из них).
- Перемаршрутизация (позволяет при перегрузке в сети перевести трафик на резервный маршрут; именно этим способом обеспечивается QoS в подавляющем большинстве контроллеров SBC).
Сравним эти технологии по следующим критериям:
- метод обеспечения качества;
- число обслуживаемых классов QoS;
- перечень задаваемых показателей качества;
- необходимость использования дополнительных протоколов;
- влияние технологии на производительность маршрутизаторов;
- эффективность масштабирования сети;
- совместимость оборудования разных производителей;
- гарантированность обеспечения качества.
Если пользователь выбирает гарантированное обслуживание (Guaranteed Service) , он может запросить для своего приложения необходимые значения полосы пропускания, максимальной сетевой задержки и джиттера. Эти показатели качества, задаваемые в абсолютных величинах, будут зарезервированы для приложения пользователя на протяжении всего соединения.
Контролируемая загрузка (Controlled Load) позволяет не только контролировать загруженность сети в момент установления соединения, но и задавать конкретные значения показателей качества.
Пакеты класса негарантированного обслуживания (Best Effort) сеть доставляет только при наличии свободных ресурсов в момент их передачи.
Протокол RSVP характеризуется высокой интенсивностью обмена сигнальными сообщениями. Например, для контроля состояния соединения периодически посылаются специальные сообщения (рекомендуется – каждые 30 с).
Поэтому из-за большого объема сигнальной информации, которую постоянно должны обрабатывать маршрутизаторы, поддерживающие технологию IntServ, требования к их производительности очень высоки. В результате неизбежно возникают проблемы при масштабировании сети, так как объем сигнальной информации увеличивается пропорционально росту числа установленных соединений.
IntServ больше подходит для концентрации трафика в пограничной сети IP и не рекомендована для применения в транзитных сетях IP (из-за проблем с масштабируемостью). Технология стандартизована рабочей группой IETF.
Поэтому проблемы с совместимостью оборудования IntServ разных производителей возникают в основном в случае отклонения от спецификаций.
DiffServ (дифференцированное обслуживание). Технология более проста в реализации и легко масштабируема, но при ее использовании у оператора нет строгих гарантий качества при передаче информации.
Технология основана на методе приоритизации трафика. На границе домена DiffServ пакеты IP объединяются в группы со схожими характеристиками трафика. Транспортная сеть обрабатывает небольшое число групп, благодаря чему при использовании технологии DiffServ не требуется высокая производительность маршрутизаторов.
Предусмотрены следующие классы QoS.
- Срочная доставкапакетов (Expedited Forwarding PHB) характеризуется низким уровнем потерь пакетов, низким значением сетевой задержки и высокой пропускной способностью.
- В классе гарантированной доставки пакетов (Assured Forwarding PHB) выделены 4 уровня приоритета, для каждого из которых в свою очередь определены три приоритета отбрасывания пакетов.
- А также негарантированная доставка (Best Effort) .
При обработке трафика используются алгоритмы управления очередями. Предусмотрено формирование очередей пакетов в зависимости от их приоритетности в соответствии с правилами, задаваемыми административно для каждого маршрутизатора. То есть правила обработки пакетов с одинаковыми приоритетами на разных маршрутизаторах могут различаться, что не позволяет строго гарантировать качество передачи.
Так как для обеспечения качества только анализируется поле заголовка пакета IP и не используются никакие вспомогательные протоколы сигнализации, то проблема совместимости оборудования разных производителей неактуальна.
Технология DiffServ может использоваться в транзитной сети. Но в условиях однородного трафика, например только голосового, принцип применения приоритетов теряет смысл, и сеть начинает работать в режиме Best Effort.
MPLS (многопротокольная коммутация по меткам). Технология предназначена для ускорения коммутации пакетов в транспортных сетях. Основное отличие этой технологии от рассмотренных ранее в том, что, вопреки сложившемуся мнению, MPLS изначально не является технологией обеспечения качества и становится таковой только при использовании протокола RSVP-TE.
На границе сети MPLS маршрутизаторы помечают пакеты специальными метками, определяющими дальнейший маршрут следования пакета к месту назначения. В результате анализируются не адреса IP, а короткие цифровые метки, что существенно снижает сетевую задержку и требования к производительности маршрутизаторов. Для корректного взаимодействия их между собой и обмена информацией о создаваемых метках используются протоколы распределения меток (LDP, CR-LDP, RSVP-TE и др.).
Маршрут может также задаваться административно. В этом случае заранее определяется весь перечень узлов, через которые он будет проходить. Если для соединения требуется гарантия определенного уровня качества, то для распределения меток используется протокол RSVP-TE, и на маршруте резервируются необходимые ресурсы. В RSVP-TE предусмотрены контроль и обновление установленного соединения, так что в случае повреждения в сети можно динамически перевести потоки трафика на резервный маршрут.
Технология MPLS характеризуется высокой масштабируемостью и рассматривается в качестве наиболее перспективной для передачи трафика IP. Она стандартизована IETF, поэтому, как и в случае с IntServ, при отклонении от спецификаций могут возникнуть проблемы с совместимостью оборудования разных производителей.
Оптимизация нагрузки в транспортной сети
Помимо обеспечения требуемого качества для телефонной нагрузкиважным является вопрос оптимизации нагрузки в транспортной сети. В рассматриваемых технологиях предусмотрена процедура агрегирования данных, относящихся к разным источникам. При этом под агрегированными потоками понимается объединение нескольких информационных потоков, требующих сходного обслуживания и имеющих идентичные требования к QoS.
В технологии IntServ предусмотрено резервирование полосы пропускания для совместного использования несколькими отправителями. В этом случае вместо одного адреса отправителя могут быть заданы несколько – списком или по маске.
В технологии DiffServ пакеты на границе сети классифицируются, маркируются кодом в заголовке IP-пакета и на основании этого кода причисляются к определенному агрегированному потоку. У каждого агрегированного потока свой приоритет и ожидаемый уровень обслуживания.
В технологии MPLS пакеты, следующие по одному и тому же маршруту, объединяются в классы. Если на некоторых участках сети маршруты нескольких соединений разного класса совпадают – эти соединения агрегируются. Каждый агрегированный поток образует новый класс со своей системой меток.
Таким образом, рассмотренные технологии обеспечивают качество обслуживания, позволяя оптимально использовать ресурсы сети связи. Методы обеспечения качества, лежащие в основе этих технологий, определяют область их применения в существующих сетях. Технология IntServ больше подходит для небольших пограничных сетей, в то время как в крупных транзитных сетях предпочтительнее использовать DiffServ и MPLS. Поэтому важно обеспечить четкое взаимодействие этих технологий между собой.
Однако разнообразие возможностей каждой технологии, несогласованность параметров качества в разных сетях и различия в реализациях у различных производителей оборудования затрудняют указанные взаимодействия и пока не позволяют гарантировать необходимый уровень обслуживания.
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Адрес: 105082, Россия, г. Москва, 2-й Ирининский пер, д. 3
