Анализ моделей обеспечения качества обслуживания в

транспортной сети с коммутацией пакетов

Маурин Антон Дмитриевич

г. Орёл

Аннотация:

в данной статье рассматриваются представленные на

сегодняшний

день

модели

обеспечения

качества

обслуживания

в

транспортной

сети

с

коммутацией

пакетов.

Приводятся

ключевые

моменты различных моделей и их преимущества и недостатки. Отдельное

внимание автор уделяет модели совместного использования технологий

IntServ и DiffServ .

Ключевые слова:

методы обеспечения качества обслуживания, модель

лучшей возможности (Best Effort Service), интегрированный сервис (IntServ),

протокол

RSVP, дифференцированное обслуживание (DiffServ), модель

совместного применения технологий IntServ и Diffserv.

Введение

Предоставление пользователям услуг с соответствующим качеством

является приоритетным требованием, которое предъявляется к транспортным

сетям с коммутаций пакетов. Решить эту задачу возможно с помощью

предоставления соответствующего уровня качества обслуживания. Главная

идея заключается в том, что трафик подразделяется на категории, и каждой

категории предоставляется свой приоритет в обслуживании.

Наибольшее влияние на качество передачи данных в транспортных

сетях

с

коммутацией

пакетов

оказывают

очереди.

В

данных

сетях

предполагается наличие буфера в коммутаторах, который будет отвечать за

поддержку

пульсирующего

трафика

и

обеспечивать

высокую

производительность сети. В таком случае очереди создают проблему для

проходящего трафика, вызывая задержку. Поэтому необходимо найти

компромисс между желанием использовать весь ресурс сети и при этом

соответствовать требованиям к качеству обслуживания для всех категорий

трафика

одновременно.

Решить

данную

проблему

должны

модели

обеспечения качества обслуживания.

Модель лучшей возможности (Best Effort Service)

В сетях с коммутацией пакетов данная модель не может гарантировать

того, что данные достигнут своего пункта назначения или предоставить

пользователю требуемый уровень качества обслуживания. Best Effort Service

использует все имеющиеся ресурсы сети, без выделения каких либо классов

трафика и регулирования. За счет такой реализации модель позволяет

увеличить пропускную способность, что дает выигрыш в обеспечении

качества обслуживания, но возникающие перегрузки и резкие всплески

трафика сводят этот выигрыш к нулю.

Интегрированный сервис (IntServ)

Данная модель, предложенная в начале 1990-х годов, разрабатывалась

для поддержки приложений реального времени. Механизм IntServ относится

к такому методу, который может гарантировать высокие требования в

предоставлении услуг нужного качества. Данная технология определяет два

класса обслуживания: класс гарантированного обслуживания и класс

контролируемой нагрузки. Первый класс позволяет обеспечить строгое

значение полосы пропускания и ограничение задержки. Второй класс

обеспечивает равномерное распределение нагрузки по сети, более надежную

доставку и малое значение задержки.

IntServ позволяет резервировать ресурсы на всем пути прохождения,

предоставляя при это требуемый уровень качества обслуживания. Принцип

работы

данного

механизма

резервирования

основан

на

протоколе

сигнализации RSVP, который позволяет пользователю устанавливать в сети

свои требования к надежности и эффективности. Данный протокол сообщает

сетевым устройствам свои требования к качеству обслуживания перед

началом передачи потока. Модель IntServ совместно с RSVP организует

гибкое обслуживание трафика различного рода, с максимальным учетом

потребностей

каждого

приложения.

Такое

применение

дает

IntServ

возможность обслуживать разнородный трафик, но при этом «желание»

удовлетворить

потребности

каждого

потока

является

источником

недостатком этой модели. Производительность IntServ зависит от числа

обрабатываемых потоков это означает что, для крупных сетей необходимо

использовать простую и масштабируемую технологию. В этом случае

многочисленные

потоки

IntServ

в

канале

с

большой

пропускной

способностью увеличивают нагрузку на маршрутизаторы. Кроме того, всегда

при

изменении

топологии

все

зарезервированные

пути

необходимо

прокладывать заново.

Среди достоинств технологии IntServ можно выделить обеспечение

наилучшего уровня качества услуг по сравнению с другими, а также

возможность работы с существующими протоколами для одноадресной и

многоадресной

рассылки;

но

данных

механизм

обладает

плохой

масштабируемостью и имеет высокие требования маршрутизаторам, а также

большой объем служебной информации и необходимость поддержки

протокола RSVP.

Дифференцированное обслуживание (DiffServ)

Данная модель используется в сетях с интенсивным трафиком. В

основе работы DiffServ лежит соглашение об уровне сервиса (Service Level

Agreement, SLA) – договор на предоставление услуг между провайдером и

клиентом с подробным перечнем предоставляемых услуг; оплатой, в

зависимости

от

выбранного

уровня;

требуемым

уровнем

качества

обслуживания и штрафами за необеспечение требуемого уровня качества

обслуживания.

DiffServ подразумевает разделение трафика на классы, основываясь на

требованиях по предоставлению требуемого качества обслуживания. Каждый

класс обрабатывается сетью в соответствии с заданным для этого класса

механизмом и имеет свой собственный приоритет. Данный процесс

происходит в так называемой области DiffServ. На границах этой области

происходит анализ проходящих пакетов, сравнение полученной информации

с таблицей потоков, а также маркировка пакетов специальным кодовым

словом DSCP. Далее происходит обработка трафика на промежуточных

узлах, а принятие решения об отправке пакета в одну из очередей

осуществляется исключительно по кодовому слову DSCP, расположенному в

заголовке пакета IP.

К

достоинствам

технологии

DiffServ

можно

отнести

высокую

масштабируемость и высокую совместимость, невысокие требования к

производительности оборудования, но при этом следует учесть, что

обеспечение гарантированного качества возможно только при наличии

избыточного ресурса и то, что данная модель не дает возможности задавать

приоритет отбрасывания для пакетов с одинаковым приоритетом.

Модель совместного применения технологий IntServ и DiffServ

Для компенсации недостатков моделей IntServ и DiffServ в 2000 году

была разработана модель совместного применения технологий повышения

качества обслуживания. Она подразумевала использование на разных

участках сети разные технологии.

Основной

задачей

при

применении

данной

модели

являлось

соответствие ресурсов, которые предоставлялись протоколом RSVP

и

передавались в DiffServ-регион. Выделяют два варианта организации данных

моделей. Первый вариант предполагал использование соглашение клиента с

оператором, в котором значение пропускной способности, предоставляемой

абоненту, прописано заранее. Другими словами, при прохождении DiffServ-

региона, сообщение, сформированное протоколом RSVP, игнорируется и

пересылается наравне с обычными пакетами. Полученное на приемной

стороне

сообщение

генерирует запрос на

резервирование ресурса и

направляет его обратно к отправителю. В случае успешного прохождения

сообщения в обратном направлении происходит резервирование ресурса

сети. Второй вариант предполагает то, что пограничные маршрутизаторы

DiffServ-региона

поддерживают

протокол

RSVP.

Порядок

обмена

сообщениями ничем не отличается от первого варианта, но благодаря

поддержке протокола RSVP

в DiffServ-регионе маршрутизаторы могут

осуществлять обработку запросов на резервирование, исходя из имеющихся

ресурсов.

Выводы

В

статье

представлен

обзор

моделей

обеспечения

качества

обслуживания в транспортной сети с коммутацией пакетов. Был произведен

анализ моделей, выделены их сильные и слабые стороны. По полученным

результатам можно сказать, что модель негарантированной доставки не

предполагала

проведения

какой-либо

дифференциации

трафика

и

не

обеспечивала ни надежную доставку, ни гарантированную пропускную

способность канала, ни малый уровень потери пакетов. Эти проблемы

решаются с помощью моделей дифференцированного обслуживания и

интегрированной услуги. Первая не предполагает обеспечения гарантий

предоставляемых

услуг,

а

вторая

хоть

и

обеспечивает

требуемую

пропускную способность, но имеет более строгие требования к ресурсам

сети. Призванная компенсировать недостатки моделей IntServ и DiffServ,

модель совместного применения технологий IntServ и DiffServ показала, что

является наиболее подходящей для применения в сетях с коммутацией

пакетов, так как позволяла повысить показатели качества мультимедийных

услуг и повысить производительность.

Список используемых источников

1.

Берлин А.Н. Телекоммуникационные сети и устройства: Учебное

пособие

–

М.:

Интернет-Университет

информационных

технологий;

БИНОМ. Лабаратория знаний, 2008. – 319 с.: ил;

2.

Танненбаум Э., Уэзеролл Д. Компьютерные сети. 5-е изд. – СПб:

Питер, 2012 – 960 с.: ил;

3.

Гольдштейн Б.С. Сети свзяи: СПб.: «БХВ-Петербург», 2014. -400

с;

4.

ГОСТ Р 53724-2009. Качество услуг связи. Общие положения. –

Введ. 2011-01-01. – М.: Стандартинформ, 2011. 12 с;

5.

ГОСТ

Р

53731-2009.

Качество

услуг

связи.

Термины

и

определения. – Введ. 2011-01-01. – М.: Стандартинформ, 2011. 8 с.