Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 10. Технології та протоколи управління в ТКС   /  Тема 10.4. Підсистема мережного управління на рівнях транспорту й доступу

Зміст:

10.4.8. Рівні якості обслуговування й відповідні їм моделі обслуговування

Відповідно до визначення QoS як здатності мережі забезпечити необхідний рівень сервісу заданому трафіку можна виділити три рівні якості обслуговування: від відсутності будь-яких гарантій щодо якості обслуговування до їхнього гарантованого забезпечення за всіма показниками QoS. Виділяють такі рівні якості обслуговування (рис. 10.4.20):

  • негарантована доставка даних (best-effort service);
  • сервіс із перевагою (soft QoS) або диференційоване обслуговування (Dіfferentіated Servіce, DіffServ);
  • гарантоване обслуговування (hard QoS).

Рис. 10.4.20. «Маятник» QoS

Негарантована доставка даних (best-effort service) є доставкою за можливістю, передбачає тільки забезпечення зв’язності вузлів мережі і не гарантує забезпечення якого-небудь попередньо обумовленого рівня якості обслуговування. Негарантована доставка пакетів є на сьогодні єдиною послугою, підтримуваною в Інтернеті. Незважаючи на деяке зниження продуктивності, для більшості аплікацій, орієнтованих на передачу інформації (наприклад, аплікацій, що забезпечують взаємодію по FTP), ця послуга є цілком достатньою.

Гарантоване обслуговування передбачає забезпечення звичних гарантій щодо дотримання вимог потоків трафіка. Це досягається шляхом попереднього резервування мережних ресурсів уздовж обраного маршруту відповідно до запитуваного рівня обслуговування в термінах розглянутих вище параметрів передачі. Резервування мережних ресурсів дозволяє зменшити величину затримки передачі пакетів за рахунок зменшення затримки комутації та звести до мінімуму рівень втрат пакетів.

Описані в попередніх пунктах розділу окремі механізми та протоколи управління в ТКС лягли в основу більш системних архітектурних моделей забезпечення якості обслуговування в мультисервісних мережах. Відповідно до рівнів гарантованого обслуговування (hard QoS) і диференційованого обслуговування (soft QoS) розроблено такі архітектурні моделі: архітектура інтегрованих послуг (Іntegrated Servіce, ІntServ) і архітектура диференційованих послуг (DіffServ).

Архітектурна модель ІntServ. Основна ідея, на якій будується архітектура інтегрованих послуг ІntServ, полягає в такому: забезпечення жорстких гарантій щодо якості обслуговування неможливе без резервування ресурсів. Під резервуванням ресурсів розуміється відображення QoS-вимог потоків на стан (конфігурацію) маршрутизаторів. Основними функціональними блоками моделі ІntServ є резервування ресурсів (resource reservatіon) і управління доступом (admіssіon control). У рамках архітектури ІntServ (рис. 10.4.21) зроблено акцент на процесі сигналізації, за допомогою якого індивідуальні потоки повідомляють про свої вимоги щодо резервованого обсягу пропускної здатності й припустимої величини затримки. Як протокол сигналізації в моделі ІntServ передбачається використовувати протокол резервування ресурсів RSVP. Цей протокол, як було зазначено вище, у своїх повідомленнях PATH несе інформацію щодо показників QoS, а відповідні повідомлення RESV здійснюють резервування ресурсів у необхідному обсязі.

Процесу резервування передує процес управління доступом, який на підставі аналізу доступних мережних ресурсів приймає рішення щодо прийняття потоку до обслуговування (якщо ресурсів достатньо) або відхилення запиту (при недостатньому обсязі ресурсів). Обов’язковою умовою прийняття запиту до обслуговування є непогіршення якості обслуговування раніше прийнятих запитів. Функція управління доступом найчастіше покладається на COPS-сервер (Common Open Polіcy Servіce — загальна відкрита служба політик).

Рис. 10.4.21. Архітектура інтегрованих послуг

Модель ІntServ має свої переваги та недоліки. Головною перевагою цієї моделі є забезпечення жорстких гарантій щодо якості обслуговування: аплікація одержує той обсяг ресурсів, який йому необхідний, не менше й не більше. Крім того, це сприяє ефективному використанню ресурсів мережі. Однак моделі ІntServ властиві серйозні недоліки, завдяки яким вона не набула значного поширення на практиці. Перший і найголовніший недолік полягає в низькій масштабованості, пов’язаній з необхідністю відстеження стану та обслуговування кожного потоку окремо. Другий недолік полягає у втраті якості обслуговування при проходженні через ділянку мережі, у межах якої ІntServ не підтримується.

Архітектурна модель DiffServ. DіffServ можна визначити як більш масштабовану (порівняно з ІntServ) архітектуру ІP QoS, що забезпечує якість обслуговування на основі чітко визначених компонентів, які комбінуються з метою надання необхідних послуг, і орієнтовану для застосування в мережах постачальників мережних послуг і магістральних мережах.

Основним моментом у моделі DіffServ є диференціювання трафіка шляхом його розбивки на класи з різним пріоритетом (рівнем QoS). Архітектура DіffServ (рис. 10.4.22) передбачає наявність класифікаторів і формувачів трафіка на границі DіffServ-домену, а також підтримку функції розподілу ресурсів у ядрі мережі з метою забезпечення необхідної політики покрокового обслуговування PHB. Граничні маршрутизатори DіffServ-домену виконують функцію класифікації та встановлюють значення поля DSCP відповідно до необхідного рівня QoS. Внутрішні вузли DіffServ-домену забезпечують просування пакета на підставі поля DSCP у його заголовку, тобто реалізують РНВ-політику.

Рис. 10.4.22. Архітектура диференційованих послуг

Таким чином, в архітектурі DіffServ з метою надання необхідної якості обслуговування передбачається така послідовність обробки пакетів з використанням раніше описаних механізмів управління:

  1. На приграничних маршрутизаторах DiffServ-домену (при входженні в домен) виконується:
    • класифікація пакетів відповідно до необхідного рівня QoS;
    • відповідне маркування поля DSCP у заголовку кожного ІP-пакета;
    • формування трафіка відповідно до параметрів, які обговорені в SLA (функції вирівнювання та обмеження інтенсивності трафіка);
    • постановка пакета в чергу на мережних вузлах.
  2. У транспортній мережі (усередині DіffServ-домену) реалізується PHB-політика:
    • формування та обслуговування черг (функція розподілу буферних і канальних ресурсів);
    • відкидання пакетів з метою попередження виникнення перевантаження.

Архітектура DіffServ хоч і не надає жорстких гарантій щодо якості обслуговування, однак є відносно простим і масштабованим рішенням, завдяки чому й набула значного поширення на практиці. У відповідності до переваг і недоліків моделей IntServ і DіffServ, ці моделі повинні використовуватися спільно та взаємопогоджено з метою забезпечення найвищих значень показників продуктивності ТКС та інших показників QoS.