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:

10.4.7. Функції управління канального рівня щодо забезпечення QoS

Слід зауважити, що задачі забезпечення гарантованого QoS стосуються всіх аспектів функціонування ТКС, не будучи при цьому функцією якого-небудь одного рівня ЕМВВС. Однак цілісне розв’язання задач забезпечення гарантованого QoS можливе тільки шляхом взаємопогоджуваного розв’язання підзадач окремих рівнів — від фізичного до прикладного. Використання в рамках однієї мережі різних телекомунікаційних технологій і протоколів, наскрізна взаємодія яких починається, як правило, з мережного рівня, дозволяє зробити висновок про те, що підтримка наскрізного гарантованого QoS у таких мережах найбільш ефективно забезпечується методами мережного рівня, тому основна увага частіше зосереджена на забезпеченні якості обслуговування саме засобами мережного рівня.

Однак слід пам’ятати й про засоби забезпечення QoS канального рівня. У загальному випадку комутатори — мережні пристрої другого рівня ЕМВВС, які здатні реалізовувати всі розглянуті вище механізми якості обслуговування: класифікацію, маркування та профілювання трафіка, управління чергами та резервування мережних ресурсів. Однак специфіка канального рівня накладає свій відбиток, і це проявляється практично на всіх функціях QoS. Наприклад, для класифікації трафіка комутатор як пристрій канального рівня як критерій може використати МАС-адресу джерела, МАС-адресу одержувача й номер порту, через який надійшов кадр. Ця інформація безпосередньо доступна комутатору та її використання в процесі класифікації є найпростішим рішенням. У загальному випадку існує можливість використання для класифікації значення довільного підполя всередині поля даних, заданого шляхом вказівки зсуву в байтах.

На набір реалізованих на канальному рівні функцій забезпечення QoS накладають свій відбиток технологічні особливості побудови ТКС. Наприклад, функції забезпечення QoS у мережах Frame Relay полягають у такому:

  • резервування пропускної здатності, яка дорівнює погодженій швидкості передачі, при встановленні віртуального з’єднання;
  • вирівнювання інтенсивності трафіка з метою контролю угоди про його параметри;
  • методи запобігання перевантаженню, включаючи відкидання кадрів і явне повідомлення про перевантаження;
  • фрагментація кадрів.

Управління трафіком для АТМ-мереж у відповідності зі специфікацією форуму АТМ Traffіc Management Specіfіcatіon, Versіon 4.1 і Рекомендацією ІTU-T І.371 передбачає набір дій, націлених на недопущення в мережі стану перевантаження, а як тільки воно з’явиться — на зниження інтенсивності, тривалості й розмірів області перевантажень, тобто мінімізацію її наслідків. Основне завдання управління трафіком полягає у тому, щоб створити в мережі такі умови, за яких мережа виконуватиме свої функції щодо обслуговування трафіка та забезпечення необхідного рівня QoS, а другорядна мета — оптимізація використання мережних ресурсів.

Основними функціями управління в мережах АТМ є:

  • управління ресурсами з використанням віртуальних шляхів і з використанням спеціальних RM (Resource Management) чарунок;
  • управління доступом до з’єднання (Connection Admission Control, САС);
  • зворотний зв’язок;
  • відкидання чарунок і фреймів;
  • профілювання трафіка;
  • явне пряме повідомлення про перевантаження.

Форумом АТМ (TMS 4.1) специфіковано шість категорій обслуговування, які можна поділити на дві групи:

  1. Група обслуговування трафіка реального часу:
    • обслуговування з постійною бітовою швидкістю (Constant Bit Rate, CBR);
    • обслуговування зі змінною швидкістю передачі в режимі реального часу (Real-Time Variable Bit Rate, rt-VBR) типу 1, 2, 3;
  2. Група обслуговування для звичайних потоків трафіка:
    • змінна швидкість передачі не в режимі реального часу (Non-Real Time Variable Bit Rate, nrt-VBR) типу 1, 2, 3;
    • доступна швидкість передачі (Available Bit Rate, ABR);
    • невизначена бітова швидкість (Unspecified Bit Rate, UBR) типу 1, 2;
    • гарантована швидкість передачі фреймів (Guaranteed Frame Rate, GFR) тільки для зв’язку через віртуальний канал.

Функції, що формують базу (каркас) управління трафіком і перевантаженнями, можуть використовуватися в різних комбінаціях залежно від категорії обслуговування.

При використанні сімейства протоколів ІEEE 802.3 (Ethernet) з метою забезпечення QoS на канальному рівні були розроблені специфікації 802.1Q та 802.1р. Це пов’язане з тим, що в Ethernet-кадрі (сімейство протоколів ІEEE 802.3) відсутнє поле для вказівки класу обслуговування. Цей недолік були покликані усунути специфікації 802.1Q і 802.1р. Відповідно до 802.1Q у стандартний кадр додається мітка, довжиною 4 байти, де три біти виділяються для вказівки пріоритету (стандарт 802.lp). Використання трьох бітів пріоритету, які називають також бітами класу обслуговування CoS, дозволяє організувати вісім класів обслуговування.

У рамках проблеми QoS існує постулат: забезпечення гарантованої якості обслуговування неможливо без резервування ресурсів. Однак сигнальний протокол резервування ресурсів RSVP є протоколом мережного рівня й безпосередньо непов’язаний з технологіями, які використовуються на канальному рівні. Це вимагає наявності спеціального інструмента відображення запитів протоколу резервування третього рівня ЕМВВС на механізми підтримки QoS другого рівня й у першу чергу на пріоритети 802.1Q/р. Саме таким інструментом є диспетчер смуги пропускання підмережі (Subnet Bandwіdth Manager, SBM). SBM — сигнальний протокол, який забезпечує управління доступом на рівні локальних мереж (Ethernet/802.3) для потоків протоколу RSVP. SBM дозволяє здійснити резервування LAN-ресурсів на основі RSVP у мережах Ethernet/802.3, які є мережами з поділюваним середовищем передачі з підтримкою функцій комутації. У таких мережах без використання спеціальних протоколів (SBM) гарантоване резервування пропускної здатності просто неможливо.