Лекция 6 Методы обеспечения качества обслуживания кафедра ЮНЕСКО по НИТ1

Обеспечения качества обслуживания Методы обеспечения качества обслуживания (Quality- of-Service, QoS) занимают важное место в технологиях сетей с коммутацией пакетов. Обеспечивают устойчивую работу современных мультимедийных приложений, IP-телефония, видео- и радиовещание, интерактивное дистанционное обучение и т.п. Методы QoS направлены на улучшение характеристик производительности и надежности сети, уменьшить задержки, вариации задержек, потери пакетов. кафедра ЮНЕСКО по НИТ2

Обзор методов обеспечения качества обслуживания Атрибуты сетей с коммутацией пакетов: Очереди; Буферизация пакетов; Задержки и потери пакетов. Подходы к определению характеристик производительности и надежности сети: Первый подход: 3 характеристики; Второй подход: 6 характеристик. кафедра ЮНЕСКО по НИТ3

Обзор методов обеспечения качества обслуживания Характеристики качества обслуживания (подход 1): Односторонняя задержка пакетов; Вариация задержек пакетов; Потери пакетов. Характеристики качества обслуживания (подход 2): Средняя скорость потока; Пиковая скорость потока; Пульсация трафика. кафедра ЮНЕСКО по НИТ4

Обзор методов обеспечения качества обслуживания Механизмы методов обеспечения качества обслуживания: Сеть с избыточной пропускной способностью; Техника управления очередями; Методы кондиционирования трафика; Методы обратной связи; Резервирования ресурсов сети; Методы инжиниринга трафика; Снижение постоянной нагрузки на сеть. кафедра ЮНЕСКО по НИТ5

Приложения и качество обслуживания Основные критерии классификации трафика: Относительная предсказуемость скорости передачи данных; Чувствительность трафика к задержкам пакетов; Чувствительность трафика к потерям и искажениям пакетов. кафедра ЮНЕСКО по НИТ6

Приложения и качество обслуживания: Предсказуемость скорости передачи данных Приложения с потоковым трафиком (Stream) порождают равномерный поток данных, который поступает в сеть с постоянной битовой скоростью (Constant Bit Rate, CBR). кафедра ЮНЕСКО по НИТ7

Приложения и качество обслуживания: Предсказуемость скорости передачи данных Приложения с пульсирующим трафиком (burst) отличаются высокой степенью непредсказуемости, трафик характеризуется переменной битовой скоростью (Variable Bit Rate, VBR). кафедра ЮНЕСКО по НИТ8

Приложения и качество обслуживания: Предсказуемость скорости передачи данных Практически любой трафик имеет ненулевой коэффициент пульсации. Значения коэффициентов пульсации у потокового и пульсирующего трафиков существенно различаются. кафедра ЮНЕСКО по НИТ9

Приложения и качество обслуживания: Чувствительность трафика к задержкам пакетов Классификация приложения по типу трафика: Асинхронные приложения; Интерактивные приложения; Изохронные приложения; Сверхчувствительные к задержкам приложения. кафедра ЮНЕСКО по НИТ10

Приложения и качество обслуживания: Чувствительность трафика к потерям и искажения пакетов Классификация приложения к потерям пакетов: Приложения, чувствительные к потере данных; Приложения, устойчивые к потере данных. кафедра ЮНЕСКО по НИТ11

Приложения и качество обслуживания: Классы приложений Класс трафика Характеристики AПостоянная битовая скорость, чувствительность к задержкам, передача с установлением соединения (голосовой трафик). Параметры QoS: пиковая скорость передачи данных, задержка, джиттер. BПеременная битовая скорость, чувствительность к задержкам, передача с установлением соединения (сжатое видео). Параметры QoS: пиковая скорость передачи данных, пульсация, средняя скорость передачи данных, задержка, джиттер. CПеременная битовая скорость, эластичность, передача с установлением соединения (трафик компьютерных сетей). Параметры QoS: пиковая скорость передачи данных, пульсация, средняя скорость передачи данных. кафедра ЮНЕСКО по НИТ12

Приложения и качество обслуживания: Классы приложений Класс трафика Характеристики DПеременная битовая скорость, эластичность, передача без установления соединения (трафик компьютерных сетей). Параметры QoS: не определены. XТип трафика и его параметры определяются пользователем кафедра ЮНЕСКО по НИТ13

Анализ очередей Пользователь формулирует свои требования к качеству обслуживания в виде некоторых предельных значений характеристик QoS, которые не должны быть превышены. кафедра ЮНЕСКО по НИТ14

Модель М/М/1 Теория очередей Основные элементы модели: Входной поток абстрактных заявок на обслуживание; Буфер; Обслуживающее устройство; Выходной поток обслуженных заявок. кафедра ЮНЕСКО по НИТ15

Очереди и разные классы трафика Общая производительность каждого ресурса должна быть разделена между разными классами трафика неравномерно. кафедра ЮНЕСКО по НИТ16

Техника управления очередями Если причиной перегрузки является недостаточная производительность процессорного блока сетевого устройства, от необработанные пакеты временно накапливаются во входной очереди соответствующего входного интерфейса. Очередей может быть несколько. Если причина перегрузки заключается в ограниченной пропускной способности выходного интерфейса, пакеты сохраняются в выходной очереди интерфейса. кафедра ЮНЕСКО по НИТ17

Очередь FIFO В очереди FIFO в случае перегрузки все пакеты помещаются в одну общую очередь и выбираются из нее в том порядке, в котором поступили. Достоинства – простота реализации. Недостаток – невозможность дифференцированной обработки пакетов различных потоков. кафедра ЮНЕСКО по НИТ18

Приоритетное обслуживание Очереди с приоритетным обслуживанием; Классификация трафика; Точка классификации трафика; кафедра ЮНЕСКО по НИТ19

Приоритетное обслуживание Приоритетные очереди кафедра ЮНЕСКО по НИТ20

Приоритетное обслуживание Снижении коэффициента использования линии для приоритетного трафика кафедра ЮНЕСКО по НИТ21

Взвешенные очереди Механизм взвешенных очередей разработан для того, чтобы можно было представить всем классам трафика определенный минимум пропускной способности. кафедра ЮНЕСКО по НИТ22

Комбинированные алгоритмы обслуживания очередей Одна приоритетная очередь, а остальные очереди обслуживаются в соответствии со взвешенным алгоритмом. Приоритетная очередь используется для чувствительного к задержкам трафика, а остальные – для эластичного трафика нескольких классов. кафедра ЮНЕСКО по НИТ23

Механизмы кондиционирования трафика Механизмы кондиционирования трафика контролирует текущее параметры потоков трафика, такие как его средняя скорость и пульсация. кафедра ЮНЕСКО по НИТ24

Недостатки традиционных методов маршрутизации Основным принципом работы протоколов маршрутизации в сетях с коммутацией пакетов является выбор маршрута на основе топологии сети без учета информации о ее текущей загрузке. кафедра ЮНЕСКО по НИТ25

Методы инжиниринга трафика Исходными данными для методов инжиниринга трафика являются: Характеристики передающей сети - топология; Сведения о предложенной нагрузке сети. кафедра ЮНЕСКО по НИТ26

Методы инжиниринга трафика Предложенная нагрузка кафедра ЮНЕСКО по НИТ27

Методы инжиниринга трафика Распределение нагрузки по сети – выбор путей передачи трафика кафедра ЮНЕСКО по НИТ28

Инжиниринг трафика различных классов Модифицированные протоколы маршрутизации должны распространять по сети информацию о двух параметрах свободной способности – для каждого класса трафика отдельно. Если же задача обобщается для случая передачи через сеть трафика нескольких классов, то с каждым ресурсом должно быть связано столько счетчиков, сколько классов трафика существует в сети. Протоколы маршрутизации должны распространять вектор свободных пропускных способностей соответствующей размерности. кафедра ЮНЕСКО по НИТ29

Работа в недогруженном режиме Работа сети в недогруженном режиме (с избыточной пропускной способностью). кафедра ЮНЕСКО по НИТ30

КОНЕЦ кафедра ЮНЕСКО по НИТ31