Universitatea “Politehnica” din Bucureşti
Yüklə 239,75 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Comparaţie între modelul OSI şi modelului TCP/IP
- Quality of service (QOS) Introducere
- Importanţa conceptuală a QoS
- QoS si convergenta retelei
- Dimensiunile performanţei QoS
- Disponibilitatea retelei
- SLA* (Service Level Agreement)
- *SLA (Service Level Agreement)
Folosirea TCP Aplicaţiile aflate pe hosturi din reţea pot crea conexiuni între ele folosind TCP, şi pot schimba fluxuri de date folosind socket-uri. TCP face o diferenţiere a datelor pentru a putea exista multiple conexiuni ale aplicaţiilor concurente (ex: server web şi de e-mail) ce rulează pe acelaşi host. În cazul protocoalelor de Internet, TCP este planul intermediar între IP (Internet Protocol) care se află pe plan inferior şi aplicaţia ce se afla pe plan superior. Programele au deseori nevoie de conexiuni sigure şi IP-ul nu asigură aceste necesităţi. TCP-ul îndeplineste rolul de transport în modelul OSI de reţea. Aplicaţiile trimit stream-uri de octeţi către TCP pentru transmitere, iar acesta le divide în segmenete de dimensiuni mai mici decât maximul admis. TCP trimite apoi pachetele rezultate către IP pentru trimiterea către modulul TCP de la celălalt capăt. Protocolol se asigură că nici un pachet nu se pierde prin ataşarea fiecaruiă a unui identificator, care este folosit deasemenea pentru a se asigura primirea în ordine. Modulul TCP de la celălalt capăt trimite un mesaj de validare (acknowledgment) pentru pachetele primite cu succes.
Dacă se face comparaţia între modelul OSI şi modelul TCP/IP se observă că există asemanari şi deosebiri. Asemanari
Deosebiri
Quality of service (QOS) Introducere Quality of service (QoS) este performanţa generală a unei reţele de telefonie sau de calculatoare, în special performanţa văzută de către utilizatorii reţelei. Pentru a măsura cantitativ calitatea serviciilor mai multe aspecte legate de serviciile reţelei sunt luate în considerare, cum ar fi rata de eroare, lăţimea de bandă, viteza de transfer, delay-ul transmisiunii, disponibilitatea reţelei, bruiaj, etc. Calitatea serviciilor este deosebit de importantă pentru transportul de trafic cu cerinţe speciale. În special, multă tehnologie a fost dezvoltată pentru a permite reţelelelor de calculatoare să devenină la fel de utile ca şi reţelele de telefonie pentru convorbiri audio, precum şi sprijinirea de noi aplicaţii cu cerinţe de servicii chiar mai stricte. Calitatea serviciilor este un termen larg care este utilizat atât în cazul evaluării utilizatorilor cât şi în evaluarile tehnice. În ambele cazuri QoS are de a face cu masurarea incidenţei erorilor în cazul proceselor care rezulta în probleme pentru utilizatorul final. În cazul protecţiei clienţilor, QoS este comensurat prin elementele care produc efecte negative cu impact direct asupra experienţei clientului final. Din aceasta perspectivă sunt supuse analizei doar bunurile şi serviciile recepţionate de către un utilizator şi care au un efect negativ asupra experienţei acestuia. Multe companii depun eforturi considerabile pentru ca erorile care afectează utilizatorii să fie sub 2%, aceasta ca efort general ce face parte din strategia referitoare la utilizatori. În ceea ce priveşte tehnologia, QoS se referă în mod uzual la operarea eficientă a diferitelor sisteme. Ideea QoS este de a identifica problemele potenţiale pentru transmisia de date prin procesul supus analizei. Aceasta poate conduce la ajustarea unor proceduri sau la adaptarea unor programe software sau a unor coduri, pentru a atinge efectul dorit, în timp ce resursele la îndemană sunt utilizate cât mai judicios. Ţelul oricărei evaluări QoS este de a minimiza incidenţa transmiterii problemelor şi a erorilor care pot sa rezulte din aceasta. În cazul reţelelor de comunicaţii electronice QoS este un termen larg utilizat pentru a descrie comportamentul general al unei reţele faţă de un utilizator sau un serviciu care utilizează respectiva retea. QoS include o arie largă de tehnologii, arhitectură şi protocoale. Operatorii reţelelor ating QoS capăt-la-capăt (end-to-end) asigurându-se că elementele reţelei realizează un tratament tehnologic consistent fluxului care traversează reţeaua. Definiţii În domeniul telefoniei, calitatea serviciilor a fost definită de către ITU (International Telecommunication Union) în 1994. Calitatea serviciilor cuprinde cerinţe cu privire la toate aspectele legate de o conexiune, cum ar fi timpul de răspuns , pierderile, raportul semnal-zgomot, cross-talk, ecou, întreruperi, răspuns în frecvenţă, nivelurile intensităţii sonore, şi aşa mai departe. Un subgrup de QoS de telefonie este gradul de serviciu (Grade Of Service - GOS), care cuprinde aspectele unei conexiuni cu privire la capacitatea şi de acoperire a unei reţele. În domeniul reţelelor de calculatoare şi alte reţele de telecomunicaţii cu schimb de pachete, termenul inginerie de trafic (traffic engineering) se referă mai degrabă la resurse mecanisme de control rezervare, decât la calitatea serviciilor realizate. Calitatea serviciului este abilitatea de a oferi priorităţi diferit pentru aplicaţii diferite, utilizatori sau fluxuri de date, sau pentru a garanta un anumit nivel de performanță pentru un flux de date. De exemplu, o rată de bit necesară, întârzieri, bruiaj, probabilitatea de dropare a pachetelor şi/sau rata de biţi eronaţi poate fi garantată. Garanţia calităţii serviciilor este importantă în cazul în care capacitatea reţelei este insuficientă, mai ales pentru streaming de aplicaţii multimedia în timp real, cum ar fi voice over IP, jocuri online şi IP-TV, deoarece acestea necesită adesea rata de biţi fixă şi sunt sensibile la întârzieri, şi în reţelele în care capacitatea este o resursă limitată, de exemplu în comunicare celulară de date. O reţea sau protocol care suporta QoS poate conveni asupra unui contract de trafic cu software-ul aplicaţiei şi poate rezerva capacitate de în nodurile reţelei, de exemplu, în timpul unei faze de stabilire a sesiunii. În timpul sesiunii se poate monitoriza nivelul atins de performanță, de exemplu, rata de date și întârzierea, şi se pot controla dinamic programările priorităţiilor din nodurile reţelei. Se poate elibera capacitatea rezervată în timpul unei faze tear down. O reţea best-effort sau un serviciu nu suportă calitatea serviciilor. O alternativă la mecanismul complex de control QoS este de a oferi comunicare de înaltă calitate prin intermediul unei reţele best-efort prin supradimensionarea capacităţii astfel încât să fie suficient pentru utilizare când este cel mai mult trafic. Absenţa rezultată a congestiei reţelei elimină necesitatea unor mecanisme QoS. QoS este uneori utilizat ca o măsură de calitate, cu multe definiţii alternative, în loc să se refere la capacitatea de a rezerva resursele. Calitatea serviciilor, uneori, se referă la nivelul de calitate a serviciilor, de exemplu, calitatea garantată a serviciilor. QoS mare este adesea confundat cu un nivel ridicat de performanţă sau de calitate a serviciilor realizate, de exemplu, rata de biți mare, latenţă redusă şi probabilitate eroarii de biţi scăzută. O definiţie discutabilă alternativă a QoS, utilizată mai ales în serviciile situate la nivelul de aplicaţie, cum ar fi de telefonia şi streaming-ul video, este necesitatea unei scale de masura care reflectă sau prezice calitatea experimentată subiectiv. În acest context, QoS este efectul cumulativ acceptabil pentru satisfacerea clientului asupra tuturor imperfecţiunilor care afectează serviciul. Alţi termeni cu înţeles similar sunt calitatea experienţei (quality of experience - QoE) concept de business subiectiv, este necesar "performanţa percepută de utilizator", "gradul de satisfacţie a utilizatorului" sau "numarul de clienţi multumiţi". Exemple de măsuri și metode de măsurare sunt Mean Opinion Score (MOS), Perceptual Speech Quality Measure (PSQM) şi Perceptual Evaluation of Video Quality (PEVQ). Istoria Router-ele de internet şi switch-urile LAN convenţionale funcţionează pe principiul celui mai bun efort. Echipamentul este mai puţin costisitoar, mai puţin complex şi mai rapid şi prin urmare, mai popular decât tehnologiile mai complexe, care ofereau mecanisme QoS. Au fost patru biţi "Tipul serviciului (Type of service)" și trei biţi "de prioritate (Precedence)" furnizaţi în fiecare pachet antet IP, dar ei nu au fost în general respectaţi. Aceşti biţi au fost ulterior re-definiţi ca puncte de cod de servicii diferenţiate (Differentiated Services Code Points - DSCP). Odată cu apariţia IPTV şi a telefoniei IP, mecanismele QoS sunt din ce în ce mai mult la dispoziţia utilizatorului final. În trecut, au câştigat popularitate o serie de încercări pentru tehnologii de Layer 2 care adaugă tag-uri QoS la date. Exemple sunt Frame Relay, modul de transfer asincron (Asynchronous Transfer Mode - ATM) şi Multiprotocol Label Switching (MPLS) (o tehnică între layer-ele 2 și 3). În ciuda acestor două tehnologii rămase în uz, în prezent, acest tip de reţea a pierdut atenţie după apariţia reţelelor Ethernet. Astăzi Ethernet este, de departe, cea mai populară tehnologia de layer 2. În Ethernet, reţele virtuale locale (virtual local area networks - VLAN) pot fi utilizate pentru a separa diferite niveluri QoS. Un VLAN pot fi folosit pentru accesul la Internet (prioritate scăzută), unul pentru IPTV (prioritate mai mare) și unul pentru telefonie IP (cea mai mare prioritate). Diferiţi furnizori de servicii Internet pot folosi diferite VLAN-uri. Importanţa conceptuală a QoS Astăzi, traficul de reţea este foarte diversificat şi fiecare tip de trafic are solicitări specifice în ceea ce priveşte lăţimea de bandă, întarzierea, pierderile, şi disponibilitatea. Odată cu creşterea explozivă a Internetului, cea mai mare parte a traficului pe reţele este bazat pe protocolul IP. Având un singur protocol de transport end-to-end este benefic, deoarece echipamentele de reţea devin mai puţin complexe din punct de vedere al întreţinerii, având ca rezultat reducerea costurilor operaţionale. Acest beneficiu este contracarat de faptul că IP este un protocol fără conectivitate, astfel încât pachetele IP nu urmăresc un drum specific în timp ce traversează reţeaua. Acest lucru duce la QoS imprevizibil intr-o reţea de tipul “best-effort”. Protocolul IP a fost proiectat iniţial pentru a duce în siguranţă un pachet până la destinaţie, luând mai puţin în considerare timpul necesar pentru a ajunge acolo. IP trebuie să permită acum multe tipuri diferite de aplicaţii. Multe dintre aceste aplicaţii necesită latenţă mică. În caz contrar, calitatea la utilizatorul final poate fi semnificativ afectată, sau, în unele cazuri, aplicaţia pur şi simplu nu funcţionează deloc. Luăm în considerare o aplicaţie de voce având originea în reţelele publice de telefonie care utilizeaza tehnologia TDM (Time Division Multiplexing), tehnologie care are un comportament foarte bine determinat. În reţelele TDM, traficul de voce Înregistrează o întârziere (Delay) scăzută şi cu valoare relativ fixă şi practic fără pierderi (Loss). Pentru a funcţiona corespunzător aplicaţiile de voce au nevoie de acest tip de comportament. Aplicaţiile de voce au nevoie deasemenea de acelaşi nivel (nivel constant) al calitatii "TDM voice" pentru a îndeplini aşteptarile utilizatorilor. Dacă luăm această aplicaţie "TDM voice" şi încercăm să o transportăm printr-o reţea IP de tip “best effort”, acest tip de reţea introduce o cantitate variabilă şi imprevizibilă de intarziere la pachetele de voce şi de asemenea conduce la căderi de pachete de voce atunci când reţeaua este saturată. După cum se poate vedea, reţeaua IP de tipul “best effort” nu asigura comportamentul solicitat de aplicatiile de voce. Totusi, tehnici QoS pot fi aplicate retelei “best effort” pentru a o aduce în stadiul de a susţine VoIP cu un nivel de calitate al vocii acceptabil, consistent şi predictibil. QoS si convergenta retelei De la începutul anilor 1990, a existat o mişcare in direcţia convergenţei reţelelor, aceasta însemnând transportul diferitelor servicii pe aceeaşi infrastructură de reţea. În mod tradiţional se construiau reţele separate, dedicate diferitelor tipuri de aplicaţii. Cu toate astea multe dintre aceste reţele au fost consolidate pentru a reduce costurile operaţionale sau pentru a îmbunătăţi marja de profit. Nu cu mult timp în urmă, o anume întreprindere ar fi putut să aibă o reţea privată de voce bazata pe TDM, o reţea IP cu conexiune la Internet, o reţea ISDN pentru conferinţe video, o reţea SNA, şi o retea LAN multiprotocol (IPX, AppleTalk, etc). În mod similar, un furnizor de servicii ar fi putut avea o reţea de voce bazata pe TDM, o retea “backbone” de tip ATM sau SONET, precum şi o retea de acces Frame Relay sau ISDN. Astăzi, toate reţelele de date converg înspre transportul IP, deoarece aplicaţiile au migrat înspre protocolul IP. În egală măsură reţelele de voce se indreaptă spre IP. Aplicaţiile de video-conferinţe se indreapta deasemenea înspre IP, deşi intr-un ritm mai mic. Atunci când diferitele aplicaţii beneficiază de reţele diferite, tehnologiile QoS joaca un rol secundar deoarece traficul este egal în comportament şi reţelele sunt “acordate fin” pentru a corespunde soliciărilor comportamentale necesare în cazul aplicaţiilor particulare. Reţele convergente combină diferite tipuri de trafic, fiecare cu cerinţe foarte diferite. Aceste tipuri diferite de trafic de multe ori reactionează nefavorabil împreună. De exemplu, o aplicatie de voce se aşteaptă in principiu să nu existe nici o pierdere de pachete şi deasemenea să existe o valoare minimă, dar constantă de întârziere de pachete. Aplicaţia de voce operează într-un mod corespunzător la starea de echilibru, cu canale de voce (sau pachete) fiind transmise la intervale de timp fixe. Atunci când operează pe o reţea TDM aplicatia de voce întâlneşte aceşti parametri. O reţea IP de tipul „best-effort” oferă valori variabile de pierderi de pachete şi valori potenţiale mari de întârziere variabilă (de obicei, cauzate de punctele de congestionare ale reţelei). Reţeaua IP de tipul „best-effort” oferă aproape exact opusul performanţelor necesare aplicaţiei de voce. Prin urmare, tehnologiile QoS joacă un rol crucial pentru a se asigura că diverse aplicatii pot fi susţinute în mod corespunzător intr-o reţea IP multiservice. Dimensiunile performanţei QoS Un număr de parametri QoS pot fi masuraţi şi monitorizaţi pentru a determina dacă a fost atins un anume nivel de serviciu oferit sau primit. Principalii astfel de parametri sunt următorii: - Disponibilitatea reţelei (Network Availability) - Lăţimea de bandă (Bandwidth) - Întârzierea (Delay) - Jitter - Pierderi (Loss) - Ecoul (Echo)
- Prioritatea emisiei (Emission priority) - Prioritatea respingerii, sau descărcării (Discard priority)
Disponibilitatea reţelei poate avea un efect semnificativ asupra QoS. Dacă reţeaua nu este disponibilă chiar pentru perioade scurte de timp, aplicaţia utilizatorului poate avea performanţe neaşteptate sau nedorite. Disponibilitatea reţelei este suma disponibilităţii a mai multor elemente care sunt utilizate pentru a crea reţeaua. Aceasta include redundanţa echipamentelor reţelei, spre exemplu interfeţe redundante, cartele de procesor sau surse de alimentare în rutere şi switch-uri, protocoale de reţea reziliente, conexiuni fizice multiple, spre exemplu fibră sau cupru, surse de alimentare de backup, etc. Operatorii reţelelor pot creşte disponibilitatea reţelelor prin implementarea la diferite nivele a acestor elemente.
Lăţimea de bandă este probabil al doilea cel mai semnificativ parametru care afecteaza QoS. Alocarea de lăţime de bandă poate fi subîmpărţită în două tipuri: - lăţime de bandă disponibilă - lăţime de bandă garantată
Mulţi operatori de reţea suprasubscriu (oversubscribe) lăţimea de bandă din reţeaua lor cu scopul de a maximiza profitul din investiţia făcută prin realizarea reţelei sau prin leasing. Suprasubscrierea lăţimii de bandă înseamnă că lăţimea de bandă pentru care un utilizator a semnat contractul nu este întodeauna la dispozitia lui. Aceasta permite tuturor utilizatorilor să concureze pentru lăţimea de bandă disponibilă. Ei primesc o lăţime de bandă mai mare sau mai mică depinzând de volumul de trafic de la alţi utilizatori din reţea la un moment dat. Lăţimea de bandă disponibilă este o tehnică cel mai des folosită în cazul reţelelor ADSL, de exemplu un client semneaza pentru un serviciu de 384 kbps, dar care nu oferă garanţia acestei lăţimi de bandă în SLA* (Service Level Agreement). SLA-ul prevede că o lăţime de bandă de 384 kbps este tipică, dar nu prevede nicio garanţie. În condiţii de reţea încărcată uşor, utilizatorul poate să atingă 384 kbps, dar la o încărcare mai mare a reţelei lăţimea de bandă de 384 kbps nu poate fi atinsă în mod consistent.
Operatorii de reţea pot oferi servicii cu lăţime de bandă minim garantată şi banda suplimentară (burst bandwith) în cadrul SLA (Service Level Agreement). Deoarece lăţimea de bandă este garantată serviciul este mai scump decât serviciul de lăţime de bandă disponibilă. Operatorul de reţea trebuie să asigure că acei utilizatori care subscriu la serviciul de bandă garantată primesc un tratament preferenţial (o garanţie QoS pentru lăţimea de bandă) faţă de clienţii pentru serviciul cu lăţime de bandă disponibilă. În anumite cazuri operatorul de reţea separă clienţii prin reţele fizice sau virtuale diferenţiate, spre exemplu VLAN, Circuite Virtuale, etc. În unele cazuri, serviciul de trafic cu lăţime de bandă garantată poate partaja reţeaua cu serviciile de trafic cu lăţime de bandă disponibilă. Acesta este adesea cazul în locaţii în care reţeaua este prea costisitoare sau este închiriată de la un alt furnizor. Când abonaţii partajeaza aceeaşi infrastructură de retea, operatorul trebuie să ofere prioritate celor care au subscris pentru serviciul de bandă garantată faţă de cei ce au subscris pentru serviciul de bandă disponibilă, astfel că în cazul momentelor de congestie de trafic serviciul pentru clienţii cu lăţime de bandă garantată să primeasca QoS contractată prin SLA. Lăţimea de bandă suplimentară (Burst Bandwidth) poate fi specificată în valoare şi durată de lăţimea de bandă în exces (burst) peste nivelul minim garantat. Mecanismele QoS pot fi activate pentru a limita traficul care depăşeşte cu mult lăţimea de bandă minim garantată pe care clientul a acceptat-o în SLA. Întârzierea (Delay) Întârzierea pe reţea este timpul de tranzit pentru o aplicaţie de la punctul de intrare în reţea şi până la punctul de ieşire din reţea. Întârzierea poate cauza probleme de QoS semnificative pentru aplicaţii de tip voce şi video precum şi pentru aplicaţii de tip SNA (Systems Network Arhitecture) şi fax, pentru care pur şi simplu expiră timpul şi sunt întrerupte atunci când apar condiţii de Delay excesiv. Unele aplicaţii pot efectua o compensare pentru anumite valori de Delay, dar odată ce o anumită valoare este depăşită, QoS devine compromis. Spre exemplu, câteva echipamente de reţea pot simula o sesiune SNA pe o gazdă prin luare la cunostiinţă la nivel local atunci când întârzierea va cauza terminarea sesiunii SNA. În mod similar, telefoanele şi gateway-urile pentru VoIP sunt prevăzute cu o anumită capacitate de înmagazinare pentru a compensa întârzierea pe reţea. Întârzierea poate fi fixă sau variabilă. Exemple de întârziere fixă sunt:
Exemple de întârziere variabilă sunt:
Jitter Jitter-ul este măsura variaţiei întârzierii între pachete consecutive pentru un flux de trafic dat (cunoscut). Jitter-ul are efecte pronunţate asupra aplicaţiilor în timp real şi sensibile la întârziere, cum sunt vocea şi video. Aceste aplicaţii în timp real se aşteaptă să primească pachetele într-un ritm destul de constant, cu o întârziere relativ fixă între pachete consecutive. Dacă rata de sosire variază, jitterul are impact asupra performanţelor aplicaţiei. O valoare minimală de jitter poate fi acceptată, dar dacă jitter-ul creşte, aplicaţia poate deveni neutilizabila. Unele aplicaţii, precum gateway-uri de voce şi telefoanele TP pot compensa valori mici de jitter. Din moment ce o aplicaţie de voce solicită echipamentele audio să redea la o rată (viteză) constantă, dacă următorul pachet nu ajunge în timpul necesar redării, aplicaţia va reda pachetul de voce anterior, până soseşte urmatorul pachet de voce. În orice caz, dacă următorul pachet este întârziat prea mult, este pur şi simplu înlăturat atunci cand ajunge, rezultând o valoare mică de semnal audio distorsionat. Toate reţelele introduc un anumit nivel de jitter datorită variabilităţii în întârziere introdusă de fiecare nod din reţea, pe măsură ce pachetele sunt puse la coadă. În orice caz, atât timp cât jitter-ul este menţinut în valori admise, QoS poate fi menţinut. Tipuri de jitter: Random jitter (jitter întâmplător) Jitterul întâmplător, sau Gaussian, este un zgomot electronic impredictibil. Jitterul întâmplător urmăreaşte de obicei o distribuţie Gaussiana sau o distribuţie normală, datorită faptului că cea mai mare parte a zgomotului într-un circuit electric este cauzat de zgomotul termic care într-adevăr are o distribuţie Gaussiana. Un alt considerent pentru ca jitterul întâmplător să aibă această distribuţie este teorema limitei centrale. Aceasta precizează că efectul compus a mai multor surse de zgomot necorelate, fără să se ţină cont de distribuţia acestora, se apropie de o distribuţie Gaussiana. Una din diferenţele dintre jitterul întâmplător şi cel determinat este faptul că jitterul întâmplător nu este limitat si cel determinat este limitat 
Deterministic jitter (jitterul determinat) Jitterul determinat este un tip de jitter pe timpul de ceas (clock) sau pe semnalul de date care este predictibil şi reproductibil. Valoarea vârf-la-vârf a acestui jitter este limitată, şi limitele sunt uşor de observat şi de previzionat. Jitterul determinat poate fi corelat la fluxul de date, caz în care se numeşte Data-Dependent Jitter (jitter dependent de date) sau necorelat la fluxul de date (Bounded Uncorrelated Jitter) Total jitter (Jitterul total) Jitterul total (T) este o combinatie a jitterului intamplator (R) si jitterul determinat (D): T = Dpeak-to-peak + 2 * n * Rrms unde valoarea n este bazată pe Bit Error Rate (BER) solicitat de o anumită conexiune. Un BER uzual utilizat în comunicaţii standard, precum Ethernet este 10−12.
Yüklə 239,75 Kb. Dostları ilə paylaş:
|