Трафик мультисервисных сетей NGN
Для формализации трафика мультисервисной NGN сети можно разделить его на четыре класса:
-трафик реального времени (неэластичный трафик).
-потоковый трафик.
-трафик передачи данных (эластичный трафик).
-сигнальный трафик.
Трафик мультисервисных сетей NGN
Эластичный трафик - трафик, способный приспосабливаться к изменениям задержки и пропускной способности, продолжая удовлетворять потребности приложения. Приложения, создающие подобный трафик, в качестве транспортного протокола, как правило, используют протокол TCP или UDP.
Неэластичный трафик - плохо приспосабливается к изменениям задержки и пропускной способности сети. Пример – realtime приложения. Используют протокол RTP/RTCP.
Потоковый трафик - трафик, похожий на трафик реального времени, но имеющий многократно большие требования к пропускной способности и меньшие требования к величине задержки.
Сигнальный трафик - поток отдельных вызовов (интерактивный). Может передаваться с помощью различных протоколов, основные из которых SIP, H.323, MGCP, H.248/MEGACO, SIGTRAN и др. Характеризуется небольшой чувствительностью к параметрам QoS, однако перегрузки в сети могут привести к значительному увеличению времени установления соединения или даже к невозможности его установить.
Параметры трафика
Требования к качеству доставки информации через сеть определяют сетевые службы. Ни одна сеть не может удовлетворить любым требованиям службы. Сеть обладает свойствами семантической и временнóй прозрачности.
Под семантической прозрачностью принято понимать способность сети обеспечивать доставку информации от источника до адресата с приемлемым для данной службы уровнем ошибок. Семантическую прозрачность принято оценивать двумя показателями :
1.Коэффициент двоичных ошибок (Bit Error Rate, BER).
2.Коэффициент потерь пакетов (Packet Error Rate, PER).
Под временнóй прозрачностью сети принято понимать её свойство поддерживать значение времени задержки и джиттера (разброса) задержки, при которых обеспечивается требуемое качество обслуживания. Временную прозрачность принято оценивать двумя показателями:
1.Время задержки. 2.Джиттер задержки.
Параметры трафика
В рекомендациях ITU-T определяется две группы скоростей передачи информации, доступной пользователю:
-постоянная скорость передачи (ПСП);
-изменяющаяся скорость передачи (ИСП).
Конкретную службу характеризуют:
-пиковая скорость.
-средняя скорость.
-коэффициент пачечности источников.
Если источник генерирует информацию с ИСП, то скорость передачи может характеризоваться пиковой (Vп) и средней (Vс) величинами.
Источники, генерирующие информацию с изменяющейся скоростью, характеризуют коэффициентом пачечности Кп=Vп/Vс и средней длительностью пика
Tп.
Если канал использует источник некоторой службы, генерирующий информацию с изменяющейся скоростью, то в моменты, когда скорость источника V(t) превышает скорость канала Vmax, качество обслуживания снижается.
Структура загрузки элементов IP сети
1. Дневная загрузка реального IP/MPLS |
2. Дневная загрузка другого реального IP/MPLS |
маршрутизатора |
маршрутизатора |
3. Недельная загрузка реального IP/MPLS |
4. Ежемесячная загрузка другого реального IP/MPLS |
маршрутизатора |
маршрутизатора |
5. Структура загрузка реального IP/MPLS маршрутизатора служебной инфромацией
Подходы к описанию сетевого трафика
"Классические" методы сетевых расчетов и моделирования основаны на пуассоновских моделях - все поступившие в исследуемую систему вызовы взаимно независимы и интервалы времени между приходом двух последующих вызовов распределены согласно экспоненциальному закону.
Трафик мультисервисных сетей - это самоподобный трафик. Одно из важных свойств самоподобия трафика - сохранение своей структуры в разные масштабы времени. Из-за таких свойств самоподобного трафика традиционные методы расчета характеристик функционирования сетей дают слишком оптимистические результаты и приводят к недооценке реальной нагрузки.
Подходы к описанию сетевого трафика
Временные реализации реального сетевого (самоподобного) трафика (слева) и традиционной “не самоподобной” (пуассоновской) модели телетрафика (справа) при различных масштабах временной оси.
Сверху вниз масштаб временной оси укрупняется
Управление сетевым трафиком
Ресурсами сети являются буферная память и производительность процессора маршрутизатора, а также - пропускная способность линий передачи. Полный маршрут потока пакетов, в рамках конкретной прикладной задачи, или пакетов одного конкретного соединения через сеть, может быть представлен цепочкой мультиплексоров и линий передачи.
Прибывающие |
Буфер |
Выходная линия |
||||
пакеты |
|
|
|
|||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если буфер заполнен –
пакеты уничтожаются |
Прибывающие |
Буфер |
Выходная линия |
||||
|
пакеты |
|
|
|
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пакеты высшего приоритета уничтожаются, если буфер заполнен
Пакеты низшего приоритета уничтожаются, при достижении определенного порога заполнения буфера
Эти потоки конкурируют между собой за ресурсы сети – емкость буферов, очередность обслуживания, и пропускную способность линий передачи.
Управление сетевым трафиком
Предупреждение нежелательных состояний сети требует мер управления сетевым трафиком, целью которых являются:
-предупреждение резкого падения производительности сети;
-обеспечение требуемого приложением уровня качества обслуживания (Quality of Service, QoS) генерируемого им потока.
Обеспечение качества обслуживания (QoS) – комплексная задача и в ее решении принимают участие все уровневые протоколы. Качество обслуживания описывается системой параметров, специфической для каждого уровня.
Параметры качества обслуживания для уровня сети:
-полное время доставки (delay);
-неравномерность задержки доставки пакетов (jitter);
-уровень потерь пакетов (packet loss).
Управление сетевым трафиком
Управление сетевым трафиком требует наличия:
- механизмов регулирования нагрузки, которые могут применяться к линиям и коммутационным устройствам в сети;
-механизмов формирования (профилирования) потоков на входе в сеть;
-механизмов справедливого распределения ресурсов сети, выделяемых для обслуживания разных потоков;
-средств реализации сетевых политик (набора административных правил доступа к ресурсам сети).
Базовыми элементами реализации перечисленных механизмов являются
-алгоритмы обслуживания очередей пакетов;
-алгоритмы управления средней и пиковой скоростью передачи потоков.