Опубликован: 03.05.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 2645 / 447 | Оценка: 4.39 / 4.14 | Длительность: 19:41:00
Лекция 10:

Cети ATM

< Лекция 9 || Лекция 10: 12345 || Лекция 11 >

Параметры качества обслуживания

Одним из основных показателей ATM является обеспечение гарантированного качества обслуживания (QoS) при передаче потока информации по сети. В ATM сети QoS обеспечивается сетью, в соответствии с заранее согласованными параметрами. Эти параметры определяют величины, относящиеся к последовательной передаче ячеек. Всего таких параметров 6.Три параметра, определенные ATM-стандартами, не связаны со временем передачи ячеек и показывают важные параметры сети. Эти параметры не могут быть предметом соглашения с пользователем.

Коэффициент ошибок по ячейкам (Cell Error Ratio — CER). Коэффицент ошибок по ячейкам — это отношение числа принятых в течение передачи ячеек, с одной и более ошибками, к общему числу переданных ячеек. Коэффициент ошибок по ячейкам зависит от лежащей в основе физической среды. Коэффициент ошибок по ячейкам подсчитывается с исключением блоков серьезных ошибок (см. определение этого понятия выше).

Коэффициент ложной вставки (Cell Misinsertion Rate — CMR). Коэффициент ложной вставки — это среднее число ячеек в секунду, которые ошибочно доставлены к данному пункту назначения (от несоединенного с ним источника). Коэффициент ложной вставки в первую очередь зависит от ошибок в заголовке неправильно доставленной ячейки. Как и в предыдущем случае, рассматриваемый коэффициент подсчитывается с исключением блоков серьезных ошибок (см. определение этого понятия выше).

Коэффициент блоков ячеек с серьезными ошибками (Severely Errored Block Ratio - SEBR). Коэффициент блоков ячеек с серьезными ошибками подсчитывается в случае наступления события, когда в данном блоке из N ячеек более чем M ячеек теряется, приходит с ошибками или относbтся к ложной доставке. Величины M и N задаются поставщиком услуги. Коэффициент блоков ячеек с серьезными ошибками — это отношение числа последовательно нарушенных блоков ячеек к общему числу поступивших блоков ячеек. Он возникает в результате сбоев механизма передачи в основной среде. Например, переполнение буферной памяти, резкое переключение на резерв и другие непредусмотренные события. Следующие три параметра могут быть согласованы между пользователем и сетью перед установлением связи.

Коэффициент потерь ячеек. (Cell Loss Ratio — CLR). Коэффициент потерянных ячеек - это отношение числа потерянных ячеек к общему числу переданных ячеек. При расчете этого коэффициента исключаются ячейки, потерянные в результате серьезных ошибок. Общее количество потерянных ячеек определяется как разность между количеством переданных ячеек из исходящего пункта и принятых пунктом назначения. Если количество переданных ячеек меньше количества принятых, то имеет место прием ячеек, поступивших не по адресу, и потерянных ячеек нет. Это значение может служить предметом соглашения между пользователем и поставщиком услуг на время установления соединения. Оно задается для данного соединения. Это задание лежит в пределах 10^{-1}-10^{-15}. Этот коэффициент может быть не согласован. Он может быть заявлен любым значением от 0 до 1. Величина, которая может быть принята поставщиком, зависит от стратегии распределения буферной памяти, которая возможна в данной сети.

Задержка передачи ячейки (Cell Transfer Delay — CTD). Это время, которое проходит от момента, когда ячейка введена в сеть от источника в интерфейс "пользователь-сеть", до момента, когда он появляется на интерфейсе "пользователь-сеть" в пункте назначения. Задержка передачи ячейки включает в себя время распространения, время на обработку, время нахождения в очереди в мультиплексорах и коммутаторах. В общем случае значение задержки может быть задано плотностью вероятности, которая характеризует распределение вероятности появления заданной величины задержки передачи ячеек [ 9 ] .

На рис. 10.15 приведена одна из возможных функций, называемая функцией нормального распределения. На рисунке показана функция плотности распределения ?(x) и некоторые условные величины. Здесь имеется разброс величин от 0 до 3 и 0 до -3. Площадь, ограниченная этой кривой, характеризует вероятность появления величины в этом диапазоне. Например, вероятность того, что величина, показанная на рисунке, примет величину в диапазоне 0\pm 0,67, равна 0,5 (50%). Полная площадь кривой в диапазоне 0\pm 3 равна единице.

На рисунке изображены проценты, которые занимает площадь, покрываемая этой кривой в зависимости от диапазона величин, которые нас интересуют. Реальные функции отличаются от нее положением максимума и распределением значений плотности, но характер остается прежним. Функция задержки задается либо максимальным диапазоном времени задержки x, либо вероятностью отклонения от этого диапазона вероятности, которая обозначается 1-\alpha. Механизм управления величиной задержки передачи ячейки должен использовать эту величину для управления очередями и коммутацией.

Плотность вероятности нормального распределения

Рис. 10.15. Плотность вероятности нормального распределения

Среднее квадратическое отклонение задержки ячеек (Cell Delay Variation—CDV). Эта величина определяется исходя из дисперсии (математическое ожидание квадрата разности случайной математической величины и ее математического ожидания [ 39 ] . Положительное значение квадратного корня из этого числа называется средним квадратическим отклонением случайной величины. При заключении договора на обслуживание эта величина задается как максимальное (положительное или отрицательное) отклонение времени задержки передачи. Таким способом фиксируется диапазон возможных отклонений.

Описание трафикаСпособность сети обеспечить заданный уровень качества обслуживания зависит от того, какой поток генерирует источник. Это может быть равномерно распределенная по времени нагрузка либо нагрузка, поступающая "пачками". От этого зависят требуемые ресурсы сети — полоса пропускания, количество буферной памяти. Поэтому в соглашении между пользователем и поставщиком услуги должен быть оговорен характер трафика. Для этой цели в описании (дескрипторе) трафика предназначены следующие oсновные параметры трафика, за которыми осуществляется контроль.

Пиковая скорость ячеек (Peak Cell Rate — PCR). Пиковая скорость ячеек измеряется в единицах "ячейка в секунду":

PCR=\frac 1 T яч/с

где Tинтервал между поступлением двух ячеек. Поддерживаемая скорость (SCR — Sustainable Cell Rate). Это средняя скорость передачи ячеек в ячейке/секунде, поддерживаемая источником в течение долгого времени. Она всегда должна быть меньше или равна пиковой скорости.

Максимальный размер пачки (Maximum Burst Size — MBS) определяется количеством ячеек, генерируемых источником на пиковой скорости.

Минимальная скорость ячейки (Minimum Cell Rate — MSR) — это минимальная скорость, которая разрешается для передачи источником.

Допустимый разброс времени задержки (Cell Delay Variation Tolerance — CDVT) Даже если источник точно поддерживает пиковую скорость, последующее мультиплексирование и обработка можгут внести разброс в значение этой скорости. Этот параметр может быть измерен в сети. Надо отметить, что не все перечисленные параметры обязательно используются по соглашению.

Категории обслуживания ATM

В общем случае ATM — соединение четко определенных классов, имеющих четко выраженные параметры. ATM-форумы определили 5 классов категорий обслуживания, как это показано в таблице 10.2. Первые две категории (Constant Bit Rate — постоянная скорость передачи, Variable Bit Rateпеременная скорость передачи) используются для установления соединений в реальном масштабе времени и чувствительны к существенным задержкам.

Таблица 10.2. Характеристики категорий ATM обслуживания
Характеристики Уровни АТМ-обслуживания
Постоянная скорость передачи Переменная скорость передачи Неопределенная скорость передачи Доступная скорость передачи
Реальный масштаб времени Нереальный масштаб времени
Параметры трафика Пиковая скорость и разброс времени задержки Задается Задается Задается Задается Задается
Поддерживаемая скорость, максимальный размер пачки Отсутствует Задается Задается Отсутствует Отсутствует
Минимальная скорость Отсутствует Отсутствует Отсутствует Отсутствует Задается
Параметры качества обслуживания Разброс по времени Задается Задается Не задается Не задается Не задается
Максимальная задержка Задается Задается Задается Не задается Не задается
Коэффициент ошибок Задается Задается Задается Не задается Не задается
Другие характеристики

Обратная связь

Не задается Не задается Не задается Не задается Не задается

рия обслуживания применяется в случае жестких требований к временным параметрам передачи. Это речь, обычные типы видео с постоянной скоростью передачи информации, передача речи с постоянной скоростью или транспортирование по сети ATM цифровых каналов E1 или T1. Такую услугу называют эмуляцией каналов (circuit emulation). Все эти службы требуют постоянной скорости передачи в течение времени всего соединения. При этом для трафика задается пиковая скорость ячеек (Peak Cell RatePCR). Качество обслуживание задается с помощью указания задержки (Cell Transfer DelayCTD), коэффициента потери ячеек (Cell Loss RatioCLR).

Real Time Variable Bit Rate (VBRrt) — переменная скорость передачи в реальном масштабе времени. Эта категория обслуживания применяется в случае трафика с переменной битовой скоростью и со строгими требованиями к временным параметрам передачи, таким, как подвижное телевиение. Рассматриваемый вид трафика требует задания пиковой скорости ячеек (Peak Cell RatePCR), поддерживаемой скорости (Sustainable Cell RateSCR). Качество обслуживания задается с помощью указания задержки (Cell Transfer DelayCTD), коэффициента потери ячеек (Cell Loss RatioCLR).

Nonreal Time Variable Bit Rate (VBRnt) — переменная скорость, предназначенная для обслуживания трафика с переменной битовой скоростью, такого как высокоточное телевидение, со строгими требованиями к временным параметрам передачи. Этот вид трафика требует задания пиковой скорости ячеек (Peak Cell RatePCR), поддерживаемой скорости (Sustainable Cell RateSCR). Качество обслуживание задается с помощью указания задержки (Cell Transfer DelayCTD), коэффициента потери ячеек (Cell loss ratioCLR).

Available Bit Rate (ABR) — доступная скорость передачи; применяется для обслуживания трафика от источников, которые адаптируют своскорость передачи в ответ на требования сети, передаваемые по цепям обратной связи. Этот тип обслуживания позволяет источнику регулировать свою производительность в соответствии с возможностями сети. При возникновении перегрузки на сети предусматривается механизм, позволяющий плавно снижать скорости передачи в канале в зависимости от доступных сетевых ресурсов, что гарантирует завершение всех остав-шихся приоритетных соединений. Этот вид трафика требует задания пиковой скорости ячеек (Peak Cell RatePCR), минимальной скорости ячеек (Minimum Cell RateMCR). Эта скорость может быть равна 0. Источники регулируют скорость, с которой они работают с сетью, с помощью алгоритма управления перегрузкой, который диктует им способ работы в зависимости от ресурсов сети. Соединения, которые адаптируют их трафик, используют каналы обратной связи и могут исключать ячейки с низким приоритетом. Качество обслуживания задается с помощью указания задержки (Cell Transfer DelayCTD), коэффициента потери ячеек (Cell Loss RatioCLR).

Unspecified Bit Rate — неопределенная скорость передачи. Этот вид обслуживания не гарантирует никакого качества обслуживания. Пиковая скорость ячеек и параметры доставки не устанавливаются. Сетевые ресурсы для передачи такого трафика выделяются "по возможности", т. е. только те, которые свободны в данный момент.

В системах передачи ATM качество обслуживания гарантируется на основе соединений; при любом соединении ожидается, что его требования будут обеспечены. Однако ATM-сети выполняют одновременно много соединений и обрабатывают много потоков с различными требованиями, поэтому следует рассмотреть возможности соблюдения этих гарантий и стратегии использования ресурсов для различных категорий обслуживания ATM.

Для источников с постоянной битовой скоростью устанавливается свободное использование ресурсов для передачи с согласованной пиковой скоростью передачи ячеек в любое время и любой длительности. Из этого следует, что сеть должна иметь достаточную пропускную способность, чтобы позволить источнику постоянно передавать информацию с заданной пиковой скоростью. Дисциплина расписания/приоритета в мультиплексорах и коммутаторах должна гарантировать, что любому соединению будет доступна такая производительность, которая удовлетворит согласованные требования среднего квадратического отклонения задержки ячеек (CDV). Поток, генерируемый источником с постоянной битовой скоростью, предполагает очень ограниченное взаимодействие между различными потоками. В сущности, индивидуальный поток с постоянной битовой скоростью работает как отдельный изолированный канал передачи.

Для источников потока реального времени с переменной скоростью передачи в реальном масштабе времени (RTVBR – Realtime Variable Bit Rate) скорость передачи динамически изменяется в соответствии с поддерживаемой средней скоростью (SCR), которая ниже пиковой скорости. Поэтому операторы сетей получают возможность использовать статистическое мультиплексирование для увеличения пропускной способности сети. Однако смешивание потоков реального времени с переменной скоростью уменьшает изолированное обслуживание таких потоков. В особенности это сказывается на показателях задержки и коэффициенте потери ячеек (CLR).

Для потоков с переменной скоростью в нереальном масштабе времени изменение аналогично только что рассмотренному потоку. Опять возможна попытка операторов применить статистическое мультиплексирование что ограничено взаимным влиянием потоков на согласованные между пользователем и поставщиком услуг показатели.

При обслуживании потоков с неопределенной скоростью передачи (UBR) отсутствуют любые гарантии качества обслуживания — это представляет интересный контраст с предыдущими категориями обслуживания. Когда на сети низкий уровень трафика, такой вид обслуживания может предоставить такие характеристики, как и в других категориях с гарантированным качеством обслуживания. Только при увеличении нагрузки преимущества гарантированного качества становятся заметными. С точки зрения сетевого оператора для заполнения сетевых ресурсов при низкой нагрузке могут использоваться низкие тарифы, чтобы стимулировать нагрузку. Этот метод весьма полезен для широкого диапазона пользователей, когда нагрузка небольшая. И этот метод менее и менее полезен при увеличении нагрузки и при снижении полезных характеристик сети из-за перегрузки. Обслуживание потоков с доступной скоростью передачи (ABR) считается более удобным методом, чем предыдущий, поскольку он обеспечивает низкий уровень коэффициента потери ячеек, пока имеется низкий трафик. При увеличении трафика можно воспользоваться соглашением о минимальной скорости передачи (MCR). Это является некоторой гарантией обеспечения желательного качества обслуживания.

< Лекция 9 || Лекция 10: 12345 || Лекция 11 >
Всеволод Машинсон
Всеволод Машинсон
Россия
Владимир Савинов
Владимир Савинов
Украина, Киев, Киевский Политехнический Институт, 1996