ќбсудим вашу задачу в Telegram - чате?

“елефон舓еори€

QoS в сет€х

 ачество обслуживани€ в Enterprise

ћерион Ќетворкс

—овременные IP сети должны обеспечивать надежную передачу пакетов сети VoIP и других важных служб. Ёти сервисы должны обеспечивать безопасную передачу, определенную долю предсказуемости поведени€ трафика на ключевых узлах и конечно гарантированный уровень доставки пакетов. —етевые администраторы и инженеры обеспечивают гарантированную доставку пакетов путем изменени€ параметров задержки, джиттера, резервировани€ полосы пропускани€ и контрол€ за потерей пакетов с помощью Quality Of Service (QoS).

—овременные сети конвергентны. Ёто означает, что приход€щей трафик в корпоративный сегмент сети, будь то VoIP, пакеты видеоконференцсв€зи или обычный e-mail приход€т по одному каналу передачу от Wide Area Network (WAN) .  аждый из указанных типов имеет свои собственные требовани€ к передаче, например, дл€ электронной почты задержка 700 мс некритична, но задержка 700 мс при обмене RTP пакетами телефонного разговора уже недопустима. ƒл€ этого и создаютс€ механизмы QoS [описаны в рекомендации Y.1541]. –ассмотрим главные проблемы в корпоративных сет€х:

  • –азмер полосы пропускани€: Ѕольшие графические файлы, мультимедиа, растущее количество голосового и видео трафика создает определенные проблемы дл€ сети передачи;
  • «адержка пакетов (фиксированна€ и джиттер): «адержка Ц это врем€, которое проходит от момента передачи пакета до момента получени€. «ачастую, така€ задержка называетс€ Ђend-to-endї, что означает точка Ц точка. ќна бывает двух типов:
    1. ‘иксированна€ задержка: ƒанные вид задержки имеет так же два подтипа: задержка сериализации и распространени€. —ериализаци€ - это врем€ затрачиваемое оборудованием на перемещение бит информации в канал передачи. „ем шире пропускна€ способность канала передачи, тем меньше врем€ тратитс€ на сериализацию. «адержка распространени€ это врем€, требуемое дл€ передачи одного бита информации на другой конец канала передачи;
    2. ѕеременна€ сетева€ задержка: «адержка пакета в очереди относитс€ к категории переменной задержки. ¬ частности, врем€, которое пакет проводит в буфере интерфейса, зависит от загрузки сети и относитс€ так же к переменной сетевой задержке;
  • »зменение задержки (джиттер): ƒжиттер это дельта, а именно, разница между задержками двух пакетов;
  • ѕотер€ пакетов: ѕотер€ пакетов, как правило, вызываетс€ превышением лимита пропускной способности, в результате чего тер€ютс€ пакеты и происход€т неудобства в процессе телефонного разговора.

–азмер полосы пропускани€

–исунок иллюстрирует сети с четырьм€ Ђхопамиї - промежуточными узлами на пути следовани€ пакета между сервером и клиентом.  аждый Ђхопї соединен между собой своим типом среды передачи в разной пропускной способностью. ¬ данном случае, максимальна€ доступна€ полоса дл€ передачи равна полосе пропускани€ самого Ђузкогої места, то есть с самой низкой пропускной способностью.

ѕропускна€ способности в сет€х

–асчет доступной пропускной способности - это неотъемлема€ часть настройки QoS, котора€ €вл€етс€ процессом, осложненным наличием множества потоков трафика проход€щего через сеть передачи данных и их необходимо учесть. –асчет доступной полосы пропускани€ происходит приблизительно по следующей формуле:

A=Bmax/F

где A Ц доступна€ полоса пропускани€, Bmax Ц максимальна€ полоса пропускани€, а F Ц количество потоков. Ќаиболее правильным методом при расчете пропускной способности €вл€етс€ расчет с запасом в 10-20% от расчетной величины. ќднако, увеличение пропускной способности вызывает удорожание всей сети и занимает много времени на осуществление. Ќо современные механизмы QoS могут быть использованы дл€ эффективного и оптимального увеличени€ доступной пропускной способности дл€ приоритетных приложений.

— помощью метода классификации трафика, алгоритм QoS может отдавать приоритет вызову в зависимости от важности, будь то голос или критически важные дл€ бизнеса приложени€. јлгоритмы QoS подразумевают предоставление эффективной полосы пропускани€ согласно требовани€м подобных приложений; голосовой трафик должен получать приоритет отправки. ѕеречислим механизмы Cisco IOS дл€ обеспечени€ необходимой полосы пропускани€:

  • Priority queuing (приоритетна€ очередь или - PQ) или Custom queuing (пользовательска€ или настраиваема€ очередь - CQ);
  • Modified deficit round robin - MDRR - ћодифицированный циклический алгоритм с дополнительной очередью (маршрутизаторы Cisco 1200 серии);
  • –аспределенный тип обслуживани€, или Type Of Service (ToS) и алгоритм взвешенных очередей (WFQ) (маршрутизаторы Cisco 7x00 серии);
  • Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ) или алгоритм очередей, базирующийс€ на классах;
  • Low latency queuing (LLQ) или очередь с малой задержкой. ќптимизаци€ использовани€ канала путем компрессии пол€ полезной нагрузки Ђфреймовї увеличивает пропускную способность канала. — другой стороны, компресси€ может увеличить задержку по причине сложности алгоритмов сжати€. ћетоды Stacker (укладчик) и Predictor (предсказатель) - это два алгоритма сжати€, которые используютс€ в Cisco IOS.

ƒругой алгоритм эффективного использовани€ канала передачи это компресси€ заголовков. —жатие заголовков особенно эффективно в тех сет€х, где большинство пакетов имеют маленькое количество информационной нагрузки. ƒругими словами, если отношение вида (ѕолезна€ нагрузка)/(–азмер заголовка) мало, то сжатие заголовков будет очень эффективно. “ипичным примером компрессии заголовков может стать сжатие TCP и Real-time Transport Protocol (RTP) заголовков.


«адержка пакетов из конца в конец и джиттер

–исунок ниже иллюстрирует воздействие сети передачи на такие параметры как задержка пакетов проход€щих из одной части сетевого сегмента в другой.  роме того, если задержка между пакетом с номером i и i + 1 есть величина, не равна€ нулю, то в добавок к задержке "end-to-end" возникает джиттер. ѕотер€ пакетов в сети при передаче трафика происходит не по причине наличи€ джиттера, но важно понимать, что его высокое значение может привести к пробелам в телефонном разговоре.  аждый из узлов в сети вносит свою роль в общую задержку:

  • «адержка распространени€ (propagation delay) по€вл€етс€ в результате ограничени€ скорости распространени€ фотонов или электронов в среде передачи (волоконно-оптический кабель или медна€ вита€ пара);
  • «адержка сериализации (serialization delay) это врем€, которое необходимо интерфейсу чтобы переместить биты информации в канал передачи. Ёто фиксированное значение, которое €вл€етс€ функцией от скорости интерфейса;
  • «адержка обработки и очереди в рамках маршрутизатора.
«адержка способности в сет€х

–ассмотрим пример, в котором маршрутизаторы корпоративной сети наход€тс€ в »ркутске и ћоскве, и каждый подключен через WAN каналом передачи 128 кбит/с. –ассто€ние между городами около 5000 км, что означает, что задержка распространени€ сигнала по оптическому волокну составит примерно 40 мс. «аказчик отправл€ет голосовой фрейм размером 66 байт (528 бит). ќтправка данного фрейма займет фиксированное врем€ на сериализацию, равное:

tзс = 528/128000=0,004125с=4.125 мс.

“акже, необходимо прибавить 40 мс на распространение сигнала. “огда суммарное врем€ задержки составит 44.125 мс. »сход€ из рисунка расчет задержки будет происходить следующим способом:

D1+Q1+D2+Q2+D3+Q3+D4

≈сли канал передачи будет заменен на поток ≈1, в таком случае, мы получим задержку серилизации, равную:

tзс=528/2048000=0,00025781с=0,258 мс

¬ этом случае, обща€ задержка передачи будет равн€ть 40,258 мс.


ѕолезна ли ¬ам эта стать€?

–аз в неделю мы отправл€ем дайджест с самыми интересными стать€ми.

P.S. ≈сли укажите свою дату рождени€, то мы об€зательно ¬ас поздравим и подарим небольшой подарок :)

Ќажима€ на кнопку "ѕодписатьс€", вы даете согласие на обработку своих персональных данных