Корпоративные сети (стр. 4 из 53)

В предыдущих примерах качество обслуживания трактовалось только относительно временных характеристик работы сети. Однако, вероятность успешной доставки данных абоненту также, естественно, может учитываться в качестве обслуживания. Для многих видов компьютерного сервиса, где потери пакетов ведут к существенному снижению полезной пропускной способности сети, надежность доставки пакета - существенная составляющая качественного обслуживания абонента сетью.

До сих пор мы больше говорили о предоставлении определенного уровня качества обслуживания узлам сети, то есть компьютерам в целом. Однако, на самом деле источником трафика с определенными требованиями к качеству его обслуживания является не компьютер, а отдельное приложение, работающее на этом компьютере. Вполне реальной является ситуации когда на одном компьютере одновременно в режиме разделения времени выполняются несколько приложений и у каждого имеются свои требования к передаче его данных через сеть. Большинство современные ОС поддерживают режим мультипрограммирования, так что сосуществование фонового приложения рассылки электронной почты или факсов с сессией видеоконференции вполне возможно. Поэтому современная сеть должна допускать обслуживание с разными классами качества и с разными параметрами качества приложений одного и того же компьютера.

Совмещенная передача голоса и данных и гарантированное качество обслуживания в глобальных сетях

В глобальных сетях проблема совмещения голоса и данных, или, в более широкой постановке задачи, обеспечение гарантированного качества обслуживания для различных классов трафика стоит еще более остро. Это объясняется тем, что глобальные каналы связи существенно дороже локальных, поэтому гораздо сильнее стимулы для использования одной и той же транспортной инфраструктуры для передачи компьютерного трафика и трафика, который обычно передается через телефонные сети.

Попытки обеспечить приемлемое качество обслуживания для голосового и компьютерного трафика делались в территориальных сетях уже давно - практически с самого начала внедрения глобальных компьютерных сетей. Компьютерный трафик при отсутствие специальных каналов связи передавали по телефонным каналам с помощью модемов. Телефонные сети всегда работали по технологии коммутации каналов, поэтому проблема задержек голосовых данных длинными компьютерными пакетами здесь не возникала - после коммутации составной канал оказывался полностью в распоряжении либо компьютерного, либо голосового трафика.

Однако, при этом определенные неудобства испытывали компьютерные абоненты сети - канал с постоянной пропускной способностью не может хорошо передавать пульсации трафика. Если нужно передать трафик со средней интенсивностью 10 Кб/с и пульсацией до 500 Кб/с на протяжении одной секунды, то, очевидно, что канал с пропускной способностью 28.8 Кб/с не сможет хорошо справиться с этой задачей. Пакеты, принадлежащие периоду всплеска трафика, будут ждать в очереди, которая образуется на входе такого канала. В то же время в периоды трафика низкой интенсивности (а они, безусловно, будут иметь место, так как средняя интенсивность трафика всего 10 Кб/c) канал будет использоваться всего на небольшую долю своей пропускной способности, а так как в сетях с коммутацией каналов оплата всегда осуществляется на повременной основе, то и платить компьютерные абоненты всегда будут не только за полезную пропускную способность канала, но и за неиспользуемую часть времени его работы.

Такое положение дел всегда сохраняется при использовании сетей с коммутацией каналов, в том числе и сетей ISDN. Сети ISDN изначально проектировались как сети с интегральными услугами, в которых компьютерный трафик должен передаваться наравне с телефонным, трафиком факсов, службы телетекста и трафиками других служб. Однако первая попытка построения интегральной территориальной сети удалась далеко не в полной мере. Сервис коммутации пакетов, так нужный для качественной и экономной передачи пульсаций трафика, оказался в этих сетях пасынком. Только немногие провайдеры сетей ISDN предоставляют такой вид услуг своим абонентам, да и то на медленных каналах типа D в 16 Кб/с или 64 Кб/с, а такие скорости вряд ли удовлетворят пользователей современных корпоративных сетей. Поэтому для передачи компьютерного трафика через сети ISDN используется сервис коммутации каналов со скоростью до 2 Мб/с, а значит все проблемы с передачей пульсаций остаются.

При использовании же для передачи голосового и других видов трафика реального времени сетей, разработанных как чисто компьютерные, пользователи сталкиваются с той же проблемой неравномерных и значительных задержек пакетов с мультимедийными данными, которая присуща и локальным сетям. При более низких скоростях передачи данных задержки могут быть достаточно чувствительными. Даже в ненагруженной сети framerelay при скорости передачи данных по каналу в 1.5 Мб/с передача пакета компьютерных данных длиной 4096 байт может задержать пакет голосовых данных на 22 мс, что скорее всего очень сильно снизит качество передачи голоса.

Большие размеры пакетов, которые выгодны для передачи компьютерных данных, так как увеличивают полезную пропускную способность канала за счет снижения доли служебных данных в заголовках, вредно влияют на качество передачи трафика реального времени не только за счет задержек в промежуточных узлах, то есть коммутаторах и маршрутизаторах. Большое влияние на качество обслуживания может оказывать так называемая задержка пакетизации, которая тем больше, чем больше размер пакета, используемого для передачи мультимедийных данных. Механизм возникновения задержки пакетизации иллюстрирует рисунок 1.8.

Рис. 1.8. Задержка пакетизации голосовых данных при передаче через сети коммутации пакетов

Пусть мы хотим использовать для передачи голоса сеть framerelay с максимальным размером пакета 4096 байт. Оцифрованные замеры голоса поступают на вход устройства доступа к глобальной сети - FrameRelayAccessDevice, FRAD, с частотой 8 КГц. FRAD упаковывает каждый байт в пакет, при этом первый байт, попавший в какой-либо пакет, должен ждать отправки в сеть 4095 интервалов по 125 мкс (период следования байт при частоте 8 КГц), пока пакет на заполнится полностью. Эта задержка и называется задержкой пакетизации, в данном случае она составит 511 мс, то есть полсекунды, что совершенно недопустимо. Поэтому обычно FRAD настраивается на отправку в сеть голосовых данных в пакетах гораздо меньшей длины, например, 128 байт, но и при этом задержка составит порядка 16 мс и для ее компенсации нужно устройство эхоподавления на приемном конце.

Из-за задержек пакетизации в сетях с коммутацией пакетов при необходимости совмещать передачу голоса и данных применяют пакеты небольших размеров, которые также уменьшают и задержки ожидания в коммутаторах сети. Однако, при этом уменьшается полезная пропускная способность сети для компьютерных данных.

В глобальных сетях обычно не ставится задача поддержки качества обслуживания для всех возможных типов трафика, которые были рассмотрены выше. Чаще всего, глобальная сеть считается очень хорошей, если она может дифференцированно обслуживать по крайней мере два вида трафика, голосовой и компьютерный, прием с очень упрощенной поддержкой качества обслуживания для каждого типа.

Более тонкая поддержка качества обслуживания для всех основных типов трафика обеспечивается сегодня только в сетях АТМ, и то часто потенциально, так как не все провайдеры АТМ предлагают абонентам своих сетей все возможные способы поддержки качества обслуживания, определенные в стандарте технологии АТМ.

1.2.3. Выбор технологии магистрали для крупных локальных сетей предприятия

Технология определяется используемыми протоколами нижнего уровня, такими как Ethernet, TokenRing, FDDI, FastEthernet и т.п. и существенно влияет на типы используемого в сети коммуникационного оборудования. Магистраль - это одна из наиболее дорогостоящих частей любой сети. Кроме того, так как через нее проходит значительная часть трафика сети, то ее свойства сказываются практически на всех сервисах корпоративной сети, которыми пользуются конечные пользователи. Поэтому решение о технологии работы магистрали явно относится к разряду стратегических решений.

Кроме протокола, который будет работать на магистрали, необходимо также выбрать рациональную структуру магистрали. Эта структура будет затем положена в основу структуры кабельной системы, стоимость которой может составлять 15% и более процентов всей стоимости сети. Рациональная структура магистрали должна обеспечить компромисс между качеством передачи трафика (пропускная способность, задержки, приоритеты для ответственных приложений) и стоимостью. На структуру магистрали сильнейшее влияние оказывает выбранная технология, так как она определяет максимальные длины кабелей, возможность использования резервных связей, типы кабелей и т.п. Так как магистраль крупной сети строится практически всегда на основе активного коммуникационного оборудования - коммутаторов и маршрутизаторов - фильтрующего и перераспределяющего трафик между подсетями, то в понятие рациональной структуры входит и выбор активного оборудования. При этом вопрос состоит не столько в выборе определенной модели оборудования от определенного производителя, а в основном в выборе типа оборудования - маршрутизатор, коммутатор - и режима работы этого оборудования по объединению подсетей и установлению барьеров от нежелательного межсетевого трафика.