Показатели качества обслуживания, и факторы, влияющие на качество ПД согласно стандартам ITU-T

Качество обслуживания (Quality of service, QoS) было предметом активных исследований и стандартизации на протяжении всей истории развития телекоммуникаций. Вопросы качества обслуживания являются предметом постоянного и активного интереса со стороны исследователей, разработчиков оборудования и провайдеров сетевых услуг. Качество обслуживания нашло отражение в большом числе статей и монографий. Среди книг необходимо отметить монографию D. McDysan, опубликованную в 2000 г. [1], и первую книгу на русском языке по качеству обслуживания в современных сетях, написанную Е.А. Кучерявым [2]. Вопросы качества обслуживания в сетях IP и АТМ рассматриваются и в монографии [3].

Международный союз электросвязи (МСЭ, ITU) внес существенный вклад в развитие различных аспектов концепции QoS, включая, в том числе, разработку норм и требований к показателям качества обслуживания, стандартизацию сетевых механизмов, обеспечивающих необходимые показатели QoS, а также формулировку основополагающих и исчерпывающих определений.

Среди стандартов, посвященных качеству обслуживания в электросвязи, одно из центральных мест занимает Рекомендация ITU-T Е.800. В этой рекомендации качество обслуживания рассматривается как "суммарный эффект рабочих характеристик обслуживания, кото­рый определяет степень удовлетворенности пользователя этой службой". Расширяя концепцию качества обслуживания, отвечающую Е.800, Рекомендация ITU-T G.1000 разделяет рабочие характеристики обслуживания на функциональные компоненты и связывает эти компоненты с сетевыми характеристиками, определенными в ряде Рекомендаций ITU-T, таких, как I.350, Y1540 и Y.1541 [4 -6] и др.

В дополнение к Рекомендации G.1000, которая определяет структуру связей между рабочими характеристиками – производительностью, надежностью, потерями, задержкой и др., и характеристиками сети и является достаточно общей, Рекомендация ITU-T G.1010 содержит спецификации требований со стороны приложений, ориентированных на конечного пользователя, в терминах широкого набора категорий (таких, как интерактивность, вещание, устойчивость к внешним воздействиям и т.д.).

Исторически, первые системы оценок и механизмов поддержки качества обслуживания были разработаны для традиционных видов электросвязи – телеграфии и телефонии. Далее в главе представлена детальная характеристика параметров, характеризующих качество обслуживания в телеграфных и в телефонных сетях общего пользования. Понятно, что сегодня - при переходе к полностью цифровым телефонным сетям, быстром внедрении широкополосных технологий, широкому применению сетей передачи данных, параметры качества обслуживания и механизмы их поддержки в телеграфных сетях становятся все менее актуальными.

Что же касается телефонии, необходимо учитывать, что на современном этапе развития инфокоммуникаций телефонная сеть общего пользования с ее масштабами применения и объемом инфраструктуры все еще остается доминирующей по отношению к другим видам сетей – сетям мобильной связи, сетям передачи данных и Интернет. Это и определяет актуальность рассмотрения характеристик качества обслуживания в телефонных сетях общего пользования (ТфОП).

Как известно, ТфОП использует модель доставки информации, основанную на принципе коммутации каналов (или на межконцевом физическом соединении). В таких сетях имеется возможность определить, может ли быть установлен сеанс связи, и могут ли быть гарантированы необходимые характеристики на интервале длительности соединения.

Модель доставки в ТфОП, основанная на концепции установления соединения, была в дальнейшем (70-е/80-е гг. ХХ столетия) распространена в виде модели виртуального соединения на такие технологии передачи данных, как X.25, Frame Relay, и широкополосные цифровые сети интегрального обслуживания (B-ISDN). В сетях B-ISDN Рекомендации ITU-T (в частности, I.356 и I.610) и Форума АТМ определяют параметры качества обслуживания и способы их измерений для межконцевых соединений. В дополнение к ним, Рекомендации серии ITU-T I.29xx описывают механизмы для согласования параметров трафика и требований к показателям качества обслуживания. Поскольку сети B-ISDN основаны на принципе виртуальных соединений (в силу применения технологии АТМ), характеристики виртуальных соединений должны быть согласованы между всеми участниками сеанса и между каждым участником сеанса и сетью.

В классических сетях IP применяется метод доставки, полностью исключающий любую форму организации соединений – как физических, так и виртуальных. Этот метод основан на рассылке пакетов (называемых датаграммами). Качество доставки в традиционных сетях IP базируется на принципе так называемой “наилучшей попытки” (Best effort). Концепция “наилучшей попытки” предполагает, что пользователи справедливо разделяют доступные сетевые ресурсы, трафик передается со скоростью, максимально возможной в данных условиях загрузки ресурсов сети, но при этом не гарантируется обеспечение любого определенного уровня качества обслуживания. Очевидно, что такой подход к обслуживанию означает следующее: отсутствуют различия между различными видами трафика, нет гарантии в доставке пакетов в правильном порядке, нет гарантии в том, то пакет будет доставлен в требуемое время или вообще будет доставлен, и т.д.

Концепция “наилучшей попытки” была достаточно эффективна для приложений, где достаточно передавать данные не в реальном времени (электронная почта, передача файлов). Кроме того, с учетом сегодняшнего избытка сетевых ресурсов в транспортных сетях (благодаря переизбытку пропускной способности магистралей на базе волоконно-оптических линий связи, ВОЛС), принцип “наилучшей попытки ” в определенной степени позволяет обеспечить сегодня требования традиционной телефонии и других приложений реального времени. В частности, известны примеры сетей IP, применяемых относительно успешно для мультимедийных приложений с трафиком, близким трафику реального времени (потоковые аудио/видео данные и Web-трафик).

Однако, как только возникает недостаток ресурсов, ведущий к увеличению вероятности потерь пакетов и росту их задержки, для приложений реального времени необходимые показатели качества обслуживания не могут быть обеспечены. Прежде всего, это объясняется основным принципом функционирования IP-сетей – передачей данных в датаграммном режиме, т.е., без установления соединений и без управления. С появлением новых приложений, особенно, приложений реального времени (интерактивная передача речи, видеотелефония и видеоконференции), вопрос о гарантированном качестве обслуживания в сетях IP становится одним из наиболее сложных. Это объясняет, почему качество обслуживания в сетях IP остается предметом постоянного внимания ITU-T, IETF и других организаций стандартизации в электросвязи.

Сегодня является общепризнанным, что сети с коммутацией каналов и сети с коммутацией пакетов постепенно эволюционируют в направлении создания общей инфраструктуры, базирующейся на протоколах семейства IP (IP-ориентированные сети). Этот процесс получил название конвергенции. Инфраструктура, возникшая в результате конвергенции, будет обеспечивать транспортировку трафика телефонных сетей, сетей телевидения и трафика приложений, традиционно использующих сегодня сети Интернет. Подобный сценарий конвергенции рассматривается как весьма привлекательный: он предлагает как экономический выигрыш, получаемый благодаря объединению технологий, так и определяет развитие сектора телекоммуникаций через создание новых услуг.