Задачи обеспечения качества услуг в сетях 3 поколения

Современная концепция пользовательских услуг различает 4 класса трафика:

§ Голосовой трафик

§ Потоковый трафик

§ Интерактивный трафик

§ Фоновый трафик

Для каждого класса установлены определенные характеристики качества услуг QoS [43]. Концепция и архитектура QoS определены в [44]. QoS характеризуют следующие атрибуты:

1. Класс трафика.

2. Порядок доставки. Несущий канал обеспечивает последовательную доставку пакетов или не обеспечивает.

3. Максимальная длина пакетов данных SDU (Service data unit) в октетах.

4. Формат SDU в битах. Список возможных размеров (длин) SDU, в том числе при защите данных от ошибок.

5. Возможность доставки пакетов с ошибками.

6. Остаточный коэффициент ошибок (BER).

7. Относительный уровень ошибочных SDU.

8. Задержка (на уровне 95% потока).

9. Максимальная скорость передачи.

5. Гарантированная скорость передачи.

5. Приоритет трафика на данной несущей.

12. Назначение (снятие) приоритетов.

13. Класс приоритетов.

15. Класс задержек. Приоритеты трафика интерактивного и фонового классов.

15. Класс надежности. Комбинация остаточного BER и относительного уровня ошибок SDU.

15. Класс пропускной способности. Максимальная скорость.

Как пример, возможны классы VIP пользователей, бюджетных и обычных абонентов. На практике при организации каналов (bearer) предлагают использовать классы обслуживания TREC (Treatment Class) (табл. 5.11). В табл.5.11 ARP – Allocation and Retention Priority, выделенный и поддерживаемый приоритет трафика, соответствующий THP – Traffic Handling Priority, “интегральному” приоритету, определяемому классом трафика и приоритетом пользователя. Повышению приоритета соответствует увеличение номера TREC. Максимальный приоритет имеют потоки с TREC = 9.

При этом следует учесть, что некоторые атрибуты QoS взаимно противоречивы, например, задержка и надежность (относительный уровень ошибочных SDU). Так при передаче телефонного трафика сквозная задержка не должна превышать 150 мс при допустимой потере информационных блоков не более 3%; при потоковом трафике допустимы потери блоков менее 1%, а при передаче интерактивного трафика потери блоков недопустимы, в то время как задержка может составлять единицы секунд при передаче одной страницы данных. Интерактивный и фоновый трафик передают с подтверждением, так что необходимость повторной передачи блоков, принятых с ошибками, не позволяет фиксировать величину допустимой задержки, которая может быть определена лишь статистически.

Таблица 5.11

	Телефонный трафик	Потоковый трафик	Интерактивный трафик	Фоновый трафик
ARP/THP =1
ARP/THP =2
ARP/THP =3

Развитие пользовательских услуг связано, прежде всего, с расширением услуг, предоставляемым пользователям в пакетном режиме. При этом в основе обеспечения QoS лежат понятия PDP контекста и несущего канала (bearer). Несколько потоков с одинаковыми характеристиками образуют совокупный QoS профиль. Это то качество, которое следует обеспечить на участке между MS и SGSN. Что касается ядра сети, то в этой подсистеме вводят приоритеты IP-пакетов с использованием IETF Diff.Serv, что обеспечивает CN BS (Core Network Bearer Service).

В процессе передачи пакетного трафика между UE и SGSN при необходимости обеспечения требуемого качества услуги происходят переговоры об атрибутах QoS. В этой процедуре также участвует HLR. Возможны ситуации, когда после активизации первичного PDP контекста и переговоров, касающихся реализации требуемой услуги, будет установлен вторичный PDP контекст. Возможны различные комбинации организации PDP контекста с использованием одной или нескольких точек доступа (APN) (рис. 5.45).

Так как при обеспечении услуг в пакетном режиме могут взаимодействовать несколько структур или несколько операторов (например, мобильной связи и Интернета), качество услуг характеризуют пользовательские сквозные характеристики QoS (end-to-end Quality). QoS пользователя определяют следующие факторы и процессы:

На физическом уровне – помехи, ограниченность канального ресурса.

На уровне соединений, сетевом и транспортном – заголовки, пакеты подтверждений доставки, установление логических соединений. Так заголовки MAC/RLC снижает реальную пропускную способность на 11%.

Рис. 5.45. Структуры организации сквозных каналов.

Задержки, которые определяют по RTT (Round Trip Time) – времени передачи пакета от сервера к терминалу и обратного пакета подтверждения.

Задержки в установке TCP соединений, вызванные медленным стартом передачи ТСР пакетов, возможным насыщением трафика и лишними повторными передачами пакетов при запаздывании подтверждений из-за выбросов RTT.

Приведем в заключение перечень основных услуг пакетной связи:

1. передача Интернет файлов – WEB Browsing,

2. загрузка игр и музыкальных программ,

3. передача мультимедийных сообщений MMS – Multimedia Messaging Service и мультимедийное вещание,

4. потоковое видео – Streaming,

5. игры в реальном времени – Online Gaming,

6. доставка электронной почты,

7. передача речи в пакетном режиме: PoC (Push-to-talk over Cellular) и VoIP (Voice over IP).

1 Операция умножения может быть заменена на сложение по модулю 2.

[1] В режиме высокоскоростной передачи данных возможен переход на 16-КАМ.

[2] При высокоскоростной передаче данных возможно формирование каналов вверх с SF=2.

[3] Приемники с взаимным подавлением сигналов других каналов передачи.