Повышение надежности предоставления услуг связи в сетях NGN

АННОТАЦИЯ

Работа содержит 55 страниц, в частности 7 иллюстраций, 4 таблицы и 18 источников информации.

Цель работы состоит в исследовании основных особенностей информационно-коммуникационных услуг сети NGN.

В дипломной работе проведен обзор услуг связи в сетях NGN и их особенности. Рассмотрены основные параметры, что характеризуют качество обслуживание трафика и обеспечение качества предоставления услуг в сетях NGN. Предложенная модель виртуального маршрутизатора, которая дает возможность обеспечение повышение качества обслуживание трафика

Ключевые слово: КАЧЕСТВО ОБСЛУЖИВАНИЕ, СЕТИ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЕ, ЭЛЕКТРСВЯЗЬ

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 7

ВВЕДЕНИЕ 8

ВЫВОДЫ 53

ПЕРЕЧЕНЬ Ссылок 54

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Стремительный прогресс в области телекоммуникационных да информационных технологий привел к появления сетей, характерной особенностью которых есть неоднородность трафика. Неоднородность трафика состоит в передачи по телекоммуникационной сети пакетов нескольких типов (видео, аудио, языковых и текстовых пакетов и т.д.), к которым предъявляются разные требования. Такие сети получили название NGN (Next Generation Network – сети следующего поколения), то есть сетей, которые способны предоставить любые телекоммуникационные и информационные услуги.

Переход к NGN меняет концепцию предоставление услуг. Качество гарантируется на уровни операторских сетей, на уровни технологий, соблюдением требований к стандартов. Для исполнение этих сделок необходима соответствие текущих параметров качества обслуживание QoS (Quality of Service) сети нормированным параметром, таким как туман пропускание, задержка, вариация задержки да уровень потери пакетов. Для одновременного обеспечение различных требований QoS в NGN необходимо использовать средства управление трафиком, которые в свою очередь должны учитывать особенности разных классов трафика и обеспечивать эффективное распределение ресурсов сети.

Управление QoS - нетривиальное Задача, особенно когда необходимо конфигурация большого числа очередей на каждом интерфейсе и исполнение требований, определенных пользователем. Управление сетью за заданными правилам - подход к решение этого сложной задачи.

Сетевой оператор, какой обслуживает заказчика, или сервис- провайдер, должен быть в первую очередь обеспокоен тем, как трафик входит в домен - обычно через предельный маршрутизатор. Этот маршрутизатор применяет механизмы управление трафиком для согласование параметров трафика между сервис-провайдерами на каждой стороне границы домена.

Сетевой оператор также должен внимательно отслеживать процесс передачи трафика внутри домена и выход трафика из домена Таким образом, в каждой фазе прохождения потока Trip через домен пакеты могут соприкасаться с множеством механизмов управление трафиком: фильтрацией, классификацией, заданных правил и т.д., что, несомненно, влияет на качество сервиса, что предоставляется.

Качество обслуживание (QoS) стало основными критериям для осуществление Triple-Play услуг. Повышение качества обслуживание рассматривается сегодня как одно из наиболее важных средств для повышения лояльности абонентов и обеспечение успешного роста услуг.

1 ОБЗОР УСЛУГ СВЯЗИ В СЕТЬ NGN

Историческое развитие сетей и услуг связи представляет собой следующие этапы: PSTN, ISDN, IN, NGN.

PSTN (Public Switched Telephone Network) - телефонная сеть общего использование. Сегодня PSTN складывается с телефонных линий, оптоволоконных кабелей, линий микроволновой передачи, сотовых сетей, спутников связи и подводных телефонных кабелей, объединенных коммутационными центрами. Все это позволяет реализовать международные голосовые и SMS-соединение.

Цифровая сеть с комплексными услугами ISDN (Integrated Service Digital Network) представляет собой стандартную сетевую систему для передачи данных по телефонных медных линиях. Эту линию связи могут передаваться различные виды данных, включая пакеты Интернет-данных, голосовые данные и сигнализация для подключ. Сетевая система ISDN использует сеть с коммутацией каналов, но также поддерживает пакетную коммутацию для передачи данных.

Интеллектуальная сеть IN (Intelligent Network). Это сеть связи, при какой управление абонентскими соединениями и поддержка предоставление услуг разделены. Благодаря такой архитектуре сети отдельные услуги настраиваются оператором, исходя из индивидуальных потребностей конкретного клиента, можно создавать цели сети, выходя с специфики потребителя или запросов бизнеса корпорации. Основная отличие IN от предыдущих сетей - в гибкости и экономичности предоставления услуг. В области интеллектуальной сети существует два способы разработки инфраструктуры для обеспечение интеллектуальных услуг:

Следующим развитием стол построение сетей связи следующего поколение (NGN – Next Generation Network). Сети следующего поколения - это мультисервисные сети связи, ядром которых есть опорные IP-сети, что поддерживают полную или частичную интеграцию услуг передачи языка, данных и мультимедиа.

Основа идеологии NGN – это открытые стандарты консорциума 3GPP (3'rd Generation Partnership Project). Открытые стандарты позволяют оператором использовать уже приобретенное оборудование, поддерживающее данные стандарты, и при необходимости менять только необходимые узлы сети, дают возможность не привязываться к одному поставщику оборудования, а для каждого узла сети выбирать наиболее подходящего.

Существуют две концепции перехода к сетей NGN:

Основное отличие таких подходов начинается с основной концепции систем. Softswitch – это в первую очередь оборудование конвергентных сетей. Функция управления шлюзами является в нем доминирующей. IMS проектировалась в В рамках сети 3G полностью базируется на IP. Основным ее протоколом является SIP (Session Initiation Protocol - протокол инициализации сеансов), что разрешает устанавливать одноранговые сессии между абонентами и использовать IMS как систему, какая предоставляет сервисные функции с безопасности, авторизации, доступа к услуг и и т.д.

В архитектуре NGN системы предоставление услуг находятся в IP домены и назначены для предоставление интеллектуальных (без участия оператора) услуг. Это могут быть, как голосовые услуги, такие как Автоинформатор (IVR) или Голосовая Почта (Voice Mail), да и видео услуги и мультимедийные сервисы.

IMS представляет собой программно-аппаратный комплекс, какой есть ключевым компонентом практически всех IP-сетей следующего поколения (Next Generation Network, NGN).

IMS-сеть разрешает создать несколько ключевых механизмов взаимосвязи между сетями вместо создание отдельных сделок на каждую услугу по отдельности. Это разрешает избежать дублирование функций и снизить расходы операторов.

Основные преимущества IMS:

Архитектура IMS обычно делится на три горизонтальных уровня:

Транспортный уровень, какой организует сеанс связи за помощью сигнализации протокола инициации сеанса и обеспечивает транспортные услуги по изменением голоса с аналогового или цифрового сигнала в IP-пакеты использованием протокола RTP.

Уровень управления вызовами и сеансами осуществляет управление сеансами связи.

Уровень услуг содержит набор приложений, которые уже могут не быть элементами IMS, и включает в свой состав как мультимедийные IP-приложения, базируются как на протоколе SIP-телефония (SIP, Session Initiation Protocol), так и приложения, которые реализуются в мобильных сетях на базе виртуальной домашней среды.

В сравнении с интеллектуальными сетями связи IN, новым элементом сети IMS есть HSS (Home Subscriber Server) сервер домашних абонентов, в котором сохраняются данные абонентов.

NGN обеспечивает абонентам услугу Triple-Play (передача языка, данных и видео), что создаются путем модернизации существующих сетей электросвязи.

Концепция NGN в чем-то опирается на технические решения, международных организаций стандартизации В процессе предоставление услуг связи взаимодействие серверов предполагается осуществлять на базе таких специфицированных протоколов: ETSI, 3GPP2, IETF и т.д. Управление услугами обеспечивается использованием протоколов SIP, H.323 и подходы, применяемые в сетях IN.

В современный архитектуре NGN предусмотрено четыре основных уровня:иуровень доступа, уровень управления, транспортный уровень и уровень доступа.

Каждый из этих уровней объединяет разного рода блоки и обеспечивает необходимую функциональность для высших и низших уровней.

Задачей уровня доступа для мультисервисной сети есть предоставление пользователю любого удобного способа получение информационно- коммуникационных услуг.

Задачей транспортного уровня есть коммутация и прозрачная передача информации пользователя через широкополосную пакетную транспортную сеть Надежность выходит на первое место, да как NGN должны обеспечивать передачу разнородного трафика, в поэтому числе чувствительного к задержкам.

Задачей уровня управление коммутацией и передачей есть обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками.

Уровень управление услугами содержит функции управление логикой предоставление услуг и приложений, управление услугами, создание и внедрение новых услуг, взаимодействия разных услуг.

Существует два способы системного управление:

ЦСУ применяет единственный центр управление, в котором находится вся сервисная логика и необходима информация. При ГСУ предусмотрено существование отдельной интеллектуальной надстройки, представляющей собой по существу сеть сигнализации В эту сеть входят несколько центров управления, каждый из которых содержит только логику обслуживания и данные, необходимые именно для определенного класса.

Современные сети NGN используют централизованную систему управления

При интенсивности поступление заявок, меньшей интенсивности их обслуживание на сервере, более качественно функционирующее ЦСУ. При интенсивности поступление заявок, равной или большей, нож интенсивность их обслуживание на сервере, лучше применять ГСУ.

Мультисервисная сеть обслуживает трафик всех видов служб. Предъявлять одинаковые требования к показателям качества доставки информации для всех видов служб не есть разумным с технических и экономическим соображениям.

ITU-T в рекомендации Y.1541 определил следующие 6 классов обслуживание IP-трафика и соответствующие приложения для этих классов:

В этой же рекомендации были определены нормативные значения показателей качества для этих шести классов, которые приведены в таблицы 1.1.

Таблица 1.1 - Показатели качества доставки информации в сети с пакетной коммутацией

Значение определяется для таких показателей:

При проектировании сетей NGN одним с важных параметры, какой должен приниматься во внимание, есть ли обеспечение качества обслуживания. Задача обеспечение качества услуг связи в настоящее время является актуальным и решением этого вопросом занимается близко 12 больших международных организаций, такие как: МСЭ-Т, ETSI, 3GPP, DSL Forum, CableLab да др.

В Рекомендации ITU приведены такие определение:

« Качество услуги (Quality-of-service, QoS) - совокупность характеристик телекоммуникационной услуги, что относятся к способности удовлетворить установлены и предполагаемые потребности пользователя услугой (определение заимствовано со стандарта ISO 8402) »

NP (Network Performance), параметры функционирование сети – это параметры функциональности сети способность придать функциональность, что обеспечивает взаимодействие пользователей.

« Качество восприятия (Quality-of-experience, QoE) – приемлемость услуги или программы в целом, субъективно воспринимаемые конечным пользователем. Качество восприятия учитывает влияние всех аспектов и участников на оказание услуги. (пользователь, терминал, сеть и т.д.) » . от ожиданий пользователя, как правило, может зависеть приемлемость услуги.

на качество восприятие услуг влияют такие параметры:

Уровень качества услуги, который необходим клиенту, определяется требованиями клиента к QoS (Customer's QoS requirements).

QoS, предлагаемое оператором (QoS offered by provider), – это перечень четких однозначно определенных требований, которые могут быть использованы: как основа для формирование SLA (Service Level Agreement); для декларирования оператором уровня качества доступного пользователям; как основа для планирования и поддержки услуги на заданном уровне; как основа для пользователей при выборе оператора, что обеспечивает наиболее приемлемый уровень качества услуги.

QoS, достигнуто оператором (QoS achieved by provider), - это уровень качества услуги, фактически предоставленный оператором. Может использоваться как основа для сравнение предлагаемого оператором уровня качества

QoS, воспринятое клиентом (QoE, Customer's QoS experience), – это качество услуги, какая воспринимается клиентом и выражается в виде оценки. Эта оценка базируется на опросах клиентов и выражает мнение клиента о качество полученных услуг. Впоследствии или данные применяются для анализа и сравнение с предлагаемым уровнем качества услуги да определение причин отклонений; планирование корректив.

Каждый класс обслуживания определяется тремя характеристиками, а именно: общей оценкой качества передачи (R), качеством языки, более приемлемым слушателем (качеством односторонней неинтерактивной передачи языка из конца в конец); задержкой от края до края (односторонней). С целью обеспечение необходимой качества передачи информации.

NGN

Есть случаи, когда при доставке информации нужно переходить от одной технологии коммутации к другой, например, от КК (коммутация каналов) в КП (коммутация пакетов), для этого в IP сети след устанавливать

буфер, его роль состоит в поэтому что он сглаживает джиттер (вариацию) задержки пакетов. Как правило в этом буфере пакеты испытывают задержку в 10 – 20 мс. Таким образом, при четырех переходах с одной технологии на другую (NG=4) норма на среднюю задержку IPTD уменьшается со 100 мс до 20 - 60 мс. Следовательно, системные принципы модернизации играют важную роль с точки зрения эффективного применения IP технологий

В некоторых технологиях доставки информации, например, Frame Relay, используется режим с установкой соединение (Connection-oriented, СО).

Служба ATM может реализовываться в обоих режимах.

Услуги перенос предоставляются много-протокольной транспортной сетью и состоят в прозрачный передачи информации пользователя между сетевыми окончаниями (Network Terminal, NT) без какого-либо анализа или обработки ее содержания.

Услуга перенос, ориентированная на соединение, назначена для передачи информации используя протоколы, требующие предварительного установка соединения (ATM, Frame Relay, X.25 и т.д.), или для передачи информации в режиме эмуляции синхронных цифровых каналов

Что касается услуги перенос, какая нет назначена на соединение, используется для передачи информации с применением технологий, в которых не требуют установки соединения, например, IP, Ethernet, Token Ring. Данная услуга предусматривает реализацию в транспортной сети функций сервера CLS (Connectionless Server), основное Задача которого состоит в обработке адрес получателей (включая групповые адреса) и управлении доставкой информации пользователя через много-протокольную транспортную сеть.

К основным особенностям, отличающим информационно-коммуникационные услуги от услуг электросвязи, относятся:

Важным для информационно-коммуникационных услуг есть понятие

"приложение". Приложение это услуга, функциональность которой распределена между оборудованием поставщика услуги и конечным пользовательским оборудованием. Как следствие - конечное оборудование берет участие в придания информационно- коммуникационных услуг.

Информационно-коммуникационные услуги, что функционируют принципом

«клиент-сервер», относятся к категории приложений.

До информационно-коммуникационных услуг, прежде за все, след отнести услуги мультимедиа.

Соответственно к Рекомендаций ITU-T, классификация услуг мультимедиа

такова:

services);

На начальном этапе создания и эксплуатации мультисервисной сети основной услугой, что придавалось пользователям, будет широкополосный доступ к Internet и связанные с им услуги Web и FTP хостинга. вместе с тем, в меру развития мультисервисной сети, получат распространение да другие услуги, такие как организация виртуальных частных сетей (VPN), IP- телефония, электронная коммерция, услуги службы универсальных сообщений (Unified messaging), дополнительные телефонные линии поверх ADSL, видео/аудио за запросом, интерактивные игры, видео-конференц связь, теле-медицина, теле- обучение.

Потоки информации составляют все большую часть потоков в мультисервисных сетях, которые чувствительны к задержкам. Максимальная задержка нет должна превышать нескольких десятых частиц секунды, но сюда входит время, какой нужен для обработки информации на конечной станции. Также необходимо возвести к минимума вариацию задержки. Кроме того, необходимо учитывать, что при сжатые (компрессии) информации, обмен какой

должен происходить в реальном времени, она становится более чувствительной к ошибкам, которые возникают при передачи и их нет можно исправлять путем перезапроса именно через необходимость передачи в реальном времени.

Телефонная разговор - это интерактивный процесс, какой нет допускает больших задержек. Согласно рекомендации ITU-T G.114, для большинства абонентов задержка речевого сигнала на 150 мс приемлема, а задержка на 400 мс - недопустима.

Общая задержка речевой информации делится на две основные части. задержка при кодировании и декодировании языка в шлюзах или терминальном оборудовании пользователей и задержка, вносимая самой сетью. Уменьшить общую задержку можно двумя путями:

Чтобы уменьшить задержку в сети необходимо сократить количество транзитных маршрутизаторов и соединить их между собой высокоскоростными каналам. Механизмы резервирования сетевых ресурсов используются как метод сглаживание вариации задержки.

В сети могут возникать локальные и глобальные перегруз.

Перегрузка приводят к снижение качества услуг, что предоставляются.

Причины перегрузка многообразны. Они могут быть связанные:

Концепция системы управление сетью может быть реализована на одной с таких стратегий:

Концепция статического управления сетью не применима в цифровой сети, в которой интегрировано множество служб.

Динамическое управление сетью представляет собой доступность данных о адреса объектов с отказами и перегрузками, о характеристики сети в любой момент времени:

Контроль характеристик информационных потоков разрешает эффективно противостоять перегрузкам и повышать долю обслуженного трафика в поступающему трафика пользователей.

Преимущества динамического управление сетью общеизвестные:

Основная отличие сетей следующего поколение от традиционных сетей в том, что вся циркулирующая в сети информация разбита на две составляющие. Это сигнальная информация, что обеспечивает коммутацию абонентов и предоставление услуг, и непосредственно пользовательские данные, содержащие полезную нагрузка, назначенную абоненту (голос, видео, данные). Пути прохождение сигнальных сообщений и назначенной для пользователя нагрузка могут не совпадать. на сегодняшний день, основным устройством для голосовых услуг в сетях NGN есть Softswitch - да называется программный коммутатор, какой управляет VoIP сессиями. Также важной функцией программного коммутатора есть связь сетей следующего поколение NGN с существующими традиционными сетями ТМЗК, с помощью сигнально- и медиа-шлюзов, которые могут быть выполнены в одному устройства.

В основу концепции NGN заложена идея о создании универсальной сети связи следующего поколение (Next Generation Network), что обеспечивает предоставление неограниченного набора услуг с гибкими настройками по их управлению, персонализации, созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений.

Качество обслуживание (Quality of Service, QoS) есть предметом активных исследований и стандартизации на протяжении всей истории развития телекоммуникаций Существенный вклад в развитие различных аспектов концепции QoS _ Международный союз электросвязи, включая, в том числе, разработку норм и требований к показателей качества обслуживание, стандартизацию сетевых механизмов, обеспечивающих необходимые показатели QoS , а также

формулировка основных определений[9].

Среди стандартов, которые посвящены качества обслуживание в сетях NGN, одной с главных есть Рекомендация МСЭ Э.800. В этой рекомендации качество обслуживание определяется как Суммарный эффект рабочих характеристик обслуживание, какой определяет степень удовлетворенности пользователя этой службой". Увеличивая концепцию качества обслуживания, которая соответствует Рекомендации Е.800, Рекомендация МСЭ G.1000 разделяет рабочие характеристики обслуживания на функциональные компоненты и связывает их с сетевыми характеристиками, которые фиксированные в ряде рекомендаций МСЭ - таких как I.350, Y.1540 и Y.1541.

Стандартные сети IP используют метод доставки, который абсолютно исключает любую форму организации соединений, физических да виртуальных. Такой метод доставки основанный на передачи пакетов-дейтаграмм. Качество доставки в традиционных сетях базируется на принципе так называемой "лучшая возможность" (Best effort). Концепция "лучшей возможности" предусматривает, что пользователи должным образом разделяют доступные сетевые ресурсы. передается со скоростью, какая максимально возможна в этих условиях загрузка потоков сети, но В то же время нет гарантируется обеспечение всякого уровня качества обслуживание.

Понятно, что если брать такой подход к обслуживание, то появляются определенные недостатки, а именно: отсутствует разница между разными видами трафика, нет четкой уверенности в доставке пакетов в правильном порядке, и то что он вообще будет доставлен в необходимое конкретное время или вообще будет доставлен.

Концепция "лучшей попытки" была очень эффективной для приложений, где можно присылать и получать данные нет в реальном времени (электронная почта, передача файлов).

Мультисервисное сетью называют информационно-коммуникационную структуру Мультисервисная сеть предоставляет клиенту возможность получать разные типы услуг по одной абонентской линии: IPTV, VoIP, Интернет.

Для полноценного функционирования к каналу связи выдвигают определенные требования.

Как только возникает нехватка ресурсов, что ведет к увеличению вероятности потерь пакетов и рост их задержек, для приложений реального времени необходимы показатели качества обслуживания не могут быть обеспечены.

Сегодня сети с коммутацией каналов и пакетов эволюционировали в направлении создания общей инфраструктуры, базирующейся на протоколах семейства IP. Этот процесс получил название конвергенции. Инфраструктура, что возникла в результате конвергенции, должна обеспечивать транспортировка трафика телефонных сетей, сетей телевидение и трафика приложений, традиционно используют сети Интернет. Подобный сценарий конвергенции предлагает как экономический выигрыш, получаемый благодаря объединению технологий, да и определяет развитие сектора телекоммуникаций через создание новых услуг.

Деление ресурсов и процессы управление трафиком должны быть скоординированы в условиях существование большой количества разных приложений, которые существенно отличаются требованиями к рабочих характеристик сети (см. таблицу 2.2) [11].

Таблица 2.2. - Чувствительность разных приложений к сетевых характеристик

Негарантированная доставка (Best Effort Service). Считается, что лучшим механизмом обеспечения QoS является увеличение пропускной способности. В принципе, это правильно, однако некоторые виды трафика _ _ (например такие как, видеоконференция) чувствительны к задержкам. В случае резких всплесков трафика может возникать перегрузок, даже при наличии больших резервов. Для обеспечения соответствующего QoS в IP-сетях международная организация IETF (Internet Engineering Task Force) определила две основные модели: Integrated Services (IntServ) и Differentiated Services (DiffServ).

Рабочая группа Integrated Services Working Group разрабатывала модель предоставление интегрированных услуг (или IntServ), основанную на принципе интегрированного резервирования ресурсов Модель IntServ была разработана для поддержки приложений реального времени, чувствительных к задержкам. Механизмы, которые реализуют модель интегрированных услуг, должны обеспечивать взаимодействие всех сетевых устройств для поддержания любого уровня QoS вдоль пути передачи определенного потока пакетов[18].

Наиболее подробно среди механизмов группы IntServ обработанный протокол RSVP (Resource ReSerVation Protocol). Механизмы группы IntServ относятся к группе методов, гарантирующих "жесткое" или абсолютное качество обслуживание. Протокол RSVP является наиболее известным представителем группы механизмов интегрированного обслуживание. по сущности, RSVP есть протокол сигнализации, соответственно к которого осуществляется резервирование и управление ресурсами в целях гарантии "жесткого" качества обслуживания. Резервирование проводится для определенного потока пакетов перед началом передачи этого потока. Идентификация потока (определение пакетов, что принадлежат одному потока) осуществляется по специальной метке, размещаемой в основном заголовка каждого пакета IPv6. После резервирование пути начинается передача пакетов данного потока, обслуживаемых на всем соединении с заданной качеством[11].

Протокол RSVP является только протоколом сигнализации. Для обеспечения необходимого качества обслуживания на фазе переноса пакетов трафика он должен быть дополнен одним из существующих протоколов маршрутизации, а также набором механизмов управления трафиком, включающих управление допустимостью соединений, классификацию трафика, управление и планирование очередей, а также другие механизмы, что составляют основу архитектуры механизмов поддержки QoS.

Несмотря возможности протоколов класса IntServ в смысле обеспечение определенных показателей QoS, реализация методов интегрированного обслуживание связаны с некоторыми сложностями, прежде всего в территориально распределенных сетях. В частности, необходимо учитывать возможность перегрузка маршрутизаторов и переполнение накопителей в сетевых узлах при большой количества одновременно обслуживаемых потоков. Необходимо также признать, что протоколы группы IntServ нет отвечают требованиям масштабируемости.

Модель дифференцированных услуг (Differentiated Services, DiffServ) логичным продолжением работ IETF над архитектурой IntServ. Недостатки, заложены в самому принципе модели IntServ (жесткий гарантии качества обслуживание, низкий уровень масштабирование) привели к необходимости создание более гибких механизмов обеспечения QoS

Основная идея механизмов DiffServ заключается в предоставлении дифференцированных услуг для набора классов трафика, отличающихся требованиями к показателям качества обслуживание.

Архитектура DiffServ представляет существование связанных областей сети (DiffServ-доменов), в пределах каждой из которых проводится единая политика по классификации служб передачи пакетов Классификация производится на основные анализа заголовков пакетов, но при этом могут приниматься во внимание и другие параметры, предусмотренные производителем маршрутизатор. В результате исполнение классификации каждого пакета относится в соответствие номер некоторого класса обслуживание, реализованного в данном DiffServ-домены. Такой номер класса обслуживания называется DiffServ CodePoint (DSCP). Выбранное значение DSCP записывается в заголовок IP-пакета в поле ToS. Для каждого класса обслуживание администратор DiffServ-домена может установить набор требований к параметрам QoS. После классификации пограничные устройства приводят параметры информационных потоков, которые поступают в DiffServ-домен в соответствии с требованиями, устанавливаемыми для выбранных классов обслуживание. При этом часть пакетов может быть помещена в очередь или отвергнута, если информация поступает быстрее, чем это разрешено для данного класс обслуживания. Названная процедура необходима, так как почти всегда DiffServ-домен может обеспечить передачу по току информации соответственно к некоторому классу обслуживания, только если при поступлении этот поток также отвечает некоторому набора параметров Маршрутизатор DiffServ-домена возделывают значение DSCP и соответственно к его значение пересылают пакет следующем маршрутизатору, гарантируя при этом соблюдение определенного набора характеристик (Per-Hop Behavior – PHB), которые обеспечиваются на участке передачи между двумя соседними маршрутизаторами. В DiffServ PHB есть минимальными строительными блоками, с которых строятся разные классы обслуживание, реализованы в DiffServ-домены. Конкретные механизмы, которые могут быть использованы для здания разных PHB, отличаются в маршрутизаторы разных моделей или производителей. Как правило, PHB настраиваются на основе механизмов более низкого уровня, таких как, например, очереди с приоритетами или очереди с весами. Практически подтверждено: архитектура DiffServ действительно позволяет организовать внутри DiffServ-домена несколько так называемых виртуальных служб передачи информации, предназначенных для выполнение пересылки потоков данных, обеспечивая при этом максимально возможную соответствие параметров передачи соответствующих классов обслуживание (но нет гарантируя полное соответствие) [4].

Следует отметить, что в DiffServ не предусмотрено каких-либо механизмов сообщение сетевых устройств с стороны приложений о то, сколько ресурсов им нужно или сколько потоков они планируют пересылать. В этом плане архитектура DiffServ отвечает традиционный архитектуре сети Интернет, когда на сетевых устройствах не запоминается информация об активных потоки, при этом в сетевых устройствах сохраняются только правила обработки пакетов, а в каждом пакете содержится вся информация, необходимая для его доставки получателю. Корректная передача пакетов обеспечивается за счет того, что все промежуточные устройства выполняют идентичный алгоритм обработки пакетов [4].

Обеспечение качества услуг (QoS - Quality of Service) - наиболее важная и сложная проблема в сфере телекоммуникаций. Именно по показателям качества телекоммуникационных услуг косвенно оценивается степень удовольствие потребителей этих сервисов.

В Концепции развития телекоммуникаций в Украине определено, что "телекоммуникационные услуги должны предоставляться потребителям с установленным уровнем (системой показателей) качества на основе международных стандартов и соответствовать уровню развития телекоммуникационных сетей и платежеспособности потребителей телекоммуникационных услуг. Потребители должны иметь право выбора телекоммуникационных услуг с их качеством и цене, а также получать от операторов или провайдеров телекоммуникаций информацию о показателях качества и условиях предоставления услуг. Требования к субъектов рынке, которые предоставляют телекоммуникационные услуги (операторам и провайдерам телекоммуникаций) по обеспечению установленного уровня качества предоставляемых телекоммуникационных услуг, отражены в Законы Украины "О телекоммуникации", а также в "Правилам

предоставление да получение телекоммуникационных услуг".

В таких условиях операторы и провайдеры вынуждены перестраивать свои отношения с потребителями услуг. Для этого можно применить системные подходы, основаны на требованиям стандартов ISO серии 9000: 2000. И если в мировой практике организация деятельности предприятий сферы телекоммуникаций на основе систем управления качеством стол массовым явлением, несмотря на наличие целого ряда нормативных документов в сфере телекоммуникаций

Проблема состоит в отсутствия системного подхода к определение "уровня качества предоставляемых телекоммуникационных услуг", поскольку в срок "качество телекоммуникационных услуг" в разных нормативных документах вкладывается разное содержание.

Для начала стоит разобраться в терминологии.

Лицензионные условия обязывают операторов-лицензиатов придерживаться требований нормативно-правовых актов и отраслевых нормативных документов, которые регулируют деятельность в сфере телекоммуникаций, в поэтому числе определяют:

Очень часто, говоря о или характеристики, обобщают и применяют один термин – "качество телекоммуникационных услуг". Конечно, технические нормы и параметры технических средств телекоммуникаций, каналов и телекоммуникационной сети в целом влияют на показатели качества услуги, но потребитель не может и не должен знать технические нормы сети, однако, пользуясь интегральными характеристиками услуг, может определить степень удовольствие своих потребностей.

Потребительские свойства услуги – это интегральные характеристики одного или нескольких свойств услуги, определяющих ее качество и которые должны подвергаться аудиту как со стороны операторов регулирующих органов, так и со стороны потребителей услуг, и могут быть получены за результатами измерений, обработки статистических данных да опросов.

Показатели качества услуги - это количественные характеристики одного или нескольких свойств телекоммуникационной услуги, что определяют ее качество и совокупность технических показателей, которые должны подвергаться аудиту как со стороны операторов регулирующих органов, да и с стороны потребителей услуг, и могут быть получены по результатам измерений, обработки статистических данных и опросов.

Показатели качества работы сети – это количественные характеристики, технические показатели, получены в результате испытаний и измерений параметров телекоммуникационной сети, каналов электросвязи, технических средств телекоммуникаций

С учетом сформированной практики под сроком "качество телекоммуникационных услуг" след понимать совокупность потребительских свойств и показателей услуги, которые определяют возможность удовлетворить установлены или предполагаемые потребности потребителя телекоммуникационных услуг.

Рассмотрим один с стандартов, какой был разработан для сферы телекоммуникаций - ETSI ETR 003, он отображает главные принципы системного подхода к методу оценки качества телекоммуникационных услуг Такой принципы демонстрируют необходимость обеспечение полной оценки качества услуг со стороны их потребителя и производителя (оператора телекоммуникаций), а также координирование субъективных оценок потребителей с оценками оператора, для того чтобы достичь качество услуг, какая удовлетворяет потребителей.

При разработке системы показателей качества телекоммуникационных услуг первый этап - это диагностика, сбор и систематизация требований потребителей. Пользователь, в основном, принимает участие в формулировании требований к разным телекоммуникационных услуг, также пользователь оценивает результат выполнения этих требований. Сбор требований и мнений потребителей о качество услуг осуществляет провайдер услуг. С точки зрения потребителей / абонентов качество услуги (QoS) определяется такими характеристиками, которые в большей степени связанные с потребителями / абонентами, а не из функционированием сети;

Удовлетворение требований потребителей – конечная цель введения различных оценок качества. Содержательность оценки обеспечивается формированием набора показателей качества, этот набор должен характеризовать степень удовольствие всех или большинства потребительских свойств услуг.

В согласии с практикой ЕС, в формулировке запросов потребителей и их корректировки при необходимости могут участвовать службы, занимающиеся сбором информации от потребителей, провайдер услуг, что регулируют организации или сами потребители.

ETSI предложена схема (шаблон) для сбора требований потребителей / абонентов, применение которой разрешает учесть требования потребителей к конкретной услуги.

Сбор требований осуществляется по основным функциям услуги и критериям качества. Функции услуги включают в себя все специфические действия службы электросвязи, которые и представляют телекоммуникационную услугу. Функции сгруппированы в следующие блоки:

Качество восприятия (Quality-of-experience, QoE) – приемлемость услуги или программы в целом, субъективно воспринимается конечным пользователем.

Качество восприятие учитывает на влияние всех аспектов и конечных пользователей предоставление услуги (пользователь, терминал, сеть и и т.д.). Приемлемость услуги может зависеть от надежд пользователя.

Параметры, которые могут влияют на качество восприятие услуги:

Провайдеры связи активно разворачивают multiplay сети для передачи

голоса, видео и данных через конвергентную инфраструктуру Производители

сетевого оборудование постоянно разрабатывают и тестируют устройства, которые включают качество обслуживания (QoS) в этих сетях. Механизмы QoS позволяют устройствам применять политики к разных типов трафика, представленным на сети, с целью убедиться, что каждый с них обрабатывается наиболее подходящим способом. Голосовой трафик, например, обычно получает самый высокий приоритет, потому что он наиболее чувствителен к задержек. Трафик данных, такой как web или email не чувствителен к временным задержек и потому нет требует приоритетов в обслуживании.

Конечно, потребителей не интересует приоритезация трафика и дроп пакетов. Они хотят, чтобы их телефонные разговоры были чистыми от посторонних шумов, а IPTV приложения гладкими и свободными от визуальных искажений. С этой точки зрения чувство удовлетворенности пользователя (QoE) действительно имеет значение.

Согласно методике MOS (Mean Opinion Score) качество речи, что достигается при прохождении сигнала от источника через систему связи до слушателя (приемник), оценивается как арифметическое среднее от всех оценок, выставленных экспертами после прослушивание испытанного тракта передачи. Экспертные оценки определяются в соответствии с такой пятибалльной шкалы: 5 – отлично, 4 – хорошо, 3 – удовлетворительно, 2 – плохо, 1 – неприемлемо. Оценки 3,5 балла и выше соответствуют стандартному и высокому качеству, 3,0 – 3,5 – приемлемого качества, 2,5 – 3,0 синтезированного звука. Для передачи языка с хорошим качеством уместно ориентироваться на значение MOS выше 3,5 баллов.

NGN

Изменение парадигмы в концепции услуг, связанной с общей модификацией концепции NGN, как правило роли оператора и пользователя значительно изменились. В настоящее время пользователь и оператор работают в едином процессе информатизации, и эта сотрудничество можно считать лейтмотивом эволюции современных услуг.

Итак, разрабатывая систему управление услугами целесообразно использовать системный подход: вопрос обеспечение качества нужно решать в единства с окружающим средой есть с пользователем. Выполнение требований пользователя включает в себя как технические аспекты (параметры качества функционирование сети), да и нетехнических (обслуживание пользователей). В процессе управления услугами необходимо отслеживать как соответствие характеристик услуг нормативным показателям, да и производить при необходимости коррекцию нормативов.

Формирование качества услуги включает в себя как объективную оценку сетевых характеристик, да и субъективную экспертную и назначенную для пользователя оценку. И в то время как параметры работы сети можно определить за помощью соответствующего оборудование, учет мнения клиентов о качество полученных услуг осуществляется путем соотношение QoS, предлагаемого оператором, и QoS, воспринятого клиентом, или QoE. При этом в сети должно функционировать устройство, сравнивающее разницу между необходимым уровнем качества и фактическим, и, если она превышает допустимое значение – определяет, какие изменения конфигурации сети необходимы, и формирует соответствующие сигналы. Важным аспектом есть время отзыва сети на мнение пользователя, сократить которое возможно при постоянном мониторинге QoE и способности системы управления сетью прогнозировать отзыв пользователей. Сеть должна запоминать и анализировать состояние сети и подходящую оценку качества услуг клиентом и уметь корректировать конфигурацию сети на на основании полученного опыта. Данный подход может быть реализован путем введение искусственного интеллекта (ШИ) в систему управление (СУ) услугами [13].

Главная идея использования ИИ заключается в изменении сетевой парадигмы инфраструктуры: теперь не пользователь со своим приложением подстраивается под возможности сети, а сеть изменяет свои настройки с учетом требований пользователя. Конфигурация сети и функциональность сетевого оборудование автоматически меняются в зависимости от требований пользователя.

Сеть не только реагирует на текущие пользовательские запросы, но также анализирует его преимущества и текущее окружение, предоставляя подходящую информацию СУ.

Одним с эффективных подходов к реализации ШИ в управлении интеллектуальных услуг (ИП) есть применение современных методов - нечеткой логики и нейронных сетей. Важнейшей достоинством нейронных сетей есть возможность их обучения и адаптации, а также то, что не требуются полные знания о объект управление (например, его математическая модель). на основе входных и заданных (эталонных) сигналов нейронная сеть может научиться управлять объектом. Нейронные сети могут включать в себя огромное количество. взаимосвязанных простых обрабатывающих элементов (нейронов), что в результате дает огромную вычислительную мощность при использовании параллельной обработки информации[13].

Нечеткое управление (Fuzzy Control, Fuzzy-управление) на сегодня есть одной из самых перспективных интеллектуальных технологий, позволяющих разрабатывать высококачественные системы управления. Главным преимуществом метода нечеткой логики есть возможность представления субъективных категорий в математической форме. Система принимает решение на основе правил, записанных в форме импликации IF-THEN. Самый простой подход к проектирование таких систем состоит в формулировке правил управление и функции принадлежности за результатами наблюдение за процессом управление, которые осуществляются человеком или уже существующим регулятором, с дальнейшим оценкой корректности функционирование такой системы. Если проект оказывается неудачным, то функцию принадлежности и/или правила управления можно легко модифицировать [13].

В разделе проанализирован и выполнен анализ основных параметров, что характеризуют QoS IP сетях, которые есть стандартными при обеспечены услуг абоненту в мультисервисный сети да выполнено анализ факторов, что определяют эффективность NGN сети и использование сетевых ресурсов

Существующие международные нормативы за показателями качества имеют рекомендательный и методологический характер и в основном ориентированы на качество услуг. Применение искусственного интеллекта позволит максимально эффективно осуществлять управление услугами в условиях растущего спектра услуг сетью услуг, а также проводить коррекцию логики предоставления разных услуг, непрерывно анализируя степень удовлетворенности пользователей сети.

Выходя с проведенного сравнительного анализа, можно сделать вывод, что на данный момент не существует оптимальной универсальной технологии QoS, какая может удовлетворить одновременно все требования для постройки NGN сетей.

С развитием технологий увеличивается и размер трафика при базовой емкости сетей, это означает сильное увеличение сетевых ресурсов, заставляет развивать и находить эффективные механизмы предоставления качества обслуживания как комплексного программно-аппаратного метода решения в маршрутизаторах и коммутаторах.

Это Задача предлагается решить благодаря использованию методов виртуализации ресурсов, чтобы реализовать в одном физическом маршрутизаторе нескольких виртуальных, которые будут выполнять индивидуальную обработку услуг одного класса с определенными требованиями к QoS. Основная концепция работы состоит в созданы модели виртуального маршрутизатор, благодаря каким в мультисервисный инфраструктуре можно будет обеспечить эффективный распределение между разными сетевыми потоками. Это также даст нам смогу повысить качество обслуживание потоков в передачи реального времени с предоставлением определенного гарантированного уровня QoS сервисов, которые будут чувствительны к потерь и нечувствительность к задержкам. Для того чтобы подтвердить или упростить гипотезу виртуализации сетевого устройства с целью предоставления гарантированного уровня QoS в работе нужно выполнить сравнительный анализ существующих технических решений при использовании стандартного маршрутизатора да прототипом экспериментального маршрутизатора, разработанного в работе и какой использует технологию виртуализации ресурсов Перед тем как приступить к разработке маршрутизатора с виртуализацией ресурсов необходимо понять основные понятие и принципы функционирование уже разработанных стандартных маршрутизаторы.

Сегодня коммутация пакетов применяет высокоскоростные интерфейсы.

Увеличение пропускной способности и улучшение их характеристик в мультисервисный сети есть основной требованием к коммуникационного оборудование. Потребность в обеспечены возможности статистического мультиплексирование потоков, которые проходят через коммутационные системные модули, передача отличных типов трафика с разными требованиями к количественных характеристик функционирование сети – это сложное Задача. Сетевые устройства управляют трафиком, буферизуют и маршрутизируют благодаря работе интегрированных модулей

Коммутацию информационных потоков выполняет маршрутизатор, соединяя соответствующие входные и выходные порты. Задача коммутации/маршрутизации состоит в соединение конечных узлов через сеть транзитных узлов - какая представляется в виде последовательности взаимосвязанных задач:

До сетевых устройств поступает сообщение через один интерфейс, потом они распознают получателя определенный таблицы и уже тогда передают его на другой интерфейс. Именно способ постройки таблиц есть одной с главных отличий между маршрутизатором и любым вторым коммутатором сообщений. Маршрутизатор отправляет сообщение сетей, а таблицы мостов и коммутаторов включают в себя список адресов подуровни MAC.

У маршрутизатора существует две основные функции, которые он выполняет, а именно: переключать трафик и обслуживать среду, в которой выполняется работа. Не обязательно реализовывать эти две функции на одном и том же процессоре. Как правило переключение трафика выполняет отдельный интерфейсный процессор или процедура обработки прерываний ядра, а в этот время в фоновом режиме выполняется процесс обслуживания среды.

Задача QoS решается в следующих пространствах: организация приложений приоритетом трафика; ограничение по необходимости интенсивности пользовательского трафика; управление очередями с очередностью обработки пакетов в сетевых узлах; маршрутизация.

Задача распределения ресурсов каналов между потоками данных реализуется установлением определенного порядка обслуживания пакетов и формированием очередей. Благодаря очередям да алгоритмам их обработки выполняется управление перегрузками маршрутизатор. Очереди - пространство памяти, в котором группируются приоритетные пакеты. Передача пакетов из очереди реализуется за алгоритмом ее обслуживание. Для того чтобы обеспечить самое лучшее обслуживание высоко приоритетного трафика необходимо применять алгоритмы

FIFO (First In – First Out) это элементарный механизм обслуживания, которым пакеты передаются на выход в том же порядке, в каком они поступили на вход. Во всех устройствах с коммутацией пакетов он является алгоритмом по умолчанию. Основными преимуществами является простота реализации и отсутствие конфигурирование. Однако недостатком является невозможность дифференцированной обработки пакетов отличных потоков.

PQ (Priority Queuing), приоритетное обслуживание. Этот метод предполагает наличие выходных подразделений очередей с низким, средним и высоким приоритетом обслуживания. В рамках очереди пакеты обрабатываются по FIFO. Обслуживание очередей за приоритетом гарантирует нам высокую качество обслуживания а также минимальный уровень задержек пакетов из очереди, которые имеют самый высокий приоритет. Но возникает необходимость четкого контроля трафика на этапе доступа в сеть ради надлежащего предоставления приоритета. Также недостатком есть отсутствие верхней границы для всех уровней приоритета; потоки с самым высоким приоритетом при большой количества пакетов могут оказывать подавление низко приоритетных потоков.

NGN сеть с виртуализацией ресурсов – это сеть в какой на одному или нескольких сетевых устройствах используется режим работы с виртуализацией. Чтобы обеспечить виртуализацию сетевого устройства нужно реализовать два или больше виртуальных сетевых машин, которые будут отвечать функциям маршрутизатора с индивидуальным обслуживанием пакетов. В этом случае для простоты реализации модели виртуального маршрутизатора демонстрируется передача трех типов сервисов: голос, видео и данные, да называемых услуг Triple играть. Итак, разработаны структуры сетевого устройства с виртуализацией ресурсов, развернуты три виртуальных маршрутизатора, которые в свою очередь предназначены для индивидуального обслуживание потоков одного типа, предоставляя им необходимый уровень QoS согласно требований, за помощью выделение физических ресурсов аппаратного устройства для конфигурации нужной производительности виртуальных маршрутизаторов обслуживание потоков услуг Triple играть.

на Вход виртуального маршрутизатора поступает агрегированный поток пакетов с интенсивностью

В таком случае суммарный поток состоит из n частных потоков, где n=3 (услуги Triple play), каждый из которых определяется своими параметрами и делением. Затем этот входящий поток пакетов с суммарной интенсивностью, поступает к сетевого устройства, тогда обработаются и делится на N=3 сетевых виртуальных устройств согласно приоритету поля сервиса Type of Service (ToS), DSCP. Деление на виртуальные устройства осуществляется блоком анализатор класса, работающий на основе анализа IP заголовка и в зависимости от содержимого DSCP или ТoS поля будет считывать код, указывающий на соответствующий тип сервиса да будет отправлять их на обслуживание виртуальными маршрутизаторами классового назначение. Такой принцип распределения на маршрутизаторы есть близким к механизма распределения пакетов на очереди с разными приоритетами системы приоритетного обслуживание. Из-за это, технически при виртуализации сетевого устройства, функции блока классификации остаются без перемен, но направленный под другое Задача.

Основным фактором по степени влияния на возникновение очередей, которые становятся причиной к тяжелого прогноза задержек буферизации пакетов есть коэффициент загрузка виртуального устройства – это соотношение средней интенсивности входного потока i к средней интенсивности передача пакетов на выходной интерфейс i ( в модели под таким параметром понимается ТSi – длительность обслуживания пакета i-го потока виртуальным маршрутизатором.

Плюсом данной модели является то, что при использовании блока менеджера управление ресурсов, появляется возможность статически да динамически выделять вычислительные ресурсы сетевого устройства для виртуальных маршрутизаторов в зависимости от требований QoS потока.

Концепция предложенного способа обеспечение качества обслуживание в узлах NGN сети заключается в управлении вычислительными ресурсами в зависимости от интенсивности нахождения нагрузки пакетов разнообразных приоритетных классов, а также разрешенных требований по качеству их обслуживание.

Для реализации этого в сетевом узле требуется управление, которое будет выполнять главные функции:

Будем считать, что общая пропускная способность узла сети NGN составляет С и общий размер буфера Q. В такому случае для простоты реализации модели используем следующие обозначения: a(t) – объем входящего трафика, l(t) – объем отвергнутого трафика, r(t) – интенсивность обслуживания в момент времени t. Кроме того, внедрим понятие кривой прибытия, входящей и исходящей кривой для трафика в течение временного интервала t 1 , t 2 . Кривая прибытие A и входная кривая R in определяются как:

A(t , t )= ∫