Введение в разработку телетрафика

Рекомендация E.701 обеспечивает справочные эталоны для сетей N-ISDN.

Существуют также:

• рекомендация E.751 для наземных мобильных сетей;
• рекомендация E.752 для морских и аэронавигационных систем;
• рекомендация E.755 для услуг персональной связи ( UPT );
• рекомендация E.651 для сети, базирующейся на IP.

В последнем случае общие справочные эталоны приводятся для подключений "из конца в конец", а более детальные эталоны - для сети доступа. Например, гибридная коаксиальная и оптическая система ( HFC-Hybrid Fiber Coax/Coaxia l, рис.1.10 (он соответствует рис.6.2 Рекомендации E.651)) показывает справочный эталон для вызова IP к общедоступной сети ( PSTN ) или ЦСИО ( ISDN ) или от общедоступной сети ( PSTN ) или ЦСИО ( ISDN ) к сети IP.

Рис. 1.10. Справочный эталон для связи IP с PSTN/ISDN

Применим теперь рассмотренную выше философию для определения целей GoS, которые начинаются с разработки рекомендации E.720, посвященной N-ISDN ( узкополосной цифровой сети интегрального обслуживания ). Рекомендации на цели GoS для PSTN являются вообще устаревшими, и можно полагать, что они будут исключены из набора рекомендации GoS. Начнем этот краткий обзор с новых рекомендаций. Они перечислены в таблице 1.5.

Рекомендации E.720 и E.721 посвящены услугам узкополосной цифровой сети интегрального обслуживания с коммутацией каналов. Рекомендация E.720 обеспечивает общие рекомендации, и рекомендация E.721 - параметры GoS и целевые значения. Рекомендованные параметры GoS "из конца в конец":

• задержка перед выбором маршрута;
• задержка после выбора маршрута;
• задержка сигнала ответа;
• задержка освобождения вызова;
• вероятность блокировки "из конца в конец".

После определения этих параметров рекомендация E.721 обеспечивает целевые значения для нормальной и высокой нагрузки, определенной в рекомендации E.500. Для параметров задержки целевые значения даются для средней задержки и для 95%-ого квантиля. Для тех параметров, которые зависят от длины справочного эталона, рекомендуются различные наборы целевых значений для местных, междугородных и международных соединений.

Рекомендация обеспечивает справочные эталоны, характеризующие типичные диапазоны числа узлов коммутации, для трех типов соединений.

Параметры для систем с ожиданием связывают GoS и целевые значения, приведенные в рекомендациях E.721.

Рекомендация E.723 идентифицирует параметры GoS и целевые значения для сети сигнализации системы № 7. Идентифицированные параметры задержки доставляются сообщением исходного адреса ( IAM ) и, соответственно, в ответном сообщении ( ANM ). Целевые значения совместимы со значениями аналогичных параметров, приведенными в рекомендации E.721 и даются для местных, междугородных и международных соединений. Типичное число справочных эталонов для узлов коммутации, указанных в рекомендации E.721, дополнено в рекомендации E.723 типовым числом STPs (транзитные пункты сигнализации).

Целевые значения, указанные в рекомендации E.721, рассматривают вызовы, не идущие к сети интеллектуальных услуг ( IN ).

Рекомендация E.724 определяет тот факт, что разрешается увеличение времени задержки, когда это допустимо. Эталон обеспечивает подобное превышение для наиболее существенных сервисных классов, таких как запрос базы данных, переадресация вызова, многократные попытки установления соединения и т. д. Целевые значения, допускающие возрастание задержки, предназначены для того, чтобы обслуживать одиночный вызов интеллектуальной сети для некоторых видов обслуживания.

Рекомендация E.726 - эквивалент рекомендации E.721 для B-ISDN -сети. Параметры GoS для B-ISDN отличаются в случаях коммутации пакетов на уровне вызова и уровне пакета (на уровне ячейки). Параметры GoS уровня вызова похожи на параметры, определенные в рекомендации E.721. Параметры GoS уровня ячейки "из конца в конец":

• задержка передачи ячейки;
• вариация (отклонение времени) задержки ячейки;
• отношение ячеек с серьезными ошибками к числу ячеек в блоке;
• коэффициент потери ячейки;
• задержка передачи кадра;
• отношение потерянных кадров к общему числу переданных кадров.

Требования к качеству обслуживания ( QoS ) на уровне вызова могут быть одинаковыми для всех услуг (может быть, за исключением аварийных служб), требования к качеству обслуживания ( QoS ) на уровне ячейки могут очень отличаться в зависимости от типа обслуживания. Например, требования задержки информации для речевых и видеоуслуг являются намного более строгими, чем для услуг данных. Поэтому целевые значения для уровня ячейки должны зависеть от типа сервиса. Эти целевые значения мы оставим для дальнейшего изучения, пока рассмотрим целевые значения параметров GoS для уровня вызова для местных, междугородных и международных подключений.

Рекомендация E.728 относится к сигнализации в B-ISDN и устанавливает задержки в соответствии с параметрами уровня вызова. Эта рекомендация по отношению к рекомендации E.726 похожа на соответствующие отношения между рекомендациями E.723 и E.721. В рекомендациях для мобильных сетей есть три связанные пары:

• рекомендации E.770 и E.771 для наземных подвижных сетей;
• рекомендации E.773 и E.774 для морских и аэронавигационных систем;
• рекомендации E.775 и E.776 для услуг персональной связи.

Все они относятся к услугам с коммутацией каналов. Они анализируют особенности соответствующих услуг, которые приводят к определению менее строгих целевых значений параметров GoS, чем те, что определены в E.721, и задают дополнительные параметры GoS для таких услуг. Например, в рекомендациях E.770 и E.771 на наземных подвижных сетях причинами для менее строгих ограничений параметров являются:

• ограничения радиоинтерфейса;
• потребность в аутентификации терминалов и оповещения вызываемого пользователя;
• необходимость запроса координат домашней сети и запроса посещенных сетевых баз данных, чтобы получить число маршрутов. Дополнительный параметр GoS в наземных подвижных сетях - вероятность неудачного хэндовера. Целевые значения даются для связи от фиксированного к мобильному устройству, от мобильного к фиксированному и от мобильного к мобильному устройству при местной, междугородной и международной связи.

Разработка рекомендаций для параметров GoS и целевых значений для IP сети еще только начинается.

Рекомендация E.671 рассматривает лишь аспекты, относительно которых нужен был срочный ответ. Она должна была определить целевые значения для задержки пост-выбора ("после выбора") сетей PSTN/ISDN, когда часть соединений с коммутацией каналов заменяется IP -телефонными соединениями, а пользователи не знают об этом факте. Рекомендация E.671 устанавливает, что задержка "из конца в конец" должна в этом случае быть равной указанной в рекомендации E.721.

Закончим этот краткий обзор GoS рекомендациями, посвященными сети PSTN. Они перечислены в таблице 1.6. Рекомендации E.540, E.541 и E.543 можно рассматривать как копию рекомендации E.721для PSTN, но, как было указано раньше, они организованы различным способом. Они сосредоточены на международных соединениях, как это обычно делалось в старых рекомендациях ITU.

Рекомендация E.540 определяет вероятность блокировки международного участка международного соединения.

Рекомендация E.541 определяет вероятность блокировки международного соединения "из конца в конец".

Рекомендация E.543 определяет вероятность потерь и задержки внутри международной телефонной станции. Пересмотр этих рекомендаций необходим, чтобы решить, могут ли они не учитываться при распространении области действия на PSTN (которая использует рекомендацию E.721).

Целевые значения, указанные во всех рекомендациях GoS, предполагают, что сеть и ее компоненты являются полностью работоспособными. С другой стороны, рекомендации по готовности сети имеют дело с интенсивностью отказов и числом и продолжительностью ошибок сетевых компонентов, не рассматривая долю попыток вызова, которые заблокированы из-за отказов.

Рекомендация E.550 сочетает концепции обоих аспектов блокировок готовности сети. Она определяет новые параметры рабочих характеристик и принимает во внимание их совместное действие на телефонную станцию.

Управление трафиком и его измерение

Как только трафик был охарактеризован и были установлены цели, можно начать разработку системы. Разработка трафика обеспечивает стоимость и эффективность работы системы. Проект гарантирует обеспечение доставки трафика сети и удовлетворяет цели GoS.

Обработка трафика разрабатывается с учетом проектирования управления трафиком и его измерения. Измерение трафика гарантирует, что сеть имеет достаточно ресурсов, чтобы поддержать предлагаемый трафик. Этот процесс включает измерение физических сетевых элементов и логических сетевых элементов, таких как виртуальные пути сети ATM. Управление трафиком также необходимо, чтобы показать, что цели GoS удовлетворены. Среди задач управления трафиком можно отметить следующие.

Маршрутизация трафика: образцы маршрутизации отображают наборы маршрутов и направляют выбор, указывая правила для каждой пары "пункт назначения - исходная точка". Они могут быть иерархическими или неиерархическими, фиксированными или динамическими.

Динамические методы включают методы маршрутизации, зависимые от времени, в которых образец маршрутизации изменяется через фиксированные интервалы времени. Интервалы времени планируются заранее на основании и в зависимости от состояния или событий маршрутизации, в ходе которых сеть автоматически изменяет стандартную маршрутизацию. Образец маршрутизации выбирается исходя из существующих условий на сети.

Рекомендации E.170-E.177 и E.350-E.353 относятся к маршрутизации и не рассматриваются в этом разделе. Однако представленные здесь технические рекомендации ссылаются на маршрутизацию трафика. С одной стороны, проектирование маршрутов основано на трафике. Например, технические характеристики, альтернативные обходные схемы маршрутизации основаны на соображениях эффективности и стоимости, динамические методы маршрутизации основаны на соображениях устойчивости при концентрированной перегрузке или в условиях отказа, или в случае ошибочного прогноза трафика. С другой стороны, измерение трафика в сети принимает во внимание методы маршрутизации и схемы маршрутизации.

Сетевое управление трафиком. Такое управление гарантирует, что сеть будет работоспособна при любой перегрузке или в условиях отказа. Управление трафиком может быть защитным или экспансивным. Защитное управление, такое как коды блокировки или вызов программы ограничения доступа к ресурсам, при обработке вызовов гарантирует, что сеть не пропадает впустую и не будет ограничивать поток вызовов, требующих многих сетевых ресурсов (при перегрузке).

Экспансивное управление трафиком перенаправляет трафик по другому адресу к тем участкам сети, которые не перегружены. Управление трафиком обычно проводится в центрах управления, где управление проводится в реальном масштабе времени путем сбора рабочих характеристик сети с помощью совокупности дисплеев. Управление трафиком обычно производится оператором на основании заранее запланированного расписания (когда предсказано специальное событие) или в реальном масштабе времени.

В организации ITU- T сетевое управление трафика находится в области ответственности рабочей группы WP 2/2. Рекомендации E.410 к E.417, относящиеся к этой области, не рассматриваются в этом разделе. Однако ссылки на управление трафиком даются в технических рекомендациях - например в требованиях к измерениям, в рекомендациях измерения рабочих характеристик, в реальном масштабе времени. Они требуют учета сетевого управления трафиком.

Сервисные методы защиты: они относятся к трафику класса вызова и управляют классом обслуживания для некоторых потоков трафика путем дискриминационного ограничения доступа к группам каналов с небольшой емкостью. Сервисная защита используется, чтобы обеспечить стабильность в сетях с неиерархическими системами маршрутизации, ограничивая трафик перегрузки к альтернативному маршруту (маршрут последнего выбора), который отделен от маршрутов первого выбора. Они также применяются, чтобы сбалансировать GoS между потоками трафика, требующими различной пропускной способности, или дать приоритетное обслуживание одному типу трафика.

Управление трафиком на уровне пакета: это управление гарантирует, что для принятых вызовов цели GoS класса обслуживания пакета удовлетворены при любом состоянии сети и что достигнута различная эффективная стоимость уровня обслуживания на уровне пакета между услугами с различным требованиями к качеству обслуживания ( QoS ).

Управление в сетях сигнализации и интеллектуальных сетях: учитывая, что такие сети являются нервной системой всей сети, ключевая цель проектирования и работы системы управления - максимизировать их устойчивость, то есть их способность противостоять перегрузкам и отказам сетевых элементов в сети обеих трафиков.

Это достигается с помощью избыточности сетевых элементов и с помощью сочетания управления перегрузкой и всплесками нагрузки, как объясняется в рекомендациях E.744, которые будут рассмотрены ниже.

Классифицируем рекомендации измерения нагрузки и управления нагрузкой, которые относятся к сетям с коммутацией каналов, коммутации пакетов, сетям сигнализации и интеллектуальной сети.

Сети с коммутацией каналов

Рекомендации по управлению нагрузкой и измерению нагрузки сетей с коммутацией каналов перечислены в таблице 1.7. Эти рекомендации посвящены измерению нагрузки и обслуживают методы защиты, принимающие во внимание методы маршрутизации трафика.

Рекомендации E.520, E.521, E.522 и E.524 рассматривают измерение нагрузки групп канала или групп высокого использования (последнего выбора), имеющих для соединения единственную скорость (или единственный слот). Сервисные методы защиты не рассматривают в этих рекомендациях.

Рекомендация E.520 содержит методы для измерения нагрузки каналов одного пути из группы ( рис.11.1a).

Рекомендации E.521 и E.522 обеспечивают методы для измерения нагрузки простых альтернативных маршрутов, расположенных, как показано на рис.1.11б, где есть маршруты первого и второго выбора, а избыточный трафик поступает той же самой группе каналов.

Рекомендации E.521 обеспечивают методы для измерения нагрузки, группы последнего выбора, удовлетворяющей требования GoS для данной величины групп каналов высокого использования. Рекомендации E.522 содержат информацию о том, как измерять трафик групп высокого использования, чтобы минимизировать стоимость всего проекта.

Рис. 1.11. Примеры планирования группы каналов

Рекомендация E.524 обеспечивает регулирование перегрузок для неслучайных заявок, которое учитывает измерение нагрузки более сложных случаев, как например те, что показаны на рис. 1.11 (в). Рассмотрены несколько подходов и проведено их сравнение с точки зрения точности и сложности.

Рекомендация E.525 вводит сервисные методы защиты для сетей, которые имеют соединения с одной и той же скоростью. Оно описывает приложения и доступные методы:

• разбиения групп каналов;
• резервирования каналов (резервные комплекты или для сетей с коммутацией пакетов, резервирование пропускной способности);
• применения виртуальных каналов.

Рекомендации указывают методы оценки вероятности блокировки:

• каждого потока трафика и групп каналов;
• единственного пути;
• для альтернативных планов маршрутизации.

Они учитывают измерение нагрузки групп каналов и пороги нагрузки, определяющие методы защиты.

Сравнение методов сервисной защиты сделаны с точки зрения эффективности защиты от перегрузки, устойчивости и пиковых перегрузок.

Рекомендации E.526 и E.527 применяются для измерения нагрузки групп каналов, обслуживающих мультислотовые (или мультискоростные) соединения. Обе рекомендации регламентируют сервисные методы защиты.

Рекомендация E.526 рассматривает группы каналов единственного пути, а рекомендация E.527 имеет дело с альтернативными схемами маршрутизации.

Таблица 1.8 перечисляет сведения, которые рассматриваются в каждой из рекомендаций, упомянутых выше.

Рекомендация E.528 содержит сведения об измерении нагрузки конкретного, но очень важного типа группы каналов, где используется цифровая аппаратура мультиплексирования каналов ( DCME - Digital Circuit Multipiaction Equipment), чтобы достигнуть статистического мультиплексирования при связи через спутник. Рекомендация позволяет сохранить каналы посредством интерполяции речевых пакетов различных каналов, используя в своих интересах паузу в передаче (тишину), возникающую при передаче.

Теперь поговорим о методах измерения нагрузки для групп каналов, Эти меоды обеспечивают измерение интегрального трафика, который содержит голос, факсимильные и речевые данные.

Рекомендация E.731 посвящена измерению нагрузки групп каналов и рассматривает специальные особенности N-IDSN, которые влияют на разработку трафика. Кроме мультислотовых соединений и методов защиты сервиса, рекомендация изучает взаимодействие характеристик. Например, характеристик, затрагивающих либо выбор группы каналов, либо требуемое число каналов: резервирование сервиса (резервирование каждого или выделение совместных ресурсов по требованию услуги) и соединений "точка ко многим точкам".

Рекомендация E.529 - сборник всех методов измерения нагрузки для групп каналов или соглашений по альтернативной маршрутизации, рассмотренных в предыдущих рекомендациях. Здесь даны рекомендации измерения нагрузки всей сети, использующей цели уровня обслуживания ( GoS ) "из конца в конец".

Даны также методы измерения нагрузки для сетей с фиксированной маршрутизацией и с маршрутизацией, зависящей от времени, состояния или от событий. Даются принципы разложения сетей на зоны, которые можно считать статистически независимыми, и итерационная процедура, которая требуется для оптимизации сети.