Управление трафиком

Управление трафиком предназначено для обеспечения качества обслуживания доставки информации конечному потребителю и эффективным использованием ресурсов сети. Управление трафиком можно классифицировать по трем уровням:

• управление пакетами;
• управление доступом;
• управление потоком.

Рассмотрим вначале управление пакетами. В основном это организация очередей пакетов, планирование передачи пакетов в коммутаторах, маршрутизаторах и мультиплексорах. Оно обеспечивает дифференцированную обработку и исправление пакетов, принадлежащих различным классам. Любой коммутатор ATM может рассматриваться как узел, куда прибывают потоки пакетов, где они демультиплекируются, коммутируются и снова мультиплексируются и передаются на выход. Коммутаторы пакетов содержат буферную память, чтобы гарантировать, что прибывающие одновременно пакеты не будут потеряны. Поэтому путь, который проходит пакет по сети, может быть представлен в виде последовательности систем очередей, как это показано на рис. 7.1.

Пунктирные стрелки показывают пакеты от других потоков, которые "перемешиваются" с пакетами в смысле занятия буферов и передачи по дальнейшим участкам пути. Эти потоки могут входить в один узел и расходиться по другим узлам, поскольку они в принципе принадлежат различным потокам.

Обработка пакета вдоль пути - это накопление и обработка очереди от систем. Например, общее время задержки в сети есть сумма индивидуальных задержек в каждой системе.

увеличить изображение
Рис. 7.1. Модель прохождения пакетов через сеть

Если можно гарантировать, что задержка в каждой системе может сохраниться ниже некоторой верхней величины, то задержка из конца в конец может сохраниться ниже суммы этих величин. Также представляет интерес наблюдение за фазовым дрожанием (jitter) времени задержек пакетов. Фазовое дрожание показывает изменение времени задержек пакетов и обычно измеряется как разность минимальной задержки и максимального значения задержки.

Также представляет интерес характеристика "потеря пакета". Потеря пакета возникает, когда пакет поступает на вход системы очередей, в которой отсутствуют доступные буфера. Причины потери пакета - это:

• пачки в поставке пакетов;
• увеличенное время передачи из-за наличия большого числа длинных пакетов;
• большого потока пакетов на участке "сеть-пользователь".

Вероятность потери пакета из конца в конец - это вероятность потери пакета по всему пути. Она ограничена суммой вероятностей потери в каждой системе.

Обратим внимание, что данные рассуждения не ограничены исключительно передачей пакетов, ориентированной на соединение. В случае передачи пакетов без установления соединения передача каждого пакета будет иметь различные характеристики. Если каждый пакет проходит различный путь, то трудно при этом собирать информацию о характеристиках передачи пакетов. С другой стороны, результаты этого анализа будут сохраняться в сетях пакетной коммутации без установления соединения на время установления всего отдельного соединения между источником и пунктом назначения^{1Например, в сетях IP путь между источником и пунктом назначения остается фиксированным, пока процедура маршрутизации не обновляет маршрут, изменяя таблицы маршрутизации.}

Сети пакетной коммутации предназначены для предоставления широкого набора услуг с разнообразными требованиями к качеству обслуживания. Чтобы выполнить эти требования услуг, система организации очереди должна поддерживать стратегии, называемые планированием очереди. Рассмотрим теперь множество этих стратегий.

Дисциплина обслуживания "в порядке поступления" и приоритетные очереди

Самый простой подход к планированию очереди - дисциплина FIFO (first in first out) в порядке поступления ("первым пришел, первым вышел"), где пакеты передаются в порядке их поступления, как показано на рис. 7.2. Пакеты отклоняются, когда буфер полностью занят. Задержка и потеря пребывающих пакетов такого типа очереди зависят от интервала времени между двумя поступлениями соседних пакетов, а также от их длины. Когда интервалы между поступлениями пакетов становятся слишком малыми или длина пакета значительно увеличивается, пакеты будут иметь тенденцию к созданию и очереди тогда будут расти, ухудшая характеристики сети. Поскольку при дисциплине обслуживания в порядке поступления в очередь все пакеты обрабатываются без приоритетов, невозможно обеспечить различные информационные потоки отличающимися требованиями к качеству обслуживания. При такой дисциплине обслуживания возникает напряженная ситуация (hogging), когда пользователь, передающий пакеты на высокой скорости, заполняет буферы в системе, лишая других пользователей, работающих с меньшей интенсивностью, доступа к буферу.

увеличить изображение
Рис. 7.2. Дисциплина обслуживания: а) в порядке поступления; б) в порядке поступления с обслуживанием пакетов согласно приоритету

Дисциплина управления очередью может быть изменена для того, чтобы обеспечить выполнение различных требований к характеристикам потери пакета в различных классах нагрузки. На рис. 7.2б показан пример двух классов нагрузки. Когда число пакетов в буфере достигает некоторого порога, система не разрешает принимать пакеты низкого приоритета доступа (класс 2). Пакеты более высокого приоритета доступа (класс 1) принимаются, пока буфер не заполнится. В результате пакеты с более низким приоритетом доступа будут обслуживаться с более высокой вероятностью потери пакета.