IP-tarmoqlarida xizmat ko’rsatish sifatini ta’minlash masalalari
25.11.2008
Rukn: Internet.
Muallif: Shinnazar Seytnazarov.

pic

Xizmat ko‘rsatish sifati (Quality of Service, QoS) telekommunikatsiya sohasining butun taraqqiyoti mobaynidagi eng muhim mavzulardan biri hisoblanib kelingan. Yaqin vaqtlargacha Internet xizmati ko‘rsatuvchilar va boshqa yirik kompaniyalar nutqiy axborot, videotasvir va boshqa turdagi trafiklarni uzatish uchun alohida tarmoqlar qurishga majbur bo‘lganlar. Hozirgi kunga kelib, barcha tarmoqlarning IP (Internet Protokol) protokol asosidagi ma’lumotlarni paketli shaklda uzatuvchi yagona tarmoqqa birlashayotgani hech kimga sir emas.

Eng katta IP tarmoq bu, shubhasiz, Internetdir. Internet va korporativ Intranetlar o‘sishda davom etayotgan ekan, shu bilan birga, noan’anaviy turdagi xabarlarni uzatishga yo‘naltirilgan ilovalar soni ham ortib bormoqda. Bunga IP tarmoq orqali nutqni uzatish (Voice over IP, VoIP) yoki videokonferensiyani misol qilish mumkin. Demak, Internet foydalanuvchilari va turli tarmoq ilovalari soni kun sayin ortib borishi bilan mavjud tarmoqlar qatorida yangi paydo bo‘layotgan ilovalar va xizmatlarni qo‘llab — quvvatlay olish ham zarur bo‘ladi.

Paketlar kommutatsiyasining paketli tarmoq orqali bir vaqtning o‘zida har xil turdagi trafiklarni (ovoz, tasvir va matn) uzatish uchun qo‘llanilishi, talab qilinayotgan xizmat ko‘rsatish sifatini ta’minlashning yangi usullarini ishlab chiqishni dolzarb masalaga aylantirdi. QoS usullari tutilishlarga sezgir trafiklarning (masalan, ovozli) tutilishlar darajasini pasaytirish va shuningdek, o‘rtacha tezlikni ta’minlab berishlari kerak. Qo‘yilgan vazifaning murakkabligi shundaki, paketlar kommutatsiyasi usuli aslida tutilishlarga sezgirligi past bo‘lgan, ya’ni tarmoqning oraliq qurilmalari (masalan, marshrutizatorlar) buferlarida yuzaga keladigan tasodifiy tutilishlar katta xalaqit tug‘dirmaydigan trafiklar uchun mo‘ljallangan.

UFTT (Umumiy Foydalanish Telefon Tarmog‘i) qurishda va tatbiq etishda kafolatlangan xizmat ko‘rsatish sifatini ta’minlash shundan iboratki, telefon chaqirig‘iga xizmat ko‘rsatish barcha belgilangan me’yorlarga shu-ningdek, nutqni uzatish sifat ko‘rsatkichiga mos kelishi kerak. Bu me’yorlar majmui ITU (International Telecommunication Union — Xalqaro Elektr Aloqa Ittifoqi) va ETSI (European Telecommunications Standarts Institute — Yevropa Telekommunikatsiya Standartlari Instituti) hujjatlarida keng yoritib berilgan.

Elektr aloqada xizmat ko‘rsatish sifatiga aloqador standartlar orasida asosiy o‘rinlardan birini ITU ning E.800 tavsiyasi egallaydi.

1. Ishchi tavsiflararo (unumdorlik, ishonchlilik, yo‘qotishlar, tutilishlar) va tarmoqlararo tavsiflar o‘rtasida aloqa tuzilmasini aniqlovchi ITU ning G.1000 tavsiyasiga qo‘shimcha ravishda ITU G.1010 tavsiyasi oxirgi foydalanuvchiga yo‘naltirilgan ilova talab qiladigan parametrlarni o‘zida namoyon qiladi ([url=http://www.itu.int]www.itu.int[/url]).

UFTT da xizmat modeli“bog‘lanish o‘rnatish” tamoyiliga asoslangan edi va bundan keyingi X.25, Frame Relay va “virtual kanallar” modeliga asoslangan Keng Polosali Integral Xizmat Ko‘rsatuvchi Raqamli Tarmoqlar (Broadband Integrated Services Digital Network, B-ISDN) kabi ma’lumot uzatish texnologiyalari keng tarqaldi. B-ISDN tarmoqlarida ITU’ning I.356 va I.610 kabi tavsiyalari hamda ATM forumi xizmat ko‘rsatish sifati parametrlari va ularni tarmoqning oxirgi punktlari o‘rtasidagi ulanishda aniqlash usullarini ko‘rsatib beradi.

Bugungi kunda hammaga ma’lumki, kanallar kommutatsiyasi va paketlar kommutatsiyasi asosidagi tarmoqlar IP protokollar oilasiga asoslangan umumiy infratuzilma yaratish tomon asta-sekinlik bilan harakat qilmoqda. Bu jarayon esa “konvergensiya” nomini oldi. Konvergensiya tufayli vujudga keladigan infratuzilma telefon, televideniye va Internet tarmog‘idan an’anaviy foydalanuvchilar ilovalarining trafiklari transportini ta’minlay oladi. Lekin, hozirgi kunda konvergensiya jarayoni sekin yuz bermoqda.

Bunga sabab, tarmoqlar va xizmatlar konvergensiyasini hamda bugungi kunda kelgusi avlod tarmoqlari sifatida qaralayotgan IP asosidagi yagona tarmoq qurish jarayoniga to‘sqinlik qiluvchi omillardan biri hisoblangan- zarur xizmat ko‘rsatish sifatini ta’minlash muammosidir. Kelajakda IP tarmoqlarda konvergensiya imkoniyatlarini to‘liq ro‘yobga chiqarish uchun tarmoq resurslarini taqsimlashning va trafiklarni boshqarishning yangi usullarini ishlab chiqish zarur. Bu esa, o‘z navbatida, oxirgi foydalanuvchilar tomonidan qo‘llaniladigan ko‘p sonli va xilma-xil ilovalar uchun xizmat ko‘rsatishsifat ko‘rsatkichining turli darajalarini ta’minlash imkonini beradi.

Quyida xizmat ko‘rsatish sifati bilan ta’minlangan IP tarmoqlarning asosiy afzalliklari sanab o‘tilgan:
• mavjud va paydo bo‘layotgan multimediya xizmatlari hamda ilovalarni qo‘llab-quvvatlashni ta’minlash. Masalan, ovozni IP tarmoq orqali uzatish (VoIP) kabi bir qator yangi ilovalar xizmat ko‘rsatish sifatiga-aniqlangan talablar qo‘yadi.
• xizmat ko‘rsatish kafolatini va tarmoq trafigini differensiyalashni ta’minlash.

Bu xususiyat audio, video va ilovalar trafiklarini yagona IP tarmoq miqyosida birlashtirish uchun zarur hisoblanadi.
• Internet xizmati ko‘rsatuvchilar uchun mijozlarga qo‘shimcha xizmat turlarini taqdim qilishga yo‘l ochadi.
• xususiy Virtual Tarmoqlar (Virtual Private Networks — VPNs) kabi yangi texnologiyalar rivojida sezilarli rol o‘ynaydi.

Tarmoq trafigi oxirgi punktlar ilovalari paydo qiladigan turli oqimlardan iborat bo‘ladi. Bu ilovalar bir-biridan xizmat ko‘rsatishga va tarmoq ishchi tavsiflariga bo‘lgan turli talablari bilan farqlanadi. Shuningdek, tarmoqdagi QoS bilan bog‘liq muammolarni hal qilish uchun, tarmoq ilovalarining qay turiga mansubligini bilish kerak.

pic

IP tarmoqlarda xizmat ko‘rsatish sifatini standartlashtirish bo‘yicha ITU’ning hujjatlarida, yo‘naltirilgan IP protokollariga asoslangan tarmoqlar uchun QoS ni ta’minlash muammosi yechimlari quyidagi bosqichlardan iborat:
• IP tarmoqlarning kelishilgan, umumiy ishchi tavsiflar va me’yorlarni yaratish;
• “terminal-terminal” tuzilmasida belgilangan xizmat ko‘rsatish sifat ko‘rsatkichlarini ta’minlovchi tarmoq mexanizmlarini tatbiq qilish;
• signalizatsiya protokolida xizmat ko‘rsatish sifat ko‘rsatkichining me’yoriy qiymatining tanlanishi;
• qo‘llab-quvvatlovchi tarmoq mexanizmlar tuzilmasini ishlab chiqish.

2002-yilda ITU-T yuqorida sanab o‘tilgan bosqichlardan birinchisiga aloqador xalqaro standartlarni e’lon qildi. ITU Y.1540 tavsiyasi IP tarmoqlarda paketlarni uzatish uchun standart tarmoq tavsiflarni aniqlaydi. ITU Y.1541 tavsiyasi esa Y.1540 tavsiyasida aniqlangan parametrlar uchun me’yoriy qiymatlarni belgilab beradi. Shuningdek, bu tavsiya ilovalariga bog‘liq holda xizmat ko‘rsatish sifatining oltita sinfi ko‘rsatilgan.

Bu tavsiyalar telekommunikatsiya sohasidagi barcha operatorlar, provayderlar, tarmoq qurilmalari ishlab chiqaruvchilari va oxirgi foydalanuvchilar uchun juda muhim hisoblanadi. Tarmoq operatorlari va provayderlar ulardan loyihalashtirishda, joriy qilishda va oxirgi foydalanuvchilarning xizmat ko‘rsatish sifatiga bo‘lgan talablariga mos holda IP tarmoqlarni baholashda foydalanadilar. Ishlab chiqaruvchilar bu tavsiyalarga suyangan holda, tarmoq provayderlari talablariga javob beruvchi qurilmalarni ishlab chiqaradilar. Nihoyat, foydalanuvchilar esa, ayniqsa, korporativ mijozlar Y.1540 va Y.1541 tavsiyalarni iste’molchilarning talablariga mos holda real IP tarmoqlar tavsiflarini baholashda qo‘llaydilar [Г. Г. Яновский «Качество обслуживания в сетях IP»//«Вестник связи», № 1, 2008].

Y.1540 tavsiyasida foydalanuvchilar tomonidan baholanadigan oraliq xizmat ko‘rsatishsifatiga (manbadan qabul qiluvchigacha) ularning ta’sir darajasini belgilab beruvchi quyidagi tarmoq tavsiflari ko‘rib chiqiladi [Ш.Вегешна, «Качество обслуживания в сетях IP»//«Вестник связи», №1, 2008, M.: Издательский дом «Вильямс», 2003].
• tarmoqning unumdorligi;
• tarmoq va tarmoq elementlarining ishonchliligi;
• tutilishlar;
• tutilishlar variatsiyasi (djitter);
• paketlar yo‘qolishi;
• paketlar uzatilishidagi xatoliklar;

Tarmoq unumdorligi yoki ma’lumotlar uzatish tezligi yoki “1” sekund yoki “iga” bitlarda o‘lchanuvchi uzatishning samarador tezligini belgilaydi. Shuni ham aytib o‘tish kerakki, bu parametrning qiymati o‘tkazish polosasi deb xato nomlanuvchi, tarmoqning maksimal o‘tkazish xususiyati bilan mos kelmaydi.

Tarmoq va tarmoq elementlari ishonchliligi. Foydalanuvchilar har doim aloqa tizimlaridan yuqori darajadagi ishonchlilikni kutadilar. Tarmoq ishonchliligi “tayyorlik” koeffitsiyenti bilan baholanadi. Ideal holatda tayyorlik koeffitsiyenti 1 ga teng bo‘lishi kerak, ya’ni, tarmoqning 100 foiz tayyorligini ko‘rsatadi. Amaliyotda tayyorlik koeffitsiyenti 0 va 9 raqamlari bilan ifodalanadi. Masalan, 0,999 tarmoqqa yiliga 9 soat kirish imkoniyati bo‘lmasligini bildiradi. UFTT tarmog‘ining tayyorlik koeffitsiyenti 0,99999 bilan ifodalanadi, bu esa yiliga 5,5 minut deganidir.

Shuni ta’kidlash kerakki, an’anaviy qurilmalar asosida, ya’ni serverlar, marshrutizatorlarda qurilgan IP tarmoqlarda 0,99999 tayyorlik koeffitsiyentini ta’minlash jiddiy muammolardan biri sanaladi. Buning sababi shuki, IP tarmoqlarda axborotni qayta ishlash UFTT dagi kabi apparat ta’minotiga emas, balki dasturiy ta’minotga asoslangan.

IP paket yetkazishdagi tutilish (IP paket transfer delay, IPTD). IPTD parametri (t2-t1) vaqt oralig‘i ya’ni, ikkita jarayon yuz berish vaqtlari o‘rtasidagi farq bilan aniqlanadi. Bu yerda, t1 — paketning tarmoq kirish nuqtasiga kirish vaqti, t2 — paketning tarmoq chiqish nuqtasidan chiqish vaqti va (t2-t1)Tmax.

Umumiy holda, IPTD parametri muvaffaqiyatli uzatilgan va shuningdek, xatoliklarga ega bo‘lgan barcha paketlarning manbadan qabul qiluvchigacha yetkazishga sarflangan vaqt bilan aniqlanadi.

pic

IP paketlar yetkazishning o‘rtacha tutilish parametri uzatilgan va qabul qilingan paketlarning tutilishlarining o‘rta arifmetik qiymati orqali aniqlanadi. O‘rtacha tutilish qiymati tarmoqda uzatilayotgan trafikka, foydalanish imkoni bo‘lgan tarmoq resurslariga va ko‘p hollarda, o‘tkazish xususiyatiga bog‘liq bo‘ladi. Yuklanishning ortishi va kirish imkoni bo‘lgan tarmoq resurslarining kamayishi tarmoq tugunlarida navbatning oshishiga va bu o‘z navbatida paketlar yetkazilishida o‘rtacha tutilish vaqtining oshishiga olib keladi.

Nutqiy va videoaxborotlar tutilishga sezgir trafiklarga misol bo‘la oladi. Agar paket yetkazishdagi tutilish belgilangan Tmax qiymatdan oshib ketsa, bunday paketlar tashlab yuboriladi. Real vaqt ilovalarda masalan, IP telefoniyada bu holat nutq sifatining yomonlashishiga olib keladi. IP paketlarning o‘rtacha tutilishi bilan bog‘liq cheklovlar Voice over IP(VoIP), videokonferensiya va boshqa real vaqtilovalarda muhim rol o‘ynaydi.

IP paketlar tutilishi variatsiyasi (IP paket delay variation, IPDV). Vk parametr IPDV tutilish variatsiyasini tavsiflaydi. Bu parametr k indeksli IP paket uchun, shu paketning tarmoq kirish va chiqish nuqtalari orasidagi tutilishning absolyut qiymati Xk va tutilishning belgilangan etalon qiymati, d1, 2, orasidagi farq orqali aniqlanadi, ya’ni:

Vk = Xk — d1,2

Manba va qabul qiluvchi o‘rtasida IP paket yetkazilishidagi etalon tutilish vaqti, d1, 2 mazkur tarmoq nuqtalari orasida birinchi IP paket yetkazilishidagi tutilishning absolyut qiymati orqali aniqlanadi. IP paketlar tutilish variatsiyasi, ya’ni djitter, ketma-ket jo‘natilgan paketlar qabul qiluvchiga betartib vaqtda yetib borishida namoyon bo‘ladi. IP telefoniya tizimida bu holat tovushda buzilish paydo bo‘lishiga va nutqni farqlash imkoniyatining yomonlashishiga olib keladi.

IP paketlar yo‘qolish koeffitsiyenti (IP packet loss ratio, IPLR). IPLR koeffitsiyenti yo‘qolgan paketlar umumiy sonining uzatilgan va qabul qilingan paketlar umumiy soniga nisbati orqali aniqlanadi. IP tarmoqlarda paketlar yo‘qolishi ularning uzatilishidagi tutilish qiymatining me’yoriy qiymat ya’ni, Tmax dan oshib ketgan holda yuzaga kelishi mumkin. Agar paketlar yo‘qolsa, qabul qilayotgan tomon talabi bo‘yicha ular qayta jo‘natilishi mumkin. VoIP tizimlarida qabul qiluvchiga Tmax’dan katta tutilish vaqti bilan yetib kelgan paketlar tashlab yuboriladi. Bu esa o‘z navbatida qabul qilinayotgan nutqda buzilishlar paydo bo‘lishiga olib keladi. Bunga asosiy sabablardan biri, tarmoq tugunlarida navbatning oshib ketishidir [А.В.Розляков, «IP-telefoniya», M.: EKO- TRENDZ, 2003].

IP paketlar xatoligi koeffitsiyenti (IP packet error ratio, IPER). IPER koeffitsiyenti xatolik bilan qabul qilingan paketlar sonining barcha qabul qilingan paketlar soniga nisbati orqali aniqlanadi.

Y.1541 tavsiyasida kuzatish mobaynidagi tarmoq tavsiflarining haqiqiy qiymatlarini o‘lchash bilan bog‘liq parametrlar tizimi keltirilgan. Ko‘pincha, IP telefoniyada uzatish tezligi 50 paket/s bo‘lgan holda kuzatish intervali 1 — 20 s tartibda olinadi. Tutilish, djitter va yo‘qolishlarni o‘lchash uchun olinadigan interval esa 60 s dan kam bo‘lmasligi kerak.

Y.1541 tavsiyasi xizmat ko‘rsatish sifati sinflari va ilovalar o‘rtasida moslik o‘rnatadi. Ular quyidagilar:
• Sinf 0 — yuqori darajali interaktivlik bilan xarakterlanadigan, djitterga sezgir bo‘lgan real vaqt ilovalari. Masalan, VoIP va videokonferensiya;
• Sinf 1 — interaktiv, djittergasezgirreal vaqt ilovalari (VoIP, videokonferensiya);
• Sinf 2 — yuqori darajali interaktiv ma’lumotlar tranzaksiyasi. Masalan, signalizatsiya;
• Sinf 3 — interaktiv ma’lumotlar tranzaksiyasi;
• Sinf 4 — past darajali yo‘qotishli ilova. Masalan, qisqa tranzaksiya, ma’lumotlar massivi;
• Sinf 5 — IP tarmoqlardan an’anaviy foydalanish.

Tarmoqning asosiy xususiyatlaridan biri turli ilovalar talab qilayotgan xizmat ko‘rsatish sifati darajasini ta’minlashdir. Bu darajalar tarmoq unumdorligi tavsiflari — o‘tkazish polosasi, tutilishlar, paketlar yo‘qolishiga ko‘ra quyidagi uchta sinfga bo‘linadi [Ш.Вегешна, «Качество обслуживания в сетях IP»//«Вестник связи», №1, 2008, M.: Издательский дом «Вильямс», 2003].

Ma’lumotlarni kafolatlanmagan yetkazish (best effort service). Paketning borish vaqtini va hattoki, uning belgilangan punktga yetib borishini kafolatlamasdan tarmoq tugunlari o‘rtasidagi aloqani ta’minlash. Lekin, paketlarni tashlab yuborish faqatgina, marshrutizatorning kirish yoki chiqish navbati buferida yuklanish ro‘y bergandagina sodir bo‘lishi mumkin. Shuningdek, paketlarni kafolatlanmagan shaklda yetkazish hozirgi kunda Internetni qo‘llab — quvvatlaydigan birdan — bir xizmat turidir. Unumdorlikning birmuncha past bo‘lishiga qaramasdan, axborot uzatishga yo‘naltirilgan ko‘pchilik ilovalar (masalan, FTP protokoli yordamida axborot almashinishni ta’minlovchi ilova) uchun bu xizmat yetarli hisoblanadi.

Differentsiyal xizmat ko‘rsatish (Differentiated service). Xizmat ko‘rsatishni differensiyallash trafiklarni xizmat ko‘rsatish sifatiga qarab sinflarga ajratadi. Har bir trafik sinfi tarmoq tomonidan shu sinf QoS mexanizmlariga mos holda qayta ishlanadi. Shuni ham ta’kidlab o‘tish joizki, differensiyal xizmat ko‘rsatish ko‘rsatiladigan xizmat kafolatini o‘z-o‘zidan ta’minlamaydi, ya’ni, trafik har biri o‘z mavqeiga ega bo‘lgan sinflarga taqsimlanadi. Shu sababli ham, differensial xizmat ko‘rsatish ko‘p hollarda yumshoq QoS (soft QoS) deb yuritiladi. Differensial xizmat ko‘rsatishni jadal trafikli ilovalar mavjud tarmoqlarda qo‘llash qulaydir.

Kafolatlangan xizmat ko‘rsatish (Guaranteed service). Kafolatlangan xizmat ko‘rsatishtrafik oqimlari tomonidan xizmat ko‘rsatishga bo‘lgan maxsus talablarni qondirish maqsadida tarmoq manbalarini rezervlaydi. Kafolatlangan xizmat ko‘rsatishga mos ravishda trafikning barcha harakat trayektoriyasi bo‘ylab tarmoq manbalarini dastlabki rezervlash bajariladi. Kafolatlangan xizmat ko‘satishni tarmoq manbalariga bo‘lgan qat’iy talablari tufayli ko‘p hollarda qattiq QoS (hard QoS) deb ham ataydilar. Kafolatlangan xizmat ko‘rsatishni talab qiladigan ilovalarga ovozli axborotni va videotasvirni uzatishni amalga oshiruvchi multimediya ilovalari kiradi.

Nutqni Internet orqali uzatishga mo‘ljallangan interaktiv ilovalar yetarli darajada, agar paketlar orasidagi tutilish 100 ms dan ko‘p bo‘lmasa, yaxshi ishlashi mumkin. Masalan, Internet — telefoniya ilovasi uchun o‘tkazish polosasi eng kamida 8 kbit/s bo‘lgan va paketlar orasidagi tutilish vaqti 100 ms dan yuqori bo‘lmagan axborot uzatish kanali zarur.

Xulosa sifatida shuni aytish mumkinki, IP tarmoqlarda talab qilingan xizmat ko‘rsatish sifati muammosi yechimlariga kafolatlangan o‘tkazish polosasi taqdim qilinishi, tarmoq mexanizmlarining, ya’ni, marshrutizatorlar va shlyuzlarning unumdorligining oshirilishi, yuqori o‘tkazish xususiyatiga ega magistral liniyalar ishlatilishi va tarmoq resurslaridan samarali foydalanilishi orqali erishish mumkin.

Orphus system
O'zbеkistonda AKT yangiliklaridan birinchilar qatorida xabardor bo'lish uchun Telegramda infoCOM.UZ kanaliga obuna bo'ling.
Telegramga qo`shmoq
WhatsAppga qo`shmoq
Odnoklassnikiga yubormoq
VKontakteda bo`lishmoq