Гибридтік байланыс желі құрылымдары

2.5.3 Әкімшілік басқару жазықтығындағы QoS механизмдері. Өлшемдер (Metering). Өлшемдер трафик параметрлерін бақылауды қамтамасыз етеді – мысалы, деректер ағынының SLA келісілген жылдамдықпен салыстырғандағы жылдамдығы. Өлшемдер нәтижелері бойынша пакеттерді тастау және Leaky Bucket және Token Bucket механизмдерін қолдану секілді белгілі бір механизмдер жүзеге асырылуы мүмкін.

Жеткізудің берілген ережелері  (Policy). Жеткізу ережелері ретінде мұнда желілік ресурстарға қолжетімділікті бақылау және әкімшілік басқару үшін қолданылатын ережелер жиынтығы түсіндіріледі. Осындай ережелер негізінде қызмет жеткізушілері басқару жазықтығында және деректер жазықтығында механизмдерді жүзеге асыруды жүзеге асыра алады. Жеткізу ережелерін мүмкін қолдану болып берілген ережелер бойынша маршрутизация, берілген ережелер негізінде пакеттерді сүзгілеу (пакеттерді таңбалау немесе лақтыру), берілген ағындарды тіркеу, қауіпсіздікке байланысты өңдеу ережелері табылады.

Трафикті қалпына келтіру (Traffic restoration). Осы ұсыныста трафикті қалпына келтіру ретінде жұмысты тоқтату жағдайында салдарларды жұмсартатын желінің реакциясы түсіндіріледі. Трафикті қалпына келтіру үдерістердің эталондық моделінің түрлі деңгейлерінде қарастырылады. Физикалық деңгейде SDH пайдаланғанда сенімділік автоматты қорғаныс коммутациясымен қамтамасыз едыбыседі. Тасымалдау желілерінің каналдық деңгейінде трафикті қалыптастыру сақиналық және ұяшықтық құрылымдар үшін дамыған арнайы механизмдермен қамтамасыз едыбыседі. Сәйкес рәсімдер АТМ технологиясында қарастырылған. Желілік деңгейдегі қалыптастыру (ІР технологиясы) MPLS технологиясының көмегімен жүзеге асырылады.

Қызмет көрсету деңгейі туралы келісім (Service Level Agreement). Заманауи желілерде қызмет көрсету сапасының қажетті деңгейін қамтамасыз ету концепциясындағы негізгі түсініктердің бірі болып қызмет көрсету деңгейі туралы келісім табылады. Бірінші SLA-шарттар Frame Relay, ATM және IP технологияларын қолданумен деректерді жіберу қызметтерін ұсыну кезінде 90 жылдар ортасында әзірленді. Осындай шарттардың қажетдыбысігі клиенттер тарапынан операторларға қойылатын талаптардың өсуімен туындады, олардың кәсібі ақпараттың сенімді және уақытында берілуіне байланысты бола бастады. SLA шарты қызметтер жеткізушісінің аса жауапкершілігін қажет етеді, оны түзейді. Белгілі бір дәрежеде бұл тапсырыс берушіні де түзетеді, себебі келісімді жасасуға сервис деңгейіне қойылатын талаптарды таладу кезеңі алдын алады.

Дереккөздердің бір қатарында  трафик бойынша шарт деп аталатын SLA келісімі деп пайдаланушы мен қызметтер провайдері/желілік провайдер арасындағы шартты айтады. Шартта пайдаланушының жабдығында қалыптасатын трафиктің негізгі сипаттамалары (профилі), және провайдер ұсынатын QoS параметрлері анықталады. SLA келісімінде бағалық сипаттамалар да болуы мүмкін. SLA техникалық бөлімі параметрлер жиынтығы мен олардың мәндерін анықтайды, олар бірге желілік провайдер тарапынан пайдаланушы трафигіне қамтамасыз едыбысетін қызмет көрсету деңгейін анықтайды.

SLA шарты статикалық (ұзақ мерзімге келісіледі – ай, жыл және т.б.) немесе динамикалық болуы мүмкін (әрбір сеанс үшін анықталады). Соңғы жағдайда QoS талап едыбысетін деңгейінің сұранысы үшін сигналдық хаттама пайдаланылуы тиіс (мысалы, RSVP). SLA келісімдері, ең алдымен, қызметтер жеткізушісінің олардың сапасын қамтамасыз ету бойынша нақты реттелген міндеттемелерін анықтайды (қызмет көрсету уақыты, мысалы, тәулік бойы немесетек қана жұмыс күндері; апатқа реакция беру уақыты; қызметкерлердің тапсырыс берушіге бару уақыты; апатты жабу уақыты және т.б.), сонымен қатар регламентті бұзғаны үшін айыппұл санкциялары. Шетелдік желілік провайдерлердің тәжірибесінен SLA құны кепілдік қызмет көрсету құнына қосылатыны белгілі және көптеген жағдайлар қатарында кепілдік қызмет көрсету құнынан бірнеше есе жоғары болуы мүмкін.

2.6 Біріктірілген қызметтерді ұсыну моделі (IntServ)

Интернет желісін академиялықтан коммерциялық инфрақұрылымға ауыстыру үдерісі, түйіндер саны мен пайдаланушылар санының өсуі, қызмет көрсету сапасына қоятын талаптары әртүрлі қосымшалар үшін пайдалану – осы факторлардың барлығы QoS қолдау механизмдерінің тез дамуын анықтады. ІР желілерінде туындаған жаңа шарттарға жауап ретінде, IETF комитеті Интернет желісінде қызмет көрсету сапасын қамтамасыз ету үшін модельдер мен механизмдердің үлкен жиынтығын ұсынды, олар осы модельдер мен механизмдерді әзірлейтін IETF комитетінің жұмыс топтарының атауларына сәйкес екі санатқа бөлінеді – біріктірілген қызметтер және дифференцияланған қызметтер.

Integrated Services Working Group жұмыс тобы ресурстарды біріктірілген резервтеу принципіне сәйкес құрылған біріктірілген қызмететрді ұсыну моделін жасады (немесе IntServ). IntServ моделі кідірістерге сезімтал нақты уақыт қосымшаларын қолдау үшін жасалды. Біріктірілген қызметтер моделін жүзеге асыратын механизмдер пакеттердің нақты ағынының берілу жолдары бойынша QoS кез келген деңгейін қолдау үшін барлық желілік қондырғылардың өзара әрекеттесуін қамтамасыз етуі тиіс.

IntServ тобының механизмдерінің арасында  аса толық RSVP (Resource ReSerVation Protocol) хаттамасы жасалған, оның маманданымы (RFC 2205) IETF комитетімен 1997 жылы қабылданды. IntServ тобының механизмдері қызмет көрсетудің қатты және абсолютті сапасына кепілдік беретін әдістер тобына жатады. RSVP хаттамасы біріктірілген қызмет көрсету механизмдерінің тобының аса белгілі өкілі болып табылады. Жалпы, RSVP дабылдама хаттамасы болып табылады, оған сәйкес қызмет көрсетудің қатты сапасына кепілдік беру мақсатында резервтеу және ресурстарды басқару жүзеге асырылады. Резервтеу ағынды жіберу басында ІР пакеттердің белгілі бір ағыны үшін өндіріледі. Ағынды анықтау (бір ағынға жататын пакеттерді анықтау) IPv6 әрбір пакетінің негізгі атауында орналасатын арнайы таңба бойынша жүзеге асырылады. Жолды резервтеуден кейін берілген сапамен барлық соңаралық байланыста қызмет көрседыбысетін аталмыш ағынның пакеттерін жіберу басталады.

RSVP хаттамасы тек қана сигнал  беру хаттамасы болып табылады. Трафиктің пакеттерін ауыстыру  фазасында қызмет көрсетудің  қажетті сапасын қамтамасыз ету  үшін ол маршруттаудың бар хаттамаларының бірімен, сонымен қатар трафикті басқару механизмдерінің жиынтығымен толықтырылған болуы тиіс.

QoS қажетті көрсеткіштерін қамтамасыз  ету тарапынан IntServ тобы хаттамаларының  мүмкіндіктеріне қарамастан, біріктірілген  қызмет көрсету әдістерін жүзеге асыру және кеңейту белгілі бір қиыншылықтармен байланысты, әсіресе аумақтық бөлінген желілерде. Жеке жағдайда, маршрутизаторлардың шектен тыс жүктелу мүмкіндігін және бір уақытта қызмет көрсететін ағындардың көп болған жағдайында желілік түйіндердегі жинағыштардың толып кетуін есепке алу керек. Сонымен қатар IntServ тобының хаттамалары масштабталу талаптарына жауап бермейтінін мойындау қажет.

Міндетті механизмдер жиынтығы тарапынан да маршрутизаторларға қойылатын  талаптардың жеткілікті түрде жоғары екендігі мәлім (RSVP, САС және т.б.). Сондықтан да 90-шы жылдардың екінші жартысында (дәл осы уақытта Интернет желілерінің шектен тыс өсуі байқалды) дифференциалды қызметтердің модельдері мен механизмдерін құру бойынша жұмыстар басталды (Diff-Serv). Бұл жұмыстар IETF комитетінің Differentiated Services Working Group тобымен жүргізілуде.

2.7 Дифференциалды қызметтерді ұсыну моделі

Дифференциалды қызметтер моделі (Differentiated Services, DiffServ) IETF комитетінің IntServ архитектурасындағы жұмыстарының логикалық жалғасы болып табылады. IntServ моделі принципінде жатқан кемшіліктер (қызмет көрсету сапасының қатты кепілдіктері, масштабтаудың төмен деңгейі) QoS қамтамасыз етудің аса иілімді механизмдерін құру қажеттігіне әкеп соқты. Дифференциалды қызметтерді ұсыну принциптерінің жалпы сипаттамасы (RFC-2475) 1998 жылдың желтоқсанында жарияланды, ал толығырақ маманданымы 1999  жылдың ортасында пайда болды. DiffServ әдістері IntServ әдістеріне ққарағанда салыстырмалы немесе жұмсақ қызмет көрсету сапасын қамтамасыз ететін механизмдер тобын құрайды.

DiffServ механизмдерінің негізгі идеясы  қызмет көрсету сапасының көрсеткіштеріне  қойылатын талаптармен ерекшеленетін  трафиктің санаттарының жиынтығына  арналған дифференциалданған қызметтерді  ұсынудан тұрады. IntServ механизмдеріндегідей, дифференциалданған қызметтерді жүзеге асыру үшін ІР желілерінде QoS қолдау архитектурасына кіретін механизмдер кеңінен қолданылады.

DiffServ моделінің орталық түсініктерінің  бірі болып менеджмент жазықтығында QoS механизмдерінің құрамына кіретін қызмет көрсету деңгейі туралы келісім табылады. DiffServ моделінде желі архитектурасы екі сегмент түрінде ұсынылады – шектік телімдер және ядро. Желіге кіру кезінде қолжетімділік түйінінде (шектік маршрутизаторда) қызмет көрсету сапасына жалпы талаптармен сипатталатын бір ағын пакеттерін шығару үшін пакеттер жіктеледі. Содан кейін трафик қалыптандыру рәсіміне ұшырайды (Traffic Conditioning механизмі). Трафикті қалыптандыру оның параметрлерін өлшеуді және қызмет көрсету деңгейі туралы келісім ретінде белгілі трафик бойынша шартта айтылған параметрлермен нәтижелерді салыстыруды болжайды  (Service Level Agreement, SLA). Егер SLA шарттары бұзылса, онда пакеттердің бір бөлігі лақтырылып тасталуы мүмкін. Желі ядросын құрайтын магистральдық маршрутизаторлар QoS талап ететін деңгейіне сәйкес пакеттердің жіберілуін қамтамасыз етеді.

Қызмет көрсету сапасы көрсеткіштерінің қажетті жиынтығына қойылатын талаптар әрбір пакеттің бір байттық арнайы жерінде беріледі - IPv4 хаттамасының Type of Service (ToS) октетінде немесе Ipv6 хаттамасының Traffic Class (ТС) октетінде. DiffServ моделінде бұл жер DS-байт деп аталатынын атап өткен жөн.

DS-байт құрамын көрсететін қызметтер түрі анықтайды. Алғашқы екі бит пакеттің басымдылығын анықтайды, келесі төртеуі – түйіндегі пакетке қызмет көрсетудің қажетті санаты, және екі бит қолданылмай қалады. Қызмет көрсету санаты мұнда өңдеу механизмін және қызмет көрсетудің қажетті сапасына сәйкес аталмыш түйіннен келесісіне пакетті жылжытуды білдіреді  (Per-Hop Behavior, РНВ). Осылайша, DS өрісінің көмегімен қызмет көрсету сапасының 32-ге дейінгі түрлі деңгейін анықтауға болады.

IETF RFC 2598 және RFC 2597 стандарттарында  DiffServ моделі үшін екі қызмететр  санаты анықталды. RFC 2598 маманданымында  қызмет көрсету сапасының мүмкін  деңгейлерінің арасындағы ең жоғарғысын қамтамасыз ететін «жедел жеткізу» санаты сипатталған (Expedited Forwarding, EF) (Premium Service) және ол кідіріс пен джиттердің минималды мәндерімен жеткізуді талап ететін қосымшалар үшін қолданылады.

«Кепілденген жеткізу» деп аталатын қызмет көрсетудің екінші санаты (Assured Forwarding, AF) RFC 2597 ұсынысында келтірілген. Кепілденген жеткізу санаты жедел жеткізу санатына қарағанда төменірек қызмет көрсету сапасының деңгейін ұстанады, бірақ «ең жақсы талпыныс» принципі бойынша қызмет көрсетуге қарағанда аса жоғары (Best effort). QoS осы өрісінің ішінде AF санаты трафиктің төрт типін және пакеттерді лақтырудың үш деңгейін анықтайды. Осылайша, AF санаты қызмет көрсету сапасының қажетті көрсеткіштерінің жиынтығына байланысты трафиктің 12 түріне дейін қызмет көрсету мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

Басымдылықтың белгілі бір деңгейі  мен трафик типіне сәйкес пакеттерді өңдеу кідірістер мен пакеттер джиттерлерін бақылауды қамтамасыз ететін кезектерге қызмет көрсетудің арнайы сызбаларымен жүзеге асырылады және ықтимал жоғалуларды болдырмайды.

Кезектерді басқарудың негізгі  механизмдерінің ішінен басым қызмет көрсетуді (Priority Queuing), өлшенген дұрыс  қызмет көрсетуді (Weighted Fair Queuing) және РНВ  механизміне сәйкес қызмет көрсетуді  (Class-Based Queuing) атап өтейік.

DiffServ моделіндегі трафикті жіктеудің  салыстырмалы қарапайымдылығы және  ресурстарды резервтеудің тесіп  өткен механизмдерінің жоқтығы  (end-to-end) IntServ механизмдеріне қарағанда  дифференциалданған қызметтердің  қолданылуының кең мүмкіндіктерін анықтайды. DiffServ механизмдерін желінің магистральдық ядросында қолдану оларды агрегирленген трафикті өңдеу үшін қолдануға мүмкіндік береді, ол шектік желі сегменттерінде бірігуі мүмкін. Мұндай амал мәселен ІР телефонияда тиімді болуы мүмкін, себебі онда дыбысдік ағындардың көпшілігі қызмет көрсетудің көрсеткіштеріне қойылатын бірегей талаптармен сипатталатын бір агрегирленгенген бірігеді.

Көрініп тұрғандай, DiffServ механизмдері каналдар коммутациясына негізделген  сандық телефондық желілерде алуға болатын QoS сондай деңгейіне кепілдік бере алмайды (мәселен, ISDN). Сонымен қатар, келешек желілерде осындай сапа деңгейін талап ететін қызметтер үлесі салыстырмалы түрде кішкентай болатынын күтуге болады, ал сол уақытта QoS қойылатын талаптары сыни қосымшалар үшін дифференциалданған қызметтердің модельдері мен механизмдері қызмет көрсету сапасының қажетті деңгейін қамтамасыз ете алатын болады.

Белгілі бір деңгейі мен трафик типіне сәйкес пакеттерді өңдеу кідірістер мен пакеттер джиттерлерін бақылауды қамтамасыз ететін кезектерге қызмет көрсетудің арнайы сызбаларымен жүзеге асырылады және ықтимал жоғалуларды болдырмайды.

Кезектерді басқарудың негізгі  механизмдерінің ішінен басым қызмет көрсетуді (Priority Queuing), өлшенген дұрыс  қызмет көрсетуді (Weighted Fair Queuing) және РНВ механизміне сәйкес қызмет көрсетуді (Class-Based Queuing) атап өтейік.

DiffServ моделіндегі трафикті жіктеудің  салыстырмалы қарапайымдылығы және  ресурстарды резервтеудің тесіп  өткен механизмдерінің жоқтығы  (end-to-end) IntServ механизмдеріне қарағанда дифференциалданған қызметтердің қолданылуының кең мүмкіндіктерін анықтайды. DiffServ механизмдерін желінің магистральдық ядросында қолдану оларды агрегирленген трафикті өңдеу үшін қолдануға мүмкіндік береді.

3 Гибридті байланыс желілерінде орнатылған байланыстың ықтималдық-уақыттық сипаттамаларын есептеу моделі

Кез-келген байланыс операторы  байланыс желілерін жетілдірген кезде, экономикалық факторларды басты назарға алады. Бір жағынан жаһандық жетілдіру  көп шығынды талап етіп, оның қайтарылым мерзімі ұзаққа созылуға алып келсе, екінші жағынан арналар коммутатциясынан кетіп, жаңа байланыс құрылғыларын орнату, болашақтағы шығындарды азайтуға және арналық ресурстарды тиімді пайдалануға алып келеді. Келесі ұрпақ желілеріне өту қолданыстағы телекоммуникациялық желілерді кезекпенен жетілдіру идеясына негізделеді. Сондықтан ҚР жаңа технологияларды ендіру кезінде, арналар мен дестелер коммутатциясына негізделген аралық кезеңнің болатыны сөзсіз. Осындай желілерді гибридтік желілер деп атаймыз.  

Келесі ұрпақ желілерін пайдалануға  енгізу кезеңінде пайдаланушылар мен  операторлардың тарапынан басты  назар ұсынылатын қызметтер сапасына аударылады.

Телекоммуникацияның бүгінгі дамуында, электрбайланысты стандарттаудағы  халықаралық ұйымдардың NGN желілеріндегі сигналды хабарлама берудің сапасына қойылатын талап реттелген. Біздің елімізде дауыстық хабарламалардың басым бөлігі арналар коммутатциясымен пакеттер коммутатциясына негізделген гибридті байланыс желілерінде айналымда болады. Осы гибридті байланыс желілерінде сигналды хабарламаны берудің сапасына қойылатын талап реттелмеген.