صفحه 1:
صفحه 2:
عنوان مطالب
این مبحث از قسمت تشکیل شده است:
ا)#وضعیت ترافيك در اینترنت و نيازمنديهاي آن
0محدوديتهاي مدل سرویس Best Effort
معرفي کیفیت سرویس
* نيازمنديهاي يك معماري کیفیت سرویس
اجزا يك معماري کیفیت سرویس
صفحه 3:
منابع
1- Xipeng Xiao and Lionel M. Ni, Internet QoS: A
Big Picture, IEEE Network * March/April 1999
2- W. Zhao, D. Olshefski and H.Schulzrinne,
Internet Quality of Service: an Overview,
2000
3- D.D. Clark, et. al, “Supporting Real-Time
Applications in-an Integrated Service Packet
Network,” 1992
صفحه 4:
7-۱ -وضعیت ترافیک در اینترنت و نیازمندیهای آن
انگیزه
_ در حال حاضر اینترنت تنها يك نوع سرویس بنام ۴۴۲0۲6 ]865 را ارایه مي
us
در اين مورد کنترل دسترسي به شبکه انجام نمیگیرد وتضميني نیز به ترافيك
پذیرفته شده داده نمیشود.
_ کاربردهاي موجود عمد تا انعطاف پذیر هستند:
+تاخیر و دورريزي بسته ها را تحمل مي کنند.
+نرخ ارسال خود را با وضعیت شبكه تنظيم مي كنند.
_ كاربردهاي جدید در اینترنت قابلیت انعطاف کاربردهاي مينتي داده بر مبناي۲6۳
را ندارند.
_آيا بايد کاربردها را تغییر داد یا اینترنت را که بتواند كاربردهاي جدید را حمایت
کند؟
صفحه 5:
انواع كاربردها
0 كاربردهاي انعطاف يذير
_مانند ترافيك داده و ترافيكم7]
_حساس به نرخ ارسال نیستند اگر چه نرخ بالاتر بهتر است ولي فراهم بودن
يك نرخ مشخص براي عملكرد آنها ضروري نيست.
0-كاربردهاي با جريان بيوسته
_گاه بنام كاربردهاي بلادرنگ تحمل پذیر خوانده مي شوند.
_مانند ترافيك ویدیو.
_يك حد بالا و پایین براي كارايي قابل قبول شبکه وجود دارد.
0 كاربردهاي بلادرنگ حساس
_نیازمند کیفیت سرویس در سطح مشخص و تعریف شده هستند.
_در صورت فراهم نبودن منابع مورد نیاز عملکرد کاربر با اختلال روبرو
میشود.
صفحه 6:
Playback clas lS
0 اکثریت کاربردهاي بلادرنگ از نوع ۳۱۵۱0۵1 هستند.
0 اطلاعات بصورت بسته هاي داده از طریق شبکه ارسال ميشود. هر
بسته با تاخیر آماري در سطح شبکه مواجه میشود.
0 گیرنده با شروع به دریافت اطلاعات آنها را با خبر میکند. اینکار تا مدت
زمان تعریف شده ادامه مي یابد. سپس گیرنده شروع به نمایش اطلاعات
به کاربر میکند.
0 ۵۲ ۳۱۵۱۷/۵6۷ میزانتاخیر قابلقبولبرليهو بسته را نشان
ميدهد. لگر بدسته اپ ساز زمانت عریفشده بلراین مایشلطلاعاتآن
بسته به گیرندم برسد, غر مفید و بلالستفادهم خولهد بود.
صفحه 7:
Playback aus
شکل زیر نمودار معمول توزیع احتمال تاخیر در شبکه را نشان
میدهد.
Osirbutog oP Oelvertes ta Toe
Point ۳۱۵۷0۵6 در نقطه لیتنظیم ميشود که لمکان
تاخیر بیش از آنبسیار کم باشد.
صفحه 8:
نیازمندیهای سرویس کاربردهای>01 ۱۵۷03
بخاطر ماهیت بلادرنگ ترافيك و دو طرفه بودن ارتباط مانند مکالمه صوتي,
كار برو آحساس به تاخیر در ثتبکة است. تأخیر کمتر همیثنه بهتر است.
0براي تنظیم نقطه ۱۵۷0۵1 , گیرنده لازم است در مورد میزان تاخیر در
شبکه اطلاعاتي را بصورت دقیق یا آماري داشته باشد.
UG Playback Point chu Gls iy a -O تحمل است, لذا شبكه مي
تواند از این خاصیت جهت اولویت دهي سرویس بسته ها استفاده کند. بسته هايي
که نزديك نقطه ۴۱۵۱۷0۵1 خود هستند Ub زودتر ارسال شوند.
-اکثر کاربردها تلفات بسته را بطور محدودي تحمل مي کنند, لذا نقطه
_ نیاز نیست خيلي زیاد تتظیم شود تا هیچ بسته اي دیرتر وارد نشود.
صفحه 9:
انواع کاربمدهای بلادرنگ
كاربردهاي بلادرنگ را از دو دید مي توان دسته بندي کرد:
۸ . غیرقابلانعطاف یا قابللنعطافب بسته بسه لینکه آیا کاربرد لمکانتنظیم
Playback «bis بر لساسوضعیتشبکه را دارد.
8 . تحملپذیر یا تحملن اپذیر در مقابلوقفه هايگوتاد در سرویسشبکه.
چهار حالت از ترکیب ۸ و 8] بوجود می آید ولی در عمل دو حالت از
چهار حالت فوق وجود دارد:
0- كاربردهاي غير قابل انعطاف و تحمل ناپذیر: نیازمند يك سطح تضمین شله
سرویس است.
2- كاربردهاي قابل انعطاف تحمل پذیر: نیازمند سرویس با سطح تضمین قابل
انعطاف تري است.
سئوال : چرا دو ترکیب دیگر مورد استفاده قرار نمي گیرد؟
صفحه 10:
بهبود کیفیت سرویس در اینترنت
۲۳ کار بهبود امکانات کیفیت سرویس در اینترنت را در
دست انجام دارد.
پروتكلهاي متعددي در اين رابطه تعریف شده است که شامل
موارد زیر است:
Differentiated Service
Integrated Service +
RSVP *
صفحه 11:
۶ از دید کاربر: عبارت است از تضمین سرویس انتها به انتها براي
کاربر مانند تضمین تخیر بین دو کاربر در ارتباط صوتي (۱۷۵۱۳)
و یا تضمین پهناي باند بین دروازه هاي يك شبکه خصوصي مجازي
(VPN)
.از دید شبکه: عبارت است از آمکان اولویت بندي بسته ها و تنظیم
رفتار شبکه براي اولویت هاي مختلف به تناسب نیاز آنها.
دو نکته در این رابطه حانز اهمیت است:
* امکان تضمین سرویس انتها به انتها در صورتیکه اولوبت بندي با
رزرو کردن منابع همراه باشد وجود خواهد داشت.
* امکانات فوق در شبکه اینترنت امروزي وجود ندارد و افزودن آنها
بسادگي امکان پذیر نیست.
صفحه 12:
تم کیب ترافیک اینتررنت
شکل زیر نشان دهنده این است که ترافيك شبکه هاي داده امروزه بطور غالب از
جنس 0 مي باشد و ترافيك ۳(6| و 50۷۸ با کاهش شديدي روبرو بوده اند. بنابراین
اینترنت انواع كاربردهاي حساس را در بر خواهد داشت که نیازمند ارایه سرویس
صفحه 13:
ترافیک اینترنت
انواع عمده ترافيك اینترنت عبارتند از:
H.323 audio/video s IP Telephony s TCP °
و .در مورد ترافيك0۳] , كاربردهاي زیر نقش اصلي را بازي میکنند:
Mail s FTP s Web_
a
a
i
fol
1
۳
صفحه 14:
ت ىكيب ترافيك شبكه هاى خصوصی
در شبكه هاي سازماني, حجم ترافيك وب و جند رسانه اي در حال رشد بوده است:
صفحه 15:
شکل ترافیک ویدیو
کدینگ ویدیو با استاندارد ۱۳65 منجر به تولید سیگنال با نرخ منغیر مي شود.
فریمها به دو دسته فريمهاي اصلي و فريمهاي تفاضلي نقسیم مي شوند. فريمهاي
تفاضلي نرخ بیت كمتري تولید مي کنند.
Key Key
Crave Crave
Orta Prawes
صفحه 16:
شکل ترافیک ویدیو
محدودیت پهناي باند موجب کاهش تغیبرات نرخ سیگنال و در مقابل افزایش تاخیر
ارسال مي شود و لذا نقطه ۳۱۵۷/0361 بالاتري باید تنظیم شود.
صفحه 17:
ترافیک صوت
* دارباي يك نقطه ۱۵۱۷/۵1 مانند ویدیو است.
* محدودیت تاخیر کمتری نسبت به ویدیو دازد چون گوش آدمي
حساسیت كمتري به تاخیر دارد.
* تاخیر بیش از. حدود 150 ۲۱5]موجب احساس قطع شدن
ارتباط و یا تاخیر در پاسخ, در شنونده مي شود.
* در كاربردهاي چند رسانه اي, صوت باید با ویدیو از نظر
زماني همگام شود.
صفحه 18:
۲--محدودیت های مدل سرویس ۰ Best Effort
مدل سرویس 6۲0۲۲ 8651
لاشبکه سعي خود را براي ارسال سریعتر بسته ها خواهد کرد ولي
ae ale اين, ممکن است برخي از بسته ها از بین بروند.
لامدل دیتاگرام سنتي: عدم تضمین مسیر- عدم تضمین منأبع.
اصل برقراري ارتباط بین شبکه هاي گوناگون غیر همگن, موجب
رشد سایر ابعاد اقتصاد ميشود. نقش برقراري ارتباط يك كام بجلو
است. تضمین سرویس يك كالاي لوکس است.
ابا استفاده از 708 , كاربردهايي که نیاز به تضفین سالم رسیدن بسته
ها دارند, مي توانند با ارسال مجدد و تنظیم نرخ ارسال با وضعیت
شبکه, از منابع موجود حداکثر بهره برداري را بکنند.
صفحه 19:
فلسفه طراحى 012 1
* فرض مي کنیم شبکه اکثرا ترتیب بسته ها را رعایت میکند.
* فرض میکنیم بسته ها اکثرا سالم مي رسند مگر در مواقع
ازدحام.
* از بین رفتن بسته ها نشانه آن است که اين کاربر بیش از
ظرفیت شبکه از آن مي خواهد استفاده کند و باید نرخ ارسال
خود را کاهش دهد.
* مدیریت پنجره ازدحام بر اساس مکانیسم هاي 5۱0۷-53۲1
Retransmit و۲2 رو 8660۵۷۲۷ ۲۵51 لنجام مي
شود( برليلطلاعاتب یشتر به [1] مرلجعه شود).
صفحه 20:
رفتار یک ارتباط) ]"
شکل زیر. طول پتجره ازدحام (نرخ ارسال) يك ازتباط ۳68
را نشان مي دهد.
oO 0 eo 90 ۰0 60
صفحه 21:
تاثیر ly 3952, She م 10:۳"
حذفت يك بسته : موجب کاهش نرخ يك ارتباط مي شود.
_ حدذف تعدادي از بسته ها:
+ اگر از ارتباطهاي مختلف باشند, موجب همگام شدن و افزایش
همزمان آنها و ایجاد ازدحام مي گردد.
+اگر از يك ارتباط باشند, Fast gle 4 Time-out Gas
Retransmit مي شود.
_تاخیر بسته ها: بخاطر انتظار در صف ارال انجام ميشود.
این کار موجب تاخیر افتادن ارسال ۸6 ها و تاخیر در
ارسال بسته هاي بعدي و در نتیجه کاهش نرخ ارسال مي
شود.
صفحه 22:
علت خراب شدن کیفیت سرویس در اینترنت
بخشي از مشکل به رفتار۳)] مربوط مي شود:
Slow Start/ Fast Retransmit awil& + موجب ایجاد
صفهاي طولاني در گلوگاههاي شبکه ميشود.
_بسياري از.اوقات طولاني بودن زمان پاسخ مثلا در استفاده از
وب بخاطر دورريزي پشت سر هم بسته 5 Time out
شدن است و نه ازدحام.
صفحه 23:
آیا می توان کیفیت سرویس اینترنت Lb Best Effort بهبود داد؟
سه نوع ol حل براي این منظور ارایه شده است:
»صف بندي: موجب تاخیر انداختن تلفات بسته ميشود به اين اميد كه
وضعیت شبکه بهبود یابد.
©-مديريت هوشمند بافر: روشهايي مانند Random Early
Discard(RED) موجب جلوكيري از افزايش زياد نرخ
ارتباطهاي 1085 و از بين بردن هم زماني آنها مي شود.
بهود رفتار 70۳ : روشهاي متعددي ارائه شده است که بعدا به
آنها خواهیم پرداخت:
. Selective Acknowledgement 5} -استفاده
-افزایش مقدار اولیه پنجره ۲0۳ از يك سگمنت به 6۴ سگمنت براي وارد شدن به
۲ ۴۵58 در صورت از بین رفتن بسته بجاي -Time Out
ماندن در فاز 86۵60۷6۲۷ ۴۵5۲ در تمام طول ارتباط,
صفحه 24:
Best Effort jos cle co pron
راه حل هاي فوق براي بهبود کیفیت سرویس در اینترنت كافي نیستند:
_حجم روزافزوني از ترافيك از 0۳[ استفاده نمي کند مانند:
Internet Telephony+
+H.323/MBONE(audio/viodes)
_استفاده وسیع از تجهیزات مياني تاخیر در شبکه را افزايش مي دهد:
+ دیواره هاي آتش
+ سرورهاي, ۸۵۸۲ ,۲۲۵۷ ...
_رفتار معمول 76۳ براي برخي کاربردها اضولا مناسب نیست.
بسياري از اوقات نیاز به افزایش سریع نرخ ارسال نیست مانند ۱۷/۴۸۷
ها ولي ذر عين حال نياز به رزرو كردن منابع به منظورکاهش تاخیر
ارسال است.
صفحه 25:
or 0 ۲ 58 کیفیت سس ویس
در ارزيابي عملکرد سیستم ها چهار سئوال اساسي پیش مي آید که به آنها
لازم است پاسخ داده شود:
0 ۷ ۳۱0۷۷ : با جه سرعتيبه يكدرخواستياسخ دادم
ميشود.
0 1۷۷ ۳۱0۷۸ : رلندمانلستفادم از متابع. چقدر Gaul
۰ ۷ ۳۱۵۷ : منابم موجود چگونه بیندرخولستهايمواز يت قسیم
كنده لست
/۳۱۵۷ : سيستم جكونه با خطا هاو خرلبيها روبرو ميشود.
صفحه 26:
معیارهای ارزیابی کیفیت
لیست زیر تعدادي از معيارهاي عمومي ارزيابي کیفیت عملکرد يك شبکه را نشان
مي دهد:
» ظرفیت بهینه
* سطح استفاده (منظور (.e! utilization
۰ گذردهي
* نرخ تلفات بسته ها
۶ راندمان
* میزان سربار
* تاخیر
۰ تغییرات تاخیز
* زمان پاسخ
۰ عدالت در تخصیص منابع
صفحه 27:
پارامترهای کیفیت سرویس
کیفیت سرویس در دو سطح تعریف مي شود:
در سطح نشست یا ارتباط: نرخ 25% Juial (Blocking Probability) Gay
دریافت پاسخ مثبت براي برقراري يك ارتباط چقدر است.
در سطح بسته ها: سه پارامتر اصلي براي تعریف کیفیت سرویس در سطح بسته
عبارتند از:
تاخیر (/۱(6۱۷) : میزان تاخیر بر سر راه ترافيك بخاطر صف بندي , پردازش و
یا ازدحام.
تغییرات تاخیر (6۲]أ() : بهم ریختن و تغییرات فاصله زماني بین ورود بسته ها
درگیرنده راانشان مي دهد. کاربردهای چند رسانه اي به تغییرات تاخیر حساسیت
يذارند.
* تلفات: نرخ دورريزي بسته ها بخاطر وقوع ازدحام در شبکه.
صفحه 28:
دسته بندی روشهای ارایه کیفیت سرویس
** 005 ۳۳۵۷5۱0060 : منابع شبکه بصورتلستاتيك برلویك کلاسترلفيك یا
يك جریانتخصیص مییابد.
** 519031360005 : كاربردها در صورتنياز از شبكه درخواستوزرو منابع
“aus
QoS * ۳۵۲-۴۱۵۷۷ : کیفیتسروسدر سطح يك جریانتر لفيك مشخصتضمین
ميشود.
* 05 ۳6۲-۵9۲69216 : حمایتاز کیفیتسروسنه برليهو جریانبلکه
برلي مجموعه لیاز جریانها که تشکیلیك کاشترلفيكرا
مي دهند بطور جمعي انجام میشود.
صفحه 29:
مشکلات ارایه کیفیت سرويس
ساختار پشته پروتکل اینترنت بدون 005) ساده است. اینترنت با
5 پيچيدگيهاي فراواني را همراه مي آورد.
مني توان با افزايش پهناي باندها مشکل 405 را تا حدي رفع کرد.
حمایت از کیفیت سرویس از طرف دیگر باعث استفاده بهینه منابع
شبکه ميشود.
آیا مي توان مضالحه اي بین پيچيدگي و راند مان انجام داد؟ جهت
گيري به سمت روشهاي ۴6۲-۵09۲69316 به جاي -۲6۲
<u) Flow
صفحه 30:
6 -نیازمندیهای یک معماری کیفیت سرويس
مثال ساده زیر را در نظر بگیرید. دو جریان ۳۱2-۲۱4 و ۳۱1-۳۱3 خط
بين مشيريابهاي 2 و 81 با ظرفیت 1.51005 را بطور اشتراكي
استفاده مي کنند.
برای انجام اینکار بصورت بهینه باید چهار اصل اساسی رعایت گردد.
1.5 Mbps link
H2 ft R1 output 14
interface queue
صفحه 31:
اصل۱-علامت گذاری بسته ها
روشي براي علامت گذاري بسته ها به منظور اولویت بندي و تمایز بین
آنها لازم است.
در مثال فوق اگر ارتباط ۳۱1-۲13 مربوط به يك مکالمه تلفني و ارتباط
۲۱2-4 مربوط به يك کازبرد ۳۲۳ باشد, بدون الویت ذهي, ارسال
يك فایل بزرگ مي تواند براي مدتي ارتباط صوتي را مختل کند.
1 Mbps
wou
صفحه 32:
اصل۲ - ایو لاسیون ار تباطها از هم
يك جریان با رفتار نامتعارف (ارسال داده بیش از حد مجاز) نباید
موجب اختلال سایر جریانها بشود. کنترل نرخ ورود ترافيك به شبکه
در سطح جریان لازم است (Policing)
1 Mbps ke it ici
on packet marking and policing ون ;
هه a فته للا
Ri 5 Mbps
- au
H2
صفحه 33:
اصل ۳ راندمان استفاده از منابع
ممزمان ال و لاس گید تقد از ملگ نیز با رفققای دولي انجام
شود. براي تامین ایزولاسیزن مي توان از مدل سوییچینگ مداري استفاده کرد
و پهناي باند خط را بین دو جریان بطور ثابت تقسیم کرد ولي اینکار راندمان
استفاده از شبکه را کاهش مي دهد.
packet marking
ions 1 Mbps logical link .. H3
هجوم tit s logical lin “=.
s 5 ی > (ae
0 Mbps
H2 .5 Mbps logical link
صفحه 34:
we — 9 2
اصل» - کنتررل پذيررش ارتباطها
شبکه نباید بیش از ظرفیت ترافيك بپذیرد. کنترل پذیرش ترافيك معمولا در
سطح ارتباط یا نشست صورت مي پذیرد. کاربر مشخصات ترافيك و
نیا زمنديهايي کیفیت سرویش خود را اعلام مي کند و شبکه تصمیم مي
گیرد آیا امکانات لازم براي پذیرش ارتباط را در اختیار دازد یا نه.
QoS for networked applications
)
صفحه 35:
مثلث 005
آسافرستنده ها تمایل به ارسال حجم بالاي ترافيك بصورت ناگهاني در
هر لحظه دلخواه دارند.
آساگیرنده ها انتظار تاخیر کم و گذردهي بالا دارند.
لافراهم كننده ها (Providers) مي خواهند بیشترین حجم ترافيك را
با حداقل منابع بپذيرند.
Low Capacity
High QoS
صفحه 36:
1-0“ اجزا یک معماری گیفیت سرویس
[)- تعریف انواع سرویس ها با نيازمنديهاي 005) مختلف.
-امكان مشخص كردن بسته هاي مَرَبوط به سرويس هاي مختلف (Packing Marking)
©- وجود قراردادي براي لرتباط كاربر و شبكه.
_ يك پروتکل 519۳021109 براي مذاکره و رزرو منایع.
9- تعریف يك قرارداد سطح سرویس شم مشخصات ترلفيك و پارامترهاي کیفیت سرویس.
- تعریف الگوريتمي براي کنترل پذیرش ارتباطها (60۳0۲0 ۸۵۵0۳0160 ).
0 امکان کنترل مشخصات ترافيك جریانها (5۳501۳9 / و۳0۱9 ۲۲۵۴۶).
© امكان مسيريابي حساس به كيفيت سرويس براي يافتن يك مسير مناسب.
امكانات يردازش حساس به كيفيت سرويس بسته ها:
_ Drop Policy/ Buffer Allocation
_Queuing Discipline & Service Policy
_Traffic Management
صفحه 37:
مکانیسم های ارایه کیفیت سرویس
۸ . قرارداد بینکاربرانو شبکه
_Service Level Agreement (SLA)
_Traffic Contract
_QoS Contract
(Network Edge) در لبه شبكد . 8
_Signaling & Admission Control
_Packet Classification/Marking
_Traffic Shaping
_Traffic Policing
.در روترها
_Classification & Scheduling
_Routing
_Buffer Management
_Traffic Monitoring ( metering)
صفحه 38:
دسته بندی مکانیسم های کیفیت سرویس
این مکانیسم ها به سه دسته مکانیسم هاي صفحه داده. مکانیسم هاي صفحه كنترلي و
مکانیسم هاي صفحه مدیریت تقسیم مي شوند:
)-صفحه داده: شامل مجموعه پرونکلها و مکانیسم هايي است که براي تحویل به موقع
بسته ها به گیرنده به کار مي رود مانند 0۲10۱ ,0۱۴۲6۲۱۴9
-scheduling ,,error control framing
0- صفحه کنترلی: شامل کلیه پروتکلها و مکانیسم هاي لازم جهت برقراري,
نگهداري و قطع اتباط بین کاربران است مانند پروتکل سیگنالینگ براي رزرو
منابع.
0- صفحه مدیریت: شامل پروتکلها و مکانیسم هاي لازم براي نظارت , نگهداري و
اطمینان از سالم بودن تجهیزات و منابع شبکه است مانند نظارت بر استفاده از
.(metering) ais
صفحه 39:
Quality of Service شمایک لیس اختر
Set DSCP values
| Classification/Marking
Costomer Bie (CE) 8
۳ flows to
Provider Edge (PE) 1۳
Policing/Shaping
, Congestion Avoidance
Scheduling
iii
صفحه 40:
مقایسه ای از مکانیسم های 0005
جدول زیر مقایسه اي بین شبکه هاي ۸۲ و ۱۳ انجام مي دهد.
QoS Component ATM IP
Services CBR. VBR. | Integrated |
ABR, UBR Services
Signaling UNI 4.0 RSVP
| Policing/Shaping | Leaky bucket Token bucket
Forwarding Per-VC/per-class} Differentiated
queueing Services
Elastic Traffic | ABR RED, Slow-start
Mgmt
Routing PNNI QoS routing
صفحه 41:
نتیجه گیری فصل 6
* در اين فصل موارد زیر مورد بزرسی قرار گرفت
- کاربردهای بلادرنگ و به طور خاص 013۷/0361ها بررسی شد.
حت نشان داده شد که کاربردها را می توان به دو دسته قابل انعطاف و
خی قابل انعطاف تقسیم کرد
سرويس Effort 8651 در اینترنت توضیح داده شد.
- کیفیت سروینٌ و پارامترهای مربوطه تعریف گردید.
- نیازمندیهای یک معماری کیفیت سروینن"تشریح گردید.
- اجزای یک معماری کیفیت سرویس بیان شد و مکانیسم های مربوطه
برای پیاده سازی اين اجزا و نقش هر یک از تجهیزات شبکه در اين
پیاده سازی توضیح داده شد.
4