Вимоги до сучасних IP-мереж
Технологія VoIP >> Розділ 4. Протоколи мережі Інтернет
[ << 4.8 Протокол UDP ] [ 4.10 Протоколи RTP і RTCP >> ]
4.9 Вимоги до сучасних IP-мереж
У розділі 3 були розглянуті принципи кодування мовної інформації, що використовуються для передачі її по мережах з маршрутизацією пакетів IP. Закодовані за допомогою таких алгоритмів дані генеруються із заданою (не обов'язково фіксованого) швидкістю незалежно від завантаження мережі. Потрібно, щоб інформація була доставлена одержувачу з точно тією ж швидкістю, з якою її генерував відправник. Аналогічна вимога пред'являється і до доставки відеоінформації.
Синхронна передача даних передбачає періодичну генерацію бітів, байтів, або пакетів, які повинні бути відтворені приймачем з точно таким же періодом. У даному випадку швидкість передачі інформації постійна. ТфОП функціонує на основі синхронної передачі даних, прикладом може служити цифровий потік Е1.
Передача такого роду інформації (аудіо, відео, синхронні потоки) сама по собі не вимагає дуже малої затримки між джерелом і приймачем, хоча це часто є кращим. Однак принципово необхідно, щоб затримка була передбачувана, так як тільки в цьому випадку тимчасові параметри переданих повідомлень можуть бути відновлені в приймачі.
Вимоги до швидкості передачі інформації для різних послуг варіюються дуже широко. Наприклад, передача даних телеметрії в реальному часі може вимагати швидкості кілька біт / с, для мовної інформації задовільної якості буде потрібно від 4 до 32 Кбіт / с, для забезпечення якості на рівні ТфОП необхідно до 64 Кбіт / с, передача відео вимагає від десятків Кбіт / с до десятків Мбіт / с (HDTV), залежно від характеристик системи (розмір зображення, частота кадрів, спосіб кодування тощо). Вимоги до часу доставки теж можуть бути різні. Наприклад, при організації мовного зв'язку допускається наскрізна затримка від 12 мс при відсутності ехокомпенсацию (G.164), і до 400 мс при її наявності. При цьому, як зазначалося у розділі 3, при прагненні величини затримки до верхньої межі суб'єктивна оцінка якості зв'язку падає, взаємодія стає напівдуплексним. Для не інтерактивних додатків (наприклад, надання відеоінформації за запитом) можуть допускатися затримки більше 500 мс, які обмежуються тільки можливістю користувача нормально керувати процесом відтворення і можливостями буферизації даних в приймачі.
Процес передачі даних по мережах з комутацією пакетів схильний до впливу статистично змінюється затримки (джитер), що виникає при обробці черг у вузлах мережі. Джиттер компенсується приймачем шляхом використання буфера відтворення. Приймач повинен володіти інформацією про статистичні характеристики затримки, щоб передбачити необхідне місце в буферному накопичувачі. Наприклад, якщо припустимі втрати 0,1% пакетів, розмір буфера повинна підтримуватися на рівні, що перевищує змінну складову затримки вступників пакетів в 99,9% випадків. Таким чином, високий рівень джитер змушує миритися або з великою кількістю місць в буферному накопичувачі і, як наслідок, з великими затримками, або з високим рівнем втрат інформації.
Мережа Інтернет була створена для передачі даних на основі адаптивної маршрутизації, яка передбачає, що дані можуть слідувати за різними маршрутами, вибираним в залежності від деяких умов. Крім того, в мережі Інтернет не передбачалося встановлення з'єднання між джерелом і приймачем інформації, тобто між комп'ютерами в мережі не встановлюється ніяких зв'язків, інформація про яких зберігалася б у мережі. Це призводить до того, що пакети часто приходять до одержувача не в тій послідовності, в якій вони були передані.
Інтернет - мережа з доставкою по мірі можливості. Це означає, що мережа намагається доставити інформацію, але якщо це з яких-небудь причин не виходить, то інформація буде втрачена. Втрати пакетів в Інтернет, на жаль, носять «пачечной» характер, тобто всередині деяких інтервалів часу втрачається відразу багато пакетів підряд або пакетів, які прямують з невеликими проміжками. Ця характеристика мережі Інтернет ускладнює організацію передачі мультимедійної інформації, оскільки такі додатки нормально працюють тільки в умовах випадкових незалежних втрат.
Інтернет - мережа, яка сьогодні підтримує тільки одноадресних доставку. Багатоадресна доставка інформації, дуже корисна для багатьох програм (організація конференцій, трансляція телепрограм і т.д.), підтримується тільки в експериментальному режимі на деяких дільницях.
Крім того, сьогодні Інтернет надає будь-якій програмі і будь-яким користувачам однаковий (і при тому, як уже говорилося, не гарантований і не специфікований) рівень якості обслуговування. Це не дозволяє порівнювати якість послуг IP-телефонії з якістю послуг ТфОП, так як в ТфОП існують і діють дуже жорсткі специфікації якості обслуговування викликів. Для вирішення названої проблеми необхідно забезпечити можливість резервування ресурсів мережі в процесі встановлення з'єднань.
Скажемо кілька слів про надійність. Прагнення забезпечити в рамках IP-мереж надання послуг телефонії, аналогічних послуг ТфОП, стикається з проблемою фізичної надійності мережі. Користувачі ТфОП звикли, що послуги доступні 24 години на добу 7 днів на тиждень, тобто завжди. Ця звичка цілком обгрунтована, тому що АТС та інше обладнання, що становить основу ТфОП, розроблене з урахуванням коефіцієнта готовності 99.999%, що еквівалентно 3 годинам простою за 40 років (!) Експлуатації. Так історично склалося, що у світі мереж передачі даних діють зовсім інші стандарти. Більшість людей не зможуть відповісти, коли останній раз не працював їх телефон, проте вони без праці пригадають, коли відмовила локальна мережа, або не було доступу до Інтернет. Створення універсальної мережевої інфраструктури на базі протоколу IP зажадає переглянути вимоги до надійності IP-мереж.
Підводячи підсумок, відзначимо, що Інтернет у сьогоднішньому стані, з усіма зазначеними вище властивостями, цілком задовольняє вимогам найбільш популярних додатків (WWW, електронна пошта, передача файлів і т.д.), однак, як ми побачимо нижче, для підтримки нових послуг, в тому числі аналогічних по суті та якості послуг ТфОП, необхідна глибока поетапна модернізація мережі з впровадженням нових протоколів і алгоритмів обслуговування трафіку.
--Козінцев Олексій 36 гр. 06:13, 20 листопада 2010 (EET)
