Меры по обеспечению гарантированного качества передачи речи

Организация и обслуживание очередей

После того, как передаваемым по сети данным назначены соответствующие приоритеты (при помощи явных или неявных методов), требуется определить порядок передачи этих данных, задав алгоритм обслуживания очередей с необходимым качеством (уровнем QoS). По сути, очереди представляют собой области памяти коммутатора или маршрутизатора, в которых группируются пакеты с одинаковыми приоритетами передачи. Алгоритм обслуживания очереди определяет порядок, в котором происходит передача хранящихся в ней пакетов. Смысл применения всех алгоритмов сводится к тому, чтобы обеспечить наилучшее обслуживание трафика с более высоким приоритетом при условии, что и пакету с низким приоритетом гарантируется соответствующее внимание.

Наиболее известными алгоритмами обработки очередей являются алгоритмы: FIFO (First In First Out) «первым пришел - первым обслужен», PQ (Priority Queuing) - с абсолютным приоритетом, CQ (Custom Queuing) - настраиваемый, WFQ (Weighted Fair Queuing) - равномерного пропорционального (или взвешенного) обслуживания. Каждый из этих механизмов был создан для решения конкретных задач и по-разному воздействует на потоки данных и производительность сети.

Механизм FIFO, по сути, не предполагает никакого управления трафиком и предназначен для обслуживания одной очереди. Но он работает очень быстро и при отсутствии перегрузок его использование на скоростных интерфейсах (более 2 Мбит/с) вполне оправданно.

Механизм PQ предоставляет безусловный приоритет доступа к каналу для трафика, определенного списком доступа. Деление трафика может быть выполнено на основании разных критериев, например по типу протокола, адресу подсети или конкретного хоста, номеру протокольного порта TCP. Передача трафика из менее приоритетных очередей начинается только после полного освобождения более приоритетных. Механизм PQ предусматривает наличие всего четырех очередей.

Механизм CQ делит полосу пропускания между разными очередями пропорционально их весу. Очереди обслуживаются в циклическом порядке, причем из каждой берется число байт, пропорциональное ее весу. При отсутствии трафика в очереди начинается обработка следующей, таким образом пропускная способность канала связи динамически распределяется между очередями с трафиком. Наполнение очередей, как и в случае механизма PQ, осуществляется на основе списков доступа. Механизм CQ поддерживает до 16 очередей.

Для обработки трафика реального времени, в первую очередь речевого и видео, лучше всего подходит механизм WFQ. При использовании WFQ весь трафик с одинаковым уровнем приоритета попадает в очереди одного класса обслуживания, в пределах которого все потоки получают равные права на доступ к каналу, что обеспечивает им приблизительно равную задержку.

Алгоритм WFQ работает с учетом двух основных механизмов сигнализации QoS - IP Precedence и RSVP. На этапе классификации трафика, в ходе которой могут учитываться разные характеристики потока, например номера протокольных портов TCP, каждому потоку назначается вес, определяющий порядок его отправки. Протокол RSVP использует WFQ для того, чтобы выделить буферное пространство и гарантировать в будущем полосу пропускания для обслуживаемых им (RSVP) потоков. Механизм WFQ минимизирует необходимость настройки, автоматически адаптируясь к изменению состояния сети и уровня загрузки интерфейса. Он позволяет эффективно использовать полосу пропускания канала, передавая трафик из очередей с малым приоритетом, если высокоприоритетные очереди пусты.

Еще одним достоинством механизма WFQ является то, что он заметно улучшает работу других алгоритмов, например, по контролю за перегрузкой, и «медленный старт» (оба относятся к TCP). Все это обеспечивает более предсказуемую загрузку каналов и стабилизирует время ответа для всех активных потоков. Данный эффект объясняется тем, что WFQ вынуждает источники TCP-потоков, способные адаптироваться к состоянию сети, передавать данные как можно более равномерно (в рамках своего веса), сглаживая выбросы в обе стороны и перераспределяя полосу пропускания при завершении потоков или появлении новых. Это приводит к более «организованному» использованию канала и, следовательно, к более эффективному расходованию его ресурсов.

Интересное из раздела

Фазовращатели фазированных антенных решеток
фазовращатель фазированный антенный решетка Представим себе высоконаправленную антенну, обеспечивающую связь с искусственным спутником Земли (ИСЗ). Такая ант ...

Моделирование цифро-аналоговых преобразователей
С введением новых телевизионных стандартов, таких как EDTV (телевидение повышенной четкости) и HDTV(телевидение высокой четкости) повышаются требования к АЦП и ЦАП. Некот ...

Использование специализированных микропроцессоров
Рассмотрим преимущества цифровой обработки сигналов (ЦОС) на сравнении аналоговых и цифровых фильтров. Цифровые фильтры всё чаще находят своё применение в м ...