Обеспечение качества обслуживания в мультисервисных сетях

Средняя задержка пакета в потоке сеанса, идущем по пути p, равна, (4.7)где W— среднее время ожидания пакета сеанса pв очереди на передачу по линии (i,j), сек; 1/μij— среднее время передачи пакета сеанса pпо линии (i,j), сек; τij— среднее время на обработку и распространение сигнала в линии (i,j), сек.Время передачи пакета 1/μ=L/B, (4.8)где L — длина пакета, бит; B — скорость передачи по линии, бит/с.1/μ=2048/(50*103)=41 мс.Время распространения сигнала τ=S/V, (4.9)где S — длина линии, км; V — скорость распространения электромагнитной энергии в линии, км/с.τ=1500/150000=10 мс.Задержка ожидания пакета в узле зависит от механизма обслуживания, применяемого в узле к пакету. Механизмы обслуживания в большинстве случаев аппроксимируются системами массового обслуживания M/G/1/ cнестандартными дисциплинами обслуживания. Традиционным дляИнтернет механизмом обслуживания является механизм “первым пришел – первым обслужен” (FIFO, first-in, first-out), в соответствии с которым пакеты передаются в том порядке, в котором они были поставлены в выходную очередь. Механизм аппроксимируется системой M/G/1/ (M/M/1/, M/D/1) с дисциплиной FIFO.Среднее время ожидания пакета в системе M/G/1/с комбинированным потоком с FIFO равно, (4.10)где λm- интенсивность поступления пакетов m-типа, для пакетов m- типа средняя длина равна Lm,p=Σpm- коэффициент загрузки линии, pm=λm/μm- коэффициент использования линии пакетами m-типа, - второй момент длительности передачи пакета m-типа.Для передачи данных p17=600/60*41*10-3=0,41p92=100/60*41*10-3=0,068Для передачи речиp17=400/60*41*10-3=0,27p=0,41+0,068+0,27=0,75Для потоков с экспоненциально распределенной длиной пакета=2/μ2=2*(41*10-3)2=0,0033Среднее время ожидания пакета в системе M/G/1/с комбинированным потоком с FIFO в узле 1 равноСреднее время ожидания пакета в системе M/G/1/с комбинированным потоком с FIFO в узле 2 равноСредняя задержка пакета в потоке сеанса, идущем по пути T17, равна=(122+41+10)+(15,34+41+10)=239,34 мс.Среднее время ожидания пакета 1-го приоритета в системе M/G/1/с PQ равно, (4.10)где λi- интенсивность поступления пакетов i-приоритета, первый приоритет - наивысший, число приоритетов – 2.Pi=λi/μi- коэффициент использования линии пакетами i-приоритета, - второй момент длительности обслуживания пакетов i-приоритета.Среднее время ожидания пакета в системе M/G/1/с PQ в узле 1 равноСреднее время ожидания пакета в системе M/G/1/с PQ в узле 2 равноСредняя задержка пакета в потоке сеанса, идущем по пути T17, равна=(42,18+41+10)+(15,34+41+10)=159,52 мс.4.2 Оценка вариации задержки пакетаБудем полагать, что времена ожидания пакетов в узлах являются независимыми случайными величинами, имеющие моменты первого и второго порядков. Вариация задержки пакета в потоке сеанса, идущем по пути p, равна(4.11)где - дисперсия времени ожидания в узле на участке (i,j) пути p.Дисперсия времени ожидания пакета в очереди в системе M/G/1/с FIFO равна, (4.12)где - третий момент длительности передачи пакета.Для экспоненциального закона длины пакета=6*(41*10-3)3=0,41*10-3Дисперсия времени ожидания пакета в очереди в системе M/G/1/с FIFO в узле 1равна=24,6*10-3 с2.Дисперсия времени ожидания пакета в очереди в системе M/G/1/с FIFO в узле 2 равна=1,48*10-3с2.Вариация задержки пакета в потоке сеанса, идущем по пути T17, равнаДисперсия времени ожидания пакета в очереди в системе M/G/1/с PQ равна, (4.13)- первый момент времени ожидания (средняя задержка ожидания) в очереди пакета k-приоритета, - второй момент времени ожидания в очереди пакета k- приоритета.При n=2 , (4.14)где , , .Дисперсия времени ожидания пакета в очереди в системе M/G/1/с PQ в узле 1 *0,0033=22 мс. *0,0033=38,5 мс. R1=0,27.G2=(400+600+100)/60*0,41*10-3=7,51 мс.=4,22 мс.2=2,44*10-3 с2.Дисперсия времени ожидания пакета в очереди в системе M/G/1/с PQ в узле 2 равна *0,0033=22 мс. мс. R1=0,27.G2=400/60*0,41*10-3=2,73 мс.=1,25 мс.2=1,23*10-3 с2.Вариация задержки пакета в потоке сеанса, идущем по пути T17, равна4.3 Параметры качества обслуживанияВ шлюзе на приемной стороне будем учитывать только задержку в сглаживающем буфере (Tb), которая должна быть меньше или равна вариации задержки голосового пакета.Задержка голосового пакета для механизма поддержания качества обслуживания: кодек и сжатие заголовка (CRTP), алгоритм обслуживания очереди FIFO равна T=Tш+ Tc+Tb=5,88+239,34+161,5=407 мс.Задержка голосового пакета для механизма поддержания качества обслуживания: кодек и сжатие заголовка (CRTP), алгоритм обслуживания очереди PQ равна T=Tш+ Tc+Tb=5,88+159,52+60,5=226 мс.Задержка голосового пакета для механизма поддержания качества обслуживания: кодек и алгоритм обслуживания очереди PQ равнаT=Tш+ Tc+Tb=8,56+159,52+60,5=229 мс.Данные расчетов приведены в таблице 4.1.Таблица 4.1Параметрыкачества обслуживанияМеханизмы поддержки качества обслуживанияДлина голосового пакета, битДлина информационного пакета, битПараметры качества обслуживанияЗадержка, мсВариация задержки, мсКодек, CRTP, FIFO3522048407161,5Кодек, CRTP, PQ352204822660,5Кодек, PQ696204822960,5Из приведенных расчетов видно, что использование механизма приоритетного обслуживания (PQ, PriorityQueuing) позволяет значительно уменьшить значения задержки голосового пакета и вариации задержки.При компенсировании вариации задержкишлюзом на приемной стороне, в соответствии с классификацией услуг IP-телефонии в проекте ETSITIPHON можно обеспечить качество услуг по 3 (высокому) классу.Список литературыD-Link. Официальный сайт [Электронный ресурс]. URL: http://www.dlink.ru/ru/products/8/.Гольдштейн Б.С., Пинчук А.В.,Суховицкий А.Л. IP-телефония. М.: Радио и связь,2001. - 336с. Кучерявый Е.А. Управление трафиком и качество обслуживания в сети Интернет. – СПб.: Наука и Техника, 2004. –с. 131-216. Росляков А.В. Основы IP-телефонии/ Учеб.пособие. – М.: ИРИАС, 2007. – 256 с.: ил. Степанов С.Н. Основы телетрафикамультисервисных сетей. – М.: Эко-Трендз, 2010. – 392 с.: ил.