ОПИСАНИЕ IP -СЕТ ЕЙ И ИХ УСЛУГ

РЕФЕРАТ

 

Объектом курсового проекта является сеть провайдера IP-услуг.

Цель работы: разработать сеть провайдера, предоставляющего такие IP-услуги как VoIP и IPTV с заданным уровнем качества.

В курсовом проекте приведено описание архитектуры сети IP-телефонии и сети IPTV, рассмотрены различные виды соединений в сети IP-телефонии, процедуры обработки речи и видео, кодеки, используемые в IP-телефонии и IPTV. Произведены расчеты основных пара-метров: пропускная способность, загрузка, задержка, вероятность своевременной доставки и вероятность потерь для каждого маршрутизатора, а также интенсивность поступающей нагрузки.

В первом разделе работы описана архитектура и услуги IP-сетей. Рассмотрены технологии VoIP и IPTV, обозначены требования различных типов приложений предъявляемых к качеству обслуживания, описаны технологии абонентского доступа.

Во втором разделе выполнен расчет сетевых параметров проектируемой сети: расчет основных характеристик элементов сети; расчет матрицы информационного тяготения, расчет канального ресурса проектируемой сети.

В третьем разделе представлена структура сети и выбор ее элементов, указаны структурные параметры проектируемой сети; выполнено проектирование с использованием программного обеспечения; дано обоснование выбора протокола маршрутизации и выбор сетевых элементов.

Объем пояснительной записки составляет 74 страницы. Содержит 8 рисунков и 16 таблиц. Использовано 11 литературных источников, в том числе электронные публикации, размещенные на сайтах всемирной сети Интернет, и печатные издания.

ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящее время развитие технологий связи сопровождается активным ростом абонентов, использующих ресурсоемкие приложения, все более требовательные к производительности и пропускной способности сетей передачи данных. Поэтому перед операторами все отчетливее встает вопрос о выгодной и эффективной организации инфраструктуры доступа для существующих и новых абонентов. Стандарт Ethernet как наиболее доступный и удобный стал основной технологией организации доступа для домашних и корпоративных абонентов, поскольку операторские и клиентские устройства, работающие на базе этого протокола, обеспечивали достаточную скорость передачи данных при не­высокой стоимости оборудования.

IP-телефония является приложением более общей технологии VoIP для организации двустороннего общения. Технология VoIP в общем случае подразумевает все варианты передачи голоса через IP, в том числе не имеющие никакого отношения к телефонии и общению людей. Например, технология VoIP применяется для передачи звука в системах IP видеонаблюдения, в системах оповещения, при трансляции вебинаров, при просмотре фильмов в режиме онлайн и т. п [3].

IP – услуги активно внедряются в мире, в том числе и Беларуси.  Лидирующее место в мировом масштабе услуг занимают Страны Европы и Азии. Услуга IP-телефонии позволяет совершать телефонные звонки через сеть Интернет. Пользователи услуги смогут пользоваться городским номером телефона, не отрываясь от работы на компьютере и не используя дополнительного оборудования телефонии. Абоненту присваивается прямой городской номер телефона, с помощью которого можно совершать городские, международные, междугородние и мобильные звонки, а также принимать входящие звонки с любых номеров. Сеть IP-телефонии - это предложение для среднего и малого бизнеса, с помощью которого можно организовать в офисах телефонную сеть через Интернет. IPTV в Беларуси появилось впервые у государственного оператора «Белтелеком». Позже такую услугу стал предоставлять крупнейший частный интернет-оператора «Атлант Телеком». Сейчас цифровое телевидение доступно не только у интернет-операторов. Аналогичную услугу представляют и мобильные операторы – МТС (МТС ТВ) и Velcom (voka). Изначально цифровое телевидение продвигалось как отдельная услуга. Сейчас провайдеры начали включать его в пакеты с интернетом, что явилось началом продвижения в Беларуси комплексных тарифов. Каждый второй пользователь цифровыми услугами является пользователем IPTV. Это говорит о том, что цифровое телевидение заменяет в Беларуси привычные «технологии вещания», - по статистическим данным развития услуг IPTV «Атлант Телеком».  Темпы роста абонентской базы в следующем году сохранятся, а общее число абонентов услуги IP-телевидения возрастет.

В развитии цифрового телевидения Беларусь является одним из мировых лидеров, согласно исследованиям компании Point Topic. Беларусь занимает 15 место в мире по распространению цифрового телевидения. В сообщении отмечается, что за прошлый год доля зрителей интерактивного телевидения увеличилась на 12%. Эксперты считают, что к 2020 году доля IPTV в Беларуси будет выше всех остальных видов телевидения. Основной тренд, который можно наблюдать на рынке ТВ, – стабильное увеличение интереса к интерактивным функциям IPTV. Ещё один тренд, который вскоре распространится и на Беларусь, – распространение технологии Ultra HDTV. В Беларуси в будущем появятся каналы, которые вещают в формате 4K Ultra HD. Технология обеспечивает чёткость изображения, многократно превышающую телевидение стандартной и высокой чёткости. Производители телевизоров и поставщики ТВ-услуг готовятся к этому переходу, и интернет-операторы не исключение.

Для оценки востребованности услуг электросвязи обратимся к статистике. По итогам работы за январь-сентябрь 2018 г. количество абонентов широкополосного стационарного доступа в Интернет увеличилось на 73 тыс. и на 1 октября 2018 г. составило 3,24 млн. Ширина внешнего канала в сеть Интернет составила 1410 Гбит/с. На 351,5 тыс. абонентов увеличилось с начала года количество абонентов, подключенных по технологии GPON, и на 1 октября составило 2,06 млн. Также увеличилось количество абонентов, подключенных к IMS-платформе, сообщается на сайте Министерства связи. Количество абонентов IPTV увеличилось на 156,6 тыс. и составило 1,93 млн.

Общее количество абонентов сотовой подвижной электросвязи насчитывает 11,58 млн. За период с января по сентябрь 2018 г. общее количество абонентов увеличилось на 166,7 тыс. Охват населения услугами сотовой подвижной электросвязи стандарта LTE по итогам 9 месяцев года составляет 75,6 %. Данной технологией активно пользуется более 2 млн. жителей республики.

За первый квартал 2018 года объёмы рынка ТВ в Европе достигли отметки в 185 млн. Примерно 35% подписчиков услуг платного телевидения являются абонентами кабельных сетей, 31% – абонентами спутниковых платформ и 28% — IPTV. Сети кабельного телевидения по-прежнему являются наиболее часто используемой технологией (65 миллионов абонентов). На рынке IPTV в Европе в первом квартале 2018 года сохранился рост – число подписчиков увеличилось на 1 млн. в сравнении с IV кварталом 2017 года (+2%).

Transparency Market Research предрекает глобальному рынку VoIP большое будущее. Согласно ее свежему отчету, к 2020 г. мировой рынок VoIP вырастет до $136,76 млрд, а количество пользователей – почти до 350 млн. В список 10 стран, где VoIP-сервисы распространены больше всего, входят: США, Япония, Франция, Южная Корея, Германия, Китай, Бразилия, Нидерланды, Канада и Великобритания. Когда речь заходит о темпах роста рынка, список меняется почти полностью: быстрее всего рынок растет в Литве, Пуэрто-Рико, Польше, Ирландии, Бразилии, Румынии, Словении, Эстонии, Испании и Великобритании. Интересно, что хотя сейчас по объему прибыли и количеству пользователей VoIP-сервисов лидирует Европа, к 2020 г. более 40% от этих показателей по всему миру будет приходиться на Тихоокеанский регион. К факторам, стимулирующим развитие глобального рынка, обычно относят развертывание высокоскоростных сетей 3G,4G,5G, развитие сетевой инфраструктуры, ценовую политику, а также простоту внедрения и настройки VoIP. При этом важно понимать, что 90% рынка VoIP пока приходится на развитые страны. [1]

Целью данного курсового проектирования является разработка сети провайдера IP – услуг, в частности VOIP и IPTV, в соответствии с заданием. Данная задача на сегодняшний день актуальна, так как сети на базе IP позволяют предоставить пользователю широкий спектр наиболее популярных услуг, объединить существующие сети, увеличить прибыль оператора, позволить внедрить новые услуги.

Целью данного курсового проекта является разработка сети провайдера IP-услуг. Тема актуальна, т.к. развитие сетевых технологий постоянно совершенствуется, а знания в области проектирования сетей на современном этапе развития технологий, являются необходимым элементом развития специалистов в области инфокоммуникаций.

 

Технология VoIP

 

Протокол IP является фактическим стандартом при построении корпоративных сетей передачи данных. Цель протокола — создание единых, «конвергированных» сетей, обеспечивающих передачу данных, голоса и видео.

К конвергенции подталкивают следующие обстоятельства: желание упростить и удешевить создание и эксплуатацию сетей, в которых нуждаются организации; стремление использовать для аудиопотоков более широкий набор типов среды передачи; стремление снизить стоимость телефонных переговоров, особенно международных (услуги современных сетей передачи данных обходятся дешевле, чем традиционный телефонный сервис); наличие в ряде организаций подключения к IP-сетям при отсутствии подключения к телефонной сети общего пользования.

Для достижения поставленных целей необходимо решить ряд проблем. Помимо сохранения порядка, требуется также минимизировать задержки пакетов и колебания длительности задержек. Для обеспечения приемлемого голосового потока время задержки должно составлять менее 300-600 мс. Задержки могут возникать на следующих этапах: подготовка (кодирование и/или сжатие) и отправка голосового потока; передача по сети; декодирование на принимающей стороне. При передаче аудиопотока необходимо контролировать величину задержки на каждом из них.

IP-телефония — телефонная связь по протоколу IP. Под IP-телефонией подразумевается набор коммуникационных протоколов, технологий и методов, обеспечивающих традиционные для телефонии набор номера, дозвон и двустороннее голосовое общение, а также видеообщение по сети Интернет или любым другим IP-сетям. Сигнал по каналу связи передаётся в цифровом виде и, как правило, перед передачей преобразовывается (сжимается) с тем, чтобы удалить избыток информации и снизить нагрузку на сеть передачи данных.

Сеть IP-телефонии позволяет совершать телефонные звонки с городского номера на все направления, а также бесплатные звонки между сотрудниками разных офисов в пределах одного города с использованием внутренних коротких номеров (201, 202, 203, 204). Поэтому решение будет удобным в том числе для компаний, офисы которых расположены удаленно друг от друга.  Сеть IP-телефонии представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – сеть IP-телефонии

 

IP-телефония является приложением более общей технологии VoIP для организации двустороннего общения. Технология VoIP в общем случае подразумевает все варианты передачи голоса через IP, в том числе не имеющие никакого отношения к телефонии и общению людей. Например, технология VoIP применяется для передачи звука в системах IP видеонаблюдения, в системах оповещения, при трансляции вебинаров, при просмотре фильмов в режиме он-лайн и т. п. Принцип IP-телефонии построен на преобразовании аналоговых голосовых сигналов в цифровые данные, которые передаются посредством Интернета. По достижении адресата происходит обратная перекодировка в голосовые сигналы. Преобразование аналоговых сигналов в цифровые и обратно, а также сжатие и передача ведутся по IP-протоколу, который может работать с текстовыми, звуковыми, графическими и видеоданными.

Сравнение IP-телефонии и обычной телефонной связи.  Обеспечение взаимодействия между удаленными абонентами – задача, которую IP-телефония и обычная телефонная связь решают по-разному. Так, обычная телефонная связь между обоими собеседниками осуществляется через телефонные линии связи, а звуковые сигналы передаются через определенные телефонные коммутаторы. Технология же IP-телефонии позволяет передавать данные через Интернет, минуя значительное количество коммутаторов традиционной телефонии и каждый раз автоматически выбирая оптимальный путь передачи. Это снижает нагрузку на каналы традиционной телефонии и удешевляет звонок. Таким образом, можно сделать вывод, что технологии IP-телефонии являются доступными по стоимости и по сравнению с обычной телефонией более выгодны.

Необходимое оборудование. Для использования подходят практически любые современные коммуникаторы и ноутбуки. Также существуют недорогие IP-телефоны IP-шлюзы (к ним подключаются обычные аналоговые телефоны) и видеотелефоны.

VoIP-Шлюзы. Устройства, позволяющие модифицировать обычные телефоны для осуществления звонков через Интернет. Бывают одноканальными (для дома и небольших офисов) и многоканальными (для крупных компаний). 

IP-телефоны. Телефонные аппараты с разъемами для подключения к IP-сети. Как уже отмечалось, IP-телефония может быть также подключена практически на любом смартфоне.

Видеотелефоны. IP-телефоны с функцией передачи видео, позволяющие организовывать видеозвонки.

Компьютеры (ноутбуки). Позволяют осуществлять звонки через Интернет. Для этого достаточно установить специальную программу (например, YouMagic).

Организация IP-телефонии. IP-телефония может быть организована по нескольким схемам: Компьютер–телефон (IP-телефон–телефон, смартфон–телефон). Компьютер подключен к сети Интернет, а с другой стороны IP-оператор соединяется через традиционную АТС с обычным телефонным аппаратом. На компьютере должны быть: специальное приложение (например, YouMagic), микрофон и обычные колонки. Web–телефон. На web-странице размещается кнопка «Вызов», с помощью которой можно сделать звонок, набрав телефонный номер одним нажатием. IP-телефон–IP-телефон. Звонки в случае реализации этой схемы совершенно бесплатны.

Удобный способ организации телефонии в офисах разных городов. Возможности технологии IP-телефония для бизнеса – это новые возможности, не свойственные обычной телефонной связи. Прежде всего, это, конечно, снижение расходов на междугородные и международные переговоры за счет передачи данных по сети Интернет.

По достоинству оценены миллионами пользователей всего мира и такие плюсы IP телефонии, как:

Удобное построение внутрикорпоративных телефонных сетей, позволяющих внутренним пользователям оставаться мобильными, устанавливать надежную связь между географически отдаленными филиалами, организовывать аудио- и видеоконференции.

Звонки с web -сайта компании, отслеживание истории пропущенных звонков.

Возможность осуществлять телефонную связь в зонах Wi-Fi вместо сотовой связи.

Возможность бесплатных звонков между интернет-пользователями.

Готовые отраслевые решения для разных сегментов рынка, разработанные с учетом бизнес-процессов и потребностей предприятий. Иными словами, пользуясь услугами IP-телефонии, вы имеете практическую возможность совершить телефонный звонок без обращения к городским телефонным сетям или к сотовой связи, применяя при этом расширенный функционал, а также снижаете расходы на связь.

 Операторы IP-телефонии, первые компании, предоставляющие услуги голосовой связи по IP-протоколу, появились около двадцати лет назад. Крупные компании предоставляют все необходимое оборудование и услуги специалистов.

Протоколы обеспечивают регистрацию клиентского устройства (шлюз, терминал или IP-телефон) на сервере или гейткипере провайдера, вызов и/или переадресацию вызова, установление голосового или видеосоединения, передачу имени и/или номера абонента. В настоящее время широкое распространение получили следующие протоколы:

SIP — протокол сеансового установления связи, обеспечивающий передачу голоса, видео, сообщений систем мгновенного обмена сообщений и произвольной нагрузки, для сигнализации обычно использует порт 5060 UDP.

H.323 — протокол, более привязанный к системам традиционной телефонии, чем SIP, сигнализация по порту 1720 TCP, и 1719 TCP для регистрации терминалов на гейткипере.

MGCP — протокол управления медиашлюзами (заменил SGCP).

H.248 (MEGACO) — протокол управления медиашлюзами, развитие MGCP.

SIGTRAN — набор протоколов тунеллирования PSTN-сигнализации ОКС-7 через IP на программный коммутатор (Softswitch).

SCTP — протокол для организации гарантированной доставки пакетов в IP-сетях.

SCCP — закрытый протокол управления терминалами (IP-телефонами и медиашлюзами) в продуктах компании Cisco.

Jingle (дополнение к XMPP / Jabber)

IAX2 — протокол для обмена данными между IP-PBX Asterisk. Через 4569 UDP-порт и сигнализация, и медиатрафик.

Unistim — закрытый протокол передачи сигнального трафика в продуктах компании Nortel.

Для передачи голоса по IP-сети, человеческий голос оцифровывается при помощи импульсно-кодовой модуляции, сжимается (кодируется) и разбивается на пакеты. На принимающей стороне, происходит обратная процедура — данные извлекаются из пакетов, декодируются и преобразуются обратно в аналоговый сигнал.

Кодирование вносит дополнительную задержку порядка 15—45 мс, возникающую по следующим причинам: использование буфера для накопления сигнала и учёта статистики последующих отсчётов (алгоритмическая задержка); математические преобразования, выполняемые над речевым сигналом, требуют процессорного времени (вычислительная задержка). Подобная задержка появляется и при декодировании речи на другой стороне.

Задержку кодека необходимо учитывать при расчёте сквозных задержек. Кроме того, сложные алгоритмы кодирования/декодирования требуют более серьёзных затрат вычислительных ресурсов системы. Проведённый в различных исследовательских группах анализ качества передачи речевых данных через Интернет показывает, что основным источником возникновения искажений, снижения качества и разборчивости синтезированной речи является прерывание потока речевых данных, вызванное: потерями пакетов при передаче по сети связи; превышением допустимого времени доставки пакета с речевыми данными. Это требует решения задачи оптимизации задержек в сети и создание алгоритмов компрессии речи, устойчивых к потерям пакетов (восстановления потерянных пакетов).

Кодеки. Применяемые алгоритмы сжатия голоса при передаче по IP-сети довольно разнообразны. Некоторые практически не сжимают голос, оставляя его на уровне импульсно-кодовой модуляции (то есть 64 килобит/с), другие кодеки позволяют сжимать цифровой голосовой поток в 8 и более раз за счёт эффективных алгоритмов кодирования. Существует немало хороших свободных кодеков, использование которых не требует лицензирования. Для других же требуется достижения соответствующей лицензионной сертификации между производителем оборудования (программного обеспечения) и авторами метода сжатия: CELT (англ.), GSM, G.711 μ-law, G.711 a-Law, G.722, G.726, Opus, Speex, iLBC.

При передаче телефонного трафика по технологии IP должны учитываться жёсткие требования стандарта TL9000 к качеству услуг, характеризующие: качество установления соединения, определяемое в основном быстротой установления соединения; качество соединения, показателем которого являются сквозные (воспринимаемые пользователем) задержки и качество воспринимаемой речи.

Протокол TCP обеспечивает контроль доставки пакетов, однако достаточно медленный и потому не используется для передачи голоса. UDP быстро отправляет пакеты, однако восстановление потерянных данных не гарантируется, что приводит к потерянным частям разговора при восстановлении (обратном преобразовании) звука.

Стандарт безопасности SRTP и новый ZRTP протокол доступен на некоторых моделях IP-телефонов (Cisco, Yealink SNOM и др.), аналоговых телефонных адаптерах (Analog Telephone Adapters, ATAs), шлюзах, а также на различных софтфонах. Можно использовать IPsec, чтобы обеспечить безопасность P2P VoIP с помощью применения альтернативного шифрования (opportunistic encryption). Программа Skype не использует SRTP, но там используется система шифрования, которая прозрачна для Skype-провайдера.

Решение Voice VPN (которое представляет собой сочетание технологии VoIP и VPN) предоставляет возможность создания безопасного голосового соединения для VoIP-сетей внутри компании, путем применения IPSec-шифрования к оцифрованному потоку голосовых данных. Так же возможно произвести многоуровневое шифрование и анонимизацию всего VoIP-трафика (голоса, видео, служебной информации и т. д.) с помощью сети I2P.

В некоторых случаях VoIP-провайдеры могут позволить вызывающему абоненту имитировать какой-то не принадлежащий ему caller ID, потенциально давая возможность демонстрировать такой ID, который фактически не является номером вызывающего абонента. Коммерческое VoIP-оборудование и программное обеспечение обычно легко даёт возможность изменять информацию caller ID. Несмотря на то, что эта услуга может обеспечить огромную свободу действий, она также даёт возможность для злоупотреблений. Случаи злонамеренной замены caller ID провайдером регламентируются законом.

Любое VoIP соединение (рисунок 1.2) имеет целый ряд параметров, общепринятых как точные показатели оценки качества соединения.

 

 

Рисунок 1.2 - VoIP соединение

 

Кроме того большинство существующих операторов IP-телефонии при оказании услуг позволяют даже выбирать узел, через который пройдет звонок, не только руководствуясь ценой, но и дополнительными статистическими параметрами, характеризующими качество связи: ASR/ABR - отношение количества обслуженных звонков к числу попыток позвонить в процентах. Характеризует наилучший дозвон. ACD - средняя продолжительность звонков через узел на данное направление; процент состоявшихся звонков с длительностью меньше 30 секунд. Характеризует наиболее устойчивую связь во время разговора.

Операторами связи для оценки направления применяются и другие статистические параметры:

- нагрузка в эрлангах,

- посленаборная задержка (PDD),

- процент потери пакетов (QoS),

- максимальное нарастание вызовов в секунду (Calls per seconds, CPS).

Подробную информацию о каждом конкретном вызове станция/сервер IP-телефонии записывает в виде CDR-записей (подробных записей о вызове). Каждая запись содержит номер звонящего (А-номер) и вызываемого (Б-номер), абонентов, IP-адреса (или доменные имена), время и продолжительность вызова, а также инициатора и причину завершения. Подробные записи о вызовах (Call Detail Record), зачастую выгружаются на биллинговую систему для анализа и последующей блокировки учётной записи звонящего, при необходимости авторизации вызовов (RADIUS). Такой метод проверки обычно характерен для postpaid-систем оплаты. Также применяется онлайн-учёт в биллинге посредством процедуры Accounting в протоколе RADIUS, что удобно в системах prepaid-оплаты.

Технология IPTV

 

Ожидается новый переход в эпоху интерактивного телевидения IPTV. Это объясняется не только плюсами технологии, но и фактором, который сначала может казаться неочевидным — в случае с IPTV уже не телевидение управляет зрителем, как продолжалось столетие, а зритель — телевидением.

IPTV — технология цифрового телевидения в сетях передачи данных по протоколу IP, новое поколение телевидения. IPTV — Internet Protocol television (телевидение по протоколу интернета). То есть это цифровая пакетная передача видеоданных. Эта технология отличается от интернет-телевидения. Последнее — это эфирное on-line TV, распространяется по сети интернет, что, следовательно, требует наличия этой сети. При этом открывается свободный доступ к передаваемому контенту, причем из любой точки, где можно подключиться. IPTV не транслируется через интернет, для его передачи лишь используется интернет-протокол передачи данных, технология зависит не от мировой сети, а от провайдера, предоставляющего услугу. IPTV может передаваться по закрытым сетям, поддержку которых осуществляет телекоммуникационная компания. Это самый современный и оптимальный вариант с точки зрения качественных характеристик. Сигнал приходит по тому же кабелю, что и интернет, потенциально может поставлять неограниченное количество каналов, всегда высокое качество картинки, большой выбор дополнительных услуг (IPTV содержит определенный набор функций и доступен только подписчикам услуги).

IPTV — это одновременно широкополосный доступ и цифровое телевидение, с обратной связью в реальном времени и возможностью выхода в интернет для абонента. Благодаря наличию обратной связи это ТВ и называют интерактивным.

Интерактивность с пользовательской точки зрения и отличает IPTV от кабельного, спутникового, аналогового и других видов телевидения IPTV. То есть в режиме реального времени, без обращения к оператору, можно управлять услугой и сервисами внутри нее, также можно участвовать в голосованиях и опросах, включать караоке и даже транслировать сообщения в соцсети или пользоваться видеотелефоном. Плюсом является наличие подробной телепрограммы и сопроводительной информации к каждой телепередаче или фильму. Практическое преимущество еще и в том, что не требуются антенны и даже необязательно иметь телевизор. IPTV можно смотреть на любом гаджете с экраном.

Для получения IPTV требуется программное обеспечение, задача которого – обработка получаемых данных. Для телевизора требуется специальная приставка (STB — Set Top Box). Как правило, провайдеры дают ее в аренду за плату, иногда с последующей возможностью выкупа. Такую приставку можно подключить практически к любому телевизору. При подключении через HDMI-кабель четкость изображения будет заметно лучше. Однако в любом случае именно STB и будет в непрерывном режиме декодировать данные и выводить их в качестве видео на экран телевизора. Приставка отслеживает обрабатываемые данные, что служит инструментом оператора для изучения зрительских предпочтений и в последующем помогает формировать новые предложения.

В случае с можно самостоятельно выбирать — что и в какое время смотреть. Можно записывать программы или отматывать эфир назад, не переживая из-за опозданий к началу трансляции. При просмотре можно пользоваться функцией паузы, если требуется ответить на звонок или возникло желание налить себе кружечку чая. То есть зритель фактически становится независим от сетки вещания и уже не обязан просматривать не интересующий его контент в ожидании нужного.

 

 

Рисунок 1.3 – Реализация соединения по технологии IPTV

 

Сервисная часть услуги позволяет компоновать телеканалы и передачи по темам, чтобы навигация была более удобной и занимала меньше времени, а также подключать тематические пакеты. Например, такие пакеты предлагаются во время крупных чемпионатов и олимпиад. Также можно воспользоваться функцией «Родительский контроль». В этом случае ребенок, не зная пароля, не сможет увидеть те передачи или каналы, доступ к которым ограничен. Именно сейчас интерактивное ТВ начинает распространяться стремительно. Ведущие операторы осваивают все новые возможности по его «доставке».

Так, уже появились мобильные решения, когда интерактивная приставка не имеет проводной «привязки» к дому и может путешествовать с хозяевами, например, на дачу. Также в непрерывном режиме расширяется набор функций и интерактивных сервисов для абонентов, услуга становится ориентированной на различные интересы и потребности, адаптируется к форматам воспроизводящих устройств. Эксперты прогнозируют бум IPTV в нашей стране на довольно близкое будущее.

 

 

Требования различных типов приложений к качеству обслуживания

 

Перенос в компьютерные сети новых видов трафика: IP-телефонии, аудио- и видеовещания, привел к появлению новых требований, связанных с обеспечением низкого уровня задержек пакетов, поддержкой групповой доставки пакетов и т. д. Простое повышение пропускной способности сети уже больше не является гарантией того, что разнообразные приложения, работающие в сети, получат то обслуживание, которое им требуется. Нужны новые механизмы обеспечения качества обслуживания, учитывающие всё многообразие требований, предъявляемых приложениями к сети. К настоящему времени проделана большая работа по классификации трафика различных приложений. В качестве основных критериев классификации были приняты три характеристики трафика: относительная предсказуемость скорости передачи данных; чувствительность трафика к задержкам пакетов; чувствительность трафика к потерям и искажениям пакетов.

В отношении предсказуемости скорости трафика приложения делятся на два больших класса. (Таблица 1.1)

 

Таблица 1.1 – Предсказуемость скорости трафика для приложений

Приложения, трафик которых представляет собой равномерный поток (Stream).

Приложения с пульсирующим трафиком (Burst).

Класс приложений характеризуется высокой степенью предсказуемости порождаемого трафика, который поступает в сеть со сравнительно постоянной битовой скоростью (Constant Bit Rate, CBR). Скорость потока может изменяться, тем не менее, она имеет легко вычисляемую верхнюю границу. Например, аудиопотоки данных являются трафиком CBR, и для элементарного голосового потока верхняя граница известна - она равна 64 Кбит/с.

Отличаются высокой степенью непредсказуемости, когда периоды молчания сменяются пульсацией, соответствующей доставке больших «блоков данных». В результате трафик характеризуется переменной битовой скоростью (VBR). Так, при работе приложений файлового сервиса интенсивность трафика, требуемая приложению, может увеличиться от нуля, когда файлы не передаются, до бесконечности, когда после передачи запроса с координатами файла приложению требуется как можно более быстрая передача данных файла, (реальная скорость передачи ограничена возможностями сети.)

 

1. Приложения, трафик которых представляет собой равномерный поток (Stream).

2. Приложения с пульсирующим трафиком (Burst).

Любые приложения генерируют пульсирующий трафик, в том числе и потоковые. Просто коэффициент пульсации (то есть отношение максимальной мгновенной скорости к средней) у этих двух приложений существенно отличается.  Если у приложений с пульсирующим трафиком они обычно находится в пределах от 10:1 до 100:1 и более, то у приложений с CBR этот коэффициент не превышает 1:8, в обычных условиях 1:1, 5.7.

Критерий классификации приложений по типу трафика учитывает их чувствительность к задержкам пакетов.  Основные типы приложений в порядке повышения чувствительности к задержкам пакетов описаны в таблице 1.2.

 

Таблица 1.2 - Типы приложений в порядке повышения чувствительности к задержкам пакетов

Приложение	Описание
Асинхронные приложения	практически нет ограничений на время задержки («эластичный» трафик). Пример такого приложения - электронная почта.
Синхронные приложения	чувствительны к задержкам
Интерактивные приложения	задержки могут быть замечены пользователями, но они не сказываются негативно на функциональности приложений. Пример: текстовый редактор, работающий с удалённым файлом
Изохронные приложения	имеется порог чувствительности к задержкам, при превышении которого резко снижается функциональность приложения. Пример: передача голоса, когда при превышении порога задержек в 100-150 мс резко снижается качество воспроизводимого голоса

 

Рекомендацией Y.1540 определены следующие характеристики QoS: пропускная способность, надежность/готовность сети/компонентов, задержка пакетов, вариация задержки пакетов (джиттер), потери пакетов.

1. Задержка доставки пакета IP(IP packet transfer delay, IPTD) – ITU-T Y.1540. Параметр IPTD определяется как время (t₂ – t₁) между двумя событиями – вводом пакета во входную точку сети в момент t₁ и выводом пакета из выходной точки сети в момент t₂, где (t₂>t₁) и (t₂ >t₁) ≤T_max. В общем, параметр IPTD определяется как время доставки пакета между источником и получателем для всех пакетов - как успешно переданных, так и для пакетов, пораженных ошибками. Пакетизация – зависит от типа трафика. Распространение сигнала – не зависит от типа трафика. Транспортировка (обработка в узлах сети) - зависит от типа трафика. Задержка в приемном буфере – зависит от типа трафика.

2. Вариация задержки пакета IP (IPpacketdelayvariation, IPDV). Параметр IPDV, v_k, для IP-пакета с индексом k, определяется между двумя точками сети (входной и выходной) как разность между абсолютной величиной задержки x_k при доставке пакета с индексом k, и определенной эталонной (или опорной) величиной задержки доставки пакета IP, d_1,2, для тех же самых сетевых точек:v_k = x_k - d_1,2.. Эталонная задержка доставки пакета IP, d_1,2, между источником и получателем определяется как абсолютное значение задержки доставки первого пакета IP между данными сетевыми точками. Вариация задержки пакета IP, или джиттер, проявляется в том, что последовательные пакеты прибывают к получателю в нерегулярные моменты времени. В системах IP-телефонии это, к примеру, ведет к искажениям звука и, в результате, к тому, что речь становится неразборчивой.

3. Коэффициент потери пакетов IP (IP packet loss ratio, IPLR). Коэффициент IPLR определяется как отношение суммарного числа потерянных пакетов к общему числу принятых пакетов в выбранном наборе переданных и принятых пакетов.  Потери пакетов в сетях IP возникают в том случае, когда значение задержек при передаче пакетов превышает нормированное значение, определенное выше как T_max. Если пакеты теряются, то при передаче данных возможна их повторная передача по запросу принимающей стороны.  В системах VoIP пакеты, пришедшие к получателю с задержкой, превышающей T_max, отбрасываются, что ведет к провалам в принимаемой речи. Среди причин, вызывающих потери пакетов необходимо отметить рост очередей в узлах сети, возникающий при перегрузках.

4. Коэффициент ошибок пакетов IP. Коэффициент IPER определяется как суммарное число пакетов, принятых с ошибками, к сумме успешно принятых пакетов и пакетов, принятых с ошибками. Согласно рекомендации ITU-TY.1541 определены следующие классы QoS и приложений.

 

Таблица 1.3 - Классы QoS и приложений

Класс 0	Приложения реального времени, чувствительные к джиттеру, характеризуемые высоким уровнем интерактивности (VoIP, видеоконференции)
Класс 1	Приложения реального времени, чувствительные к джиттеру, интерактивные (VoIP, видеоконференции)
Класс 2	Транзакции данных, характеризуемые высоким уровнем интерактивности (например, сигнализация)
Класс 3	Транзакции данных, интерактивные
Класс 4	Приложения, допускающие низкий уровень потерь (короткие транзакции, массивы данных, потоковое видео)
Класс 5	Традиционные применения сетей IP

 

Нормы для характеристик сетей IP с распределением по классам качества обслуживания представлены в таблице 1.4.

 

Таблица 1.4 – Нормы для характеристик сетей IP с распределением по классам качества обслуживания

Характеристики сети	Классы качества обслуживания (QoS)
	0	1	2	3	4	5
Задержка доставки пакета IP, IPTD	100 мс	400 мс	100 мс	400 мс	1 с	-
Вариация задержки пакета IP, IPDV (джиттер)	50 мс	50 мс	-	-	-	-
Коэффициент потери пакета IP, IPLR	1Е-3	1Е-3	1Е-3	1Е-3	1Е-3	-
Коэффициент ошибок пакетов IP, IPER	1Е-4	1Е-4	1Е-4	1Е-4	1Е-4	-

 

Требования к классам качества VoIP представлены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 – Классы качества передачи речи по сетям IP

Показатели качества передачи речи

Кл 12345678Следующая ⇒ Поделиться с друзьями: Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют... Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции... Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится... Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...  © cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста. Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы! 0.092 с.