Задержки на канале передачи данных. Задержка важнее пропускной способности

Низкая задержка - важный фактор, обеспечивающий надежную работу и высокую производительность сетей. Приложения для общения в реальном времени, стриминга и проведения транзакций сильно зависят от времени ожидания. Увеличение задержки всего на несколько миллисекунд может привести к искажению изображения и голосов, «зависанию» приложений и финансовым потерям.

Провайдеры стараются следить за пропускной способностью сети и колебанием задержек, но увеличение «ширины» канала часто не влияет на задержку в работе сети. В этом материале мы рассмотрим основные причины задержки и способы борьбы с ней.

/ фото Thomas Williams

Задержка и ее влияние на качество связи

В сетях, основанных на пакетном обмене, связь между задержкой и пропускной способностью неоднозначна и сложна в определении. При этом время ожидания складывается из следующих компонентов:

• Задержка сериализации – время, необходимое порту для передачи пакета
• Задержка распространения – время, требуемое биту информации для достижения приёмника (обусловливается законами физики)
• Задержка при перегрузке – время, которое кадр проводит в выходной очереди элемента сети
• Задержка передачи – время, которое сетевой элемент тратит на анализ, обработку и передачу пакета

Управление трафиком

Специалисты компании Ashton, Metzler & Associates определяют термин «управление трафиком» как возможность сети обрабатывать разные виды трафика с разным приоритетом.

Этот подход используется в сетях с ограниченной пропускной способностью при работе важных приложений, чувствительных к задержкам. Управление может означать ограничение трафика для конкретных сервисов, например, электронной почты, и выделение части канала под работу критически важных бизнес-приложений.

Для управления трафиком и качеством связи в сети организации инженеры рекомендуют:

• Настроить сеть так, чтобы можно было проводить мониторинг и классификацию трафика
• Анализировать трафик в сети для понимания закономерностей работы важных приложений
• Внедрить подходящее разделение на уровни доступа
• Вести наблюдение и отчетность, чтобы активно управлять изменяющимися схемами распределения трафика

Наиболее эффективный способ управления трафиком, по мнению специалистов Viavi Solutions, - иерархический контроль качества связи (H-QoS), являющийся комбинацией сетевых политик, фильтрации и управления пропускной способностью трафика. H-QoS не будет снижать скорость работы, если все элементы сети обеспечат ультранизкую задержку и высокую производительность. Главное достоинство H-QoS - сокращение времени ожидания без необходимости увеличения пропускной способности канала.

Использование NID

Устройства сетевого интерфейса (NID) дают возможность проводить мониторинг и оптимизацию трафика при небольших затратах. Обычно такие устройства устанавливаются на территории абонента: сетевых вышках и прочих точках перехода между сетями операторов.

NID обеспечивают контроль за всеми компонентами сети. Если такое устройство поддерживает H-QoS, то провайдер может не только следить за работой сети, но и проводить индивидуальную настройку параметров для каждого подключенного пользователя.

Кэширование

Относительно небольшое увеличение пропускного канала само по себе не решит проблему низкой производительности сетевых приложений. Кэширование помогает ускорить доставку контента и оптимизировать нагрузку на сеть. Этот процесс можно рассматривать как технику ускорения хранилища ресурсов - сеть работает быстрее, будто после обновления.

Обычно в организациях кэширование используется на нескольких уровнях. Стоит отметить так называемое прокси-кэширование. Когда пользователь запрашивает какие-либо данные, его запрос может быть выполнен локальным прокси-кэшем. Чем выше вероятность исполнения такого запроса, тем сильнее освобождается сетевой канал.

Прокси-кэши являются своего рода общей кэш-памятью: работают с большим числом пользователей и очень хороши в сокращении времени ожидания и сетевого трафика. Одним из полезных вариантов применения прокси-кэширования является возможность удаленного подключения нескольких сотрудников к набору интерактивных веб-приложений.

Сжатие данных

Основная задача сжатия данных - сократить размер файлов, которые передаются по сети. В некоторой степени сжатие похоже на кэширование и может дать эффект ускорения, как при увеличении пропускной способности канала. Один из самых распространённых методов сжатия - алгоритм Лемпеля – Зива – Велча, который используется, например, в ZIP-архивировании и утилите сжатия UNIX.

Однако в некоторых ситуациях компрессия данных может привести к проблемам. Например, сжатие плохо масштабируется в плане использования ресурсов оперативной памяти и процессора. Также компрессия редко приносит пользу, если трафик зашифрован. При использовании большинства алгоритмов шифрования на выходе получаются мало повторяющиеся последовательности, поэтому такие данные не могут быть сжаты стандартными алгоритмами.

Для эффективной работы сетевых приложений необходимо решать проблемы с пропускной способностью и задержкой одновременно. Сжатие данных направлено на разрешение только первой проблемы, поэтому так важно применять её в связке с методиками управления трафиком.

Одностороннее сжатие данных

Существует альтернативный подход к сжатию данных - это системы оптимизации веб-контента, размещенные на одной стороне канала передачи данных. Такие системы используют технологии оптимизации веб-страниц, различные стандарты сжатия, методы оптимизации изображений, дельта-кодирование и кэширование. Они позволяют добиться сжатия информации в 2–8 раз в зависимости от содержимого.

У этих инструментов есть некоторые преимущества перед двусторонними решениями и прокси-кэшированием. Они значительно дешевле в установке и управлении, чем двусторонние. Кроме того, такие системы могут определять скорость соединения, тип браузера, оптимизировать не только статический, но и динамический контент для конкретного пользователя.

К недостатку одностороннего сжатия относится то, что с его помощью оптимизировать можно только работу отдельно взятых программ и сайтов.

Сегодня инженеры постоянно проводят исследования, стараясь повысить производительность и эффективность сетей. Группа IEEE 802.1Qau разрабатывает улучшенные методы управления, которые позволят устранить потерю пакетов при перегрузке портов, команда Internet Engineering Task Force создает протокол для канального уровня связи, способный обеспечить кратчайшее соединение с помощью Ethernet.

Также ведутся работы над улучшением выборки данных для передачи, чтобы распределять неиспользуемые части соединения для различных классов трафика.

Поддержание высокого качества соединения в сетях - важная задача для современных организаций. Это позволяет предоставлять клиентам лучшие сервисы и использовать ресурсы сети по максимуму.

Если вам интересна тема оптимизации процессов передачи, хранения и обработки данных, то можете обратить внимание на несколько других материалов из нашего блога.

Circuit switching and packet - it"s methods for solving the generalized problem of switching data in any network technology. Complex technical solutions of the generalized switching tasks in its entirety consists of the particular problems of data transmission networks.

By the special problems of data networks include:

• define flows and appropriate routes;
• fixation route configuration parameters, and tables of network devices;
• recognition flows and data transfer between one device interface;
• multiplexing / demultiplexing streams;
• separation medium.

Among the many possible approaches to the solution of the generalized problem of subscribers switching networks allocate two basic, which include channel switching and packet switching. Thus there are traditional applications of each switching techniques, for example, telephone networks continue to be built and constructed using circuit switched technology, computer networks and the vast majority are based on packet switching technique.

Therefore, as information flow in circuit-switched networks are the data exchanged between a pair of subscribers. Accordingly, the global flow feature is a pair of addresses (telephone numbers) subscribers communicate with each other. One feature of circuit-switched networks is the concept of an elementary channel.

Elementary channel

Elemental channel (or channel) - is a basic technical characteristics of the circuit switched network, which is fixed within a given type of network throughput value. Every link in the circuit switched network has a capacity of a multiple channel elementary adopted for this type of network.

In traditional telephone systems the value of the elementary channel speed is equal to 64 kbit / s, which is sufficient for high-quality digital voice.

For high-quality voice uses the frequency of sound vibrations amplitude quantization 8000 Hz (sampling time 125 ms intervals). To represent a measure of the amplitude is most often used 8-bit code, which makes 256 tone gradation (by sampling values).

In this case, the transmission of one voice channel is needed bandwidth 64 kbit / s:

8000 x 8 = 64000 bits / s or 64 kbit / s.

Such a voice channel is called an elementary channel digital telephone networks. A feature of the circuit switched network is that the bandwidth of each link must be equal to an integer number of elementary channels.

The composite channel

Communication constructed by switching (connection) of elementary channels, called a composite channel.

Составной канал

The properties of the composite channel:

• composite channel throughout its length is made up of the same number of elementary channels;
• composite channel has a constant and fixed bandwidth throughout its length;
• composite channel is created temporarily for the period of the session two subscribers;
• at the session, all the basic channels that are included in the composite channel, enter the exclusive use of subscribers, for which the composite channel has been created;
• during the communication session in the subscribers can send network data rate not exceeding a channel capacity of the composite;
• data received in a composite channel, the called subscriber is guaranteed to be delivered without delay, losses, and at the same rate (source rate) regardless of whether there is at this time in the other network connection or not;
• after the end of the session the basic channels that were included with the corresponding composite channel, declared free and returned to the pool of resources allocated for use by other users.

Connection refused

Connection refused

Connection requests are not always successful.

If the path between the calling and called subscribers are no free channels or called basic node is busy, the malfunction occurs in the connection setup.

The advantage of circuit switching

Circuit switching technology is aimed at minimizing the accidental events in the network, ie a technology. In order to avoid any possible uncertainty much of the work on information exchange is carried out in advance, even before the start the data transfer. First, for a given address, the availability of the required basic channels all the way from the sender to the recipient. But in the case of bursty, this approach is inefficient, since 80% of the time channel may be idle.

Packet Switching

The most important principle of the networks with a packet switched data submission is transmitted over the network in the form of structurally separated from each other pieces of data called packets. Each packet has a header, which contains the destination address, and other supporting information (length of the data field, a checksum, and others.), Used for the delivery to the addressee of the package.

Having address in each packet is one of the most important features of packet switching technology, since each packet can be processed independently of the other switch packets constituting the network traffic. In addition to the title in the package may have one additional field to be placed at the end of the package and so-called trailer. In the trailer is usually placed checksum, which allows you to check whether the information has been corrupted during transmission over the network or not.

Partitioning the data into packets

Partitioning the data into packets takes place in several stages. Chain sender node generates transmission data, which is divided into equal parts. After that occurs the formation of a package by adding the header overhead. And the last stage is assembled packets into the original message to the destination node.

Partitioning the data into packets

Transferring data over a network as a packet

Packet Transmission Network

As in the circuit switched networks, packet switched networks, for each of the streams is determined manually or automatically route fixed in the stored tables for commutation switches. Packets entering the switch are processed and sent on a particular route

Uncertainty and asynchronous movement of data in packet-switched networks makes special demands on the switches in such networks.

The main difference between a packet switch of the switches in the circuit-switched networks is that they have an internal buffer memory for temporarily storing packets. Switch buffers need to harmonize data rates in communication links connected to its interfaces, as well as to harmonize the rate of arrival packets with their switching speed.

Methods of transfer packages

A switch can operate on the basis of one of three methods promote packages:

• datagram transmission;
• Transfer to the establishment of a logical connection;
• Transfer to the establishment of a virtual channel.

Datagram transmission

Datagram transfer method based on the promotion of packet independent from each other. packet processing procedure is only determined by the values of parameters that it carries, and the current state of the network. And every single packet network is considered as a completely independent unit transfer - datagram.

Illustration datagram packet principle

Transfer to the establishment of a logical connection

Transfer to the establishment of a logical connection

Procedure for harmonization of the two end nodes of a network of some parameters of packet exchange process is called the establishment of a logical connection. Options negotiated by the two interacting nodes, called a logical connection parameters.

Virtual channel

Virtual channel

The only pre-padded fixed route connecting end nodes to the packet-switched network, referred to as a virtual channel (virtual circuit or virtual channel). Virtual channels are laid for sustainable information flow. In order to isolate the data flow of the total traffic flow of each packet is marked with a special kind of sign - label. As with the establishment of a logical network connections, the virtual channel begins with a gasket from the source node a special package - the connection request.

Table switching networks using virtual channels is different from the switching table in datagram networks. It contains entries only passing through the switch virtual channels, and not all the possible destination address, as is the case in networks with datagram algorithm transfer.

Comparison circuit-switched and packet

Switching channels	Packet Switching
You must first establish a connection	No stage of establishing a connection (datagram method)
Location is only required when establishing a connection	Address and other service information are transmitted with each packet
The network may refuse a connection to the subscriber	The network is always ready to receive data from subscriber
Guaranteed bandwidth (bandwidth) for interacting subscribers	Network bandwidth for users is unknown, transmission delays are random
Real-time traffic is transferred without delay	Network resources are used effectively when transmitting bursty traffic
High transmission reliability	Possible data loss due to buffer overflow
Irrational use of channel capacity, reducing the overall efficiency of the network	Automatic dynamic bandwidth allocation of a physical channel between subscribers

В основном, в современных корпоративных сетях можно выделить следующие типы задержки:

Задержка обработки : Это время, которое затрачивает маршрутизатор на получение пакета на входном интерфейсе и отправку его в исходящую очередь на исходящий инетерфейс. Задержка обработки зависит от следующих факторов:

1. Скорость центрального процессора;
2. Использование центрального процессора;
3. Архитектура маршрутизатора;
4. Настроенные опции входящих и исходящих интерфейсов.

• Задержка очереди: Это время, которое пакет находится в очереди на отправку. Данный вид задержки зависит от таких факторов как количество и размер пакетов, которые уже находятся в очереди, полоса пропускания интерфейса и механизм очередей;
• Задержка сериализации: Время, необходимое для перемещения фрейма в физическую среду передачи;
• Задержка распространения: Время, которое занимает путь пакета от источника к получателю по каналу связи. Эта задержка сильно зависит от среды передачи.

Методы ограничения задержки

• Маршрутизатор имеет достаточно мощностей для того, чтобы быстро и оперативно принимать решения о дальнейшем перенаправлении пакетов. Задержка обработки, очереди и сериализации зависит от следующих факторов:
• Средняя длина очереди;
• Средняя длина пакетов в очереди;
• Пропускная способность канала связи.

Указанные ниже методы удовлетворяют требования чувствительного к задержке трафика

• Увеличение пропускной способности: При достаточной пропускной способности, сокращается время ожидания в исходящей очереди, тем самым, сокращается задержка сериализации;
• Приоритизация чувствительного к задержкам трафика: Данный метод является более гибким. алгоритмы PG, CQ, MDRR и LLQ имеют значительное воздействие задержку, вносимую очередью;
• Сжатие поля полезной нагрузки: Сжатие поля полезной нагрузки уменьшает общий размер пакета, тем самым, по сути, увеличив пропускную способность канала передачи. Так как сжатые пакеты меньше обычных по размеру, их передача занимает меньше времени. Важно помнить, что алгоритмы сжатия весьма сложны, и компрессия наряду с декомпрессией могут добавить дополнительные задержки;
• Сжатие заголовков пакетов: Сжатие заголовков не так сильно требует ресурсов центрального процессора, как сжатие поля полезной нагрузки, поэтому, данный механизм часто используется наряду с другими алгоритмами уменьшения задержки. Сжатие заголовков особенно актуально для голосового трафика.

Потеря пакетов

Обычно, потеря пакетов происходит при условии переполнения буфера маршрутизатора. Например, пакеты находятся в исходящей на интерфейсе очереди. В какой-то момент размер очереди достигает своего максимума, и, новые приходящие пакеты просто отбрасываются. В целом, потеря пакетов происходит по следующим причинам:

• Потеря на входящей очереди: если не хватает мощности CPU (Central Processing Unit) маршрутизатора, пакеты могут быть потеряны еще на входящем интерфейсе;
• Игнорирование пакетов: Буфер маршрутизатора переполнен, следовательно, приходящие пакеты просто игнорируются;
• Ошибка во фреймах: Аппаратное обнаружение ошибок во фреймах, например, Cyclic Redundancy Check (CRC).

Как правило, потеря пакетов является результатом чрезмерной загрузки интерфейса.

Используются следующие методы и алгоритмы для предотвращения потерь пакетов :

1. Увеличение пропускной способности чтобы предотвратить перегрузку на интерфейсе;
2. Обеспечение достаточной пропускной способности и увеличение буферного пространства для гарантированного перемещения чувствительного к задержкам трафика в начало очереди;
3. Ограничить перегрузку путем отбрасывания пакетов с низким приоритетом до того, как произойдет переполнение интерфейса. Для обеспечения данной цели, инженер может использовать алгоритм Weighted Random Early Detection (WRED), который будет случайно отбрасывать нечувствительный к потерям и трафик и пакеты, с заранее настроенными низкими приоритетами.

Рис. 9. Организация телефонной связи в гибридных сетях

Одно из самых важных требований к проекту сети - обеспечение совместимости телефонной сигнализации. УПАТС корпоративных сетей оснащаются самыми различными интерфейсами. Для того чтобы каждый филиал имел надежную телефонную связь, нужно поддерживать все стандартные типы сигнализации. Любой филиал может быть соединен по иному сигнальному интерфейсу - в зависимости от того, по какому маршруту произошла коммутация (или маршрутизация) вызова. Совместимость типов сигнализации и их преобразование необходимы для организации надежной и устойчивой телефонной связи в сети на основе коммутации пакетов.

Соответствие стандартам гарантирует беспроблемную работу в сети оборудования разных производителей. Не забывайте, что ключ к построению эффективной и надежной сети - тестирование и еще раз тестирование.

Помните, что пакетная телефония не только обеспечивает заметную экономию на телефонных счетах, но и при вносит массу дополнительных функций. К их числу относятся:

цифровая интерполяция речи . Этим термином компания Motorola обозначает механизм, поддерживающий передачу данных во время пауз в телефонном разговоре;
подавление эха на ближнем и дальнем концах соединения. Эхо мешает телефонному разговору и возникает из-за несогласования входного и выходного импенданса дифференциальных систем, обеспечивающих переход с двухпроводной на четырехпроводную линию на местных АТС;
факсимильная связь поверх IP или FR. Позволяет передавать факсы в пакетных сетях;
аудиовещание - передача объявлений одновременно во многие филиалы;
использование централизованной таблицы коммутации . За счет этой таблицы значительно упрощается расширение сети, поскольку требуется настройка только одного телефонного узла коммутации;
поддержка тонального и импульсного набора . Обеспечивает совместимость телефонных аппаратов разного типа;
применение серийного номера . Он позволяет соединиться с организацией по любой из незанятых линий, объединенных в группу под одним номером. Устройство доступа с интеграцией речи выступает в роли УПАТС, осуществляющей динамическое распределение вызовов по свободным линиям;
передача речи и данных по одному DLCI . Помогает сэкономить значительные средства: пользователь оплачивает лишь один DLCI, используя его как для передачи данных, так и для всех исходящих звонков;
альтернативная маршрутизация вызовов . В случае, если основной канал занят или вышел из строя, можно звонить по резервному маршруту;
группирование телефонных каналов . За счет объединения нескольких речевых пакетов в один пакет IP или кадр FR снижаются объем служебного трафика и требования к пропускной способности сети;
подавление пауз . Канал освобождается от передачи "пустых" пакетов во время пауз в телефонном раз говоре, а в результате, другому трафику предоставляется дополнительная полоса пропускания.

На этапе планирования важно уяснить как текущие, так и потенциальные потребности организации. Причина проста: необходимо получить стабильное, надежное и работоспособное решение. Гарантии производителя, связанные с модернизацией модулей программного и аппаратного обеспечения для поддержки будущих стандартов, чрезвычайно важны для надежной защиты капиталовложений.

Классы, типы и качество

Определяя, какие преимущества дают классы (CoS) и качество (QoS) обслуживания, следует понять, чем они отличаются друг от друга применительно к пакетной телефонии.

CoS - это способ улучшения условий транспортировки данных, он задает схему установки приоритетов различным типам сетевого трафика. Изначальный стандарт FR не имеет механизма, обеспечивающего преимущество одного пакета над другим. По этой причине на каждом узле доступа следует реализовать CoS: тогда данные будут получать приоритеты до их поступления в сеть. Именно так строится современная сеть VoFR. По этому сценарию речь и любой другой трафик реального времени, например видео, получает более высокий приоритет, чем другие данные, перед поступлением в сеть. Как только информация попала в сетевое облако, все кадры считаются равными.

Протокол IP v.4 также не имеет механизма обеспечения CoS. IP v.6 (его называют также IPng, где "ng" обозначает "следующее поколение") позволяет устанавливать приоритеты, но вряд ли эта версия получит широкое распространение даже в начале следующего века. IP v.6 вносит дополнительные задержки из-за увеличения до 40 байт (в базовой конфигурации) размера заголовка. Тем временем протоколы RTP, RSVP и ToS (тип обслуживания) могут обеспечить временное решение проблем CoS в сегодняшних корпоративных и ведомственных сетях IP.

ToS - один из самых простых способов установления приоритетов в существующих IP-сетях, хотя поле ToS и не входит в оригинальную спецификацию IP v.4. Поле ToS состоит всего из одного байта, но его реализацию признали слишком сложной, потому-то оно и пребывало в забвении долгие годы. Но в условиях мультимедийного бума преимущества перевешивают недостатки. Поле ToS задает параметры задержек и пропускной способности, оно совместимо с протоколами маршрутизации, например OSPF, и обеспечивает соблюдение приоритета пакета на всем пути его следования по сети. Многие производители начали реализовать ToS в своих устройствах, делая первый шаг по пути классификации обслуживания в сетях IP.

QoS улучшает связь между двумя оконечными точками, выделяя для этого гарантированную полосу пропускания. ТфОП, базирующаяся на коммутации каналов, предоставляет очень высокое качество обслуживания по той простой причине, что после установления соединения ее абоненты получают в свое полное распоряжение выделенный канал связи. С другой стороны, в ТфОП невозможно внедрить CoS, поскольку предоставляются выделенные, а не разделяемые каналы.

Пакетная телефония требует принципиального иного подхода к QoS, поскольку сети передачи данных являются средой ресурсов совместного использования. Соглашения о CIR и постоянные виртуальные каналы (PVC) сетей FR гарантируют выделение полосы пропускания, необходимой для телефонной связи. Гибкие протоколы реального времени идут дальше простого определения параметра CIR. Они позволяют мультиплексировать голос и данные в общем PVC или разделять их по отдельным PVC в зависимости от решаемых задач, конфигурации сети и требуемых затрат. Кроме того, благодаря назначению Bc FR дает гибкость при передаче "всплесков" трафика в часы наибольшей нагрузки. Абонент может подписаться на доступ к сети FR и оплатить канал из расчета средних потребностей своей сети, получив право при необходимости передавать трафик сверх установленной нормы.

FR или IP

Инфраструктура ТфОП базируется на проверенных временем телефонных кабелях. Медная пара является основой абонентских сетей во всем мире, общая протяженность которых измеряется миллионами километров.

Пакетная телефония разрывает эту зависимость от определенного типа носителя и обеспечивает гибкость в использовании широкого спектра проводных и радиоустройств. Коммутация пакетов допускает передачу по меди, оптоволокну, коаксиальному кабелю, радиоканалу или той среде, которая может появиться в будущем. Это преимущество позволяет организациям устанавливать экономически эффективную кабельную систему, легко наращиваемую под будущие требования, а альтернативным операторам - избегать затрат на аренду абонентских линий у региональных телефонных компаний.

Технология пакетной телефонии снимает ограничения на среду передачи. Протоколы передачи данных выделяют физический уровень как отдельный, делая возможными сквозные соединения в гетерогенных физических инфраструктурах.

Есть несколько фундаментальных различий в принципах обслуживания сетями FR и IP различных видов трафика. Так, стандарты FR базируются на семиуровневой ЭМВОС. Отсюда можно сделать вывод, что каждый коммуникационный уровень имеет свои, независимые от других уровней, протоколы. Преимущество такого подхода - гибкость интеграции новых протоколов в эту модель. Хотя IP часто связывают с ЭМВОС, определения данного протокола менее строги. Объясняется это тем, что IP был разработан до создания ЭМВОС. Как бы то ни было, ныне ЭМВОС используется в качестве теоретической модели для описания любых протоколов, что облегчает понимание их базовой структуры.

FR работает независимо от уровней ЭМВОС с третьего (сетевого) по седьмой (прикладной). Поддержка таких стандартов, как RFC 1490, особенно важна сегодня, поскольку позволяет связать FR со столь важными протоколами, как IP, IPX и SNA.

Реализация пакетной телефонии требует создания новой основы, которая еще теснее свяжет ее с FR. Такая спецификация уже подготовлена консорциумом Frame Relay Forum в документе FRF.11.

Недавно появившийся мультимедийный стандарт H.233 Международного союза электросвязи (МСЭ) предназначен для сетей, не гарантирующих доставку информации. H.323 прописан до уровня настольного ПК и определяет основы аудио-, видео- и компьютерной связи в пакетных сетях, в том числе работающих по протоколам IP и FR. Этот стандарт предлагает средства, с помощью которых устройства разных производителей в процессе установления связи могут "согласовывать" свои возможности (например, посылая запрос типа "Поддерживаешь ли ты видео?"), а затем активизировать доступные функции. Подмножество стандартов H.323 тесно связано с IP, что обеспечивает использование всевозможных видов связи, в том числе видео- и аудиоконференций (VoIP), а также интерактивной переписки типа white board.

С точки зрения реализации обычного телефонного разговора, разница между VoIP и VoFR может казаться и не столь существенной. Контраст между этими транспортными протоколами становится особенно заметным при анализе возможностей передачи трафика данных, не относящегося к протоколам семейства IP (т. е. трафика протоколов SNA, IPX и целой группы устаревших). Вот где проявляются самые сильные стороны FR.

* * *

Изменение парадигмы пакетной телефонии будет иметь позитивное и продолжительное воздействие на развитие отрасли телекоммуникаций. Пакетная телефония уже заметно изменила отношения в этой отрасли. Но еще более значимыми окажутся изменения, которые произойдут с появлением на рынке устройств и технологий с новыми полезными и эффективными функциями. Например, в первой половине следующего десятилетия ожидается появление алгоритмов сжатия, которые позволят передавать речь в полосе всего лишь 2,4 кбит/с.

По мере конвергенции телефонных и компьютерных сетей следует ожидать снижения стоимости услуг и появления более широкого выбора у абонентов. Установление телефонных соединений в следующем десятилетии, вероятно, будет происходить совсем не так, как сегодня. Можно будет позвонить через ТфОП, ISDN, ATM, FR или IP, а также через любую их комбинацию.

Но не забудьте о тех преимуществах, которые пакетная телефония дает уже сегодня. Не откладывайте внедрения VoIP или VoFR в сетях, наиболее активно используемых вашей компанией, там, где эти технологии принесут быструю экономическую отдачу и превосходство над конкурентами. Затем переходите к следующей фазе.

В заключение хочу сказать, что нельзя внедрять мультимедиа-связь в существующих маршрутизируемых сетях без понимания сути IP и FR. Экономически эффективное решение, позволяющее предоставлять услуги пакетной телефонии высокого качества, можно создать только после тщательного проектирования сети. Сложилось ошибочное мнение, что для интеграции пакетной телефонии в имеющиеся сети их необходимо радикальным образом изменять. Эта точка зрения далека от истины.

Пакетная телефония становится логичным расширением функциональности любой корпоративной сети IP или FR. Ее успешное внедрение определяется качеством проектирования сети - особенно того, как будет осуществляться управление нагрузкой, и какие способы борьбы с перегрузками будут использоваться (это очень важно при передаче изохронного трафика). Пакетная телефония может быть интегрирована в существующие корпоративные сети, а необходимые для этого затраты несопоставимы с потенциальными преимуществами.

ОБ АВТОРЕ

Габриэль Дюсиль - менеджер по маркетингу компании Motorola ING. С ним можно связаться по адресу

Инженеры, проводящие лабораторные тестирование коммутаторов, как оказалось, наибольшее значение придают одному параметру - пропускной способности. Почему? Поскольку пропускная способность поражает воображение пользователей и они убеждены, что именно этот параметр в основном определяет то, заслуживает ли этот коммутатор внимания.

Последние тесты коммутаторов Ethernet 10 Гбит/с показали, что с точки зрения пропускной способности они значительно отличаются друг от друга. Парадокс состоит в том, что чем быстрее сеть, тем меньшее значение имеет пропускная способность свитча.
Этот фактор, естественно, весьма важен, но только в тех случаях, когда сеть интенсивно загружена пакетами. В то же время задержка (то есть время, необходимое для переключения между портом ввода и порта вывода) играет важную роль для каждого типа движений пакетов, в каждой ситуации и в каждой сети.
Устройства, характеризующиеся большой величиной задержки, уменьшают скорость работы сети - и это происходит вне зависимости от того, загружена ли сеть на 1% или на 100%. Для того, чтобы приложения "запротестовали", задержки вовсе не должны составлять несколько сот миллисекунд.
Если говорить о коммутаторах, оснащенных интерфейсами Ethernet 1 и 10 Гбит/с, то чаще всего задержка у них составляет величину от нескольких десятков до нескольких сотен миллисекунд. До сих пор считается, что задержки, составляющие несколько десятков миллисекунд, не влияют на производительность сетевых приложений.
Отчасти это неверно. Даже небольшие задержки порядка нескольких десятков миллисекунд могут стать причиной резкого уменьшения производительности сетей Ethernet 1 и 10 Гбит/с. "Виновен" в этом, если так можно выразиться, протокол ТСР, а точнее, окна, необходимые этому протоколу для передачи пакетов в сеть.
Как работает ТСР? Отправитель высылает ограниченные порции данных таким образом, чтобы получатель мог выслать в обратном направлении информацию, подтверждающую их получение. Окна обеспечивают подтверждения о получении нескольких пакетов сразу, но если отправитель не получает от получателя за определенное время такого подтверждения, то все пакеты должны быть переданы повторно.
Поскольку в сети Интернет свыше 80% передач происходит с помощью протоколов ТСР, повторная передача пакетов может привести к значительному снижению работоспособности приложений, запущенных в той же среде.
Например, в сети работает коммутатор E1200 (Force10 Networks) и получает пакеты Ethernet длиной 1518 байт, соответствующих максимально возможной длине пакетов Ethernet и обычно используемых при передаче больших объемов данных. Использование сетей на этот момент умеренное, в пределах 10%. Коммутатор принимает 81274 пакета в секунду (один пакет принимается за 12 микросекунд).
В ОС Windows 2000 и XP размер пакета ТСР по умолчанию составляет 16 Кб. Это означает, что в сеть можно отправить без подтверждения их получения не более 11 пакетов. Для 11 пакетов (считая по 12 микросекунд на каждый), каждая задержка более 132 микросекунд будет означать, что данные будут высылаться повторно.
Последние тесты коммутаторов Ethernet 10 Гбит/с показали, что в устройствах Avaya и Force10 Networks задержка при переключении пакетов длиной 1518 байт составляет свыше 40 микросекунд. То есть одиннадцать таких задержек - и мы имеем дело с повторно передаваемыми через протокол ТСР пакетами. Компания Force10 представила свой коммутатор E1200 и сообщила, что задержки удалось уменьшить вполовину (теперь они составляют 23 микросекунды). При таких задержках в сетях Ethernet 10 Гбит/с и дальше происходит повторная передача пакетов, но в сетях 1 Гбит/с протокол ТСР уже не передает их повторно. Но размеры окон изменяются динамически: чем больше окошко, тем большее влияние имеют маленькие задержки.
Можно описать влияние окна ТСР на работу любой сети. Для того, чтобы это сделать, необходимо знать три параметра: длина пакетов, размер окна ТСР и степень использования сети.

Установка протокола TCP/IP

Протокол TCP/IP использует IP-адрес, маску подсети и шлюз по умолчанию для соединения с узлами. Узлы TCP/IP, работающие в глобальной сети, требуют задания всех трех параметров в конфигурации. Каждая плата сетевого адаптера в компьютере, использующем TCP/IP, нуждается в этих параметрах.

IP-адрес - это логический 32-разрядный адрес, однозначно определяющий узел TCP/IP. Каждый IP-адрес состоит из двух частей: идентификатора сети и идентификатора узла. Первый служит для обозначения всех узлов в одной физической сети. Второй обозначает конкретный узел в сети. Каждому компьютеру, использующему TCP/IP, требуется уникальный IP-адрес, например, 194.103.2.200.

Маска подсети выделяет часть IP-адреса и позволяет TCP/IP отличить идентификатор сети от идентификатора узла. Пытаясь связаться, узлы TCP/IP используют маску подсети (например, 255.255.255.0), чтобы определить, находится узел-получатель в локальной или удаленной сети.

Для того чтобы установить соединение с узлом из другой сети, вы должны сконфигурировать IP-адрес шлюза по умолчанию. TCP/IP посылает пакеты, предназначенные для удаленных сетей, на шлюз по умолчанию, но только в том случае, если на локальном узле не сконфигурирован другой маршрут к сети получателя. Если вы не сконфигурируете шлюз по умолчанию, то связь может быть ограничена локальной сетью.

Зайдите на Панель управления, а затем в раздел "Сеть". Если TCP/IP не числится в списке установленных сетевых протоколов, необходимо его установить. Затем выделите TCP/IP и нажмите на кнопку "Свойства". Если ваш компьютер включен в большую сеть, необходимо убедиться, что имя компьютера, домена и информация об IP-адресе не конфликтуют с сетью. В отличие от IP-адреса и маски подсети шлюз по умолчанию является необязательным параметром. Если вы его опустите, то область работы вашего компьютера ограничится локальной сетью.