4. Проблемы обеспечения качества услуг (QoS)

4.1. Концепция качества услуг

Иерархия понятий в области качества услуг (Quality of Service, QoS) приведена на рис. 4.1 (Рекомендация Е.800).

Рис. 4.1. Иерархия понятий в области качества обслуживания и функционирования телекоммуникационной сети

Качество обслуживания объединяет понятия: действенность, безопасность, обеспеченность и удобство пользования.

Группа свойств доступность, целостность и непрерывность объединена одним понятием – действенность (выделено прямоугольником в правом верхнем углу на рис. 4.1).

Качество услуги (обслуживания) рассматривается как совокупность свойств:

  • обеспеченности;
  • удобства пользования;
  • безопасности обслуживания;
  • доступности;
  • бесперебойности;
  • целостности (адекватности информации пользователя при транспортировке через сеть).

Действенность – свойство обслуживания, состоящее в предоставлении услуги на время сеанса всегда, когда это необходимо пользователю.

Сущность свойств, объединенных понятием действенность, определена следующим образом:

Доступность – свойство обслуживания быть предоставленным в любом месте и в момент, когда это необходимо пользователю.

Целостность – способность оператора предоставить услугу без существенного ухудшения качества передачи.

Бесперебойность – способность оператора в определенных условиях эксплуатации обеспечивать предоставленное обслуживание без перерывов в течение требуемого промежутка времени.

Остальные три свойства качества обслуживания раскрываются следующими определениями:

Обеспеченность – способность оператора связи предоставлять набор услуг и оказывать помощь пользователю в их использовании,

Удобство использования – свойство обслуживания, состоящее в простоте использования;

Безопасность – свойство обслуживания быть защищенным от несанкционированного доступа, злонамеренного и неправильного использования, преднамеренной порчи, стихийных бедствий и человеческих ошибок.

Качество функционирования телекоммуникационной сети (Network Performance, NP) характеризует эффективность обслуживания трафика.

Пользователь телекоммуникационной сети обычно не интересуется структурой сети и тем, как предоставляется нужная услуга. В то же время он интуитивно оценивает качество данной услуги, сравнивая его с качеством подобных услуг.

Для обоснования запросов и ожиданий пользователей и оптимизации затрат оператора необходимо обеспечить:

  • строгие формулировки терминов, относящихся к качеству услуг;
  • представление объективных сведений об ожиданиях и требованиях пользователей и достигнутом оператором уровне качества.

Качество обслуживания определено в Рекомендации ITU-T E.800 как “Суммарный эффект показателей службы, определяющий степень удовлетворенности пользователя обслуживанием”.

Качество обслуживания с точки зрения пользователя может быть выражено совокупностью параметров. Эти параметры описываются в терминах, понятных как службе, так и пользователю и не зависят от структуры сети. Они ориентированы по преимуществу на эффект, воспринимаемый пользователем, должны быть гарантированы пользователю службой и поддаваться объективному измерению в точке доступа к услуге (Рекомендация ITU-T I.350).

Характеристики сети (NP) определены как способность обеспечения связи между пользователями. Под NP понимают совокупность параметров, которые могут быть рассчитаны и измерены. Характеристики сети используются, прежде всего, владельцем. Они ориентированы на разработку системы, проектирование сети на международном или национальном уровнях, эксплуатацию и техническое обслуживание.

Характеристики (параметры) сети определяют качество обслуживания, воспринимаемое пользователем, но далеко не всегда позволяют содержательно с точки зрения пользователя описать это качество. Примерами таких характеристик сети могут быть: трафик, потери по вызовам, по времени на участке сети, коэффициент эффективных вызовов направления связи и др. Параметры QoS, полезные на этапе проектирования и построения сети, не всегда могут применяться для спецификации характеристик сетевых соединений.

Взаимосвязь между параметрами QoS и NP очевидна. Различия между QoS и NP отражены в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Различия между качеством обслуживания и характеристиками сети

Качество обслуживания (QoS)

Характеристики сети (NP)

Ориентировано на пользователя

Ориентированы на оператора сети

Описывается атрибутами услуги

Описываются атрибутами элемента соединения

Ориентировано на эффект, воспринимаемый пользователем

Ориентированы на разработку, проектирование, эксплуатацию и техническое обслуживание

Измеряется между точками (в точках) доступа к услуге

Описывают возможности элементов соединения или сквозных соединений

Определение параметров QoS должно базироваться на событиях и состояниях, которые можно наблюдать в точках доступа к услугам (например, в эталонных точках S или Т интерфейса “пользователь–сеть” N-ISDN или в эталонных точках Sb или Тb интерфейса “пользователь–сеть” B-ISDN), вне зависимости от процессов и событий в сети, обеспечивающей обслуживание.

Эталонные точки S и Т (Sb и Тb) являются объектами физического уровня (Рекомендации ITU-T I.410, I.411). Через эти точки пользователь имеет универсальный доступ к службам ISDN.

Определение параметров NP должно базироваться на событиях и состояниях, которые можно наблюдать на границах элементов соединения [5].

4.2. Концепция характеристик сети (NP)

Качество функционирования телекоммуникационной сети (Network Performance) – это способность обеспечивать информационный обмен между пользователями. Основная характеристика телекоммуникационной сети – это эффективность обслуживания трафика (рис. 4.1).

Эффективность обслуживания трафика (пропускная способность) – свойство узла коммутации, как объекта сети, обслуживать поступающий трафик с заданной интенсивностью при заданном качестве обслуживания и определенном техническом состоянии (соотношении количества работоспособных и неработоспособных каналов/линий). Способность узла коммутации обслуживать трафик зависит от его надежности, качества передачи и имеющихся ресурсов и возможностей.

Качество передачи – уровень воспроизведения сигнала в пункте приема объектом сети, находящимся в состоянии готовности.

Под ресурсами сети понимают средства коммутации, маршрутизации, переприема, хранения информации (в объектах сетей ПД, компьютерных, ISDN), администрирования (это понятие пока не определено и не конкретизировано в рекомендациях ITU-T).

Надежность – собирательный термин, используемый для описания свойства готовности и влияющих на него свойств безотказности, ремонтопригодности, обеспечения технического обслуживания и ремонта.

Готовность – способность объекта сети обрабатывать трафик в произвольный момент времени (кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается) и, начиная с этого момента, работать безотказно в течение заданного интервала времени.

Безотказность– свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение определенного времени.

Ремонтопригодность – свойство объекта сети, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причины отказов и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Обеспечение технического обслуживания и ремонта – способность служб оператора обеспечивать средства для технического обслуживания (ТО) объектов сети (при определенных условиях эксплуатации и принятом способе ТО).

Каждое из свойств может быть описано набором характеристик (показателей, атрибутов). Так, например, готовность к обслуживанию определяется характеристиками: среды распространения, работоспособности оборудования, пропускной способности станций и узлов сети.

В Рекомендации I.350 определены три функции, реализуемые сетью и ее службами, и три характеристики каждой из функций. Так получено девять родовых первичных параметров (“матрица 3x3”), которые могут быть использованы для определения специфических параметров QoS и NP (рис. 4.2):

  • быстрота получения доступа;
  • безошибочность доступа;
  • надежность доступа (вероятность отказа в доступе к ресурсу);
  • быстрота переноса информации;
  • безошибочность переноса информации;
  • надежность переноса информации;
  • быстрота освобождения;
  • безошибочность освобождения;
  • надежность освобождения.


Рис. 4.2. Матричный метод 3х3 для определения состояний готовности службы

Служба сети реализует три функции связи (рис. 4.2):

  • обеспечивает доступ пользователя к ресурсам службы;
  • обеспечивает перенос (доставку) информации по установленному соединению;
  • обеспечивает освобождение предоставленных ранее ресурсов после окончания сеанса связи.

Под доступом понимают возможность в получении ресурсов службы. Процедура доступа начинается в момент появления запроса от пользователя в интерфейсе “пользователь–сеть” и заканчивается при появлении хотя бы одного бита информации от его терминала.

Процедура переноса информации пользователя инициируется в момент завершения доступа и заканчивается в момент передачи запроса освобождения, знаменующего окончание сеанса связи.

Процедура освобождения инициируется в момент передачи сигнала запроса освобождения и завершается для каждого пользователя после освобождения ресурсов службы, выделявшихся во время сеанса связи. Освобождение включает в себя как действия, связанные с разрушением ранее существовавшего соединения, так и с завершением выполнения протоколов верхних уровней. Качество услуги при реализации функций службы описывается тремя параметрами: быстрота (скорость), безошибочность (точность), надежность (уверенность).

Быстрота характеризует промежуток времени, необходимый для выполнения функции, или скорость выполнения.

Безошибочность характеризует степень правильности выполнения функции.

Надежность определяет степень уверенности в выполнении функции в течение заданного периода наблюдения (вне зависимости от быстроты и безошибочности выполнения).

Для каждого параметра качества услуги должен быть установлен норматив, с которым можно было бы сравнивать измеренные значения в процессе предоставления услуги.

4.3. Соглашение об уровне услуг (SLA)

Принципы соглашения об уровне (качества) услуги (Service Level Agreement, SLA) между пользователем и сетью

В соглашениях об уровне качества услуги (SLA) должны присутствовать:

  • требуемая скорость в течение сеанса (V=R=const., Vmiddle=K);
  • допустимая задержка пакетов в потоке (tз £ D);
  • допустимая вероятность потери пакетов в потоке (Pпак £ M);
  • правила проверки соответствия действительных параметров трафика соглашению об уровне качества услуги;
  • данные для маршрутизации пакетов (адрес/адреса пункта/пунктов назначения).

Если пользователь не может воспользоваться услугами компетентного специалиста, то оператор (провайдер услуг) предлагает ему на выбор один из стандартизованных классов качества обслуживания (CoS).

Ниже приведен пример набора параметров, которые могут использоваться в соглашении пользователя с оператором (провайдером) о качестве обслуживания:

  • задержка “из-конца-в-конец” (end-to-end delay) - время, прошедшее с момента формирования пакета данных до передачи его конечному пользователю;
  • джиггер (jitter) - диапазон изменения задержки при передаче пакетов в одном и том же потоке данных;
  • задержка установления соединения (establishment delay) - максимальная задержка между запросом пользователя на установление соединения и подтверждением провайдера;
  • задержка разрыва соединения (release delay) - максимальная задержка между запросом пользователя на разрыв соединения и подтверждением провайдера;
  • пиковая пропускная способность (Peak-raite throughput) - максимальное число пакетов, которое приложение может передавать в единицу времени;
  • нормальная пропускная способность (Statistical throughput) - среднее число пакетов, которое должно передавать приложение в единицу времени;
  • коэффициент потерь (Loss ratio) - отношение числа потерянных пакетов к количеству переданных;
  • приоритет - определяет очередность обслуживания сеансов;
  • стоимость - определяет максимальную допустимую стоимость сетевого соединения.

Процесс обеспечения качества услуги имеет высокую степень сложности. Это связано с тем, что необходимо установить однозначное соответствие показателей качества (QoS), оцениваемых пользователем, с показателями функционирования сети (NP).

Пользователи оценивают качество предоставляемых услуг интегрально, а не в виде совокупности параметров, значения которых зачастую не понимают. Операторы сетей связи (провайдеры услуг) нуждаются в таком методе согласования характеристик качестве предоставляемой услуги, который бы представил для оператора качество услуг с точки зрения пользователя. Таким методом является "соглашение об уровне обслуживания" (SLA).

Когда приходит время выбора поставщика услуг, пользователя интересует три вопроса: доступность, производительность и качество функционирования приложения, обеспечивающего поддержку услуги. При этом он ожидает, что оператор обеспечит не только бесперебойное функционирование данной услуги, но и быстрое внедрение новых услуг. Обычно нарушения SLA провайдером услуг компенсируются пользователю при тарификации в последующий период пользования услугой.

Провайдер услуг должен иметь возможность предоставлять пользователям отчеты, которые бы доказывали, что требуемый уровень качества услуг поддерживается. Таким образом, SLA позволяет убедить пользователя в способности провайдера поддержать высокое качество при предоставлении дорогостоящих услуг.

Поскольку каждый пользователь оценивает качество услуги по-своему, то оператор (провайдер услуги) должен подходить к формированию SLA индивидуально, базируясь на разных уровнях производительности, доступности службы и стоимости услуги.

Пример SLA с пользователями

Провайдер может предлагать соглашение (SLA), в котором указаны следующие показатели и нормативы, установленные для этих показателей: процент неуспешных вызовов < 1 % в месяц из-за отсутствия сетевых ресурсов, процент отказов в обслуживании вызовов в определенном направлении < 2 % в месяц.

Для того чтобы обеспечить выполнение показателей качества обслуживания пользователей, требуется мониторинг значительного числа параметров функционирования сети и проведение большого числа процедур по управлению ими, что невозможно выполнить вручную. Операторы связи нуждаются в специализированных системах управления, поддерживающих выполнение SLA. Подобные системы обеспечивают сбор, обработку параметров, характеризующих функционирование сети, сравнение их со значениями, указанными в SLA, и предоставление пользователям отчетов о выполнении договора. Многие изготовители систем управления сетями связи представляют на рынке свои программные средства, которые обеспечивают поддержку SLA при предоставлении услуг пользователям.

4.4. Управление мультисервисной сетью

Под системой управления сетью понимают совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для решения задач, связанных с транспортировкой потоков информации пользователей с требуемым качеством.

Система управления мультисервисной сетью должна иметь возможность управлять трафиком и оборудованием, минимизировать эксплуатационные затраты на поддержку существующих услуг, а также обеспечивать быстроту внедрения новых.

Требования к системе управления мультисервисной сетью таковы:

  • простота сквозного сетевого управления оборудованием;
  • обеспечение поддержки требований, предъявляемых к масштабируемой и эффективной сервис-модели DSL;
  • наличие простого в настройке пользовательского интерфейса;
  • предоставление возможности сервис-провайдеру предлагать клиентам конфигурирование мультисервисных виртуальных частных сетей (VPN);
  • возможность локального управления узлами сети с использованием протокола SNMP на уровне менеджера, удаленное управление оборудованием;
  • настройка в удаленном режиме устройств, взаимодействующих по протоколу SNMP, и отслеживание событий на этих устройствах;
  • наличие богатого графического интерфейса пользователя, обеспечивающего возможность вывода на экран подробных графиков, отражающих особенности физических сетевых устройств, и настройки этих устройств с помощью интуитивных разворачивающихся меню;
  • обеспечение мгновенного обнаружения понижения качества услуг и непрерывного сбора соответствующей статистической информации;
  • централизованное сетевое управление и интеграция технического обеспечения, администрирования и технологической поддержки транспортных сетей ATM/MPLS/IP, а также широкополосных сетей доступа, что позволяет оператору эффективно управлять постоянно растущими сетями, интегрирующими разнообразные технологии.

Основополагающие принципы управления сетью (Telecommunication Management Network, TMN) содержатся в Рекомендациях ITU-T серий М и Q.

В Рекомендациях ITU-T, относящихся к TMN, вся совокупность функций управления разделена на группы (таблица 4.3):

  • управление бизнесом;
  • конфигурацией сети;
  • устранением последствий отказов;
  • качеством;
  • защитой информации;
  • взаиморасчетами.

Под управлением бизнесом понимают:

- определение и достижение системных целей оператора сети;

- взаимодействие с системами управления операторов других сетей (зоны, континента, мира);

- разработку регламентирующих документов, определяющих методы и средства сетевого управления.

Таблица 4.3. Задачи управления сетью

Уровни управ-ления сетью

Задачи управления

Конфигурацией (Configura-tion mana-gement, CM)

Устранением повреждений (Fault Management, FM)

Качеством (Performance Management, PM)

Взаимо-расчетами (Accounting Management, АМ)

Защитой информации (Security Management, SM)

Бизнесом

х

 

х

х

х

Услугами

   

х

   

Сетью

х

х

х

х

 

Элемен-тами сети

 

х

х

 

х

Под управлением конфигурацией понимают:

- создание плана цифровизации сети и ее развития;

- реконфигурацию сети;

- планирование услуг и работ, связанных с развитием;

- создание и ведение сетевых баз данных.

Под управлением устранением последствий отказов понимают:

- обнаружение, локализацию и устранение неисправностей;

- контроль состояния всех значимых элементов сети в реальном времени;

- оперативную реконфигурацию сети;

- регистрацию, фильтрацию и отображение сообщений об отказах;

- ведение журналов неисправностей;

- корреляционный анализ сообщений на основе используемой модели сети и ее элементов;

- своевременное оповещение пользователей о регламентных и аварийных работах в сети.

Под управлением качеством понимают:

- сбор и анализ статистических данных о функционировании всех значимых элементов сети;

- управление трафиком;

- повышение качества услуг и расширение их ассортимента;

- разработка, заключение и контроль исполнения соглашений об уровне качества предоставляемых услуг (SLA);

- сбор и анализ статистических данных о функционировании сетей и их элементов (учет эффективности использования сетевых ресурсов и контроль надежности работы сети и ее элементов);

- разработка рекомендаций для улучшения эксплуатационных характеристик сетей электросвязи, улучшения и расширения ассортимента предоставления услуг связи;

- анализ функционирования систем управления и контроля с целью совершенствования методов управления сетями связи;

- анализ действенности системы управления качеством услуг (после ее создания) и ее совершенствование.

Под управлением взаиморасчетами понимают:

- сбор данных о предоставляемых услугах;

- разработку и совершенствование тарифов за предоставляемые средства связи и услуги;

- учет объема и номенклатуры предоставленных услуг и расчета их стоимости;

- учет сумм платежей за оказанные услуги электросвязи;

- справочно-информационное обслуживание абонентов по вопросам объема и номенклатуры оказанных услуг электросвязи и их оплаты;

- регистрацию и учет абонентов, имеющих договоры в любой законной форме с операторами связи об оказании услуг;

- контроль оплаты за предоставленные услуги;

- формирование статистической отчетности и аналитической информации о предоставленных услугах, об оплате за услуги, о финансовом состоянии лицевых счетов абонентов для оперативного и обоснованного принятия решении;

- проведение взаиморасчетов с клиентами (выписка счетов, прием оплаты за услуги).

Под управлением защитой информации понимают:

- разработку мер для обеспечения закрытости пользовательской и собственной технологической информации;

- классификацию уровня безопасности сети и защиту БД от несанкционированного доступа;

- соблюдения конфиденциальности при предоставлении данных;

- защиты целостности и сохранности данных;

- контроль авторизации пользователей различных услуг связи;

- поддержка различных уровней доступа к услугам связи;

- составление отчетов о попытках несанкционированного доступа к услугам связи;

- поддержка различных классов авторизации для персонала.

Каждый оператор связи распределение этих функций по уровням TMN решает самостоятельно. Все эти функции реализуются в системе управления с помощью конкретных программно-аппаратных средств. Объем и перечень этих функций оговаривается оператором при заказе проекта.

Мультисервисные сети связи


*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.