Качество обслуживания (Quality of Service, QoS)

Под качеством обслуживания (Quality of Service, QoS) в общем случае принято понимать предоставление пользователям и приложениям в сети предсказуемого сервиса по доставке данных. Конкретное же определение и параметры качества обслуживания главным образом определяются типом приложения. Так, например, для передачи голосового трафика, важнейшими параметрами QoS являются задержка и вариация задержки на определенном интервале времени, в то время как потеря некоторой части пакетов допустима. Параметры качества обслуживания можно разбить на три группы:

• параметры пропускной способности (минимальная, средняя и максимальная скорость передачи)
• параметры задержек передачи пакетов (средние и максимальные величины задержек и вариаций задержек)
• параметры надежности передачи (уровень потерь и искажений пакетов)

Измерение указанных параметров производится на определенном интервале времени. Чем меньше этот временной интервал, тем более жесткие требования предъявляются к сети, а следовательно ко всем ее элементам, поскольку обеспечение QoS «из конца в конец» требует взаимодействия всех узлов на пути трафика и определяется надежностью, функциональностью и производительностью самого «слабого звена». Например, очевидно, что невозможно гарантировать обеспечение приоритетной обработки VLAN в распределенной коммутируемой сети Ethernet, если по маршруту распространения данных установлен хотя бы один концентратор (hub Ethernet).

Между клиентом, потребителем услуг транспортной сети, и провайдером данных услуг мо-жет быть заключено «соглашение об уровне обслуживания» (Service Level Agreement, SLA), в котором определяются:

• плата за обслуживание в зависимости от выбранного уровня обслуживания
• параметры QoS для данного уровня (максимальная задержка и вариации, пропускная способность, максимальное время восстановления сети после аварий и т. д.)
• методы измерений вышеуказанных параметров
• штрафные санкции за не обеспечение требуемого QoS
• любые другие дополнительные статьи по обоюдному согласию

Для предоставления различным пользователям индивидуального качества обслуживания требуется реализовывать в сети различные механизмы управления QoS. Для IP-сетей это, например, RSVP и DiffServ, поддерживающие, соответственно, качество обслуживания для микро-потоков приложений и агрегированных потоков.

Модель службы QoS

Общая архитектура службы QoS включает в себя элементы, выполняющие следующие функции, рис.&nbsp1:

1. Обработка входящего трафика в соответствии с требованиями качества обслуживания
2. Осуществление QoS-сигнализации в сети для поддержки качества обслуживания «end-to-end»
3. Обеспечение возможности управления распределением ресурсов сети (политика, определение потоков, учет и т. д.)

Рис. 1. Архитектура службы QoS

Важнейшими механизмами обеспечения QoS являются механизмы обслуживания очередей и кондиционирования трафика. Механизмы первого типа могут поддерживать различные алгоритмы обработки пакетов (от простейшего FIFO, «первый пришел – первый обслужен», до сложных алгоритмов взвешенного обслуживания). В любых коммутаторах Ethernet по умолчанию реализован алгоритм FIFO, согласно которому при переполнении буфера сбрасывается кадр, не помещающийся в оставшуюся память, независимо от типа трафика и требований по его обработке.

Поскольку этот подход неприемлем для дифференцированного обслуживания потоков - совокупности пакетов имеющих общие признаки (например, адрес узла-получателя), в современных коммутаторах дополнительно используются алгоритм приоритетной обработки (реализован в коммутаторах Ethernet с поддержкой 802.1Q/p) и алгоритм взвешенного обслуживания. Комбинацией указанных алгоритмов является алгоритм «взвешенного справедливого обслужи-вания» (WFQ). Различные реализации именно этого алгоритма появились в оборудовании, поддерживающем стандарт DiffServ.