МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Некоммерческое акционерное общество

«Алматинский университет энергетики и связи»

 

 

К. Х. Туманбаева 

КАЧЕСТВО ОБСЛУЖИВАНИЯ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЯХ

Учебное пособие

 

 

Алматы 2013

 

УДК  621.395.91

ББК 5БК 32.88 Я73

Т83 Качество обслуживания в телекоммуникационных сетях:

Учебное пособие/ К.Х. Туманбаева;

Алматы: АУЭС, 2013. – 80 с.

 

ISBN 978-601-7327-78-1

 

В учебном пособии рассматриваются методы оценки качества услуг  телекоммуникационных сетей. Изложены основы методов оценки качества обслуживания  в телефонных сетях общего пользования, в сетях передачи данных, в сетях сотовой  связи и в мультисервисных сетях. Представлены методы расчета показателей качества обслуживания в телекоммуникационных сетях.

Учебное пособие предназначено для студентов и магистрантов специальности «Радиотехника, электроника и телекоммуникации».

Ил. 16, табл. 29, библиогр. – 15 названий.

 

                                                                                                     ББК 5БК 32.88 Я73

РЕЦЕНЗЕНТЫ:  КазНТУ, д-р. техн. наук, проф. Д.Ж. Сыздыков  АУЭС, д-р. техн. наук, проф. М.З.Якубова

 

Печатается по плану издания Министерства образования и науки Республики Казахстан на 2013 г.

 

ISBN 978-601-7327-78-1

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2013

Введение 

Одним из важнейших требований, предъявляемых к современным телекоммуникационным сетям, является обеспечение  заданного уровня качества обслуживания. 

Качество обслуживания (Quality of service, QoS) было предметом активных исследований и стандартизации на протяжении всей истории развития телекоммуникаций. Вопросы качества обслуживания являются предметом постоянного и активного интереса со стороны исследователей, разработчиков оборудования и провайдеров сетевых услуг. 

Международный союз электросвязи (МСЭ, ITU) внес существенный вклад в развитие различных аспектов концепции QoS, включая, в том числе, разработку норм и требований к показателям качества обслуживания, стандартизацию сетевых механизмов, обеспечивающих необходимые показатели QoS, а также формулировку основополагающих и исчерпывающих определений.

 Среди стандартов, посвященных качеству обслуживания в электросвязи, одно из центральных мест занимает Рекомендация ITU-T Е.800. В этой рекомендации  качество обслуживания рассматривается как "суммарный эффект рабочих характеристик обслуживания, кото­рый определяет степень удовлетворенности пользователя этой службой".  

Конкуренция между операторами связи на национальных и международных телекоммуникационных рынках выдвигает проблему качества услуг связи на одно из первых мест и, следовательно, появляется необходимость стандартизировать требования к качеству и методам его измерения. Важной задачей становится создание единых норм на показатели качества. Проверка их соответствия требованиям стандарта проводится путем сертификации и дает право на получение соответствующей лицензии.

Стандартизация качества услуг в сетях связи осуществляется на глобальном уровне Международным союзом электросвязи (ITU), на международном уровне – Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI), Ассоциацией телекоммуникационной промышленности (TIA), Американским национальным институтом стандартов (ANSI) и др. Все эти организации взаимодействуют друг с другом при разработке стандартов. Важность проблем стандартизации требований к качеству предоставляемых услуг связи предопределила создание ряда исследовательских комиссий, рабочих и проектных групп в Международном союзе электросвязи и Европейском институте телекоммуникационных стандартов. 

В учебном пособии рассматриваются основные стандарты Республики Казахстан в области телекоммуникаций, в которых установлены  единые нормы на показатели/параметры качества основных и дополнительных услуг сетей связи вне зависимости от стандарта связи, в котором предоставляются услуги. 

1 Качество обслуживания в телефонных сетях общего пользования

 

1.1 Основные понятия качества обслуживания в современных сетях связи

 

 Главная цель служб электросвязи состоит в предо­ставлении услуг конечным пользователям. Конкурентоспособность услуг, которые предоставляют современные операторы связи, в значительной степени определяется тем, насколько широк спектр, предлагаемых ими для потребителей услуг и как высоко их качество.

 Деятельность операторов связи должна быть направлена на то, чтобы пользователь имел возможность получать весь спектр необходимых ему услуг, независимо от его местоположения, в любое время, за доступную цену и с приемлемым качеством обслуживания [1].

 Среди стандартов, посвященных качеству обслуживания в электросвязи, одно из центральных мест занимает Рекомендация ITU-T Е.800. В этой рекомендации  качество обслуживания рассматривается как "суммарный эффект рабочих характеристик обслуживания, кото­рый определяет степень удовлетворенности пользователя этой службой".  То есть показатели QoS в этой рекомендации рассматриваются как результат совместного проявления характеристик обслуживания. На рисунке 1.1 представлена модель, которая определяет компоненты качества обслуживания и их взаимные связи [3]. Пунктирная линия делит рисунок на две части. В верхней части приведены основные характеристики качества обслуживания. Характеристики сети перечислены в нижней части модели.

Большинство пользователей не представляют себе ни принципы Операторской деятельности, ни работу инфокоммуникационной системы. Они, используя терминалы, считают, что обращаются к некому Поставщику инфокоммуникационных услуг. Степень удовлетворенности уровнем обслуживания может оцениваться такими характеристиками:

- обеспечение обслуживания (service support);

- удобство обслуживания (service operability);

- предоставление  обслуживания (serveability);

- безопасность обслуживания (service security).

Характеристики обеспечения обслуживания отражают способность Оператора предоставить услуги и способствовать их использованию. Характеристики удобства обслуживания оценивают успешность и простоту пользования услугами. Характеристики предоставления обслуживания, в свою очередь, делятся на три группы, для которых в рекомендации МСЭ E.800 предлагаются такие характеристики:

- доступность услуг (service accessibility);

- непрерывность обслуживания (service retainability);

- полноценность обслуживания (service integrity).

 

 

                              Рисунок 1.1 – Модель ITU-T

 

Характеристики доступности услуг оценивают возможность их получения (с заранее специфицированными допусками и с соблюдением других заданных условий) по требованиям пользователя и продолжения обслуживания без чрезмерного ухудше­ния в течение запрошенного интервала времени. Характеристики устойчивости об­служивания определяют возможность пользования полученной услугой с заданными атрибутами в течение запрошенного интервала времени. Характеристики полноцен­ности обслуживания - общая мера того, что обслуживание, будучи полученным, происходит без значительного ухудшения.

Характеристики безопасности обслуживания связаны со следующими аспектами функционирования сети электросвязи: несанкционированный мониторинг, жульни­ческое использование, злонамеренное повреждение, неправильное применение, ошибка человека, стихийное бедствие. Все перечисленные выше характеристики обслуживания зависят от качества работы сети, а также от ее функциональных возможностей. Соответствующие связи показа­ны на рисунке 1.1 ниже пунктирной линии.

Характеристики начисления платы (charging performance) опре­деляются через вероятность корректного начисления платы с точки зрения вида свя­зи, пункта назначения, времени суток и длительности соединения.

Характеристики пропускной способности (Trafficability Performance) определяют способность технических средств с известными свойствами обслуживать трафик с определенными параметрами. Эти характеристики разделены на три группы.

Термины для первой группы – "Ресурсы и оборудование" – еще не определены. МСЭ считает, что соответствующая работа должна быть выполнена в ближайшее время.

Вторая группа названа «Функциональная надежность». Этот термин указывает на характеристики готовности (работоспособности).    Во вторую группу,  входят такие характеристики:

- готовность (availability) – способность технического средства быть в состоянии выполнять требуемые функции в данный момент времени или в любой момент внутри заданного интервала времени (при наличии соответствующих внешних ресурсов, если они необходимы);

- надежность (reliability) – способность технического средства выполнять требуемые функции при заданных условиях в течение определенного интервала времени;

- восстанавливаемость (maintainability) – пригодность технического средства к тому, чтобы в установленных условиях его использования техническое обслуживание, проводящееся с применением установленных процедур и ресурсов, обеспечивало поддержание или восстановление такого состояния этого средства, в котором оно может выполнять требуемые функции;

- обеспеченность техобслуживания (maintenance support) – способность Оператора, при заданных правилах технического обслуживания, предусмотреть и, если нужно, задействовать ресурсы, необходимые для поддержания работоспособности определенного технического средства.

          К третьей группе относятся характеристики передачи (Transmission Performance). Они определяются как уровень воспроизведения сигнала, переданного через систему связи, которая находится в работоспособном состоянии, при заданных условиях. В рекомендации МСЭ E.800 выделены характеристики среды распространения сигналов (propagation performance). Они определяются способностью этой среды обеспечивать прохождение сигнала с заданными допусками (в отношении шума, помех, колебаний уровня и прочих) без искусственного регулирования этого процесса.

Количественные показатели, соответствующие рассмотренным выше характеристикам, могут либо относиться к некоторому моменту времени (мгновенные значения), либо выражаться как среднее значение за какой-то временной интервал. Эти показатели могут быть связаны с событиями (например, повреждение, восстановление), с состояниями (в частности, хорошее, плохое, нерабочее) или с действиями (операциями по техническому обслуживанию). 

Характеристики сети определены как способность обеспечения связи между пользователями. Под характеристиками сети 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. Взаимосвязь между параметрами QoS и  характеристиками сети (Network Performance, NP) очевидна. Для эффективного обслуживания пользователей сетью важно установить количественные соотношения между их значениями, если между ними отсутствует однозначное соответствие. Различия между QoS и  характеристиками сети (Network Performance, NP) отражены в таблице 1.1.

Т а б л и ц а 1.1 – Различия между качеством обслуживания и характеристиками сети

Качества обслуживания (QoS)

Характеристики сети (NP)

Ориентировано на пользователя

Ориентированы на оператора сети

Описывается атрибутами услугами

Ориентировано на разработку, проектирование, эксплуатацию и техническое обслуживание

Ориентировано на эффект, воспринимаемый пользователем

Ориентировано на разработку, проектирование, эксплуатацию и техническое обслуживание

Измеряется между точками (в точках) доступа к услуге

Описывают возможности элементов соединения или сквозных соединений

 

1.2 Необходимость оценки качества телекоммуникационных услуг

 

Сеть телекоммуникаций общего пользования Республики Казахстан еще неопределенное время будет традиционной (особенно в сельской местности), так как переход на сети нового поколения осуществляется постепенно и, в первую очередь, на городских сетях телекоммуникаций, начиная с  областных центров.

В нашей стране нет научно-исследовательских институтов, иных научных организаций занимающихся проблемами развития отрасли, включая разработку перспективных технологий определения и регламентирования характеристик качества услуг телекоммуникаций, норм, требований и т.д.

Для оценки качества услуг, предоставляемых посредством традиционных сетей телекоммуникаций, можно пользоваться Рекомендациями МСЭ, что не противоречит законодательству о техническом регулировании Республики Казахстан, но положение осложняется тем, что по традиционным сетям в МСЭ имеются только отдельные нормы, разбросанные в разных  Рекомендациях. Все они относятся к началу 80-х годов и в значительной мере устарели. Новых работ в этой части МСЭ не проводилось, так как для зарубежных стран с большим числом и скоростью сетей передачи данных с коммутацией пакетов и более высоким качеством телефонных сетей общего пользования они не особенно актуальны.

Кроме того, в странах с развитой конкуренцией в сфере телекоммуникаций операторы связи сами заинтересованы в повышении качества обслуживания и услуг.

Например, для оценки качества телефонной связи применяются следующие методы:

- методы, основанные на определении параметров с использованием измерительных приборов;

- методы статистического выборочного контроля;

- социологические методы, основанные на результатах опроса.

Положительным примером внедрения социологического метода контроля качества  телефонной передачи может служить опыт работы сети ГТС во Франции (оператора FranceTelecom). Сбор данных по обслуживанию трафика ведется в течение 25 лет, причем последнее десятилетие он осуществляется круглосуточно в автоматизированном режиме [12].

Контроль примерно 20 показателей качества позволяет судить об обслуживании трафика в режиме реального времени, надежности работы сети и собирать сведения, необходимые для маркетинга. Наряду с этим систематически проводятся телефонные опросы пользователей из делового и частного секторов. Число опросов достигает 1 миллиона в год. Их основная цель – выявить количество пользователей, неудовлетворенных качеством услуг, и причины их неудовлетворенности.

В России исследования трафика не автоматизированы и ведутся в меньшем объеме, нерегулярно и с использованием меньшего числа показателей. Основное внимание уделяется характеристикам надежности [12]:

- количеству заявлений абонентов в бюро ремонта и числу жалоб на работу ГТС;

- времени устранения повреждений, в том числе в установленный срок;

- числу неисправных пар в кабелях и негерметичных кабелей;

- числу аварий на линиях, станциях, в электропитании и т.п.

Наряду с этим путем контрольных соединений определяются потери вызовов и качество работы систем передачи (остаточное затухание, уровень псофометрического шума). Оценка качества услуг российских ГТС по методикам FranceTelecom содержит три группы показателей:

- показатели трафика, в том числе процент потерь вызовов из-за занятости и технических неисправностей при установлении соединений, и их составляющие, а также нагрузка в ЧНН пучков межстанционных соединительных линий;

- показатели надежности оконечного станционного оборудования и каналов (на основе заявлений абонентов);

- показатели маркетинга.

Все эти показатели не нормированы и направлены только на то, чтобы в ходе эксплуатации можно было выявить их динамику за определенный период времени и сравнить между собой однотипные показатели разных участков сетей. Однако такие показатели не гарантируют пользователям качество услуг, ни в процессе установления соединения, ни во время разговора. Кроме того, и по форме и по содержанию они отличаются от

показателей, рекомендуемых МСЭ.

 В процессе все большей информатизации общества на первый план выдвигаются услуги связи, которые становятся главным товаром на рынке, отодвигая на второй план такие показатели как протяженность сетей, их пропускную способность и др. Уровни развития стран во всем мире оцениваются МСЭ в показателях плотности фиксированной и (или) мобильной связи, доступа в сеть Интернет, в том числе широкополосного,

отражающей число абонентов (пользователей) той или иной сети на 100 человек населения. Пользователя интересуют, в конечном счете, услуги, которые ему предоставляет оператор связи, их ассортимент и качество.

 Основной принцип традиционной системы оценки заключается в том, что качество услуг определяется параметрами некоторого набора характеристик передачи информации по сети связи. Сначала определяется такой набор характеристик, который наиболее полно характеризовал бы качество услуг. Потом устанавливают параметры этих характеристик (нормы), которые обеспечивают необходимое качество услуг.

Опыт показал, что общие (интегральные) характеристики качества даже отдельных услуг отсутствуют, поэтому приходится прибегать к их набору [7].

Первая задача на каждом этапе – определение такого набора параметров, который наиболее полно характеризовал бы качество услуг. Вторая – установление значений этих параметров (норм), которые обеспечивают необходимое качество услуг.

Традиционная система оценки качества услуг применяется в следующих службах электросвязи:

- передача данных;

- телефония;

- факсимильная;

- обмена электронными сообщениями;

- телеконференций;

-информационные;

- телеграфные;

-  мультисервисные.

Основные требования к характеристикам и их параметрам можно сформулировать так:

- характеристики  должны  характеризовать   качество  услуг  телеслужб 

(телефонии, телематических служб, телеграфии и т.п.) с учетом услуг служб

переноса;

- для каждой услуги число характеристик должно быть минимальным и в то же время достаточно полно характеризовать качество услуг;

- характеристики должны быть понятны пользователям;

- параметры должны иметь количественное выражение (подвергаться

измерению);

- должна быть предусмотрена дифференциация параметров для услуг различного качества с соответствующей градацией цен;

- ответственность, в том числе материальную, за выполнение норм на параметры качества услуг перед пользователем должен нести головной поставщик услуг, с которым у пользователя имеется договор на их получение;

- должен соблюдаться приоритет пользователя перед оператором при решении вопросов качества услуг.

- желательно унифицировать требования к разным видам связи.

Учитывая все возрастающее влияние потребителя на оценку качества, целесообразно в системе показателей оценки качества услуги выделить две группы:

- показатели качества работы оборудования;

- показатели качества обслуживания потребителей.

 Для оценки качества обслуживания вызовов в ТФОП чаще других используются две меры: вероятность исследуемого события и время выполнения соответствующего процесса. Длительность выполнения большинства процессов, касающихся обслуживания вызовов, является случайной величиной. По этой причине оценка исследуемого времени осуществляется при помощи характеристик, принятых для описания случайных величин.

На рисунке 1.2 показано гипотетическое соединение между двумя телефонными аппаратами, установленное в ТФОП. Слева показан телефонный аппарат вызывающего абонента. Пользователя, который инициирует соединение в ТФОП, обычно именуют абонентом "A". Абонентом "B", соответственно, называют вызываемого пользователя. Его телефонный аппарат изображен в правой части рисунка.

 

 

Рисунок 1.2 - Установленное соединение между телефонными аппаратами двух абонентов

Нижний индекс местной станции указывает на тип абонента. Предполагается, что соединение установлено через  транзитных станций, а включение обоих телефонных аппаратов осуществляется по индивидуальным двухпроводным абонентским линиям.

На основании теоретических исследований и результатов измерений в ТФОП были установлены нормы, которые определяют показатели качества обслуживания вызовов для сети в целом. Далее соответствующие нормы указываются с нижним индексом "0". На рисунке указаны только два таких показателя:  – вероятность потери вызова и  – среднее время (математическое ожидание) установления соединения.

Для местной станции, в которую включен абонент "A", показаны два возможных исхода процесса установления соединения. С вероятностью  вызов в МСA теряется. Это означает, что с вероятностью  соединение продолжает устанавливаться. Если вероятности обслуживания вызова во всех коммутационных станциях являются взаимно независимыми случайными величинами, то значение  определяется по такой формуле:

.

1.3 Качество обслуживания вызовов в телефонной сети общего пользования (ТФОП)

 

Основной услугой служб телефонной связи является предоставление абонентам возможности передачи телефонных сообщений в реальном масштабе времени и режиме диалога. Дополнительными услугами служб телефонной связи являются:

 - информационные: предоставление информации об адресах юридических и физических лиц, репертуаре зрелищных предприятий, расписании и тарифах транспортных организаций, прогнозах погоды и т.п.;

- справочные: услуги о номерах телефонов, точном времени и т.п.;

- заказные: прием от абонентов заказов на международные и междугородные переговоры, передачу телеграмм, ремонт и т.п.;

- дополнительные: на базе электронных АТС выделение внутри сети общего пользования замкнутых групп абонентов, оповещение абонентов, избирательное ограничение входящей и исходящей связи, переадресация вызовов и т.п.

В процессе предоставления услуги связи пользователю должно быть обеспечено следующее:

- доставка сообщения по назначению (адресу);

- время, затраченное на доставку сообщения, не должно превышать заранее обусловленное;

- величина искажений сообщения не должна быть выше допустимой.

Показатели качества услуг телефонной связи делятся на две группы:

- показатели качества обслуживания вызовов;

- показатели качества передачи.

Основной характеристикой качества обслуживания вызовов является величина потерь в час наибольшей нагрузки (ЧНН).

При этом рассматривается ЧНН, средний для 30 наиболее нагруженных дней года (Рекомендация МСЭ Е.500). Нормируются предельно допустимые

вероятности потерь из-за отсутствия каналов и ресурсов узлов коммутации (АТС) для связи внутри города – 0,03 и для междугородной связи – 0,1; доля вызовов, не закончившихся разговором из-за занятости абонентской линии, – 0,2-0,3, из-за неответа вызываемого абонента – 0,12- 0,15.

Время установления соединения определяется длительностью промежутка времени между моментом, когда вызывающий абонент закончил набор номера, и моментом начала сигнала контроль посылки вызова или  занято. Для электронных АТС в пределах городской сети норма этого времени составляет < 2 с.

Одна из важнейших характеристик качества услуг телефонной сети – надежность. Понятие надежности службы имеет три составляющие: доступность службы, сохранность и непрерывность соединения, которые складываются из возможности обслуживания трафика, гарантии работы службы и характеристик распространения сигналов.

Доступность службы – это возможность получения услуг при определенных допусках и в определенных условиях (Рекомендация МСЭ Е.800). Доступность учитывает как отказы оборудования, так и перегрузки сети и измеряется средней вероятностью отказа соединений:

 

P = Qn / N,

 

где Qn – число безуспешных попыток;

N – общее число попыток за некоторый промежуток времени.

Нормы величины доступности подлежат определению и находятся в пределах 10-20%.

Сохранность соединений – это возможность дальнейшего оказания предоставленной услуги в течение требуемого периода (Рекомендация МСЭ Е.800). Она характеризуется отсутствием преждевременного разъединения соединения, то есть прекращение разговора на время, большее 10 с, или наличие последовательности прерываний, длящихся менее 10 с, когда произведение средней длительности прерываний на частоту их появления превышает 0,005.

Непрерывность  соединения  характеризуется  вероятностью пропадания речи длительностью менее 10 с. Рассматриваются только прерывания речи, возникшие в результате снижения уровня передачи, повышения уровня шумов, коэффициента ошибок или совокупности этих причин.

Показатель вероятности пропадания речи определяется как:

 

                                                      Pie = ,

 

           где Ti – длительности i-гo прерывания из N-прерываний;

Т – период наблюдения.

Pie подлежит определению, но считается, что он должен быть меньше <0,5%.

Количественной мерой сохранности соединения служит показатель сохранности

 

                                        Pr = (1 – RN / N) / T,

 

где N – число последовательно установленных соединений за время Т;

RN – количество успешно законченных соединений из общего числа N.

Нормы:

- типичных соединений – 2x10-4 ≤ Рr ≤ 4x10-4;

- для 9 0 % соединений – 4x10-4 ≤ Рr ≤ х10-4;

- в худшем случае – 8x10-4 ≤ Рr ≤ х10-3.

На качество передачи сигналов по сети влияют также остаточное затухание, переходные разговоры, селективные помехи, нелинейность амплитудно-частотной характеристики АЧХ и другие факторы. В МСЭ имеются только отдельные нормы, разбросанные в разных Рекомендациях. Так, например, Рекомендация Е.845 регламентирует допустимую в сети ТФОП вероятность потерь при установлении соединения величиной ≤ (3% – 7%). В приложении к Рекомендации G.113 содержатся дополнительные требования к каналам сети ТФОП, выполнение которых обеспечивает передачу данных на скорости 2400 бит/с:

- импульсные помехи ≤ 15 штук за 15 мин.;

- групповое время задержки сигнала ≤ 800 мкс в полосе частот 1000 – 2400 Гц;

- дрожание фазы (джиттер) ≤ (10 – 15 град.);

- помехозащищенность ≥ 24дБ;

- частотный сдвиг ≤ 5 Гц;

- кратковременные пропадания сигнала – не более двух пропаданий в час;

- скачки фазы и амплитуды сигнала не более 8 за 15 мин.

Рекомендация G. 113 нормирует уровень шума значением ≤ минус 43дБМО. Рекомендация G.122 нормирует переходное затухание эхо-сигнала через одну дифсистему средним значением по совокупности соединений ≥ (15 + n) дБ и стандартным отклонением (9 + 4n), где n – число участков четырехпроводных цепей в национальной сети.

Рекомендация G.132 нормирует амплитудно-частотную характеристику канала коммутируемой сети с 6-ю или, как исключение, 12-ю пере приемными участками дополнительным затуханием на краях частотно го диапазона величиной  ≤ 9 дБ.

Рекомендация Е.428 нормирует вероятность прерывания установленных соединений значением ≤ 5x10-3. Рекомендация Е.855 нормирует вероятность кратковременного перерыва длительностью более 10 секунд в установленном соединении значением ≤ 5x10-3, причем под перерывом понимается невозможность разговора из-за занижения уровня сигнала,  увеличения уровня помех или других факторов.

В России в конце прошлого века были разработаны эксплуатационные нормы на электрические параметры коммутируемых каналов сети ТФОП, которые приведены в таблице 1.2.

 

Т а б л и ц а 1.2 – Нормы на электрические параметры

 

Название электрического параметра

Норма

Абонент-абонент

РАТС-РАТС

Предельное значение остаточного затухания канала на частоте 1000(1020) Гц не должно превышать, дБ (для АТС-Э)

 

25

 

25

 

26

 

15

 

15

 

16

Предельное значение остаточного затухания канала на частотах 1800/2400 Гц не должно превышать, дБ (для АТС-Э)

 

31

 

31

 

32

 

18

 

18

 

19

Соотношение сигнал/шум на выходе коммутируемого канала должно быть не менее, дБ

 

25

 

25

 

25

 

25

 

25

 

25

Размах дрожания фазы сигнала (джиттер) в диапазоне частот 2-300 Гц не должен превышать, градусы

 

15

 

15

 

15

 

15

 

15

 

15

Суммарное воздействие кратковр.

перерывов глубиной более 17 дБ, длительностью менее 300 мс и импульсных помех с амплитудой на 5 дБ выше уровня сигнала, определенное в процентах как отношение секундных интервалов к общему числу секундных интервалов за сеанс измерений, не

должно превышать, % (для АТС-Э)

 

10

 

10

 

10

 

10

 

10

 

10

 

Поскольку это нормы на аналоговые каналы сети, а не на качество услуг службы, они предназначены, прежде всего, для оператора. С позиций качества услуг это  полуфабрикат, который лишь в некоторой степени отражает качество услуг, оцениваемое пользователем.

В нормах на характеристики телефонных каналов принято деление каналов на три класса качества. При этом вероятность выполнения норм должна быть для каналов 1-го класса – не ниже 0,9; 2-го класса – 0,66; 3-го класса – 0,33.

При показателе вероятности ниже 0,33 каналы считаются  несоответствующими нормам.

Для преодоления низкого качества каналов рекомендуется   производить повторные вызовы. При этом исходят из предположения, что при    повторных вызовах вероятность низкого качества уменьшается. Это предположение справедливо только в том случае, когда все участки составного канала (абонентские и соедини тельные линии, узлы коммутации) имеют независимые случайные характеристики. 

 

1.4 Экспертная оценка качества обслуживания вызовов

 

Важнейшей оценкой качества телефонной связи считается мнение абонента. В качестве меры качества речи МСЭ использует среднюю экспертную оценку, известную по аббревиатуре MOS (Mean Opinion Score), изложенную в Рекомендациях ITU-T Р.800 и Р.830. Оценки MOS рассчитываются после прослушивания группой людей тестируемого тракта передачи речи по пятибалльной шкале. Оценки 3,5 баллов и выше соответствуют стандартному и высокому телефонному качеству, 3,0-3,5 – приемлемому, 2,5- 3,0 – синтезированному звуку. Для передачи речи с хорошим качеством целесообразно ориентироваться на MOS не ниже 3,5 баллов.

 Метод Quality Rating. Другим субъективным методом оценки является использование единиц рейтинга R (Quality Rating) по стобалльной шкале. ITU-T рекомендует пользоваться единицами R, которые и были использованы в последних материалах ETSI. В качестве базы для оценки принята рекомендация ITU-Т G.109 для сети ТФОП (см. таблицу 1.3)

Т а б л и ц а 1.3 - Метод оценки качества на основе использования единиц рейтинга R

Диапазон R

Категория качества речи

Удовлетворенность пользователей

90£ R £100

Наилучшая (best)

Удовлетворены в высшей степени

80£ R £90

Высокая (high)

Удовлетворены

70£ R £ 180

Средняя (medium)

Некоторые не удовлетворены

60£ R £70

Низкая (low)

Многие не удовлетворены

50£ R£ 60

Плохая (poor)

Почти все не удовлетворены

Таким образом, для соединений хорошего качества желательно ограничиться первыми тремя категориями, т.е. обеспечить R >70 или MOS > 3,5 (см. рисунок 1.3).

 

 

Рисунок 1.3 - Зависимость между оценками MOS и R-фактором

 

Соединения с качеством R<50 не рекомендуется ITU-T. Единицы MOS связаны с R сложной нелинейной зависимостью [10]. Высшему качеству R = 100 соответствует MOS = 4,5. На практике для быстрого пересчета в наиболее важном диапазоне 2,5 < MOS < 4,4 удобна простая линейная аппроксимация: MOS=R/20. Ее погрешность менее 5%, что вполне допустимо, учитывая разбросы при субъективной оценке.

  С точки зрения восприятия звуковой информации особое значение придается показателю LSQ (Listener Speech Quality) – качеству речи для слушающего абонента. Величины LSQ, как и значения , определяются субъективно. Тем не менее, существуют и объективные оценки качества телефонной связи. Они прямо или косвенно связаны с субъективными оценками качества передачи речи. Объективные оценки, как правило, отражают один или несколько аспектов качества телефонной связи. Ценность подобных оценок заключается в том, что они позволяют планировать ТФОП с учетом требований к качеству передачи речи. Для объективных оценок обычно используются характеристики, которые могут быть измерены в процессе эксплуатации ТФОП.

На рисунке 1.4 приведена модель тракта обмена информацией между телефонными аппаратами двух абонентов. Как и для модели, рассмотренной ранее, предполагается, что соединение установлено через  транзитных станций, а включение обоих телефонных аппаратов осуществляется по индивидуальным двухпроводным абонентским линиям. Для показателей, устанавливаемых между абонентскими терминалами, в качестве нижнего индекса используется цифра "0". В других случаях вводятся буквенные обозначения при нормируемых показателях.

Одним из важнейших показателей качества телефонной связи считается величина остаточного затухания между абонентскими терминалами – . Она определяется как разность между уровнями сигнала частотой 1020 Гц на входе и выходе канала, который установлен между абонентскими терминалами. Снижение уровня принимаемого сигнала (при значительном остаточном затухании) ухудшает восприятие речи. В сочетании с другими мешающими факторами (в частности, с шумами) рост остаточного затухания может привести к невозможности телефонного разговора.

 

Рисунок 1.4 - Тракт обмена информацией между телефонными аппаратами двух абонентов

Требования абонентов ТФОП к остаточному затуханию разговорного тракта можно оценить при помощи сравнения с общением двух человек, находящихся на расстоянии друг от друга. Процессы, связанные с восприятием речи, очень похожи. В обоих случаях сигнал ослабевает. В таблице 1.4 приведены данные об изменении требований абонентов к качеству телефонной связи.

 

Т а б л и ц а 1.4   - Изменение требований абонентов к допустимому

 затуханию

Вид соединения

в ТФОП

Эквивалентное расстояние при обычном общении, м

1923 год

1933 год

1950 год

1985 год

Оптимальное

Местное

14

8,3

3,5

2,0

0,6

Междугород-

ное

25

11,7

5,0

2,0

0,6

 

Очевидно, что величина остаточного затухания  в процессе модернизации ТФОП должна уменьшаться. При цифровизации ТФОП такая возможность достигается за счет использования концепции "наложенной сети". Для цифрового участка ТФОП (между двумя АЦП – аналого-цифровыми преобразователями) остаточное затухание целесообразно устанавливать на уровне 7 дБ. Эта величина относится к базовой сети. Тогда в цифровой ТФОП остаточное затухание разговорного тракта будет определяться параметрами абонентских линий.

На рисунке 1.5 в скобках для каждого обозначения остаточного затухания (между терминалами двух абонентов – , абонентской линии –  и базовой сети – ) приведены те перспективные нормы, которые рекомендуются для цифровой ТФОП. Следует заметить, что повышение допустимой величины остаточного затухания для абонентской линии (ранее было нормировано значение 4,5 дБ) может привести к проблемам с применением технологий xDSL. Кроме того, увеличиваются затраты на построение сети доступа.

 

Рисунок 1.5 - Распределение остаточного затухания

в цифровой телефонной сети

 

Требования к качеству доставки информации через сеть определяют сетевые службы. Ни одна сеть не может удовлетворить любым требованиям службы.  Типы ошибок и их количество во многом определяются способом передачи информации и физической природой канала.

Ни одна система передачи не является идеальной. В реальных каналах дейст­вуют искажения сигналов, замирания, шумы, различные помехи, которые в дис­кретном канале появляются в виде ошибок, определяющих верность приема ин­формации.

Одним из наиболее часто используемых показателей, которым принято ха­рактеризовать качество цифровых систем передачи, является коэффициент двоич­ных ошибок (Bit Error Rate, BER). При передаче в течение достаточно большого (репрезентативного) интервала времени коэффициент двоичных ошибок сходится к вероятности ошибочного приема двоичного символа (вероятность ошибки на бит).

 

                                      ,

 

где NBER – количество двоичных символов, принятых с ошибкой;

NΣ  – общее количество переданных бит.

Увеличение численности ошибочных битов может заметно искажать речевой сигнал и существенно влиять на процессы обмена данными.

 

2 Качество обслуживания в сетях передачи данных

 

2.1 Современное состояние сетей передачи данных

 

Сеть передачи данных  − это совокупность узлов и каналов электросвязи, предназначенная для организации связей между определенными точками с целью обеспечения передачи данных (ПД) между ними.

Под IP-сетью подразумевается сеть передачи данных, построенная на базе стека протоколов TCP/IP, который позволяет создавать как небольшие локальные, так и глобальные сети. Частным случаем IP-сети является глобальная сеть Internet.

Вопросы качества обслуживания в IP-сетях в последнее время стали особенно актуальными, поскольку от их решения напрямую зависит архитектура перспективной сети связи ХХI века.

Сегодня общепризнанно, что сети с коммутацией каналов и пакетов посте­пенно эволюционируют в направлении создания общей инфраструктуры, бази­рующейся на протоколах семейства IP. Этот процесс получил название конвер­генции. Инфраструктура, возникшая в результате конвергенции, должна будет обеспечивать транспортировку трафика телефонных сетей, сетей телевидения и трафика приложений, традиционно ис­пользующих сети Интернет. Подобный сценарий конвергенции предлагает как экономический выигрыш, получаемый благодаря объединению технологий, так и определяет развитие сектора телекомму­никаций через создание новых услуг.

С появлением нетрадиционных услуг подходы к показателям оценки качества несколько видоизменяются, так как по­являются новые потребительские свой­ства услуги. Одни показатели становятся менее значимыми, другие приобретают большее значение. Кроме того, возни­кает необходимость в разработке и ис­пользовании новых показателей оценки качества.

Качество доставки в традиционных сетях IP базируется на принципе так на­зываемой «наилучшей попытки» (best effort). Концепция «наилучшей попытки» предполагает, что пользователи справед­ливо разделяют доступные сетевые ре­сурсы, трафик передается со скоростью, максимально возможной в данных усло­виях загрузки ресурсов сети, но при этом не гарантируется обеспечение любого предварительно определенного уровня качества обслуживания. Очевидно, что такой подход к обслуживанию означает следующее: отсутствуют различия между разными видами трафика, нет гарантии в доставке пакетов в правильном порядке, и что он будет доставлен в требуемое время или вообще будет доставлен, и т. д.

Концепция «наилучшей попытки» была достаточно эффективной для при­ложений, где можно передавать данные не в реальном времени (электронная почта, передача файлов). Кроме того, с учетом переизбытка се­тевых ресурсов в транспортных сетях, по­строенных на базе волоконно-оптических линий связи, принцип «наилучшей по­пытки» в определенной степени позволяет обеспечить сегодня требования телефонии (голос поверх IP) и других приложений реального времени [6,10].

В последние годы появились и стре­мительно развиваются новые виды услуг: мобильная связь, услуги сети Интернет, IP-телефония, высокоскоростная пере­дача данных, услуги интеллектуальных сетей.

Внедрение этих услуг стало возмож­ным благодаря появлению оборудования нового поколения, основанного на пакет­ной коммутации, пришедшей на смену коммутации каналов. В отличие от упо­мянутых выше технологий в классических сетях IP применяется метод доставки, пол­ностью исключающий любую форму ор­ганизации соединений - как физических, так и виртуальных. Этот метод основан на рассылке пакетов-дейтаграмм.

Технологии пакетной коммутации позволяют предоставить пользователю ряд новых инфокоммуникационных услуг:

- дистанционное обучение;

-  телемедицина;

- передача по запросу видео инфор­мации;

-  удаленный мониторинг и управ­ление объектами;

-  участие в интерактивных играх;

-  аудио-видео конференции;

-  маршрутизация вызовов на другие телефонные номера;

-  универсальная почта и др.

Традиционно по сетям передачи дан­ных по технологии IP передавались дан­ные. С появлением IP-телефонии появился новый вид трафика - телефонный.

При этом разделение ресурсов и про­цессы управления трафиком должны быть скоординированы в условиях наличия большого числа разнообразных прило­жений с существенно отличающимися

Основная услуга IP-телефонии за­ключается в обеспечении возможности интерактивного обмена речевой инфор­мацией, факсимильными сообщениями и информацией мультимедиа в режиме реального времени между двумя или не­сколькими абонентами/пользователями сети передачи данных общего пользова­ния, работающей по протоколу IP.

Также служба IP-телефонии долж­на обеспечивать возможность взаимо­действия со службой телефонии сетей ТФОП как по входящей, так и по исходя­щей связи.

Обеспечение высокого качества услуг отличается от принципов классической телефонии вследствие использования системы и коммутации пакетов.

В IP-сетях для обеспечения качества обслуживания может использоваться несколько протоколов QoS: RSVP (ReSerVation Protocol), DiffServ (Differentiated Services), MPLS (Multi-Protocol Label Switching).

Протоколы QoS обеспечивают различные сервисы, которые должны быть согласованы между собой для поддержки качества ''из конца в конец''.

Еще одной моделью поддержки QoS в сетях IP является «traffic engineering» - комплекс методов и механизмов, позволяющий оператору увеличить пропускную способность сети.

2.2 Дифференцированное обслуживание разнотипного трафика

Для обеспечения гарантированного качества обслуживания комитет IETF разработал модель дифференцированного обслуживания разнотипного трафика DiffServ. В соответствии с этой моделью байт ToS (Type of Service) в заголовке IP-пакета получил другое название DS (Differentiated Services), а шесть его битов отведены под код DiffServ. Каждому значению этого кода соответствует свой класс РНВ (Per-Hop Behavior Forwarding Class), определяющий уровень обслуживания в каждом из сетевых узлов. Пакеты каждого класса должны обрабатываться в соответствии с определенными для этого класса требованиями к качеству обслуживания.

Модель DiffServ описывает архитектуру сети как совокупность по­граничных участков и ядра. Пример сети согласно модели DiffServ приведен на рисунке 2.1.

 

 

 

Рисунок 2.1 – Модель DiffSerf

 

Поступающий в сеть трафик классифицируется и нормализуется пограничными маршрутизаторами. Нормализация трафика предусматривает измерение его параметров, проверку соответствия заданным правилам предоставления услуг профилирование (при этом пакеты, не укладывающиеся в рамки установленных правил, могут быть отсеяны) и другие операции. В ядре магистральные маршрути­заторы обрабатывают трафик в соответствии с классом РНВ, код ко­торого указан в поле DS.

Достоинства модели DiffServ состоят в том, что она, во-первых, обеспечивает единое понимание того, как должен обрабатываться трафик определенного класса, а во-вторых, позволяет разделить весь трафик на относительно небольшое число классов и не анализировать каждый информационный поток отдельно. К настоящему времени для DiffServ определено два класса трафика:

-  класс срочной пересылки пакетов (Expedited Forwarding PHB Group);

- класс гарантированной пересылки пакетов (Assured Forwarding PHB Group).

Механизм обеспечения QoS на уровне сетевого устройства, применяемый в DiffServ, включает в себя четыре операции. Сначала пакеты классифицируются на основании их заголовков. Затем они маркируются в соответствии с произведенной классификацией (в поле DiffServ). В зависимости от маркировки выбирается алго­ритм передачи (при необходимости - с выборочным удалением пакетов), позволяющий избежать заторов в сети. Заключительная операция, чаще всего, состоит в организации очередей с учетом приоритетов.  

Достоинства модели DiffServ состоят в том, что она, во-первых, обеспечивает единое понимание того, как должен обрабатываться трафик определенного класса, а во-вторых, позволяет разделить весь трафик на относительно небольшое число классов и не анализировать каждый информационный поток отдельно. К настоящему времени для DiffServ определено два класса трафика:

- класс срочной пересылки пакетов (Expedited Forwarding PHB Group);

- класс гарантированной пересылки пакетов (Assured Forwarding PHB Group).

Механизм обеспечения QoS на уровне сетевого устройства, применяемый в DiffServ, включает в себя четыре операции. Сначала пакеты классифицируются на основании их заголовков. Затем они маркируются в соответствии с произведенной классификацией (в поле DiffServ). В зависимости от маркировки выбирается алго­ритм передачи (при необходимости - с выборочным удалением пакетов), позволяющий избежать заторов в сети. Заключительная операция, чаще всего, состоит в организации очередей с учетом приоритетов [10].

Хотя эта модель и не гарантирует качество обслуживания на 100%, у нее есть серьезные преимущества. Например, нет необходимости в организации предварительного соединения и в резервировании ресурсов. А так как в модели DiffServ используется небольшое, фиксированное количество классов и трафик абонентов распределяется по общим очередям, не требуется высокая производительность сетевого оборудования.

Таким образом, в технологии DiffServ пакеты на границе сети классифицируются, мар­кируются кодом в заголовке IP-пакета и на основании этого кода причисляются к определенному агрегированному потоку.

2.3 Архитектура интегрированных услуг IntSerf

Этот подход явился одной из первых попыток комитета IETF раз­работать действенный механизм обеспечения качества обслужива­ния в IP-сетях. Для трафика реального времени вводятся два класса обслуживания: контролируемой загрузки сети и гарантированного обслуживания.

Классу гарантированного обслуживания предоставляется опре­деленная полоса пропускания, а также гарантируются задержка в определенных пределах и отсутствие потерь при переполнении очередей.

Класс контролируемой загрузки сети идентичен традиционному подходу «best effort», но уровень QoS для уже обслуживаемого пото­ка данных остается неизменным при увеличении нагрузки в сети.   Основными компонентами модели IntServ являются система ре­зервирования ресурсов, система контроля доступа, классификатор и диспетчер очередей. Архитектура модели изображена на рисунке 2.2

 

Рисунок 2.2 – Модель IntServ

 

Спецификация потока (flow specification) нужна для определения необходимого уровня качества обслуживания потока.

Система контроля доступа, получив запрос сеанса связи, в зави­симости от наличия требуемых ресурсов, либо допускает этот запрос к дальнейшей обработке, либо дает отказ.

Классификатор опреде­ляет класс обслуживания на основе содержания поля приоритета в заголовке. Диспетчер определяет способ организации и механизм обслуживания очереди. Система резервирования ресурсов исполь­зует специальный протокол сигнализации, который служит для запроса приложением нужного ему уровня качества обслуживания и для координации обработки этого запроса всеми устройствами сети. Отличительной особенностью протокола резервиро­вания ресурсов RSVP является универсальность, так как отправлять запросы на резервирование может любое приложение, поддерживающее данный протокол.

 Преимущества модели IntServ заключаются в четко определенной и гарантированной пропускной способно­сти, а значит, в более высокой степени детализации. Этот механизм легко контролировать, поскольку можно сле­дить за каждым маршрутом и каждым соединением.

Обеспечение качества обслуживания на базе протокола RSVP

Протокол резервирования ресурсов RSVP был разработан в исследовательском центре Xerox в Пало-Альто.  В разработке RSVP участвовал также Институт научной информации ISI (Information Science Institute) при Южнокалифорнийском университете, а первая окрытая версия протокола была специфицирована IETF в документе RFC 2205 в 1997 году. В скором времени протокол RSVP стал восприниматься как самостоятельный механизм, обеспечивающий гарантированное качество обслуживания и призванный решить проблему передачи по IP-сетям трафика реального времени.

RSVP - это протокол сигнализации, который обеспечивает резер­вирование ресурсов для предоставления в IP-сетях услуг эмуляции выделенных каналов. Протокол позволяет системам запрашивать, например, гарантированную пропускную способность такого кана­ла, предсказуемую задержку, максимальный уровень потерь. Но ре­зервирование выполняется лишь в том случае, если имеются требуе­мые ресурсы.

В основе протокола RSVP лежат три компонента:

- сеанс связи, который идентифицируется адресом получателя дан­ных;

- спецификация потока, которая определяет требуемое качество обслуживания и используется узлом сети, чтобы установить со­ответствующий режим работы диспетчера очередей;

- спецификация фильтра, определяющая тип трафика, для обслу­живания которого запрашивается ресурс.

На рисунке 2.3 представлена процедура назначения и распределения меток с использованием протокола RSVP.

Отправитель данных передает на индивидуальный или групповой адрес получателя сообщение Path, в котором указывает желатель­ные характеристики качества обслуживания трафика - верхнюю и нижнюю границу полосы пропускания, величину задержки и вариа­ции задержки. Сообщение Path пересылается маршрутизаторами сети по направлению к получателю данных с использованием таблиц маршрутизации в узлах сети. Каждый маршрутизатор, поддерживаю­щий протокол RSVP, получив сообщение Path, фиксирует определен­ный элемент «структуры пути» - адрес предыдущего маршрутизато­ра. Таким образом, в сети образуется фиксированный маршрут. По­скольку сообщения Path содержат те же адреса отправителя и получателя, что и данные, пакеты будут маршрутизироваться корректно даже через сетевые области, не поддерживающие протокол RSVP.

 

            

     Рисунок 2.3– Процедура распределения меток с помощью протокола RSVP

 

Сообщение Path должно нести в себе шаблон данных отправите­ля (Sender Template), описывающий тип этих данных. Шаблон специ­фицирует фильтр, который отделяет пакеты данного отправителя от других пакетов в пределах сессии (по IP-адресу отправителя и, воз­можно, по номеру порта). Кроме того, сообщение Path должно со­держать спецификацию потока данных отправителя Tspec, которая определяет характеристики этого потока.

Спецификация Tspec ис­пользуется, чтобы предотвратить избыточное резервирование.

Шаблон данных отправителя имеет тот же формат, что и специ­фикация фильтра в сообщениях Resv. Приняв сообщение Path, его получатель передает к маршрутиза­тору, от которого пришло это сообщение, запрос резервирования ресурсов - сообщение Resv.

 

2.4 Многопротокольная коммутация по меткам

 

В основе концепции MPLS лежит возможность создания и последующего использования виртуальных маршрутов (тоннелей) к пункту (к пунктам) следования информационного потока. Тоннели создаются программным путём и применяются для переноса агрегированного трафика, имеющего общий пункт назначения или использующего при движении по сети общую часть её инфраструктуры. Применение данной технологии позволяет изолировать заранее выбранный информационный поток и обеспечить ему требуемые характеристики качества обслуживания. Для этого средствами MPLS выделяется необходимый канальный ресурс. Понятно, что трудно построить семейство тоннелей для всех возможных точек назначения, поэтому обычно технология MPLS используется в ядре сети. Все граничные маршрутизаторы ядра соединены между собой MPLS-тоннелями, обеспечивая качественную передачу информации сетей доступа.

Приведём более подробную характеристику для основных компонентов рассматриваемой технологии. Фундаментом MPLS является принцип коммутации по меткам. Они присваиваются пакету на входе в сеть MPLS и только их значения, а не IP-адреса, используются далее при выборе маршрута движения пакета по сети MPLS. Присвоение меток пакету выполняется в соответствии с понятием класса эквивалентной пересылки FEC (Forwarding Equivalence Class). Согласно этому понятию пакетам, принадлежащим одному классу FEC, на входном узле сети MPLS присваивается одна и та же метка. Далее все эти пакеты пересылаются по сети по одному маршруту. Определение FEC носит достаточно общий характер и даёт оператору большой выбор возможностей по объединению пакетов в некую общность с целью последующей их пересылки в одинаковых условиях. Класс FEC может объединять в себе: пакеты, попавшие в сеть MPLS с одного входного узла и вышедшие с одного выходного узла; пакеты, имеющие одинаковый класс обслуживания; пакеты, составляющие заданный поток и т.д. В общем случае объединение пакетов в один класс FEC выполняется на основе информации, хранящейся в пакете, или на основе информации, являющейся внешней по отношению к пакету (например, номер порта входного узла, по которому пакет попал в узел). Допустима и комбинация этих двух возможностей. Метка имеет смысл только между парой узлов, соединенных линией, и только в направлении от узла-источника к узлу получателю информации.

 

   2.5 Параметры качества работы IP сети

 

 Рассмотрим основные параметры качества работы  IP сети.

Задержка речевых пакетов. Задержка (delay) является неотъемлемой чертой любой сети передачи данных с пакетной коммутацией. Сети с коммутацией пакетов были созданы для передачи данных, и возможность их использования для передачи голосового или факсимильного трафика в реальном времени, по аналогии с традиционной телефонией, в значительной степени зависит от вносимой задержки. Здесь под задержкой понимается промежуток времени, за который пакет пересекает сеть IP-телефонии от отправителя до получателя.      Исследования показали, что человеческое ухо нетерпимо к задержкам свыше 400-500 мс. Экспериментально установлено, что задержка в 150 мс обеспечивает очень хорошее качество, от 150 до 300 мс – почти не воспринимается на слух, но если она превышает величину 500 мс, то речь становится неразборчивой. Общая задержка при IP-телефонии складывается из задержек на оцифровку, сжатие, формирование голосового пакета, а также задержек при передаче по каналам, обработке и коммутации пакета в промежуточных узлах, локальной коммутации в приемном узле, декомпрессии и преобразовании к аналоговому виду. Основные средства для минимизации задержки – использование в сети высокопроизводительных голосовых коммутаторов и приоритезация голосового трафика над трафиком данных.

 Джиттер задержки пакетов.  Джиттер или вариация задержки – это разность во времени прохождения в сети последовательных пакетов одного соединения. Чем больше джиттер, тем сильнее будет отличаться задержка при передаче одного пакета от задержки при прохождении другого. Джиттер возникает в сети из-за очередей и маршрутизации пакетов одного сегмента речи по разным путям. При сборке пакетов на приемном конце их последовательность может быть нарушена. Джиттер приводит к специфическим нарушениям передачи речи, слышимым как трески и щелчки. Джиттер подавляют путем включения в приемную часть шлюза буфера статической или динамической памяти, который восстанавливает исходную последовательность пакетов. Пакеты, джиттер которых превышает время их “удержания” в буферной памяти, не воспринимаются приемным устройством. Таким образом, буфер подавляет джиттер ценой увеличения как общего времени задержки, так и потери пакетов; регулировка времени удержания (размера буфера) представляет собой компромисс между ними. По разным данным и в зависимости от типа кодека не воспринимается джиттер не более 15-50 мс.

Потери речевых пакетов.  Поскольку голосовые пакеты не повторяются, при их потере (или искажении) в сети на приемной стороне появляется короткая пауза в речи. Частые потери голосовых пакетов, вызванные плохим качеством каналов связи и перегрузками в сети, могут привести к ухудшению разборчивости речи, а иногда и к полной невозможности общения. Искажения от потери пакетов также зависят от применяемых в шлюзах типов кодеков. Качество речи при использовании низкоскоростных кодеков типа G.729 и G.723.1 в большей степени зависит от потери пакетов, по сравнению с высокоскоростными кодеками типа G.711. Приближенно можно считать, что при IP-телефонии хорошего качества допустимый уровень потерь пакетов должен составлять 1-3%, причем меньшая величина относится к низкоскоростным кодекам, а большая – к высокоскоростным.

 Готовность сети. Под готовностью сети (service availability) понимается надежность соединения пользователя с информационным сервисом. Применительно к сети IP-телефонии это означает надежность установления телефонного соединения между двумя абонентами. Телефонные сети общего пользования имеют подтвержденную десятилетиями репутацию исключительно надежной инфраструктуры. Их коэффициент готовности составляет 99,999% (“пять девяток”), или 5 минут отказа за год. В то же время сеть Интернет со всей ее непредсказуемостью обладает низкой степенью надежности и не отвечает требованиям корпоративных заказчиков. Надежность в сетях IP-телефонии должна обеспечивается аппаратными, программными и сетевыми средствами. Современные шлюзы IP-телефонии имеют достаточно высокие показатели надежности. Коэффициент готовности с учетом резервирования составляет 99,999%, среднее время между повреждениями (MTBF) – не менее 80-100 тысяч часов.

 

2.6 Методы оценки качества передачи речи в  IP сети

 

Первые три рассмотренные выше параметра качества работы сети IP-телефонии (задержка, джиттер и потери речевых пакетов) непосредственно влияют на качество передачи речевой информации. Эти параметры не характерны для обычных телефонных сетей, поэтому для оценки качества передачи пакетной речи требуются критерии, которые отличаются от тех, которые используются для нормирования аналоговых и цифровых телефонных каналов.

Ввиду различной природы передачи информации по каналам коммутируемой и IP-сети наиболее надежным способом сравнительной оценки качества передаваемой речи является субъективный метод общего мнения (Mean Opinion Score - MOS), изложенный в Рекомендациях ITU-T Р.800 и Р.830. Оценки MOS рассчитываются после прослушивания группой людей тестируемого тракта передачи речи по пятибалльной шкале. Оценки 3,5 баллов и выше соответствуют стандартному и высокому телефонному качеству, 3,0…3,5 – приемлемому, 2,5…3,0 – синтезированному звуку. Для передачи речи с хорошим качеством целесообразно ориентироваться на MOS не ниже 3,5 баллов.

Другим субъективным методом оценки является использование единиц рейтинга R (Quality Rating) по стобалльной шкале. ITU-T рекомендует пользоваться единицами R, которые и были использованы в последних материалах ETSI. В качестве базы для оценки принята рекомендация МСЭ-Т G.109 для сети ТФОП (см. таблицу 2.1).

 Соединения с качеством R< 50 не рекомендуется ITU-T. Единицы MOS связаны с R сложной нелинейной зависимостью (рекомендация G.107). Высшему качеству R = 100 соответствует MOS = 4,5. На практике для быстрого пересчета в наиболее важном диапазоне 2,5 < MOS < 4,4 удобна простая линейная аппроксимация: MOS=R/20. Ее погрешность менее 5%, что вполне допустимо, учитывая разбросы при субъективной оценке. Таким образом, для соединений хорошего качества желательно ограничиться первыми тремя категориями, т.е. обеспечить R < 70 или MOS < 3,5.

 

Т а б л и ц а 2.1

Диапазон R

Категория качества речи

Удовлетворенность пользователей

90 < R < 100

Наилучшая (best)

Удовлетворены в высшей степени

80 < R < 90

Высокая (high)

Удовлетворены

70 < R < 180

Средняя (medium)

Некоторые не удовлетворены

60 < R < 70

Низкая (low)

Многие не удовлетворены

50 < R < 60

Плохая (poor)

Почти все не удовлетворены

 

Недостатками указанных способов измерения качества передачи речи являются их субъективизм и неэффективность. Эти методы не могут быть использованы на практике для управления сетью, так как они не учитывают влияние различных параметров работы IP-сети на общую величину качества передачи речи.

Кроме субъективных методов, имеется также автоматический метод измерения качества передачи речи, названный PSQM (Perceptual Speech Quality Measurement), представленный в Рекомендации ITU-T Р.861. Этот метод основан на сравнении эталонного речевого сигнала и сигнала, поступившего из кодека или IP-сети (см. рисунок 2.4).

 

Рисyнок 2.4 - Схема измерения объективного качества речи по методу PSQM

 

Метод PSQM может быть использован для сравнительной оценки качества работы различных речевых кодеков или сетей, но он также не позволяет учитывать влияние отдельных параметров IP-сети на качество передачи речи.

Наиболее удобным для оценки качества работы реальных сетей IP-телефонии является метод “рассчитываемого планируемого параметра ухудшения” ICPIF (Calculated Planning Impairment Factor), основанный на Рекомендации ITU-T G.113. Основная идея метода состоит в расчете величин различных параметров ухудшения качества передачи речи на каждом участке соединения в сети связи и сложения этих величин для получения общего параметра. Существуют различные факторы ухудшения качества передачи речи в сетях связи (шум, задержка, эхо и т.д.) и ITU-T разделяет их на 5 категорий. Величина общего параметра ухудшения Itot определяется по формуле:

Itot = Io + Iq + Idte + Idd + Ie,

 

где Io – параметр ухудшения качества, обусловленный неоптимальным уровнем громкости и/или высоким шумом в канале;

Iq - параметр ухудшения качества, обусловленный шумами квантования в ИКМ;

Idte - параметр ухудшения качества, обусловленный акустическим эхо;

Idd – параметр ухудшения качества, обусловленный передачей речи на большое расстояние (задержка);

Ie - параметр ухудшения качества, обусловленный специальными устройствами, в частности низкоскоростными кодеками.

Для сравнения работы различных сетей IP-телефонии можно не учитывать параметры Io и Iq, а значение Idte принять равным нулю. Зависимость величины параметра Idd от задержки передачи речевого сигнала в сети приведена в Рекомендации G.113 (см. таблицу 2.2).

 

          Т а б л и ц а 2.2 – Зависимость параметра Idd от задержки

Задержка (мс)

Параметр Idd

150

0

200

3

250

10

300

15

400

25

500

30

600

35

800

40

> 800

40

 

        

 

 

 

 

 

Параметр Ie используется для оценки качества работы сложных устройств обработки речевых сигналов, например, низкоскоростных кодеков.

В Рекомендации G.113 каждый тип кодека характеризуется специфическим параметром Кi для оценки ухудшения качества передачи речи. Когда в IP-телефонном соединении используется несколько различных кодеков, то общая величина параметра ухудшения Ie определяется суммированием индивидуальных значений параметра Кi для каждого кодека:

 

Ie = Ki  .

В таблице 2.3 приведены величины параметра К для некоторых наиболее распространенных кодеков, часть из которых применяется в сетях IP-телефонии.

Следует отметить, что в Рекомендации G.113 не учитывается такой важный фактор ухудшения качества речи в сетях IP-телефонии, как потери пакетов. На практике для учета данного фактора предлагается рассчитывать процент потерянных пакетов по методу PSQM и по нему определять параметр Ie для конкретного типа кодека и скорости передачи пакетов.

 

           Т а б л и ц а 2.3 – Значения параметра К

Тип кодека

Скорость передачи (Кбит/с)

Параметр K

 

64

0

APDCM ( G.726, G.727)

40

2

 

32

7

 

24

25

 

16

50

CS-ACELP/CA-ACELP (G.729/G.729a)

8

10

LD-CELP (G.728)

16

12.8

7

20

VSELP (IS 54, USA)

8

20

RPE-LTP (GSM)

13

20

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения параметра ухудшения качества передачи речи Ie с учетом потерь пакетов для некоторых типов кодеков приведены в таблице 2.4 [10].

Качество передачи речи в различных сетях связи во многом определяется человеческим восприятием с учетом фактора ожидаемого уровня качества. Например, в силу специфики работы сети сотовой подвижной связи пользователи ожидают более низкое качество передачи речи, чем в проводных сетях. Этот субъективный момент человеческого восприятия качества передачи речи в различных сетях учитывается путем уменьшения параметра ухудшения качества Icpif на некоторую величину фактора ожидания А:

 

Icpif = Itot – A.

 

Т а б л и ц а 2.4 – Значения параметра Ie с учетом потерь пакетов

Потери пакетов, %

Параметр Ie

кодек G.711

кодек G.729/G.792a

0

0

10

1

8

15

2

12

20

3

18

25

4

22

30

5

26

34

6

28

38

7

30

40

8

32

42

9

34

44

 

 

 

 

 

 

 

 

Когда параметр ожидания А равен нулю, то  Itot<Icpif  и в этом случае характеристики качества передачи речи определяются только параметрами ухудшения качества сетевыми устройствами. Это справедливо только для проводных сетей связи. В Рекомендации G.113 приведены численные значения фактора ожидания А для различных сетей передачи речи (см. таблицу 2.5).

    Т а б л и ц а 2.5 – Численные значения фактора ожидания А

Сеть связи

Параметр А

Проводная сеть связи

0

Мобильная  сеть беспроводных телефонов

5

Мобильная сотовая сеть (на большой территории или в подвижном объекте)

10

Спутниковая сеть

20

 

 

 

 

 

Для IP-телефонии значение параметра А в рекомендации G.113 не определено. Однако для проведения общей оценки качества работы сети IP-телефонии можно предложить использовать значения А=15-30 для определенных долей вызовов. В таблице 2.6 приведены граничные значения параметра Icpif для различных уровней качества передачи речи в соответствии с Рекомендацией G.113.

 

Т а б л и ц а 2.6 – Граничные значения параметра Icpif

Величина параметра Icpif

Качество передачи речи

5

Очень хорошее

10

Хорошее

20

Удовлетворительное

30

Иногда плохое

45

Часто плохое

55

В основном неудовлетворительное

            2.7 Нормирование параметров качества работы сети IP - телефонии

 

 Европейский институт по стандартизации телекоммуникаций ETSI предлагает разделить сети IP-телефонии на четыре класса по качеству обслуживания QoS, основным показателем которого является задержка пакетов. В Рекомендации ITU-T G.114 для телефонной сети общего пользования приведены близкие к градациям ETSI задержки, которые соответствуют различным видам связи:

- до 150 мс – исходная норма;

- до 260 мс – задержка на участке спутниковой связи;

- до 400 мс – допустимая задержка с учетом участка спутниковой связи;

- свыше 400 мс – недопустимая задержка.

В таблице 2.7 даны рекомендации по задержке  ITU-T (в таблице данные сопоставлены с классами QoS ETSI и дополнены оценкой качества речи в баллах MOS по Рекомендациям Р.800 и Р.830).

 

Т а б л и ц а 2.7 – Величина задержки для разных классов обслуживания

Классы

Высший

(Best)

Высокий

(High)

Средний

(Medium)

Низший

(Low)

Задержка

ETSI

  <150 мс

  <250 мс

  <350 мс

  <450 мс

ITU-T

  <150 мс

  <260 мс

  <400 мс

  <400 мс

Баллы MOS

   >4,5

4,0-4,5

3,5-4,0

3,0-3,5

 

Для каждого класса ETSI дает следующую субъективную оценку качества речи:

- высший – эквивалентно или лучше, чем телефонная сеть общего пользования (ТФОП) с кодеком G.711; предлагается для IP-сетей, поддерживающих разные уровни QoS;

- высокий – эквивалентно ТФОП с кодеком G.726 (32 Кбит/с) или сотовой связи GSM хорошего качества с кодеком повышенной достоверностью передачи EFR (12,2 Кбит/с); также предлагается для IP-сетей, поддерживающих различные уровни QoS;

- средний – эквивалентно сотовой связи GSM со стандартным кодеком FR (13 Кбит/с); предлагается для IP-сетей без перегрузок;

- низший – предполагает использование VoIP в сети Интернет.

Если считать участки спутниковой и сотовой связи составными частями ТФОП, то качество передачи речи в такой сети будет соответствовать первым трем класса, приведенным в таблице 9.1. Следовательно, эквивалентная по качеству передачи речи IP-сеть должна иметь параметры, соответствующие классу не ниже среднего.

Учитывая зависимость качества речи от потери пакетов, можно сформулировать ориентировочные требования к эквивалентной сети IP-телефонии:

- максимальная задержка должна быть не больше 350…400 мс;

- потери пакетов – не более 1-3%;

- субъективное качество речи – не ниже 3,5 балла MOS.

Анализ показывает, что современные системы и сети VoIP могут отвечать этим требованиям. Естественно, при этом следует ориентироваться на решения операторского класса, предназначенные для обслуживания большого количества абонентов.

В рамках проекта QUASIMODO (QUAlity of ServIce MethODOlogies) европейского института EURESCOM (European Institute for Research and Strategic Studies in Telecommunications) разработаны требования к параметрам сети для двух классов качества услуг и трех категорий  приложений (см. таблицу 2.8).

 

Т а б л и ц а 2.8 – Требования к параметрам качества услуг

Класс качества услуг

Параметры сети

Интерактивные услуги реального времени

(VoIP)

Не интерактивные услуги реального времени (аудио/видео)

Услуги не реального времени

(WEB,

e-commerce)

Высшее качество

 

150

300

100

Джиттер, мс

3

50

Best effort

Потери, %

2

1

2,5

Гарантия, %

99

99

98

Основное качество

Задержка, мс

800

600

300

Джиттер, мс

2

100

Best effort

Потери, %

4

5

15

Гарантия, %

95

95

92

 

 

 

 

 

 

 

 

В целом, можно констатировать, что параметры современной аппаратуры и IP-сетей в состоянии обеспечить качество передачи речи не ниже, чем ТФОП с участками спутниковой и сотовой связи. И хотя качество передачи речи в сетях IP-телефонии еще не достигло полностью уровня ТФОП, но уже вплотную к нему приблизилось.

Следует, однако, отметить, что практическое внедрение VoIP на сети Интернет при всей заманчивости этой идеи остается проблематичным с точки зрения передачи с высоким качеством. Из-за очередей и непредсказуемости соотношения нагрузки и пропускной способности в сети Интернет нет гарантии, что будут обеспечены требуемые показатели QoS. Для полностью гарантированной качественной коммерческой передачи речи и данных необходимо создавать специальные выделенные IP-сети, параметры которых, в том числе задержка и потери пакетов могут оговариваться в соглашениях об уровне обслуживания SLA (Service Level Agreement).

Операторы связи нуждаются в универсальном способе договоренности с пользователем о качестве предоставляемых услуг – методе, который бы представил для оператора качество услуг с точки зрения пользователя. Таким методом стало "соглашение об уровне обслуживания" (Service Level Agreement, SLA).

Чтобы обеспечить определенный уровень качества услуги доставки информации, необходимо решить две задачи:

- контроля производительности сети;

- выполнения специальных процедур для поддержания требуемого уровня качества услуги.

 

2.7 Стандартизация QoS в области IP - телефонии

 

В последние годы были созданы протоколы установления и маршрутизации телефонных вызовов и протоколы управления ресурсами IP-сети. Их разработка и реализация в виде стандартов зачастую велись отдельно друг от друга. Между тем, от координации этих протоколов зависит качество телефонного сервиса в сетях с пакетной коммутацией. Поэтому сеть IP-телефонии должна удовлетворять ряду дополнительных требований. Прежде всего, пользователи должны быть идентифицированы и авторизованы перед доступом к ресурсам сети, обеспечивающим телефонные услуги с гарантированным качеством. Кроме того, до телефонного соединения с вызываемой стороной должны быть известны сведения о наличии достаточных ресурсов, а за пользование сетевыми ресурсами должны быть введены корректные начисления (например, плата может взиматься только за использованное время).

Вопросами обеспечения заданного качества услуг QoS в IP-сетях занимается ряд международных организаций в области стандартизации телекоммуникаций. В настоящее время разработаны модели QoS следующими организациями и форумами:

- сектор стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи ITU-T;

- европейский институт по стандартизации телекоммуникаций ETSI;

- инженерная группа поддержки Интернет IETF (Internet Engineering Task Force);

- форум по мультимедийным коммуникациям MMCF (Multimedia Communications Forum);

- европейский институт по исследованиям и стратегическому планированию в телекоммуникациях EURESCOM (European Institute for Research and Strategic Studies in Telecommunications).

Анализ некоторых существующих моделей QoS  приведен в таблице 2.9.

 

Т а б л и ц а 2.9 – Модели QoS 

Разработчик модели

QoS

QoS из конца в конец

Классы качества

Начисления за услуги

Измерение/

Менеджмент

Зависимость от особенностей услуг

ITU-T

Да

Нет

Нет

Да

Нет

ETSI

Да

Да

Нет

Да

Да

IETF

Нет

Нет

Нет

Да

Нет

MMCF

Да

Да

Нет

Да

Да

EURESCOM

Да

Нет

Нет

Да

Нет

 

На основании данных таблицы 2.9 можно сделать следующие выводы:

- только некоторые модели включают концепцию классов (уровней) качества (Quality Classes);

- ни одна из моделей не включает расчет начислений за оказанные услуги;

- некоторые модели ориентированы только на применение для специфических услуг.

Таким образом, в настоящее время ни одна из разработанных моделей оценки качества услуг в сетях IP-телефонии не может считаться универсальной, и, следовательно, необходимы дальнейшие теоретические исследования в данной области. Совокупное использование различных существующих моделей позволяет сделать, хотя и не всеобъемлющий, но многокритериальный анализ качества услуг в реальных сетях IP-телефонии.

 

2.8 Расчет показателей качества обслуживания в сетях передачи данных

           

 В качестве основных параметров качества обслуживания (QoS) в сетях ПД на базе коммутации пакетов рассчитываются задержки и потери (и в узлах сети, и сквозные) [6].

Расчет длительности задержек в узле коммутации пакетов

Рассматривается задача расчета средней длительности задержек в узле коммутации пакетов. Термин «узел коммутации пакетов» означает здесь и концентратор (статистический мультиплексор), и узел виртуальной коммутации пакетов (сети Х.25, Frame Relay, сети ATM), и маршрутизатор (сети IP). Узел коммутации пакетов может быть представлен в виде элемента с множеством входных каналов и одним выходным каналом (концентратор) или элемента с множеством входных и выходных каналов (коммутатор/ Маршрутизатор). С использованием символики Кендалла такие сетевые элементы могут быть представлены системами массового обслуживания вида G/G/1 или G/G/n (произвольные вероятностные распределения, описывающие и входящий поток заявок (в нашем случае - пакетов или протокольных блоков), и время их обслуживания (отметим, что при анализе узлов коммутации пакетов часто используются модели с одним обслуживающим прибором, то есть системы G/G/1).

Средняя длина очереди в системе M/G/1 (пуассоновский поток пакетов на входе, произвольное распределение времени обслуживания) при бесконечном размере буфера рассчитывается по классической формуле Хинчина-Полячека:

 

                            = ρ< 1,                                            (2.1)

 

где

 - нагрузка системы массового обслуживания (отношение интенсивности входящего потока заявок к интенсивности их обслуживания);

   -      квадратичный     коэффициент     вариации распределения времени обслуживания;

D(ts) - дисперсия распределения времени обслуживания;

   -   среднее   время   обслуживания   протокольного   блока (датаграммы, пакета, кадра, ячейки) в системе.

Для определения средней длительности задержки в системе M/G/1 воспользуемся формулой Литтла:

=.

 

Тогда средняя длительность задержки определится как 

 

                      =.                                           (2.2)

 

Для расчета средней длины очереди и средней длительности задержки необходимо знать значения дисперсии и математического ожидания (или коэффициента вариации) распределения времени обслуживания протокольного блока (время обслуживания пропорционально длине протокольного блока). В таблице 2.10 приведены выражения для расчета квадратичных коэффициентов вариации некоторых распределений, применяемых при оценке средней длительности задержки в сетях Интернет.

 

Т а б л и ц а 2.10 -  Квадратичные коэффициенты вариации для некоторых распределений

Распределение

Коэффициент С

Экспоненциальное (М)

С2 = 1

Эрланга

 (k - порядок распределения Эрланга)

Гиперэкспоненциальное (H)

 0 < S ≤

(S - параметр гиперэкспоненциального распределения для случая суммы двух экспонент)

Геометрическое (Geom)

C2 = ρi,    0 < ρi <1

(ρi - параметр геометрического распределения)

Постоянное время обслужи­вания заявки (D)

С2 = 0

Параметры систем вида G/G/1 с бесконечной памятью не могут быть рассчитаны точно при распределениях параметров входящих потоков, отличных от пуассоновского. Однако существует набор приближенных формул, позволяющих рассчитать очереди и задержки. Ниже приведены формулы для расчета средней длины очереди в системе G/G/1, откуда легко может быть получена средняя длительность задержки:

 

                          ;                                                  (2.3)

                       ;                                                    (2.4)

                       ;                                                              (2.5)

 

где Са и Cs - квадратичные коэффициенты распределения входящего потока протокольных блоков и времени их обслуживания, соответственно.

Из формул для оценки средних длин очередей (задержек) видно, что в знаменателе каждой формулы присутствует множитель (1 - ρ), который является полюсом уравнения.

 Приближение (2.3) сводится к формуле Хинчина-Полячека, то есть является точным для системы M/G/1. Использование той или иной приближенной формулы для расчета очереди определяется тем, насколько распределение входящего потока отличается от пуассоновского, а также от нагрузки обслуживающего устройства ρ [6].

Расчет вероятности потерь в узле коммутации пакетов

Еще одним важным параметром QoS в сетях передачи данных является вероятность потерь пакетов. Имеется ряд факторов, благодаря которым пакеты не доставляются в пункт назначения.

Среди основных причин отметим искажение пакетов в процессе передачи через сеть, превышение «времени жизни» пакетов, а также отброс пакетов в узлах при отсутствии свободного места в буферном накопителе узла.

Последнее явление встречается в том случае, если накопитель имеет конечную емкость памяти. Вероятность потерь определяется как вероятность переполнения буферного накопителя.

В данном разделе рассматривается задача расчета вероятности переполнения памяти в узле, который в общем виде описывается системой массового обслуживания вида G/G/1/N. Начнем с модели простейшей системы с пуассоновским входящим потоком и экспоненциальным распределением времени обслуживания, а затем рассмотрим более общие модели системы массового обслуживания.

Система M/M/1/N. Вероятность переполнения памяти определяется на основе процессов гибели и размножения и равна:

 

                                    .                                      (2.6)

             

 Очевидно, что при значениях ρ<< 1 для системы M/M/1/N может быть использована следующая аппроксимация:

 

                                    Ploss PN.                                                      (2.7)

 

 

Из уравнения (2.7) можно также получить необходимый размер буфера в узле, исходя из вероятности потерь. Решение уравнения относительно емкости буфера N выражается следующей формулой:

 

                                    .                                                      (2.8)

 

Система G/G/1/N. Получение точных решений в замкнутой форме для систем такого типа при известных распределениях входящего потока и времени обслуживания сопряжено со значительными трудностями. Более эффективным является использование приближенных  оценок [6,8].

3 Качество обслуживания в сетях сотовой  связи

 

 3.1 Показатели качества обслуживания в сетях сотовой связи

 

Показателям качества обслуживания трафика речи в сетях сотовой связи (СС) свойс­твенны особенности, которые  связаны с тем, что СС, строго говоря, не представляет собой самостоятельную сеть связи. Она, в значительной мере, использу­ет ресурсы сети телекоммуникаций общего пользования СТОП. Кроме того, мобильность терми­нала, присущая СС, требует учитывать факторы, которые не были существенны для СТОП и не рассматривались специалистами по качеству обслуживания [6].

На рисунке 3.1 приведена модель телекоммуникационной систе­мы, адаптированная к изучаемому объекту - сети сотовой связи.

Центры коммутации мобильной связи MSC включаются на зо­новом уровне и взаимодействуют с местными коммутационными станциями фиксированной телефонной сети и с АМТС фиксиро­ванной телефонной сети, включенными на зоновом уровне. Для ор­ганизации междугородной и международной связи используются также транзитные междугородные/международные узлы связи.

 

 

Рисунок 3.1  -     Модель телекоммуникационной системы, адаптированная к СС

 

Поэтому средства поддержки услуг целесообразно разделить на две группы. Первая группа представляет собой те средства поддерж­ки услуг, которые используются в СТОП и доступны также абонентам СС. Ко второй группе относятся те средства поддержки услуг, ко­торые создаются только для обслуживания абонентов СС.

Упомянутые особенности систем связи с подвижными объекта­ми усложняют (иногда - очень заметно) нормирование показате­лей качества обслуживания и анализ ряда важных характеристик функционирования СС. Поэтому проблемы, касающиеся качества обслуживания в СС, сложнее аналогичных задач в СТОП. Это ил­люстрируют таблицы 3.1 и 3.2, содержащие примеры показателей качества СС по изложенным в предыдущем разделе критериям.

 

Т а б л и ц а 3.1 -   Технические показатели качества для телефонии в СПС

Услуга

Критерии качества

Показатель качества

Телефония

Доступ к обслуживанию

 

 

Доступность услуги

 

 

Время установления соединения

 

 

Полноценность обслуживания

Качество передачи речи

 

 

Непрерывность обслуживания

Доля успешных вызовов

 

Т а б л и ц а 3.2 -   Технические показатели качества для услуг SMS

Услуга

Критерии качества

Показатели качества

SMS

Доступ к обслуживанию            

 

 

Доступность SMS-услуги

 

 

Время задержки доступа

 

 

Полноценность обслуживания

Время доставки SMS между пользова­телями

 

 

Непрерывность обслуживания

Доля успешно выполненных передач SMS в сети

 

Безусловно, мобильность терминала существенно усложняет обеспечение заданных показателей качества обслуживания. Мож­но привести внушительный перечень факторов, способных снизить качество связи в СС по сравнению с СТОП. В следующем разделе мы остановимся только на трех из них. Сети IP подвижной связи предлагают огромный потенциал для новейших услуг, но в то же время это самая сложная среда для достижения высоких показателей QoS.

Для предоставления приложений и услуг на базе протоколов IP операторы сетей подвижной связи должны разработать сети радиосвязи на базе IP, используя технологии радио доступа и базовые сети с коммутацией пакетов. Сети IP проводной связи и подвижной радиосвязи - это два фундаментально разных типа сетей, и для них требуются разные стратегии для обеспечения QoS. Чтобы достигнуть QoS для сквозного соединения, должен быть учтен участок между проводной и беспроводной сетью.

Сети радио доступа имеют ограниченную пропускную способность, которая должна быть разделена между пользователями. Наряду с обеспечением мобильности пользователей, это приводит к чрезвычайно изменчивым уровням качества. Методы обеспечения QoS для подвижной связи должны гарантировать справедливый доступ к ограниченной полосе частот радио сигналов и использовать метод управления мобильностью для оптимизации передачи данных IP по сети подвижной связи. В IP-сетях на линиях проводной связи механизмы обеспечения QoS имеют дело, в основном, с готовностью полосы пропускания и обработкой трафика по приоритетам при обслуживании случайного трафика с часто повторяющимися пачками данных.

 

3.2 Перечень показателей качества услуг

 

Качество обслуживания абонентов в сети мобильной связи должно быть определено в виде характеристик, которые потребитель может оценить. Если процесс предоставления услуг связи не может контролироваться потребителем, то он должен характеризоваться показателями, которые имеют возможность качественной и количественной оценки. При выборе совокупности показателей качества следует иметь в виду, что выбранные услуги важны для конечного пользователя и широко применяются большинством сетевых операторов.

Отсюда следует, что показатели качества должны:

- оказывать основное влияние на удовлетворение потребностей абонентов в области услуг связи;

- определить технические параметры качества, на которые могут оказывать влияние эксплуатационные характеристики сети или абонентского терминала;

- количественно оцениваться при помощи технических средств;

- использоваться оператором сети мобильной связи для оценки предоставленного качества обслуживания абонентов.

Таким образом, в сетях мобильной связи целесообразно иметь независимые показатели качества обслуживания для каждой услуги.

Введем понятие критерия и показателя качества предоставления услуг, где каждый критерий качества характеризуется определенными показателями качества предоставляемой услуги, а показатели качества, в свою очередь, рассчитываются через параметры качества.

Критерий качества обслуживания (или потребительское свойство) – это свойство, характеризующее требование потребителя к предоставляемой услуге.

Показатели качества услуг мобильной связи – численные характеристики услуг, полученные путем расчета из параметров качества, которые определяют результат деятельности оператора мобильной связи по производству услуг и обслуживанию пользователей.

3.3 Показатели качества, применяемые в международной стандартизации

 

Показатели качества обслуживания абонента отражают все основные аспекты взаимодействия конечного пользователя с сетью связи и услугой как товаром, приобретаемым у оператора соответствующей сети.

Этапы использования услуги с точки зрения потребителя включают доступ к сети и к необходимой услуге, с учетом непрерывности и полноты оказания услуги.

Доступ к сети определяется индикацией названия сети на дисплее мобильного телефона, которая является для пользователя сигналом о том, что он может прибегнуть к услугам данного оператора.

Сетевой оператор должен предоставить абоненту сети доступ к соответствующей услуге. Это характеризет доступ к услуге.

Полнота услуг непосредственно отражает качество предоставляемой услуги во время ее получения конечным пользователем.

Непрерывность услуги характеризует условия завершения предоставления услуги.

Для каждого из перечисленных аспектов (критериев) качества предоставления услуг мобильной связи QoS имеются показатели, характерные для той или иной услуги [3].

Кроме качества конкретных услуг мобильной связи могут контролироваться параметры, не зависящие от типа услуги. К данной группе относится параметр, отражающий качество предоставления услуг, связанных с обеспечением доступа к сети подвижной связи. Для этого вводится специальный показатель, а именно: доступность сети, Network Accessibility (NA), который представляет собой вероятность того, что услуги подвижной связи будут предложены конечному пользователю после появления индикатора сети на дисплее абонентского устройства.

Подобный показатель определен Рекомендацией Е.800 МСЭ-Т для сетей стационарной связи, где он определяется как вероятность того, что пользователь услуги связи после запроса получит сигнал готовности к приему набираемого номера в определенных условиях. Сигнал готовности к приему номера представляет собой сигнал, приглашающий пользователя ввести номер требуемого абонента. В качестве дополнительного показателя качества доступа к сети подвжной связи может быть использован параметр недоступности сети, Network Non-Accessibility (NNA).

Численные характеристики качества услуги можно получить путем расчета из параметров качества, которые определяют результат деятельности оператора СС по производству услуг СС и обслуживанию пользователей. Для достижения требуемого уровня качества необходима стабильность значений показателей качества.

Рассмотрим технические критерии качества и показатели услуг телефонии, SMS, MMS (см. таблицу 3.3).

 

Т а б л и ц а 3.3-Технические показатели качества для различных услуг связи

Услуга

Критерии качества

Показатели качества

 

 

 

Телефония

Доступ к услуге

Доступ услуги (SAT)

Время установления (ST-T)

Полнота услуги

Качество передачи речи (SpQ)

Непрерывность услуги

Доля успешных вызовов (CCR-CS)

SMS

Доступ к услуге

Доступность услуги SMS (SA SMS MO)

Время задержки доступа (AD SMS MO)

Полнота услуг

Время передачи SMS между конечными пользователями (DT SMS MO)

Непрерывность услуги

Относительное число выполненных передач SMS в сети с коммутацией каналов (CR SMS CS)

MMS

Доступ к услуге

Относительное число неудачно переданных мультимедийных сообщений (MSFR (MO))

Время передачи сообщения (MST (MO))

Относительное число неудачных выборок мультимедийных сообщений (MRFR (MT))

Время выборки MMS – сообщения (MRT (MT))

Время доставки сообщения (MDT-(MT))

Полнота услуги

Время доставки MMS между конечными пользователями (MEDT(MO/MT))

Непрерывность услуги

Относительное число неудачно доставленных уведомлений о мультимедийных сообщениях (MNFR(MO))

Время задержки уведомления о MMS(MND)

Относительное число неудачно переданных MMS между конечными пользователями  (MEFR)

3.4 Номенклатура показателей качества услуг, принятая в Республике Казахстан

 

В документе СТ РК 1784-2008 «Мобильная телекоммуникационная связь. Параметры и показатели качества услуг сотовой связи» представлена номенклатура показателей качества услуг, применяемых в нашей стране (см. таблицу 3.4). Номенклатура показателей качества услуг не зависит от стандарта сетей СС, поколения оборудования и типа вызовов. Все показатели качества нормируются. Нормироваться могут и параметры качества.

 

Т а б л и ц а 3.4 - Номенклатура показателей качества базовых услуг

Потребительское свойство

Показатель качества

Параметр для расчета показателей качества

1

2

3

1 Доступность связи

Доля неуспешных вызовов от общего числа вызовов, в том числе:

-при установлении соединения с абонентом сети СС;

- при установлении соединения с абонентом фиксированной сети

Число неуспешных вызовов.

Общее число вызовов за период испытаний.

2 Непрерывность связи

Доля вызовов, с преждевременным разъединением установленного соединения

Число соединений с преждевременным разъединением.

Общее число соединений, последовательно установленных за период испытаний.

3 Качество передачи речи

Доля вызовов, не удовлетворяющих нормативам по качеству передачи речи

Число вызовов, не удовлетворяющих нормативам по качеству передачи речи

Общее число контрольных вызовов

4 Скорость установления соединения от абонента до абонента

Доля вызовов, не удовлетворяющих нормативам по величине времени задержки сигнала ответа

Задержка сигнала ответа

Число вызовов, не удовлетворяющих нормативам по величине времени задержки сигнала ответа

 

1

2

3

5 Скорость ремонта

Коэффициент восстановления связи

Время восстановления связи (нормативное)

Общее количество заявок на восстановление связи за отчетный период

Количество восстановлений связи, для которых время восстановления больше нормативного

6 Правильность тарификации

Доля неправильно тарифицированных соединений

Общее количество счетов за установленные соединения за отчетный период

Количество неправильно начисленных счетов

7 Показатели удовлетворенности абонентов обслуживанием

Коэффициент удовлетворенности организационными аспектами обслуживания

Общее количество обоснованных жалоб на организационные аспекты обслуживания, поступивших в абонентскую службу оператора за период, равный 12 мес.

Общее количество абонентов, зарегистрированных к моменту произведения расчета

Коэффициент удовлетворенности техническими аспектами обслуживания

Общее количество обоснованных жалоб на технические аспекты обслуживания, поступивших в абонентскую службу оператора за период, равный 12 мес.

Общее количество абонентов, зарегистрированных к моменту произведения расчета

 

Доступности услуги телефонии, Service Accessibility Telephony (SA-T), представляет собой вероятность того, что конечный пользователь по запросу может получить доступ к службе подвижной телефонной связи, который ему предлагается посредством отображения индикатора сети на дисплее устройства подвижной сети. Подобный показатель определен Рекомендацией  Е.800 МСЭ-Т для сетей стационарной связи и представляет вероятность того, что по запросу пользователя услуга может быть обеспечена в пределах определенных допусков и при других заданных эксплуатационных условиях.

 Полноту услуг определяет показатель качества передачи речи, Speech Quality (SpQ), который представляет собой количественную меру передачи речи между пользователями в сети подвижной связи в среднем на один вызов.

Непрерывность услуг определяется долей успешных вызовов в сети с коммутацией каналов,  Call Completion Ratio circuit switched (CCR-CS). Количественно этот параметр может быть выражен показателем, представляющим собой вероятность того, что полученная в результате завершенного соединения услуга будет и дальше обеспечиваться при заданных условиях в течении нужной продолжительности времени. В роли дополнительного показателя качества услуг телефонии, определяющего непрерывность предоставляемых услуг, может быть использован параметр относительное число невыполненных соединений (вызовов) в сети с коммутацией каналов, Call Non Completion Ratio circuit switched (CNCR-CS).

Рассмотрим показатели качества услуг передачи коротких сообщений. Критерий доступа к услуге характеризуется показателями доступности услуги SMS и временем задержки доступа [5].

Доступности услуги SMS, Service Accessibility SMS MO (SA SMS MO). Данный показатель представляет собой вероятность того, что конечный пользователь по запросу может получить доступ к услуге передачи коротких сообщений, который ему предлагается после отображения индикатора сети на дисплее абонентского терминала подвижной связи. В роли дополнительного показателя качества передачи коротких сообщений в сети подвижной связи может быть использован параметр недоступность услуги SMS, Service Non-Accessibility SMS MO (SNA SMS MO).

Время задержки доступа, Access Delay SMS MO (AD SMS MO).  Данный показатель представляет собой временной интервал между временем отправки короткого сообщения в центр передачи коротких сообщений и временем подтверждения от центра передачи коротких сообщений.

Время передачи SMS между конечными пользователями, End-to-end Delivery Time SMS (DT SMS MO), определяет полноту услуг. Данный показатель представляет собой интервал времени между отправкой короткого сообщения в центр передачи коротких сообщений и получением этого короткого сообщения на другом конце линии связи потребителем. Предполагается, что адресат готов принять SMS.

Относительное число выполненных передач SMS в сети с коммутацией каналов, Completion Rate SMS circuit switched (CR SMS CS), характеризует непрерывность услуг. Количественно этот показатель представляет собой вероятность того, что короткое сообщение SMS будет доставлено по месту назначения при заданных условиях. Предполагается, что адресат готов принять SMS.

Рассмотрим показатели качества услуг передачи мультимедийных сообщений.

Доступ к услуге характеризует относительное число неудачно переданных мультимедийных сообщений, время передачи сообщения, относительное число неудачных выборок мультимедийных сообщений, время выборки ММS-сообщений и время доставки сообщения.

Относительное число неудачно переданных мультимедийных сообщений, MMS Send Failure Ratio (MSFR(MO)). Данный показатель представляет собой вероятность того, что конечный пользователь не может передать MMS, хотя запрашивает доступ к услуге путем нажатия кнопки «Передача» абонентского терминала.

 Время передачи сообщения, MMS Send Time MO. Доступ конечного пользователя к услуге MMS предлагается посредством появления индикатора требуемой сети на дисплее абонентского терминального устройства. Количественно этот показатель представляет собой временной интервал между временем нажатия кнопки «Передача» после редактирования MMS-сообщения до окончания его передачи.

Относительное число неудачных выборок мультимедийных сообщений, выраженное в процентах, MMS Retrieval Failure Ratio MT. Данный показатель представляет собой вероятность того, что MMS-сообщение не может быть загружено в мобильный абонентский терминал, который принял уведомление об MMS-сообщении.

Время выборки MMS-сообщения, MMS Retrieval Time MT. Прием MMS-сообщения осуществляется следующим образом: отправленной абонентом сети сообщение пересылается на мобильный терминал конечного пользователя. 

Время доставки сообщения, MMS Delivery Time MТ, временной интервал мажду включением WGR и окончанием загрузки MMS в мобильный терминал конечного пользователя.

Полноту услуги характеризует время доставки MMS между конечными пользователями, MMS End-to-end Delivery Time MO/MT (MEDT/MO-MT). Доступ конечного пользователя к услуге MMS предлагается посредством появления индикатора требуемой сети на дисплее абонентского терминального устройства. 

Относительное число неудачно доставленных уведомлений о мультимедийных сообщениях, выраженное в процентах, MMS Notification Failure Ratio (MNFR (MO)). Количественно этот показатель представляет собой вероятность того, что при обмене мультимедийными сообщениями невозможно доставить уведомление об MMS-сообщении на мобильный терминал адресата (получателя).

Время задержки уведомления об MMS-сообщении, выраженное в секундах, MMS Notification Delay (MND). Данный показатель представляет собой временной интервал между временем поступления мультимедийного сообщения в центр передачи MMSC и временем приема извещения об MMS-сообщении на мобильном терминале адресата.

Относительное число неудачно переданных MMS-сообщений между конечными пользователями, MMS End-to-end Failure Ratio (MEFR). Количественно этот показатель представляет собой вероятность того, что служба обмена мультимедийными сообщениями не может доставить MMS-сообщение после того, как была нажата кнопка «передача» или абонентский терминал не получил уведомления от центра передачи MMSC, подтверждающего успешную передачу MMS.

Все показатели качества рассчитываются по результатам проведения оценочных испытаний и нормируются.

Значение общего суммарного числа контрольных вызовов за все се­ансы испытаний N рассчитывается для каждого направления связи, ука­занного в программе испытаний. Результат расчета заносится в таблицу результатов обработки данных испытаний.

Доля неуспешных вызовов Ро оценивается по данным испытаний чис­ла успешных и неуспешных вызовов, создаваемых абонентами сети мо­бильной связи в направлении абонентов сети мобильной связи и абонен­тов СТОП.

Значение этого показателя, выраженное в процентах, определяется по формуле:

                                             PQ = (Q/N)· 100% ,

 

(3.1)

где Q - общее суммарное число неуспешных контрольных вызовов за все сеансы испытаний.

Значение Q определяется по методике измерений для каждого на­правления связи, указанного в программе испытаний. Результат расчета заносится в таблицу результатов обработки данных испытаний.

Доля вызовов с преждевременным разъединением установленного со­единения Рр оценивается по данным испытаний числа успешных вызовов и вызовов с преждевременным разъединением, создаваемых абонентами сети мобильной связи в направлении абонентов сети мобильной связи и абонентов CТОП.

Значение этого показателя, выраженное в процентах, определяется по формуле:

                                                    Pp =(R/N) · 100% ,

 

(3.2)

 

где R - общее суммарное число контрольных вызовов с преждевремен­ным разъединением за все сеансы испытаний.

Значение R определяется по  методике  измерений  для  каждого  направления  связи,  указанного в программе испытаний. Результат расчета заносится в таблицу результа­тов обработки данных испытаний.

Доля вызовов, не удовлетворяющих нормативам по качеству передачи речи, - Rn , оценивается по данным испытаний числа вызовов с удовле­творительным и неудовлетворительным качеством передачи речи, созда­ваемых абонентами сети мобильной связи в направлении абонентов сети мобильной связи и абонентов СТОП.

Значение показателя, выраженное в процентах, определяется по фор­муле:

                                            Rn =(Nnp/N) · 100% ,

(3.3)

 

где Nnр - общее суммарное число контрольных вызовов, не удовлетво­ряющих нормативам по качеству передачи речи, за все сеансы испыта­ний.

 Результат расчета заносится в таблицу результатов обработки данных испытаний.

Доля вызовов, не удовлетворяющих нормативам по величине времени задержки сигнала ответа, - Q3C0 - оценивается по данным испытаний числа вызовов с удовлетворительным и неудовлетворительным временем задержки сигнала ответа, создаваемых абонентами сети мобильной связи в направлении абонентов сети мобильной связи и абонентов ТФОП.

Значение показателя, выраженное в процентах, определяется по формуле:

 QЗСО =(NЗВ/N)·100% ,

(3.4)

 

где N3B - общее суммарное число контрольных вызовов, не удовлетво­ряющих нормативам по величине времени задержки вызова, за все сеан­сы испытаний.

Результат расчета заносится в таблицу результатов обработки данных испытаний.

Коэффициент восстановления связи – Рвс - рассчитывается как отно­шение числа заявок на восстановление связи, выполненных в норматив­ные сроки, к общему числу выполненных заявок на восстановление связи по формуле:

PВС =(NКВ/NВ)·100% ,

(3.5)

 

где NКВ   - количество заявок, выполненных в контрольные сроки; NB - общее количество выполненных заявок.

Доля неправильно тарифицированных соединений - Рнт , выраженное в процентах, определяется по формуле:

 

PНТ =(NНТ/NС)·100% ,

(3.6)

 

где Nнт - количество неправильно тарифицированных соединений;

Nс - общее количество счетов.

Показатель удовлетворенности организационными аспектами об­служивания определяется по формуле:

 Pорг.жалоб =(Nорг.жалоб/Nаб.сети)·100% ,

(3.7)

где Nорг.жалоб - количество жалоб на организационные аспекты обслужи­вания;

Nаб.сети - количество абонентов в сети, зарегистрированных к мо­менту произведения расчета.

Показатель удовлетворенности техническими аспектами обслужи­вания определяется по формуле:

Pтех.жалоб =(Nтех.жалоб/Nаб.сети)·100% ,

(3.8)

 

где. Nтех.жалоб  - количество жалоб на технические аспекты обслуживания;

Nаб.сети -  количество абонентов в сети, зарегистрированных к моменту произведения расчета.

В документе СТ РК 1784-2008 «Мобильная телекоммуникационная связь. Параметры и показатели качества услуг сотовой связи» представлены нормы на показатели качества услуг, приведенные в таблице 3.5.

 

Т а б л и ц а 3.5 – Нормы  на показатели качества услуг

Наименование показателя качества услуг

Норма

1

2

1 Доля неуспешных вызовов от общего числа вызовов, при установлении соединения с абонентом сети СС

5%

2 Доля неуспешных вызовов от общего числа вызовов, при установлении соединения с абонентом фиксированной сети (участок СС)

2,5%

3 Доля вызовов, не удовлетворяющих нормативам по качеству передачи речи

5%

4 Доля вызовов, окончившихся разъединением установленного соединения не по инициативе абонента

5%

5 Доля вызовов, не удовлетворяющие нормативам по величине времени задержки сигнала ответа

5%

6 Задержка сигнала ответа

15 с.

7 Коэффициент восстановления связи

5%

8 Время восстановления связи

2-6 час.

9 Доля неправильно тарифицированных соединений

0,1%

10 Коэффициент удовлетворенности организационными аспектами обслуживания

1%

11 Коэффициент удовлетворенности техническими аспектами обслуживания

1%

 

3.6  Общие требования к применению метода контрольных вызовов

 

При проведении экспериментальных работ студенты и магистранты для сбора данных о качестве обслуживания в СС применяют метод контрольных вызовов. Между тем, перед проведением подобных экспериментов необходимо ознакомиться с общими требованиями, предъявляемым к данному методу, изложенными в СТ РК 1784-2008 [14].

Контрольный вызов - вызов, инициируемый при испытании специализированными техническими средствами.

Контрольные вызовы наблюдаются на центре коммутации сотовой связи (ЦК СС). Контрольные вызовы проводятся от одной абонентской установки до другой абонентской установки. Показатели оцениваются по результатам проведения контрольных вызовов. Порядок определения требуемого количества контрольных вызовов устанавливается для каждого оцениваемого показателя качества, в зависимости от выбранной точности оценки, в соответствии с таблицей 3.6

 

Т а б л и ц а 3.6 – Требуемое число контрольных вызовов

Нормативное значение показателя качества услуг

Число контрольных вызовов при выбранной точности оценки

5%

10%

20%

0,01

39600

9900

2500

0,015

26200

6500

1600

0,02

19600

4900

1200

0,025

15600

3900

1000

0,03

12900

3200

800

0,035

11000

2700

700

0,04

9600

2400

600

0,05

7500

1900

500

 

  Контрольные вызовы должны обеспечивать возможность оценки показателей качества для соединений в следующих трех направлениях:

- внутренние направления сети СС с учетом всех возможных маршрутов установления соединения (между двумя абонентами сети СС);

- направления от сети СС к местной СТОП с учетом всех возможных маршрутов установления соединения через сеть СС (между абонентами сети СС и абонентами СТОП), включая направления на узлы спецслужб;

- направления от сети СС к АМТС СТОП с учетом всех возможных маршрутов установления соединения через сеть СС (между абонентами сети СС и АМТС СТОП).

  Объекты испытаний выбираются в местах наибольшего скопления абонентов и вблизи крупных промышленных предприятий. Испытания качества производятся для всех типов подключения БС (РРЛ, ВОЛС, кабельные и воздушные линии связи).

Объекты испытаний должны выбираться с учетом региональных подсетей:

- в местах расположения ЦК СС (MSC);

- выборочно на одной региональной базовой станции, подключенной к каждому ЦК СС (MSC).

 Контрольные вызовы производятся с тестовых комплексов или с испытательных абонентских мобильных станций на телефонные аппараты (автоответчики), установленные на АТС СТОП, или на другие тестовые комплексы или испытательные абонентские мобильные станции.

Контрольные вызовы, проводимые с тестовых комплексов, фиксируются автоматически специальной измерительной аппаратурой на долговременном носителе.

Контрольные вызовы проводятся в периоды повышенной нагрузки, включая общесетевой ЧНН (определяется по данным статистики оператора СС). Минимальный период проведения измерений, адекватно свидетельствующий о качестве сети, должен составлять 10-12 часов (суточный профиль трафика).

Контрольные вызовы проводятся в процессе передвижения абонентской станции А внутри зоны обслуживания сети на абонентскую станцию В, находящуюся поочередно в зоне действия различных базовых станций сети СС. Скорость передвижения абонентской станции А не должна превышать 60 км/час.

Установка начальных параметров испытаний на тестовом комплексе должна производиться в соответствии с таблицей 3.7.

 

Т а б л и ц а 3.7 – Начальные значения параметров

Название параметра

Величина

Максимальное количество контрольных вызовов за сеанс испытаний

500 или максимальное значение измерительного комплекса (менее 500)

Длительность установки соединения

10 с

Интервал между контрольными вызовами

10 с или минимально допустимо значение более 10 с

Количество повторов контрольных вызовов в случае блокировки сетевого оборудования

5

Интервал между повторами

10 с или минимально допустимо значение более 10 с

 

 

 4 Качество обслуживания в мультисервисных сетях

 

4.1 Оценка качества обслуживания в мультисервисной сети

 

Одним из основных аспектов, который должен приниматься во внимание при проектировании мультисервисных сетей, является обеспечение качества обслуживания. Специфика пакетных сетей состоит в том, что, в отличие от сетей с коммутацией каналов, в одном и том же информационном по­токе может передаваться разнородный трафик. При этом каждый из ти­пов трафика характеризуется рядом критичных и некритичных парамет­ров. Для передачи голосового трафика через пакетные сети вводится по­нятие классов обслуживания, позволяющих оценить качество предостав­ления услуги в пакетной сети. Определение качества обслуживания в на­стоящий момент является субъективным и базируется на методе эксперт­ных оценок, т.е. априори невозможно абсолютно гарантировать, что при проектировании сети будут заложены сетевые характеристики, позволя­ющие однозначно обеспечить требуемое качество [7].

Рассмотрим современную концепцию качества обслуживания в сетях связи.

Оценка качества в мультисервисной сети  производится на трех уровнях:

- на уровне пользователя оцениваются показатели субъективного мнения человека, например, субъективная оценка качества восприятия отдельного вида информации;

- на уровне услуг оцениваются различные аспекты качества услуги такие, как скорость передачи данных, механизмы кодирования и многое другое;

- на транспортном уровне оценивается качество функционирования сети: задержки, потери, вариация задержки и т. д.

На каждом уровне определены соответствующие параметры оценки качества: показатели качества восприятия (Quality of Experience, QoE) на уровне пользователя, показатели качества обслуживания (Quality of Service, QoS) на уровне услуг и показатели качества функционирования сети (Network Performance, NP) на транспортном уровне. На рисунке 4.1 показана трехуровневая модель оценки качества и соответствующие параметры оценки.

Качество восприятия определяется как общая приемлемость услуги или приложения с точки зрения конечного пользователя. Влияние на оценку пользователя может оказывать как эффективность функционирования всех элементов системы, включая терминалы, сеть, клиентское оборудование, инфраструктуру сервисов, так и субъективные факторы такие как, ожидание пользователя, связанные с предоставляемой ему услугой, и контекст применения, а также параметры его зрения и слуха. Пользователь интуитивно оценивает качество данной услуги, сравнивая его с качеством подобных услуг других операторов

Уровень

пользователя

Качество

восприятия

(QoE)

Уровень

услуг

Качество

обслуживания

(QoS)

Транспортный

уровень

Качество

функционирования

сети (NP)

 

                Рисунок 4.1 – Трехуровневая модель оценки качества

 

Качество обслуживания согласно Рекомендации Е.800 представляет собой «суммарный эффект показателей качества услуги, который определяет степень удовлетворенности пользователя услуги». Показатели QoS специфицируют характеристики и свойства конкретных приложений, однако требования для различных приложений могут отличаться. 

Качество функционирования сети согласно Рекомендации I.350 измеряется посредством параметров, которые рассматриваются оператором связи и используются при разработке, конфигурации, эксплуатации и техническом обслуживании сети. Такие показатели определяются независимо от производительности оконечного оборудования и действий пользователя, но зависят от используемой сетевой технологии. Для каждой сетевой технологии определяется система уровней качества обслуживания, описываемых с помощью наборов требований, которые носят название классов QoS этой технологии. Разработаны сетевые классы QoS для протоколов IP, ATM (Asynchronous Transfer Mode), Frame Relay и т. д.

Концепции QoE, QoS и NP оценивают качество на разных уровнях и с различных точек зрения. Параметры качества восприятия носят в большей степени субъективный характер и зависят от действий и желаний пользователя. Для оператора сети наибольший интерес представляют параметры NP, детализирующие аспекты QoS и представляющие собой проекцию общих требований к функционированию системы на уровень сети и отдельные сетевые технологии. Параметры качества функционирования сети могут быть определены, измерены или вычислены, а также контролируемы оператором.

Параметры качества обслуживания определяются с учетом влияния всех компонентов и участков сети, в том числе с учетом влияния сетей различных операторов, поэтому под термином QoS подразумевается прежде всего сквозное качество, или качество «из конца в конец».

Параметры качества функционирования сети могут определяться как для всей сети, так и для отдельных ее участков и объектов, например: качество функционирования транспортной сети, абонентского участка сети и т. д.

Взаимосвязь  между показателями    QoS  и  NP   может       определяться эмпирическим путем, если для этого не существует аналитической методики (см. таблицу 4.1). Знание взаимосвязи между показателями QoS и NP позволяет, с одной стороны, по измеренным значениям параметров NP предсказать значения параметров QoS или, с другой стороны, по целевым значениям параметров QoS определить требуемые для их поддержания значения параметров NP.

 

Т а б л и ц а 4.1 -  Общая характеристика концепций QoE, QoS и NP

Хар-ка

Уровень NGN

Краткое описание

Примеры показателей

QoE

Уровень пользователя

Общая приемлемость услуги с точки зрения конечного пользователя

Субъективная оценка качества восприятия отдельного вида информации (например, громкость, разборчивость при передаче речи) по 5-балльной шкале MOS (Mean Opinion Score)

QoS

Уровень услуг

Суммарный эффект показателей производительности услуги, который определяет степень удовлетворенности пользователя услугой

Скорость передачи данных, скорость механизмов кодирования, доступность обслуживания

NP

Транспортный уровень

Характеристика работы сети, измеряемая посредством параметров, рассматриваемых оператором и используемых для проектирования, настройки и эксплуатации сети

Односторонняя задержка передачи по сети, коэффициент потери пакетов

 

Для удовлетворения требований международных стандартов и рекомендаций и для поддержания конкурентоспособности услуг в МСС необходимо учитывать потребности пользователя в услугах c определенным уровнем качества. В связи с этим при расчете и проектировании мультисервисных сетей связи целесообразно использовать второй подход и при определении показателей NP отталкиваться от нормированных значений показателей QoS.

В рамках работ ITU-T по стандартизации качества обслуживания в IP-ориентированных сетях предполагаются следующие этапы решения задачи обеспечения QoS для мультисервисной сети, построенной на базе IP-ориентированных протоколов:

- создание согласованного общего набора рабочих характеристик сетей IP и норм для этого набора характеристик;

- внедрение сетевых механизмов, которые будут обеспечивать заданные показатели качества обслуживания в конфигурации «терминал-терминал»;

- вложение нормированных значений показателей качества обслуживания в протоколы сигнализации;

- разработка архитектуры сетевых механизмов поддержки.

 

4.2 Характеристики качества функционирования сети

 

 Методика измерения параметров NP на уровне IP

Задачей транспортной сети является прозрачная передача информации - как пользовательской, так и управляющей. Основными технологиями построения транспортных сетей NGN являются IP/MPLS (Multiprotocol Label Switching) и ATM, причем технология ATM, как правило, используется на канальном уровне в качестве транспорта для IP. Измерения и параметры качества функционирования на уровне IP позволяют определить эталонные величины для требований к сети, которые не зависят от основных технологий передачи данных и подходят для использования при сквозной оценке качества. Поэтому мы ограничимся рассмотрением характеристик качества функционирования сети на уровне IP.

Существует два основных подхода к измерению качества функционирования сети - активное (active, intrusive) и пассивное (passive, non-intrusive). Активное измерение производится с помощью тестового потока в условиях обычного функционирования сети. Такой тип измерения позволяет детально выделить характеристики NP, например, время односторонней задержки, влияние размера блока данных и т. д., однако активное измерение вносит дополнительную нагрузку на сеть.

Пассивное измерение производится с помощью сбора информации в узлах сети (маршрутизаторах уровня IP, коммутаторах ATM и Ethernet) с использованием базового протокола управления сетью (Simple Network Management Protocol, SNMP) и других технологий. Метод не вносит дополнительной нагрузки на сеть и позволяет производить измерения для каждого устройства или звена сети, однако измерения могут быть ограничены в рамках одного домена или сети в связи с использованием разных протоколов.

Основные показатели NP транспортной сети

Показатели качества функционирования сети подразделяются на четыре основные категории:

1) Задержка передачи в базовом сегменте сети.

К этой категории относятся два показателя NP уровня IP для версии протокола IPv4: задержка передачи (или переноса) IP пакетов (IP packet transfer delay, IPTD) и вариация задержки IP пакетов, или джиттер задержки (IP packet delay variation, IPDV).

2) Ошибки и потери передачи в базовом сегменте сети.

Основными показателями NP в этой категории являются доля потерянных IP пакетов, или коэффициент потери IP пакетов (IP packet loss ratio, IPLR), и доля искаженных IP пакетов, или коэффициент ошибок IP пакетов (IP packet error ratio, IPER).

3) Готовность базового сегмента сети.

Готовность - свойство объекта быть в состоянии выполнять требуемую функцию при заданных условиях в данный момент времени или в течение заданного интервала времени при условии обеспечения необходимыми внешними ресурсами. Готовность является ключевым показателем, определяющим качество функционирования сети. Основой для определения показателя готовности сети на уровне IP служит параметр IPLR - доля потерянных IP пакетов, или коэффициент потерь IP пакетов.

4) Пропускная способность базового сегмента сети.

Полезно        иметь        возможность       охарактеризовать          качество функционирования сети с помощью показателей, связанных с понятием пропускной способности. При введении таких показателей необходимо учитывать, что на пропускную способность сети на уровне IP оказывают влияние протоколы вышележащих уровней, например протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP). Можно рассматривать такие показатели, характеризующие ширину полосы пропускания, как пропускная способность звена/канала (capacity of a link/path), коэффициент использования звена (link utilization), доступная ширина полосы пропускания звена (available bandwidth of a link), достижимая ШПП канала (achievable bandwidth on a path).

4.3 Требования, предъявляемые к средствам доставки информации

 

Мультисервисная сеть обслуживает трафик всех видов служб. Предъявлять одинаковые требования к показателям качества доставки информации для всех видов служб не представляется разумным по техническим и экономическим соображениям. Поэтому в рекомендации ITU-T Y.1541 [3] выделено шесть классов, различающихся величинами показателей качества доставки. В таблице 4.2 приведены значения показателей качества доставки информации для всех шести классов. Эти значения определяются для таких показателей: IPTD – задержка переноса IP пакетов, IPDV – вариация задержки IP пакетов, IPLR – доля потерянных IP пакетов, IREP – доля искаженных IP пакетов. Символ "U" (первая буква в слове "Unspecified") указывает на то, что показатель для данного класса обслуживания не нормируется.

При большом времени распространения сигналов могут возникать сложности с соблюдением норм на среднее значение времени задержки IP пакетов для классов "0" и "2". Величины IPTD определены для максимальной длины информационного поля пакета 1500 байтов.

 

Т а б  л и ц а 4.2 -  Показатели качества доставки информации

Класс качества доставки

IPTD

IPDV

IPLR

IREP

0

(приоритет 1)

100 мс.

50 мс.

10-3

 

 

 

 

10-4

 

1

(приоритет 1)

400 мс.

50 мс.

10-3

2

(приоритет 2)

100 мс.

U

10-3

3

(приоритет 2)

400 мс.

U

10-3

4

(приоритет 3)

1 с.

U

10-3

5

(приоритет 3)

U

U

U

U

 

Величина IPDV определяется разницей между верхней границей, в качестве которой рекомендуется 99,9% квантиль (долей), и нижней границей задержки, измеренной в течение интервала оценки. В качестве длительности этого интервала предлагается выбирать одну минуту. 

Класс обслуживания "0" предназначен для обмена информацией в реальном времени (в частности, для речи с использованием IP технологии). Он предусматривает создание отдельной очереди с приоритетной обработкой пакетов. Для класса обслуживания "0" характерны ограничения на принципы маршрутизации (максимальное число транзитов) и допустимое расстояние между взаимодействующими терминалами (время распространения сигналов).

Интерактивность (вероятность использования диалогового режима) для класса "0" определяется как "высокая" – high. Класс обслуживания "0" может использоваться, например, для телефонной связи высокого качества (perfectly). Естественно, что тарифы за подобные услуги будут максимальными.

Класс обслуживания "1" также предназначен для обмена информацией в реальном времени, но с менее жесткими требованиями. Поэтому накладываются менее существенные ограничения на принципы маршрутизации и время распространения сигналов, чем для класса "0". Также предусматривается создание отдельной очереди с приоритетной обработкой пакетов. Класс обслуживания "1" обеспечивает хорошее (good) качество телефонной связи.

Класс обслуживания "2" ориентирован на обмен данными с высокой степенью интерактивности. К этому классу относится, в частности, сигнальная информация. Для класса обслуживания "2" характерны такие же ограничения на принципы маршрутизации и время распространения сигналов, как для класса "0". Для пакетов этого класса формируется своя очередь на обработку, которая осуществляется со вторым приоритетом. Это означает, что пакеты классов "0" и "1" имеют преимущество по обслуживанию, по сравнению с пакетами других классов.

Классу обслуживания "3", предназначенному для обмена с менее высоким уровнем интерактивности, присущи те же ограничения на принципы маршрутизации и время распространения сигналов, что и классу "1". Обслуживание пакетов этого класса должно осуществляться со вторым приоритетом. Этот класс считается приемлемым для интерактивного обмена данными.

Класс обслуживания "4" предназначен для обмена различной информацией с низкой вероятностью потери (короткие транзакции, потоковое видео и прочие). Допускаются длинные очереди пакетов на обработку, которая осуществляется со вторым приоритетом. Никакие ограничения на маршрутизацию и время доставки сообщений не накладываются.

Класс обслуживания "5" ориентирован на те IP приложения, которые не требуют высоких показателей качества доставки информации. Соответствующие пакеты формируют отдельную очередь; обслуживание осуществляется с самым низким приоритетом (в данном случае он имеет третий номер). Никакие ограничения на маршрутизацию и время доставки сообщений не накладываются. Типичным примером услуг, поддерживаемых с классом обслуживания "5", можно считать "электронную почту".

 

4.4 Требования к качеству обслуживания типовых услуг мультисервисной сети

 

Требования      к      параметрам      качества      функционирования   сети определяются требованиями к качеству обслуживания при предоставлении той или иной инфокоммуникационной услуги. Услуги мультисервисной сети связи подразделяются на три основные категории по общему характеру требований к QoS:

- услуги передачи речи (например, телефония);

- услуги передачи видео (например, IP-телевидение);

- услуги передачи данных (например, предоставление доступа в Интернет).

Услуги передачи речи

Предоставление услуг передачи речи в сетях IP явилось первым шагом на пути конвергенции в сфере инфокоммуникаций и развивается на протяжении более чем пяти лет. Работа над стандартами качества при предоставлении таких услуг в целом ряде международных и национальных организаций по стандартизации продвинулась весьма далеко.

Среди услуг по передаче речи выделяют три основные группы:

- телефония;

- голосовые сообщения;

- потоковая речь.

 На качество обслуживания при передаче речи значительное влияние оказывает односторонняя задержка передачи по сети. Результатом влияния этого параметра являются два эффекта: возникновение эха и нарушение динамики разговора. Первый эффект становится заметен при значении величины задержки выше нескольких десятков миллисекунд, что делает механизмы, ограничивающие эффект эха, обязательными для оборудования IP-телефонии. Второй - когда величина задержки превышает сотни миллисекунд. Для голосовой связи рекомендована задержка не более 150 мс.

К кратковременным вариациям задержки человеческое ухо малочувствительно. В зависимости от типа кодека не воспринимается вариация задержки в пределах 15-50 мс. На практике для всех голосовых услуг вариация задержки компенсируется посредством использования буфера для сглаживания фазового дрожания.

Поскольку голосовые пакеты не передаются повторно, при их потере или искажении качество восприятия речи на принимающей стороне может заметно ухудшаться. Частые потери голосовых пакетов могут привести к ухудшению разборчивости речи и полной невозможности общения. Искажения при потере пакетов зависят от типов применяемых кодеков. При телефонии хорошего качества допустимый уровень потерь пакетов не должен превышать 1%.

Для услуги передачи голосовых сообщений требования к уровню потери информации такие же, как для телефонии. Ключевое различие между указанными услугами состоит в том, что при передаче голосовых сообщений параметр задержки не оказывает настолько сильного влияния. Значение имеет только задержка между запросом пользователя на прослушивание нового голосового сообщения и тем моментом, когда он услышит начало сообщения. Для услуг голосовой телефонии считается приемлемой величина задержки до нескольких секунд.

Требования к задержке при передаче потоковой речи (например, для услуги радио через Интернет) могут быть ослаблены в связи с односторонней передачей. Однако к потерям предъявляются более жесткие требования, чем для телефонии.

Услуги передачи видео

Предоставление услуги передачи видео на основе  IP-сетей -сравнительно молодое, хотя и очень перспективное направление развития

отрасли. На сегодняшний день для передачи видео нет согласованных стандартов, регламентирующих качество предоставления таких услуг.

Среди видеоуслуг выделяют две основные категории:

- интерактивное видео (например, видеоконференции);

- потоковое видео (например, IPTV).

Интерактивное видео подразумевает двусторонний обмен как видео-, так и аудиоинформацией. В связи с этим требования к характеристикам качества обслуживания и качества функционирования сети для интерактивного видео такие же, как для голосовой телефонии. Из-за односторонней задержки передачи по сети возникают эффекты эха и нарушения динамики. Кроме того, при передаче трафика интерактивного видео возникает дополнительное требование синхронизации видео- и аудиоинформации.

Человеческий глаз нечувствителен к небольшой потере информации, поэтому допустим невысокий уровень потерь, который зависит от особенностей видеокодека и способов защиты от потерь информации. Для предотвращения значительных потерь рекомендуется использовать механизмы, реализующие алгоритмы приоритезации трафика, например, DiffServ (Differentiated Services).

Отличительной особенностью потокового видео, например, IPTV, является отсутствие диалогового элемента, благодаря чему требования к задержкам могут быть снижены по сравнению с требованиями для интерактивного видео. Вариация задержки несущественна, поскольку компенсируется адаптивными буферами на стороне пользователя. При этом задержка, добавляемая буфером, может достигать 100-500 мс.

Для сохранения хорошего качества изображения требуется низкая величина потери пакетов. Для гарантии эффективного предоставления видеоуслуг по сети IP величина коэффициента потерь пакетов IP не должна превышать 10-5.

Модель измерения качества видеоуслуг согласно показана на рисунке 4.2.

 

 

 

 

Рисунок 4.2 - Модель измерения показателей качества при предоставлении услуг передачи видео

 

Здесь заданы четыре точки измерений:

- A - кодер видео;

- B - уровень IP на стороне головной станции (IP-трафик);

-C- уровень IP на стороне оборудования пользователя (IP-трафик);

- D - декодер видео.

В таблице 4.3 приведены значения параметров NP при передаче видеоинформации.

Т а б л и ц а 4.3 - Значения показателей NP при передаче видео

Приложение

Степень симметрии

Скорость передачи данных, бит/с

Значения ключевых параметров

 

 

 

Одностор. задержка, мс

Вариация задержки, мс

Потеря пакетов, %

Доп. параметры

Интерактив­ное видео

Двустор.

16-384

Предпочт.

< 150, допуст.

< 400

-

< 1

Рассинхро-низация видео и аудио

< 80 мс

Потоковое

видео

Одностор.

16-384

< 10 с

-

< 1

 -

 

Услуги передачи данных

Традиционно в сетях IP трафик передается по методу «негарантированной доставки» (best effort). Сеть старается обработать поступающий трафик как можно быстрее, но при этом не дается гарантий относительно результата. По методу best effort обслуживаются преимущественно веб-услуги, электронная почта, обмен сообщениями, передача файлов. Также популярны приложения реального времени, связанные с передачей данных, например, интерактивные игры.

Для всех видов услуг по передаче данных основным требованием к качеству передачи является гарантия отсутствия потерь информации. Вариация задержки при передаче незначительно влияет на качество, тем не менее определенные ограничения на уровень синхронизации между информационными потоками мультимедийной сессии (например, аудиоинформация при просмотре широковещательной презентации) должны быть установлены. Требования к задержке при передаче отличаются для различных типов приложений. На основе требований к задержкам можно выделить следующие классы услуг по передаче данных:

1) Веб-услуги, под которыми понимается поиск и просмотр текстовых компонентов веб-страниц. Остальные компоненты такие, как изображения и видеоклипы, относятся к другим категориям в рамках данного раздела. С точки зрения пользователя основополагающим фактором качества является скорость появления страницы после запроса. Для данной категории услуг задержка менее 10 секунд считается приемлемой.

2) Класс объемных данных (файлы). Поскольку при передаче файлов пользователю предоставляется возможность просмотра информации о ходе передачи (скорости передачи, проценте полученной информации от общего размера файла и т. д.), то  требования к задержке можно ослабить по сравнению с требованиями для веб-страниц.

Высокоприоритетные услуги по передаче данных, например, электронная коммерция. Основные требования пользователя к данной категории услуг - немедленное начало передачи после запроса пользователя. Задержка при передаче в пределах нескольких секунд считается приемлемой.

Передача изображений различных форматов, некоторые из которых могут быть терпимы к потерям во время передачи, при передаче других потери недопустимы. Однако, учитывая тот факт, что искажение даже одного бита может вызвать видимое ухудшение качества изображения, принято считать, что в общем случае необходима гарантия отсутствия потерь информации. Требования к задержке при передаче изображений не критичные и сравнимы с требованиями при передаче файлов, поскольку изображение обычно появляется на экране пользователя по мере поступления данных, что иллюстрирует процесс передачи. Интерактивные игры, требования к параметрам качества которых в значительной степени зависят от специфики игры. В общем случае для данной категории задержки при передаче должны быть минимальными и не превышать доли секунды. Приложения для удаленного доступа типа Telnet, обеспечивающие удаленный доступ пользователя к узлам сети. Значения задержек при передаче должны быть минимальны и не превышать доли секунды, для того чтобы разница во времени между набором символов пользователем и их отображением на экране не была ощутима для пользователя.

Электронная почта. При передаче сообщений электронной почты различают процесс обмена информацией между пользователем и локальным почтовым сервером и обмен информацией между серверами. В первом случае задержки при передаче информации не должны превышать нескольких секунд. Во втором случае требования к задержкам минимальны, допустимыми считаются задержки в пределах нескольких минут или даже часов. Мгновенный обмен сообщениями, как правило, подразумевает обмен текстовой информацией, однако может также включать обмен аудио- и видеоданными. Несмотря на название данной категории, она не относится к категориям передачи данных в реальном времени, и задержки в пределах нескольких секунд считаются приемлемыми.

 

4.5 Современные средства анализа трафика мультисервисных сетей

 

В настоящее время существует достаточно большой выбор анализаторов трафика – специальных программ, позволяющих получить информацию о пакетах, передающихся по исследуемой сети. Все они, несмотря на различных разработчиков, объединены одной идеей: предоставить возможность не только определить тип пакета, но и его структуру. Одной из таких программ является Wireshark.

 Информация о структуре пакета в Wireshark выводится в виде таблиц анализа (см. рисунок 4.3).

 

2

 

                   Рисунок 4.3 – Таблица анализа: пакет http, запрос к серверу

 

Таблица анализа представляет собой три поля, которые заполняются динамически по мере поступления пакетов. В основной части представлена информация о соединении: МАС-адреса источника и получателя, IP-адреса источника и получателя, протокол, порт отправителя и порт получателя. Обратите внимание – зарезервированные порты часто обозначаются именем протокола: например, порты 80 и 8080 могут обозначаться как http. Одна строка в этой таблице относится к одному пакету. При выделении строки в двух других окнах появляется информация о структуре пакета.

Поле со структурой пакета позволяет определить, как заполнены поля протоколов в соответствии со стандартом. Это позволяет определить адреса отправителя и получателя, номер порта, корректность контрольной суммы и т.п.

Поле с представлением пакета в ASCII кодах и 16-ричной системе дает представление о реальном виде пакета при передаче по сети. В большинстве анализаторов предусмотрена возможность выделения пункта в поле со структурой пакета и одновременное выделение соответствующих знаков в поле с представлением пакета в 16-ричной системе.

Также анализатор трафика позволяет собрать статистику о пакетах, проходящих по сети на различных уровнях модели TCP/IP.В качестве примера на рисунке 2 представлена статистика по размерам пакетов (Statistics®PacketLengths), а на рисунке 3 – по типам протоколов и видам данных, встречающихся в захваченном трафике (Statistics®ProtocolHierarchy).

При необходимости можно визуально оценить на общем графике интенсивность интересующих видов трафика по протоколам (до пяти протоколов одновременно), настроив соответствующим образом фильтры в окне IOGraphs (см. рисунке 4.4). Данный инструмент находится в меню Statistics®IOGraphs.

Wireshark IO Graphs

Рисунок  4.4 – Графики интенсивности захваченного трафика

Кроме того, в большинстве анализаторов можно увидеть статистику по хостам. На сетевом уровне такая статистика (Statistics®IPDestinations) позволяет оценить долю трафика соответствующую конкретным IP-адресам и используемым ими протоколам.

 

4.6 Обеспечение качества IP-телефонии на базе протокола IPv6

 

После нескольких лет тестирования организация Internet Assigned Numbers Authority приступила к развертыванию IPv6 (версии 6 протокола Internet Protocol) - системы цифровой адресации Internet нового поколения.

Начать разработку IPv6 организацию Internet Engineering Task Force побудили опасения, что Internet израсходует весь запас уникальных адресов. Первоначально сеть Internet была рассчитана на связь небольшого количества исследовательских сетей. Поэтому поле адреса в используемой в настоящее время системе адресации IPv4 может принимать около 4 млрдов уникальных значений. Число уникальных адресов, обеспечиваемых новой системой, -десять в восемнадцатой степени, или миллиард миллиардов. Этого должно хватить на много лет вперед.

Переход на IPv6 начат с трех крупнейших региональных регистрационных каталогов, которые приступают к выдаче новым пользователям удлиненных адресов; полный перевод на новую систему всей сети может быть завершен, как ожидается, в течение 6-10 лет.

IPv6 включает следующие возможности, отсутствующие у IPv4:

- расширенное адресное пространство: IPv6 использует 128-битовые адреса вместо 32-битовых IPv4. В результате адресное пространство увеличивается в 296  раз, что явно достаточно даже в случае неэффективного распределения сетевых адресов;

- улучшенные возможности маршрутизации: в связи с увеличением межсетевого трафика, связанного с обработкой больших объемов мультимедийной информации и расширением использования сети Интернет в различных сферах деятельности, весьма существенной является необходимость обеспечения высоких скоростей маршрутизации. Без применения эффективных алгоритмов обработки пакетов данных становится невозможным повысить скорости алгоритмов обработки пакетов данных, становится невозможным повысить скорости работы маршрутизаторов до уровня, сравнимого со скоростями передачи информации по каналам связи;

- управление доставкой информации: IPv6 позволяет отмечать соответствие конкретного пакета определенным условиям его передачи, заданным отправителем. В результате достигается регулирование скорости передачи определенных потоков данных, что позволяет обеспечивать эффективную поддержку специальных протоколов (например, видео в режиме реального времени и др.). За счет назначения приоритетов передачи данных по определенным протоколам появляется возможность гарантировать первоочередность обработки наиболее критической информации и предоставления важным данным всей полосы пропускания канала связи. Другие особенности, имеющиеся у IPv6, позволяют протоколам этого семейства обеспечивать одновременную многоадресную доставку информации. Данная возможность находит свое применение в рассылке информации "по подписке" или "по требованию", а также в других приложениях;

- средства обеспечения безопасности: IPv6 предоставляет возможности защиты от атак, связанных с подменой исходных адресов пакетов, и от несанкционированного доступа к полям данных пакетов. Эти возможности достигаются за счет применения алгоритмов аутентификации и шифрования.

Не вызывает сомнений тот факт, что переход от IPv4 к IPv6 не может быть мгновенным. Долгое время две версии IP будут сосуществовать. Более того, поначалу узлы, реализующие IPv6, не будут предоставлять всех необходимых сервисов, а их расположение окажется напоминающим острова в океане IPv4. Следовательно, от узлов с IPv6 требуется выполнение двух свойств:

- возможность взаимодействовать с IPv4 - узлами;

- возможность передавать пакеты IPv6 через существующую инфраструктуру IPv4.

Чтобы выполнить эти требования, рабочая группа по переходу на IP нового поколения предлагает два основных метода:

- одновременная поддержка в узлах (и в хостах, и в маршрутизаторах) IPv6 двух стеков протоколов (IPv6/IPv4);

- туннелирования пакетов IPv6 для их передачи через инфраструктуру IPv4.

 

4.7 IP – адресация в протоколе  IPv4

 

IP - адрес является 32 - битовым числом, уникально идентифицирующим компьютер в IP - сети. Не может быть 2-х компьютеров с одинаковыми IP - адресами, хотя у одного и того же узла может быть несколько IP - адресов.

IP - адрес состоит из 2-х частей: номер сети и номер компьютера (хоста) в этой сети. Предусмотрено несколько классов IP - адресов. В адресах класса A 8 бит отводится на номер сети, 24 бита на номер хоста. В адресах класса B 16 бит отводится на номер сети, 16 бит на номер хоста. В адресах класса C 24 бита отводится на номер сети, 8 бит на номер хоста. Также существует класс D, используемый для группового вещания (мультикастинга), и зарезервированный класс E, в настоящее время не используемый.

Для записи IP-адреса используется точечно-десятичная нотация, согласно которой каждый байт адреса преобразуется в десятичную форму, после чего полученные результаты записываются через точку (см. таблицу 4.4).

 

Т а б л и ц а 4.4 – Записи IP-адреса

IP-адрес в двоичном виде

11001000011100100000011000110010

Побайтовое разбиение

11001000

01110010

00000110

00110010

Десятичный эквивалент

200

114

6

50

IP-адрес в точечно-десятичной нотации

200.114.6.50

 

Класс IP-адреса можно определить по первым битам IP-адреса (см. таблицу 4.5). В IP-адресах класса A первый бит всегда равен 0. В IP-адресах класса B первые два бита всегда равны 10. В IP-адресах класса C первые три бита всегда равны 110. В IP-адресах класса D первые четыре бита всегда равны 1110.

 

Т а б л и ц а 4.5 – Классы IP-адреса

Класс адреса

Первые биты

Первый байт

Длина номера сети

Длина номера хоста

Количество хостов в сети

A

0

1-126

8 бит

24 бита

224-2 = 16777214

B

10

128 - 191

16 бит

16 бит

216-2 = 65534

C

110

192 - 223

24 бита

8 бит

28-2 = 254

D

1110

224-239

Используется для мультикастинга.

E

1111

240-255

Зарезервирован для экспериментальных целей

 

 Следует помнить, что не все адреса можно использовать для адресации хостов. Часть адресов зарезервирована для специального применения.

 Адрес сети – это IP-адрес, в котором номер хоста заполнен одними нулями, например адрес, 10.0.0.0. Адреса сетей используются маршрутизаторами для составления таблиц маршрутизации.

 Широковещательный адрес – это IP-адрес, в котором номер хоста заполнен одними единицами. Например, для сети 10.0.0.0 широковещательный адрес будет 10.255.255.255. Пакеты с адресом 10.255.255.255 должны быть доставлены всем компьютерам в сети 10.0.0.0. IP-сети поддерживают ограниченное широковещание, т.е. можно послать широковещательный пакет какой-то определённой сети, но на всю интерсеть широковещательный пакет отправить нельзя.

Таким образом, в любой сети всегда 2 адреса зарезервированы – это адрес сети, а также широковещательный адрес для этой сети. IP-адреса между адресом сети и широковещательным адресом являются диапазоном адресов, которые могут назначаться хостам этой сети. Например, для сети 10.0.0.0 диапазон адресов хостов будет 10.0.0.10.255.255.254.

 Сеть 0.0.0.0 зарезервирована для специального применения – задания маршрутов по умолчанию. Поэтому адреса сети 0.0.0.0 нельзя использовать для адресации хостов.

Сеть 127.0.0.0 зарезервирована для тестирования работоспособности протокола IP. Все адреса сети 127.0.0.0 – это адреса петли обратной связи для

компьютера с поддержкой IP. Иными словами, IP-пакет, адресованный на любой адрес из сети 127.0.0.0, будет отправлен самому себе.

Адрес 255.255.255.255 это широковещательный адрес для сети, в которой находится отправитель пакета. Пакет, направленный по этому адресу, должен быть разослан всем компьютерам, находящимся в одной сети с отправителем.

 Деление сетей на подсети (subneting) позволяет разбить сеть на более мелкие части, сделав распределение адресного пространства более гибким. При разбиении сетей на подсети часть поля номера хоста используется для задания номера подсети, таким образом, IP-адрес состоит из трёх частей – номер сети, номер подсети, и номер хоста в этой подсети.

При настройке стека TCP/IP необходимо задать, сколько бит отводится на номер подсети. Количество бит, отводимых на номер сети, определяется классом IP-адреса. Но по классу IP-адреса невозможно определить, сколько бит отводится на номер подсети.  Определяем его при помощи маски подсети.

Маска подсети является 32-х битным числом, при помощи которого можно определить, сколько бит отводится на подсеть. Те биты маски подсети, которые соответствуют номеру сети и номеру подсети, заполняются единицами. Биты, соответствующие номеру хоста, заполняются нулями. Таким образом, класс IP-адреса определяет количество бит, отводимых на номер сети, а маска подсети позволяет определить суммарное количество бит, отводимых на номер подсети и на номер сети.

Маска подсети записывается в двух формах: или в точечно-десятичной нотации, или в виде количества бит, отводимых суммарно на сеть и подсеть.

Например, IP-адрес 195.1.1.66 с маской 255.255.255.240 соответствует записи 195.1.1.66/28.

Запишем маску длиной 28 бит в десятично-точечной нотации:

 

11111111 11111111 11111111 11110000

255 255 255 240

Таким образом, маска подсети длиной 28 бит в десятично-точечной нотации выглядит как 255.255.255.240.

Зная класс IP-адреса и маску подсети, легко определить количество бит, отводимых на номер хоста и на номер подсети, а также определить, разбита ли сеть на подсети. Например, 195.1.1.66/28 означает, что для адреса класса C длина маски составляет 28 бит, т.е на сеть и подсеть суммарно отводится 28бит. Поскольку номер сети класса C занимает 24 бита, следовательно, в рассматриваемом примере 4 бита отводится на номер подсети.

Рассмотрим формат IP – пакета протокола  IPv4 (см. рисунок 4.5). Протокол IP версии 4 является маршрутизируемым дейтаграммным протоколом сетевого уровня. Перед отправкой пакета получатель не уведомляется, при этом доставка пакета не гарантируется, и утерянный пакет повторно не передаётся. Если пакет получен, то отправитель также не уведомляется. Для обеспечением надёжной доставки используется протокол TCP, также надёжность может быть обеспечена на прикладном уровне.

Пакет IP содержит 14 полей, из которых 13 являются обязательными. Четырнадцатое поле предназначено для необязательных опций. Поля используют порядок байтов от старшего к младшему, старшие биты идут первыми. Первый бит имеет номер 0. Таким образом, например, поле с версией находится в четырёх старших битах первого байта.

 

Смещение в битах

0-3

4-7

8-13

14-15

16-18

19-31

0

Версия

Размер заголовка

Differentiated Services Code Point

Explicit Congestion Notification

Размер пакета

32

Идентификатор

Флаги

Смещение фрагмента

64

Время жизни

Протокол

Контрольная сумма заголовка

96

Адрес источника

128

Адрес назначения

160

Опции (если размер заголовка > 5)

160 или 192+

Данные

 

              Рисунок 4.5  – Структура IP – пакета версии 4

 

Первым полем пакета является версия протокола размером в четыре бита. Для IPv4 это 4.

          Следующие четыре бита содержат размер заголовка пакета в 32-битных словах.  Поскольку число опций не постоянно, указание размера важно для отделения заголовка от данных. Минимальное значения равно 5 (5×32=160 бит, 20 байт), максимальное — 15 (60 байт).

Differentiated Services Code Point (DSCP), изначально называлось «тип обслуживания» (Type of Service, ToS), в настоящее время определяется  как «Differentiated Services». Используется для разделения трафика на классы обслуживания, например, для установки чувствительному к задержкам трафику такому, как VoIP большего приоритета.

        Указатель перегрузки (Explicit Congestion Notification, ECN)  предупреждает  о перегрузке сети без потери пакетов.

Размер пакета,   16-битный полный размер пакета в байтах, включая заголовок и данные. Минимальный размер равен 20 байтам (заголовок без данных), максимальный — 65535 байт. Хосты должны поддерживать передачу пакетов размером до 576 байт, но современные реализации обычно поддерживают гораздо больший размер. Пакеты большего размера, чем поддерживает канал связи, фрагментируются.

Идентификатор,   преимущественно используется для идентификации фрагментов пакета, если он был фрагментирован.

Флаги,   поле размером три бита содержащее флаги контроля над фрагментацией. 

Если установлен флаг «не фрагментировать», то в случае необходимости фрагментации такой пакет будет уничтожен. Флаг «есть фрагменты» должен быть установлен в 1 у всех фрагментов пакета, кроме последнего. У нефрагментированных устанавливается в 0 — такой пакет считается собственным последним фрагментом.

Смещение фрагмента, поле размером в 13 бит, указывает смещение текущего фрагмента от начала передачи фрагментированного пакета в блоках по 8 байт. Позволяет (213−1)×8=65528 байт смещения, что превышает максимальный размер пакета. Первый фрагмент в последовательности имеет нулевое смещение.

«Время жизни» (Time to Live, TTL) пакета.  Позволяет предотвратить закольцовывание пакетов в сети путем уничтожения пакетов, превысивших время жизни. Указывается в секундах, интервалы менее секунды округляются до одной секунды. На практике каждый маршрутизатор уменьшает время жизни пакетов на единицу (что справедливо при существующих типичных задержках в сети). 

Протокол  указывает, данные какого протокола содержит пакет (например, TCP или ICMP). 

Контрольная сумма заголовка. 16-битная контрольная сумма, используемая для проверки целостности заголовка. Каждый хост или маршрутизатор сравнивает контрольную сумму заголовка со значением этого поля и отбрасывает пакет, если они не совпадают.

Адрес источника, 32-битный адрес отправителя пакета. 

Адрес назначения,  32-битный адрес получателя пакета.

Опции, за адресом назначения может следовать поле дополнительных опций, но оно используется редко. Размер заголовка в этом случае должен быть достаточным чтобы вместить все опции (с учетом дополнения до целого числа 32-битных слов).

 Поле данных (Data) – содержит блок данных протокола, который использует IP-пакет. Чаще всего в поле данных содержится сегмент TCP или UDP.

 

 4.8 Основы IP – адресации в протоколе IPv6

 

 Рассмотрим формат заголовка IPv6, представленный на рисунке 4.6.

.

                       Рисунок 4.6 – Формат заголовка IPv6

Поясним обозначения на рисунке 4.7 с помощью таблицы 4.6.

 

Таблица 4.6 – Содержание полей заголовка пакета IPv6

Версия

 

4-битный код номера версии Интернет протокола (версия Интернет протокола для IPv6= 6).

Приоритет

8-битный код приоритета.

Метка потока

24-битный код метки потока (для мультимедиа).

Размер поля данных

16-битовое число без знака. Несет в себе код длины поля данных в октетах, которое следует сразу после заголовка пакета. Если код равен нулю, то длина поля данных записана в поле данных jumbo, которое в свою очередь хранится в зоне опций.

Следующий заголовок

8-битовый разделитель. Идентифицирует тип заголовка, который следует непосредственно за IPv6 заголовком. Использует те же значения, что и протокол IPv4.

Предельное число шагов

8-битовое целое число без знака. Уменьшается на 1 в каждом узле, через который проходит пакет. При предельном числе шагов, равном нулю, пакет удаляется.

Адрес отправителя

128-битовый адрес отправителя пакета. См. RFC-1884.

Адрес получателя

128-битовый адрес получателя пакета (возможно не конечный получатель, если присутствует маршрутный заголовок).

 

 Существует три типа адресов:

- unicast,  идентификатор одиночного интерфейса, пакет, посланный по уникаст - адресу, доставляется интерфейсу, указанному в адресе;

- anycast, идентификатор набора интерфейсов (принадлежащих разным узлам), пакет, посланный по эникаст - адресу, доставляется одному из интерфейсов, указанному в адресе (ближайший, в соответствии с мерой, определенной протоколом маршрутизации);

- multicast, идентификатор набора интерфейсов (принадлежащих разным узлам), пакет, посланный по мультикаст - адресу, доставляется всем интерфейсам, заданным этим адресом.

В IPv6 не существует широковещательных адресов, их функции переданы мультикаст - адресам.

В IPv6, все нули и все единицы являются допустимыми кодами для любых полей, если не оговорено исключение.

          IPv6 адреса всех типов ассоциируются с интерфейсами, а не узлами. Так как каждый интерфейс принадлежит только одному узлу, уникастный адрес интерфейса может идентифицировать узел.

IPv6 уникастный адрес соотносится только с одним интерфейсом. Одному интерфейсу могут соответствовать много IPv6 адресов различного типа (уникастные, эникастные и мультикстные). Существует два исключения из этого правила:

1) одиночный адрес может приписываться нескольким физическим интерфейсам, если приложение рассматривает эти несколько интерфейсов как единое целое при представлении его на уровне Интернет.

2) маршрутизаторы могут иметь ненумерованные интерфейсы (например, интерфейсу не присваивается никакого IPv6 адреса) для соединений точка-точка, чтобы исключить необходимость вручную конфигурировать и объявлять (advertise) эти адреса. Адреса не нужны для соединений точка-точка маршрутизаторов, если эти интерфейсы не используются в качестве точки отправления или назначения при посылке IPv6 дейтограмм. Маршрутизация здесь осуществляется по схеме, близкой к используемой протоколом CIDR в IPv4.

IPv6 соответствует модели IPv4, где субсеть ассоциируется с каналом. Одному каналу могут соответствовать несколько субсетей.

          Существует три стандартные формы для представления ipv6 адресов в виде текстовых строк.

1) Основная форма имеет вид x:x:x:x:x:x:x:x, где 'x' шестнадцатеричные 16-битовые числа.

Примеры:

fedc:ba98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210
1080:0:0:0:8:800:200C:417A

Необходимо отметить, что не нужно писать начальные нули в каждом из конкретных полей, но в каждом поле должна быть, по крайней мере, одна цифра (за исключением случая, описанного в пункте 2).

2) Из-за метода записи некоторых типов IPv6 адресов, они часто содержат длинные последовательности нулевых бит. Для того чтобы сделать запись адресов, содержащих нулевые биты, более удобной, имеется специальный синтаксис для удаления лишних нулей. Использование записи "::" указывает на наличие групп из 16 нулевых бит. Комбинация "::" может появляться только при записи адреса. Последовательность "::" может также использоваться для удаления из записи начальных или завершающих нулей в адресе. Например, запись в виде

 

 

1080:0:0:0:8:800:200c:417a

уникаст-адрес;

ff01:0:0:0:0:0:0:43

мультикаст - адрес;

0:0:0:0:0:0:0:1

адрес обратной связи;

0:0:0:0:0:0:0:0

неспецифицированный адрес;

 

может быть представлена в виде:

 

1080::8:800:200c:417a

 

уникаст-адрес;

ff01::43

мультикаст - адрес;

::1

адрес обратной связи;

::

не специфицированный адрес.

 

3) Альтернативной формой записи, которая более удобна при работе с ipv4 и IPv6, является x:x:x:x:x:x:d.d.d.d, где 'x' шестнадцатеричные 16-битовые коды адреса, а 'd' десятичные 8-битовые, составляющие младшую часть адреса (стандартное IPv4 представление). Например:

 

0:0:0:0:0:0:13.1.68.3
          0:0:0:0:0:FFFF:129.144.52.38

или в сжатом виде:

::13.1.68.3
          ::FFFF:129.144.52.38

 

 Рассмотрим как представляется тип адреса в IP версии 6. Специфический тип IPv6 адресов идентифицируется лидирующими битами адреса. Поле переменной длины, содержащее эти лидирующие биты, называется префиксом формата (Format Prefix - FP). Исходное назначение этих префиксов представлено в таблице 4.7. Представление типа адреса определено таблицей 4.8.

Т а б л и ц а 4.7  -  Префиксы в IPv6

Назначение

Префикс (двоичный)

Часть адресного пространства

Зарезервировано

0000 0000

1/256

Адрес обратной связи для каждого интерфейса

0000 0001

1/256

Зарезервировано для NSAP

0000 001

1/128

Зарезервировано для IPX

0000 010

1/128

Не определено

0000 011

1/128

Не определено

0000 1

1/32

Не определено

0001

1/16

Не определено

001

1/8

Провайдерские уникаст-адреса

010

1/8

Не определено

011

1/8

Зарезервировано для геогр. уникаст-адресов

100

1/8

Не определено

101

1/8

Не определено

110

1/8

Не определено

1110

1/16

Не определено

1111 0

1/32

Не определено

1111 10

1/64

Локальный IPv6-адрес (Пространство уникальных уникастных и эникастных локальных адресов)

1111 110

1/128 (FC00::/7)

Не определено

1111 1110 0

1/512

Локальные канальные адреса

1111 1110 10

1/1024

Локальные адреса (site)

1111 1110 11

1/1024

Мультикаст-адреса

1111 1111

1/256

 

Т а б л и ц а 4. 8 – Представление типа адреса 

Тип адреса

Префикс (двоичный)

Нотация IPv6

Использование

Вложенный IPv4-адрес

00…1111 1111 1111 1111 (96 бит)

::FFFF/96

Префикс для IPv4-адресов, вложенных в IPv6-адреса

Обратная связь

00…1 (128 бит)

::1/128

Адрес обратной связи для каждого интерфейса

Глобальный уникастный

01 – 1111 1100 0

4000::/2 – FC00::/9

Глобальный уникастный и эникастный (невыдел.)

Teredo

0010 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000

2001:0000::/32

Teredo

Немаршрути-зируемый

0010 0000 0000 0001 0000 1101 1011 1000

2001:DB8::/32

Немаршрутизируемый

Только для целей документирования

6to4

0010 0000 0000 0010

2002::/16

6to4

6Bone

0011 1111 1111 1110

3FFE::/16

Нерекомендуемые

Уникастный локального канала

1111 1110 10

FE80::/10

Уникастный локального канала

Зарезервировано

1111 1110 11

FEC0::/10

Нерекомендуемые

Формально сайт-локальные адреса

Локальный IPv6-адрес

1111 110

FC00::/7

Пространство уникальных уникастных адресов (и эникастных)

Мультикасный

1111 1111

FF00::/8

Мультикастное адресное пространство

 

 Список литературы

 

1. Закон Республики Казахстан от 5 июля 2004 года № 567-II «О связи».

2. СТ  11184-2008 «Мобильная телекоммуникационная связь. Параметры и показатели качества услуг сотовой связи».

3. Битнер В.И., Попов Г.Н. «Нормирование качества телекоммуникационных услуг» - М.: Горячая линия, 2004.

4. Клюева Т. Качество предоставления услуг телекоммуникаций в Казахстане – актуальность проблемы / Информационные телекоммуникационные сети – Алматы, 2008.

5. Бабков В.Ю. Качество услуг мобильной связи – М.: Радио и связь, 2007.

6. Гольдштейн Б.С., Соколов Н.А., Яновский Г.Г. Сети связи: Учебник для ВУЗов. - СПб.: БХВ - Петербург, 2010.

7. Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. В 3 томах. Том 3. – Мультисервисные сети / В.В. Величко, Е.А. Субботин, В.П. Шувалов, А.Ф. Ярославцев; под ред. проф. В.П. Шувалова. – М.: Горячая линия Телеком, 2005.

8. Крылов В.В., Самохвалова С.С. Теория телетрафика и ее приложения. - СПб.: БХВ - Петербург, 2005.

9.   Корнышев Ю.Н.,  Пшеничников А.П.,  Харкевич А.Д.  Теория телетрафика. - М.: Радио и связь, 1996.

10. Яновский Г.Г. Качество обслуживания в сетях IP// Вестник связи – 2008. – №1.

11. Качество обслуживания в телекоммуникационных сетях. Методические указания к выполнению расчетно – графических работ. – Алматы: АИЭС, 2010.

12. Фаерберг О.И., Шварцман В.О., Качество услуг связи. – М.: ИРИАС, 2005. – 152 с.

13. Артюхова Е.А. Как обеспечить Qos в телефонных сетях с коммутацией пакетов// ИКС – 2005. – № 9.

14. СТ РК 1936 – 2010. Система показателей качества услуг фиксированной телефонной сети. Параметры и показатели качества услуг связи в сетях телекоммуникаций общего пользования. – Астана: Госстандарт Республики Казахстан, 2011.- 86 с.

          15. Туманбаева К.Х. Качество обслуживания в телекоммуникационных сетях. Конспект лекций  для магистрантов специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. - Алматы: АУЭС, 2012.

 

Содержание

 

 

Введение

3

1

Качество обслуживания в телефонных сетях общего пользования

4

1.1

Основные понятия качества обслуживания в современных сетях связи

4

1.2

Необходимость оценки качества телекоммуникационных услуг

7

1.3

Качество обслуживания вызовов в телефонной сети общего пользования (ТФОП)

11

1.4

Экспертная оценка качества обслуживания вызовов

15

2

Качество обслуживания в сетях передачи данных

19

2.1

Современное состояние сетей передачи данных

19

2.2

Дифференцированное обслуживание разнотипного трафика

21

2.3

Архитектура интегрированных услуг IntSerf

23

2.4

Многопротокольная коммутация по меткам

26

2.5

Параметры качества работы IP сети

26

2.6

Методы оценки качества передачи речи в  IP сети

28

2.7

Нормирование параметров качества работы сети IP - телефонии

33

2.8

Стандартизация QoS в области IP - телефонии

35

2.9

Расчет показателей качества обслуживания в сетях передачи данных

36

3

Качество обслуживания в сетях сотовой  связи

40

3.1

Показатели качества обслуживания в сетях сотовой связи

40

3.2

Перечень показателей качества услуг

42

3.3

Показатели качества, применяемые в международной стандартизации

43

3.4

Номенклатура показателей качества услуг, принятая в Республике Казахстан

45

3.5

Общие требования к применению метода контрольных вызовов

51

 4

Качество обслуживания в мультисервисных сетях

54

4.1

Оценка качества обслуживания в мультисервисной сети

54

4.2

Характеристики качества функционирования сети

57

4.3

Требования, предъявляемые к средствам доставки информации

58

4.4

Требования к качеству обслуживания типовых услуг мультисервисной сети

60

4.5

Современные средства анализа трафика мультисервисных сетей

64

4.6

Обеспечение качества IP-телефонии на базе протокола IPv6

66

4.7

IP – адресация в протоколе  IPv4

68

4.8

Протоколы ARP и ICMP

72

4.9

Основы IP – адресации в протоколе IPv6

73

 

Список литературы

79