К средствам повышения производительности функционирования телекоммуникационной сети можно отнести механизмы CAR (Committed Access Rate) и TS (Traffic Shaping) [24], которые предназначены для устранения всплесков и неравномерностей передаваемого трафика отдельно для каждого узла или порта подключения. К основным функциям TS относятся буферизация, распределение пакетов по очередям в соответствии с их приоритетностью, понижение пиковой скорости передачи, а также ограничение скорости отправителя. Также стоит отметить что, к этой же группе средств относятся различные механизмы и технологий управления буферными ресурсами.
Превентивное отбрасывание пакетов в очередях на узлах телекоммуникационной системы осуществляется с использованием алгоритма произвольного раннего обнаружения – RED (Random Early Detection), взвешенного алгоритма произвольного раннего обнаружения – WRED (Weighted RED), взвешенного алгоритма произвольного раннего обнаружения на основе потока – Flow WRED, алгоритма явного уведомления о перегрузке ECN (Explicit Congestion Notification), алгоритма избирательного отбрасывания пакетов SPD (Selective Packet Discard) и др.
Кроме того, на сетевых узлах применяются алгоритмы обслуживания очередей путем распределения буферного пространства для каждого отдельного трафика или с помощью определения относительного приоритета потоков.
Алгоритмы обслуживания очередей в IP-сетях и АТМ-сетях являются одним из решений задач QoS путем заблаговременного установления порядка использования канальных и буферных ресурсов сети, т.е. сам процесс распределения носит четко выраженный статический характер. При использовании заказного обслуживания очередей гарантируется предоставление определенной пропускной способности трафику, необходимому для выполнения критически важных задач, в то же время учитывается и остальной трафик.
Наиболее гибким механизмом управления буферными ресурсами для использования в экспериментальных исследованиях является алгоритм CBQ [24]. При использовании данного механизма трафику определенных классов гарантируется требуемая скорость передачи, а незадействованный ресурс может быть распределен между остальными классами.
Обработка очередей по алгоритму CBQ предполагает, что трафик делится на классы. Определение класса трафика в значительной степени назначается административно. Класс может представлять весь трафик, проходящий через данный интерфейс, трафик определенных приложений, трафик, направленный к заданному подмножеству получателей, трафик с качеством услуг, гарантированным протоколом RSVR.
Каждому классу трафика выделяется собственная очередь, и ему гарантируется некоторая доля пропускной способности канала. Драйвер интерфейса обходит все очереди поочередно и передает в аппаратный буфер некоторое количество пакетов из каждой очереди. В случае если какой-либо класс не исчерпывает выделенный ему лимит пропускной способности, то доля полосы пропускания, выделяемая каждому из остальных классов, пропорционально увеличивается.
В отличие от приоритетного обслуживания, CBQ не допускает блокировки очереди и дает возможность учитывать использование сети разными классами. Также стоит отметить, что все перечисленные средства управления канальными ресурсами относятся к средствам локального управления трафиком и сетевыми ресурсами. В их основу положены преимущественно децентрализованные алгоритмы и механизмы управления ресурсами, реализуемые на отдельных сетевых узлах. Одним из наиболее существенных недостатков данных механизмов выступает тот факт что, в процессе управления сетевыми ресурсами не производится координация решений, полученных на отдельных сетевых узлах. Также одним из недостатков выступает тот факт, что все перечисленные средства управления канальными ресурсами преимущественно пакетно-ориентированы.
Наиболее распространенной схемой равномерного распределения ресурсов является максиминная схема равномерного распределения ресурсов (max-min fair-share allocation scheme) [24]. В связи с тем, что зачастую пользователи предъявляют различные требования к предоставляемым им ресурсам, существует возможность классифицировать пользователей в порядке возрастания их требований к ресурсам. Определение максиминной схемы равномерного распределения ресурсов:
– ресурсы распределяются в порядке возрастания требований;
– пользователь не может получить превышающий его потребности объем ресурсов;
– ресурсы распределяются равномерно между пользователями с неудовлетворенными требованиями.
При использовании данной схемы распределения ресурсов объем ресурсов, которые выделяются каждому отдельному пользователю, рассчитываются по следующему выражению:
Объем ресурсов, предоставляемый пользователю = (весь запас ресурсов – объем уже используемых ресурсов) ÷ число пользователей, которым все еще требуются ресурсы.
Данный способ распределения ресурсов получил название максиминной схемы распределения ресурсов в связи с тем, что пользователь с неудовлетворительными требованиями получает максимум из возможных минимальных долей ресурсов. Развитием данной схемы распределения ресурсов, является максиминная схема распределения ресурсов, в которой каждому пользователю назначается определенный вес (зачастую определение веса происходит административно), и она получила название взвешенной максиминной схемы равномерного распределения ресурсов (weighted max-min fair-share allocation scheme). В соответствии со взвешенной схемой равномерного распределения ресурсов каждому пользователю выделяется равномерная доля ресурсов, пропорциональная его весу.
Самым ярким протоколом обеспечения гарантированного качества обслуживания QoS, который используется преимущественно в сетях IP, выступает протокол RSVP [24]. Этот протокол представляет собой протокол резервирования сетевых ресурсов для каждого потока на всех маршрутизаторах, через которые осуществляется передача информации, согласно предъявляемым требованиям по обеспечению гарантированного качества обслуживания QoS. Стоит отметить, что при этом немаловажную роль играют протоколы маршрутизации, которые предварительно определяют маршрут, вдоль которого будет обеспечиваться резервирование.
Резервирование сетевых ресурсов заключается в том, что протокол сигнализации передает в сеть RSVP-запрос от имени потока, требующего необходимый уровень QoS. Стоит отметить, что резервирование сетевых ресурсов происходить лишь в том случае, когда в сети присутствуют доступные ресурсы в необходимом объеме, и если у пользователя есть права на резервирования.
