Fakultet prometnih znanosti

2009

PROMET U INTERNET MREŽI Doc.dr.sc. Štefica Mrvelj

2

1. OSNOVNE ZNAČAJKE I RAZVITAK INTERNETA Pojam (naziv) Internet1 (→ od Interworking) može imati različite interpretacije ovisno o kontekstu razmatranja: definicija → Internet (the Internet) ⇒ globalna računalna mreža (network of networks) velikog broja podmreža sa slijedećim svojstvima:

> bezkonekcijsko prometno, meñumrežno povezivanje (horizontalno i vertikalno) > protokoli TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) > zajednička (unificirana) adresna struktura

> za razliku od X.25 , FR i dr., Internet omogućuje "end-to-end" aplikacije i proširenje mogućnosti

uporabe računala (global interconnection) > "overlay network" , "surf on other network"

1.1. Značajke povezanosti

Za Internet se kaže da je sastavljen od skupa meñusobno povezanih mreža koje se sastoje od elemenata za prospajanje i usmjeravanje prometnih tokova, a oni su meñusobno povezani fizičkim linkovima. Osim spomenute fizičke povezanosti mrežnih elemenata, u literaturi se razlikuju logička i aplikacijska povezanost. Logičku povezanost čine protokoli kao skup pravila kojima se odreñuje kako ureñaji na mreži komuniciraju i o njima će biti riječi u sljedećem potpoglavlju. Što se tiče aplikacijske povezanosti, ona se odnosi na same aplikacije i gotove programe koji služe za predstavljanje podataka u obliku razumljivom korisniku.

Zadatak fizičkih linkova je omogućiti podacima upakiranim u pakete različite veličine da budu preneseni izmeñu rutera. Paketi se prenose linkovima fiksnom brzinom koja se naziva brzina linka ili kapacitet. Kada je odlazni link iz nekog čvora mreže u potpunosti iskorišten, on će prenositi pakete najbrže što može, odnosno ovisno o implementiranim mehanizmima rasporeñivanja kapaciteta odlaznog linka. Kapacitet linka predstavlja fizičko ograničenje izmeñu dvaju rutera koje povezuje i povezan je s kašnjenjem u prijenosu podataka i vjerojatnosti izgubljenih paketa.

Paketi ulaze u ruter u takozvanom ulaznom port-u, gdje se ispituje njegovo odredište da bi se moglo utvrditi koji je odgovarajući odlazni port. Paketi se spremaju u meñuspremnicima rutera dok odluka o tome gdje usmjeriti paket ne bude donesena. U slučaju da je kapacitet meñuspremnika u potpunosti iskorišten, tada paketi bivaju odbačeni. Brzina kojom ruter može prosljeñivati pakete prema odlaznom portu je ograničena i ovisi o brzini kojom može donositi odluke o usmjeravanju paketa, dok brzina kojom prosljeñuje pakete prema sljedećem čvoru ovisi o kapacitetu odlaznog linka. To uzrokuje dodatno zadržavanje paketa pri prolazu kroz ruter.

Ruteri dobivaju saznanje o tome gdje usmjeriti paket koristeći dvije metode: statičku i dinamičku. Prema prvoj metodi administratori unose naredbe ruteru gdje usmjeriti pakete, dok po drugoj metodi ruter komunicira s ostalim ruterima u mreži da bi dobio saznanje o tome gdje može naći različite adrese.

Temeljni princip dizajniranja Interneta je ideja arhitekturâ otvorenog umrežavanja koja se temelji na sljedeća četiri pravila:

� svaka zasebna mreža treba stajati samostalno i ne zahtijevaju se nikakve unutarnje promjene prije nego što se spoji na Internet;

� komunikacija se zasniva na Best Effort osnovi. � ako paket ne doñe na svoje odredište, tada se brzo ponovno šalje paket iz izvorišta; � crne kutije (kasnije nazvane prospojnici i ruteri) upotrebljavaju se za povezivanje mreža (prospojnici ne

pamte nikakve informacije o individualnim paketima koji prolaze kroz njih); � ne postoji globalna kontrola na svim operativnim razinama.

Ta pravila dovela su do razvoja prvih komunikacijskih protokola za Internet.

1 Postoje razlike izmeñu termina: Internet, intranet, internet. Intranet-predstavlja privatnu mrežu unutar poduzeća ili odjela i obično je odijeljen vatrozidom (firewall). Intranet je vrsta interneta, a internet može ali ne mora koristiti TCP/IP i može ali ne mora biti dio Interneta.

3

Fiz . Fiz .

Link Link

Fiz.Fiz.

LinkLink

Fiz.Fiz.

Apl .

TCP

IP

Link

Apl.

TCP

IP

Link

IP IP

Ruteri

Mreže (LAN)LAN - Ethernet,

Token ring i dr .)

(User ) (User )

Internet

Podmreža

PodmrežaPodmreža

1.2. Struktura i funkcionalnosti Interneta

Struktura i funkcije (funkcionalnosti) Interneta mogu se promatrati kroz poopćeni model telekomunikacijske mreže prikazano slikom l.

IP -

prot

okol

Slika 1. Poopćeni model Interneta > korisnik (client) biranjem (dial-up) ili drugim načinom (dedicated access, …) ostvaruje konekciju do

"mjesta priključenja" PoP (Point of Presence) opreme Internet operatora ili davatelja usluga > davatelji usluga (ISP-Internet Service Provider) pružaju jednu ili više usluga (e-mail, www,…) > različite noseće mreže (bearer network) ili iznajmljeni vodovi koriste se za "transport" IP datagrama > dodatne funkcionalnosti locirane su u odgovarajućim poslužiteljima (servers) > za upravljanje mrežom (NM- Network Management) najvažniji su protokoli SNMP (Simple Network

Management Protocols ) i (SNMP v2) Jedna Internet "konekcija" predočena je slikom 2. Budući da se u Internet mreži ne uspostavlja veza, komunikacijski put se može mijenjati od jednog do drugog paketa iste veze.

Slika 2. Internet „konekcija“

4

2. PROTOKOLI TCP/IP SLOŽAJA

2.1. Pregled protokola

Mreže koje tvore Internet imaju zajedničko to da koriste istu skupinu protokola. TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) je standard koji je definiran u Internet Request for Comments (RFC). Tu je definiran skup protokola rasporeñen u razine koje odgovaraju grupama razina kod OSI (Open Systems Interconnection) referentnog modela.

Prvi razvijeni komunikacijski protokol, TCP/IP, kasnije je razdvojen u dva odvojena entiteta: IP protokol, koji je zaslužan za adresiranje paketa i njihovo prosljeñivanje, te TCP protokol, čija je uloga posluživanje paketa najbolje što se može u danom trenutku, kontrola toka i pouzdana isporuka paketa.

Drugi protokol prijenosa naziva se UDP (User Datagram Protocol), koji je dodan da bi osigurao izravan pristup za IP usluge bez pouzdanosti koju osigurava TCP.

Oba protokola koriste broj porta, a brojevi portova se koriste za identifikaciju aplikacija koja je odgovorna za rukovanje odreñenim konekcijama. Pri uspostavi konekcije s udaljenim ureñajem (npr. poslužiteljem) klijent odabire proizvoljni broj izvorišnog porta s kojim komunicira (prolazni port). Broj porta na udaljenom kraju je obično poznat broj i može se koristiti za identifikaciju dobro poznatih aplikacija.

Kako je ranije rečeno, Internet je sastavljen od skupa meñusobno poveznih rutera. Oni mogu dinamički ažurirati rute tako da komuniciraju jedan s drugim. Da bi to učinili, koriste protokole koji su temeljeni na UDP protokolu, a to su BGP, RIP i OSPF. Svaki ruter u mreži koristi jedan od tih protokola da bi poslao informacije o poznatom odredištu za svoje razine. To je ključna ideja Internet tehnologije. Korištenjem tih metoda nije potrebno poznavati cjelokupnu mrežu za usmjeravanje paketa.

Drugi ključni dio arhitekture naziva se rezolucija. DNS (Domain Name Service), omogućuje da prirodna imena budu konvertirana u IP adrese, i na taj način omogućuju korisniku da ne mora pamtiti duge nizove brojeva koji predstavljaju adresu nekog elementa mreže. DNS i protokoli rutiranja su dio jezgre Internet arhitekture.

Zatim, potrebno je navesti skupinu protokola koja je zaslužna za tradicionalne aplikacije temeljene na TCP-u. To su WWW, rad na udaljenom računalu (Telnet), SSH (Secure Shell), prijenos datoteka FTP (File Transfer Protocol), te elektronička pošta SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP3 (Post Office Protocol) i IMAP (Internet Message Access Protocol). Za te aplikacije je poznato da rade dobro u Best Effort okolini, ali za vrijeme vršnih opterećenja postaju ''spore''.

Konačno, postoje i relativno nove aplikacije, kao što su prijenos govora, videa i prijenos podataka strujanjem (streaming). Te aplikacije imaju stvarnovremenska ograničenja koja bi mreža trebala zadovoljiti. Njihove performance uglavnom ovise o opterećenju mreže. I TCP i UDP se koriste za podršku tim aplikacijama i u većini slučajeva se takoñer koristi RTP (Transport Protocol for Real-Time Applications). Ta vrsta aplikacija postaje sve više rasprostranjena, kako raste popularnost Interneta.

Skupina TCP/IP Internet–protokola (IP suite) može se promatrati kroz 3 razine:

> Internet protokol (IP) koji korespondira sloju 3 OSI/RM2 (i dijelom sloju 2) > TCP protokol koji korespondira 4. sloju OSI modela > aplikacijski protokoli koji korespondiraju OSI slojevima 5-7

Komparacija OSI/RM i TCP/IP prikazana je slikom 3a), a pripadajući protokoli pojedinog sloja za pet-slojni TCP/IP model prikazani su slikom 3b).

2 OSI – Open System Interconnection - standardi za razmjenu informacija izmeñu komunikacijskih sustava koji su "otvoreni" jedan prema

drugom zahvaljujući inkorporiranju ISO (Meñunarodna organizacija za standardizaciju) standarda.

5

a)

5. Application layer

DHCP • DNS • FTP • Gopher • HTTP • IMAP4 • IRC • NNTP • XMPP • MIME • POP3 • SIP • SMTP • SNMP • SSH • TELNET • BGP • RPC • RTP • RTCP • TLS/SSL • SDP • SOAP • …

4. Transport layer

TCP • UDP • DCCP • SCTP • GTP • …

3. Network layer

IP (IPv4 • IPv6) • IGMP • ICMP • RSVP • IPsec • ARP • RARP • …

2. Data link layer

802.11 • ATM • DTM • Ethernet • FDDI • Frame Relay • GPRS • EVDO • HSPA • HDLC • PPP • L2TP • PPTP • …

1. Physical layer

Ethernet physical layer • ISDN • Modems • PLC • SONET/SDH • G.709 • …

b)

Slika 3. Komparacija OSI modela i TCP/IP

2.2. Internet protokol (IP)

Internet protokol IP je standardni internetski protokol, čije su osnovne funkcije adresiranje i usmjeravanje3, tj. prijenos datagrama kroz mrežu. IP je jednostavni mrežni protokol4 koji se prilagoñava različitim izvedbama prijenosne mreže. IP osigurava prijenos jedinica podataka, datagrama izmeñu računala i usmjeritelja, kao i izmeñu usmjeritelja. Izvor i odredište su označeni adresom fiksne duljine od 32 bita. Ako je veličina podataka koji dolaze iz transportnog sloja veća od maksimalne veličine, IP provodi fragmentiranje i ponovno sklapanje podataka. IP ne sadrži funkcije za kontrolu toka, održavanje slijeda informacijskih jedinica i ponovni prijenos, koje bi povećale pouzdanost prijenosa, već su one prepuštene višim slojevima. IP se isključivo brine o isporuci datagrama, to jest da svaki datagram stigne na odredište.

Sadašnja verzija Internet protokola IPv4 postaje ograničavajuća pojavom novih, zahtjevnijih aplikacija i usluga. Zbog sve većeg broja ureñaja koji se žele povezati na Internet, smanjuje se adresni prostor. Sadašnjem protokolu nedostaju odreñene funkcije i nema dovoljno sigurnosnih mehanizama vezanih uz zaštitu podatka.

Ovom problemu doskočilo se nekim mehanizmima5, no ta rješenja su privremena i na duže vrijeme nedovoljna. Rješenje ovog problema je u novoj verziji Internet protokola verzije 6 (IPv6).

Najvažnije novosti koje se uvode ovim protokolom su:

• Moguće adresiranje većeg broja računala i ureñaja - koristi se 128 bitno adresiranje6 • Pojednostavljenje formata zaglavlja - osnovno zaglavlje paketa je smanjeno i fiksne je duljine

od 40 okteta. Ovime je omogućeno brže usmjeravanje paketa u usmjeriteljima. • Pojednostavljeno usmjeravanje - dodana su posebna zaglavlja kako bi se unaprijedilo

usmjeravanje • Podrška za dodatne mogućnosti i opcije • Mogućnost označavanja tokova • Kvaliteta usluge (QoS - Quality of Service) - dolazi do izražaja kod prijenosa podataka u

stvarnom vremenu • Mehanizmi provjere autentičnosti i zaštite privatnosti.

3 Usmjeravanje je postupak pronalaženja puta i prosljeñivanja paketa od izvorišnog do odredišnog čvora u mreži (koji su odreñeni IP adresom). 4 Protokoli ovoga sloja (mrežnog) su i sljedeći tzv. kontrolni protokoli: ICMP (djeluje kada u mreži doñe do neočekivanih dogañaja- nedohvatljivo ili isključeno odredišno računalo, krivo usmjeren paket i sl.),IGMP (omogućava grupno adresiranje) ,ARP,RARP (pronalaze vezu izmeñu IP adrese i fizikalne adrese). 5 To su metode stvaranja podmreža, metode pretvorbe adresa (NAT), korištenje privatnih adresa, itd. 6 Moguće adresirati 2128 ureñaja za razliku od 232, koliko omogućuje IPv4

6

2.3. Protokoli transportnog sloja

2.3.1. TCP Protokol za nadzor prijenosa (TCP - Transmission Control Protocol) je konekcijski orijentirani protokol

transportnog sloja OSI modela, mreži koja se bazira na IP, koji uspostavlja logičku vezu izmeñu procesa u mreži. TCP sadrži sljedeće funkcije:

� Osnovni prijenos podataka: dvosmjerni prijenos kontinuiranog niza podataka pakiranjem okteta podataka u segmente koje prenosi protokol mrežnog sloja.

� Adresiranje i multipleksiranje: više procesa na istom računalu može koristiti TCP simultano uporabom dodatne adresne informacije, tzv. broj vrata (port number) koji jednoznačno odreñuje IP korisnika.

� Ovisnost jedinica podataka: TCP ne tolerira gubitak, udvostručenje, pogrešan redoslijed i pogrešni sadržaj paketa jer dodjeljuje slijedni broj (sequence number) svakom oktetu koji predaje i traži da prijamna strana potvrdi ispravan prijem. Pogrešna informacija se mora ponovno prenijeti.

� Kontrola toka: svaka potvrda popraćena je s informacijom o veličini prozora (window) koji označuje koliko okteta smije predajnik odaslati prije prijema potvrde.

� Kontrola veze: veza izmeñu procesa se uspostavlja prije i raskida po obavljenoj komunikaciji uporabom posebnih statusnih podataka.

� Prioritet i sigurnost: specificiraju ih procesi.

2.3.2. UDP Protokol korisničkih datagrama (UDP-User Datagram Protocol) je nekonekcijski protokol transportnog

sloja OSI modela, mreži koja se bazira na IP. Za razliku od TCP protokola, UDP ne omogućava pouzdan prijenos paketa. Mehanizmi za pouzdanost su izgrañeni na slojevima iznad UDP protokola. Paketi nisu numerirani, a zaštitna suma nije obavezna tako da se prilikom prijenosa ne provjerava ispravnost sadržaja paketa. Ako se paket iz nekog razloga odbaci, ne javlja se poruka o grešci. UDP je pogodan za prijenos podataka koji zahtijevaju prijenos u stvarnom vremenu.

U standardnim IP mrežama Internetskog tipa prevladava TCP promet. TCP je napravljen tako da se "pristojno" ponaša u uvjetima zagušenja. Na samoj razini protokola TCP se automatski brine o sprječavanju zagušenja, odnosno o smanjenju njegova trajanja. Za razliku od TCP-a, UDP nema nikakvu kontrolu toka, i zbog toga će automatski zauzeti sav višak kapaciteta koji mu prepusti TCP. Scenarij koji se dogaña u mreži je sljedeći: TCP zbog zagušenja u mreži smanjuje brzinu odašiljanja, UDP uskače u taj prostor i zauzima osloboñeni kapacitet, TCP dodatno smanjuje brzinu odašiljanja, UDP zauzima prepuštene resurse. Zbog ovakvog ponašanja u mrežama sa znatnom količinom UDP prometa mora se voditi računa o ovoj problematici, tj. mora se konstantno pratiti i kontrolirati količina UDP prometa.

2.4. Protokoli sloja aplikacije Ovdje će biti objašnjeni neki protokoli sloja aplikacije ključni za prijenos govora u IP mreži. Sloj aplikacije ili procesa sadrži različite aplikacijske protokole (npr. protokol za e-mail i prijenos datoteka) koji koriste protokole ispod za izvoñenje prijenosa usluge, (slika 4).

Slika 4. Aplikacijski procesi povezani su jedan s drugim na sloju procesa

(Pod)Mreža (Pod)Mreža

npr. HTTP

Ruter RuterRuter

Host

računalo

Host

računalo

ProcesiProcesi

7

2.4.1. Signalizacijski protokoli u VoIP mreži

Zahtjevi koje moraju zadovoljiti signalizacijski protokoli u VoIP mrežama su sljedeći: � Omogućiti potrebnu funkcionalnost za uspostavljanje, upravljanje i raskidanje komunikacijskih veza � Skalabilnost, mogućnost podrške za velik broj registriranih krajnjih ureñaja i istodobnih poziva � Fleksibilnost, mogućnost brzog uvoñenja nove funkcionalnosti � Standardiziranost, podržavanje interoperabilnosti izmeñu rješenja različitih proizvoñača � Omogućiti upravljanje mrežom, naplaćivanje usluga Iz mnoštva standarda koji su se pojavili, dva protokola su se izdvojila. Starije rješenje je H.323, koje je kao

standard uvela Svjetska Telekomunikacijska Udruga. Novije rješenje je SIP kojeg je kao standard uvela Internet radna grupa (IETF - Internet Engineering Task Force). Na slici 5. prikazan je protokolni složaj za VoIP.

Slika 5. VOIP protokolarni složaj

2.4.1.1. H.323 H.323. je ITU-ov standard pisan za ISDN mreže, pa kasnije proširen na IP mreže. Puni naziv H.323

preporuke je ITU-T Recommendation H.323: Packet based multimedia communication systems. Preporuka opisuje globalnu arhitekturu, elemente, protokole i procedure za višemedijske konferencijske sustave preko paketnih mreža i njihovu integraciju s mrežama s komutacijom kanala. Podrška za govornu komunikaciju je obavezna, dok je ona za podatkovnu i video komunikaciju moguća, ali nije obavezna.

Na slici 6 prikazan je osnovni tijek uspostave veze izmeñu dva H.323 terminala.

Slika 6. Uspostava veze izmeñu dva H.323 terminala

8

2.4.1.2. SIP Protokol za pokretanje sesije (SIP - Session Initiation Protocol) je signalizacijski protokol koji se koristi za

uspostavu, modifikaciju i raskidanje višemedijskih sesija u mrežama koje se baziraju na Internet protokolu. SIP poziv koristi se za kreiranje sesije i definiranje parametara sesije. Protokol je koncipiran neovisno o transportnom mediju tako da se može implementirati na bilo kojoj vrsti mreže. Podržana je mobilnost korisnika pomoću posrednih i preusmjerenih poslužitelja koji preusmjeravaju poziv na trenutnu lokaciju korisnika. Korisnici se mogu jednostavno registrirati na svoje nove lokacije, koje se zatim bilježe na SIP poslužiteljima. SIP protokol je jednostavan protokol koji se temelji na HTTP (Hypertext Transport Protocol) transakcijskom modelu zahtjeva i odgovora (tablica 1).

Tablica 1. Popis poruka i RFC-a u kojima su definirane Metoda References ACK RFC 3261

BYE RFC 3261

CANCEL RFC 3261

INFO RFC 2976

INVITE RFC 3261

MESSAGE RFC 3428

NOTIFY RFC 3265

OPTIONS RFC 3261

PRACK RFC 3262

PUBLISH RFC 3903

REFER RFC 3515

REGISTER RFC 3261

SUBSCRIBE RFC 3265

UPDATE RFC 3311

SIP se temelji na standardiziranim tekstualnim porukama. Razlikuju se dvije vrste poruka: zahtjevi i odzivi.

Zahtjevi i odzivi koriste generički oblik poruke koji se sastoji od: početne linije, jednog ili više zaglavlja, prazne linije za odvajanje zaglavlja poruke, i tijela poruke.

Osnovni tok poziva kod SIP sesije prikazan je slikom 7.

Slika 7. Osnovni tok pri uspostavi SIP sesije

SIP može koristiti TCP ili UDP kao transportni protokol. Ako se koristi UDP potrebno je u aplikacijskom

sloju implementirati mehanizme za pouzdanost kao što su retransmisija i detekcija gubitaka.

2.4.2. Protokol prijenosa u stvarnom vremenu

Protokol prijenosa u stvarnom vremenu (RTP – Real-Time Transport Protocol) opisan je preporukom RFC

1889 (Request For Comments) i uključuje: • Protokol za prijenos u stvarnom vremenu RTP – pruža uslugu prijenosa podataka sa stvarno-

vremenskim svojstvima (npr. audio i video) s kraja na kraj, koristeći skupno ili pojedinačno odašiljanje na mrežnom sloju. Pogodan je za korištenje za interaktivne usluge kao što je IP telefonija. RTP uključuje i neke mehanizme kojima pospješuje kvalitetu prijenosa kao što su vremenske rekonstrukcije, detekcija gubitaka, sigurnost i identifikacija sadržaja. RTP radi na transportnom sloju i neovisan je standard, pa ga koristi i SIP za prijenos.

• Protokol upravljanja u stvarnom vremenu (RTCP – RTP Control Protocol) – uloga protokola je prikupljanje povratne informacije od sudionika u vezi o kvaliteti usluge i mogućim zagušenjima u

9

mreži. U suradnji s RTP-om pruža podršku konferenciji u stvarnom vremenu u IP mrežama za grupu bilo koje veličine. Protokol sinkronizira različite medijske tokove (govor, video), a može identificirati i opisati izvor. Opis izvora uključuje ime sudionika, broj telefona, adresu elektroničke pošte itd.

U mrežama za prijenos stvarno-vremenskih informacija koje zahtijevaju malo kašnjenje trebali bi postojati mrežni elementi koji prepoznaju RTP promet. Ako pritom ti elementi imaju ugrañeno razvrstavanje prometa, moguće je izvesti kompresiju RTP zaglavlja. cRTP označava RTP protokol s komprimiranim zaglavljem. Princip kompresije dan je slikom 8.

Slika 8. Princip kompresije RTP zaglavlja

10

3. KORISNIČKE USLUGE (User Services / Applications)

3.1. Pregled korisničkih usluga

Ono što karakterizira današnje usluge na Internetu je da su korisniku prilagoñene i da stalno raste ponuda usluga/aplikacija, a još uvijek su najprihvaćeniji: e-mail i www. Izvornim odnosno početnim uslugama smatraju se (slika 9.):

> e-mail (elektronička pošta) > file-transfer (prijenos datoteka) > remote logon (daljinska prijava/rad)

Slika 9. Početne usluge Interneta

Ukupna ponuda Internet usluga/aplikacija:

• izvorne (originalne) Internet usluge • diskusijske grupe (News groups, Chat, …) • usluge pretraživanja pohranjenih informacija (WWW – World Wide Web) • usluge trgovanja posredovanjem Interneta (e-Commerce) • telefonija putem Interneta • multimedijske usluga (multimedia, videoconferencing) • poslovne (mrežne) usluge:

o Intranet (zaštita Firewall) o Extranet (limitirani pristup partnerima)

U početku Internet je smatran "podatkovnom mrežom" tj. osmišljen kao mreža za prijenos podatkovnog prometa, a pod tim se podrazumijeva prijenos i procesiranje alfanumeričkih podataka u off-line režimu rada:

o nisu osjetljivi na kašnjenje prilikom prijenosa o nisu osjetljivi na varijacije kašnjenja prilikom prijenosa o potrebna propusnost malo zavisi od količine podataka koju generira izvor.

Nove aplikacije i interesi su vezani za telefoniju, video, multimedijske usluge, dok usluge dodatne vrijednosti (VAS-Value Added Service) danas čine značajan dio ponude usluga.

3.2. Tehnologija obavljanja internetskih usluga Davatelj Internet usluga ili ISP omogućuje svojim korisnicima pristup i obavljanje jedne ili više usluga/aplikacija. Dominantnu ulogu imaju serveri (poslužitelji) i klijenti (PC, WS) a, mrežna konfiguracija može biti vrlo kompleksna.

Postupak obavljanja usluge prijenosa HTML-dokumenta prikazan slikom 10.

Files

(Remote Logon)

(File Transfer)

(e–mail )

11

Slika 10. Prijenos HTML dokumenta sa servera do klienta

Klijent ne mora znati ništa o dokumentu osim URL-a (Uniform Resource Locator)

Postupak obavljanja usluge prijenosa e-maila prikazan je slikom 11.

Slika 11. Sudionici kod jedne e-mail konekcije kada se e-mail šalje od korisnika A do korisnika B

12

4. KVALITETA USLUGE U IP MREŽI U kontekstu IP tehnologije, kvaliteta usluga – QoS (Quality of Service) definira se kao sposobnost pružanja usluga različite razine raznim Internet aplikacijama, u skladu sa njihovim zahtjevima. QoS se kvantitativno izražava pomoću mjera performansi kao što su:

� raspoloživost usluge � vjerojatnost greške � propusna sposobnost � kašnjenje � vjerojatnost gubitka paketa � vrijeme uspostave veze � vrijeme detekcije i ispravljanja greške i dr.

Davatelji usluga mogu garantirati pretplatnicima odreñenu razinu QoS-a, koji se definira ugovorom o razini usluge – SLA (Service Level Agreement). S obzirom na raznovrsnost telekomunikacijskih usluga i aplikacija koje ih koriste, podrška različitih razina QoS-a je preduvijet za primjenu IP tehnologije u multiservisnim (višeuslužnim) telekomunikacijskim mrežama.

4.1. Kvaliteta i očekivanje korisnika Internet je brzo evoluirao u vrlo kritičnu komunikacijsku infrastrukturu koja podržava ekonomske,

edukativne i društvene aktivnosti. Usporedno s tim, isporuka komunikacijskih usluga je postala konkurentna i krajnji korisnici očekuju vrlo visoku kvalitetu usluge od svojih davatelja usluga. Stoga, kao važan problem pojavljuje se optimizacija performanci kralježnice/okosnice Interneta (backbone). Zahtjevi koji se odnose na mrežne performance su višedimenzionalni, kompleksni, a ponekad i kontradiktorni.

Dostupnost kompleksne terminalne opreme i softvera rezultirala je dostupnošću sofisticiranih aplikacija. To je rezultiralo u jednako sofisticiranim QoS zahtjevima od različitih segmenata populacije. Stoga se stratificiranje zahtjeva pojavljuje kao ključni čimbenik koji bi morao biti naznačen od mrežnih operatera i davatelja usluga.

Analiza telekomunikacijskog tržišta pokazuje da različiti segmenti korisnika imaju različite zahtjeve na kvalitetu što rezultira različitom pozicijom na mjernoj skali i razinom performanci QoS parametara. Različiti korisnički sektori mogu imati različite prioritete za performansama parametara QoS-a. Razina performanci može takoñer biti različita za različite korisničke sektore, kao i izmeñu korisnika unutar istog sektora korisnika.

Zahtjevi za kvalitetom ne moraju biti statički, nego mogu biti dinamički, tako da prioriteti parametara i

njihove razine mogu varirati s vremenom. Skup rangiranih parametara po važnosti za danu uslugu može biti različit za različitu populaciju korisnika. Npr., internacionalne novinske agencije zahtijevaju veze visoke pouzdanosti i bez grešaka, 24 sata dnevno 7 dana u tjednu. Za putničke agencije, brzo vrijeme odziva7 bit će vrlo visoko na rangirnoj ljestvici, dok će novinske agencije prenositi informacije samo u jednom smjeru. Iz izloženoga proizlazi da je potrebno identificirati preferiranu razinu performanci za svaki parametar, za svaki jedinstveni segment populacije koji se može identificirati.

Potrebno je uočiti i da se parametri koji su rangirani prema korisničkim potrebama i razina preferiranih

performanci može mijenjati tijekom vremena. S napretkom u tehnologiji i promjenama uvjeta tvrtke ili pojedinca, preferirani zahtjevi kvalitete mogu se mijenjati s vremenom. S razvojem novih aplikacija koje vode porastu sofisticiranih usluga, postaje sve više potrebno postaviti standarde za performance. S povećanom kompleksnošću u tehnologiji, parametri postaju sve kompliciraniji.

Korisnici koji sklapaju ugovore o razini kvalitete usluge (SLA-ove) s jednim davateljem usluga danas uglavnom žele znati zadovoljavaju li se njihovi parametri performanci definirani u ugovoru o razini kvalitete usluge.

4.2. Osnovni mehanizmi QOS-a

Internet je originalno dizajniran da podrži tzv. Best Effort (BE) posluživanje. Značajke takvog načina

posluživanja su da se ne pravi nikakva razlika izmeñu korisnika i aplikacija, i dovoljno je dobro za elastični promet, kao što je e-mail, prijenos datoteka i web promet. Te aplikacije imaju mala ograničenja na ciljeve QoS-a (tj. vremenske zahtjeve). Meñutim, s vremenom su se promijenile usluge koje omogućuje Internet. Umjesto tradicionalnih usluga prijenosa podataka pojavile su se mnogo naprednije aplikacije i aplikacije osjetljive na performance mreže, kao što su videokonferencija, video na zahtjev (VoD) i Internet telefonija (VoIP). Te nove

7 Razdoblje od kraja poruke zahtjeva do početka poruke odziva.

13

aplikacije uglavnom imaju striktne zahtjeve vezane uz parametre kvalitete, kao što su: potrebni kapacitet prijenosa8, intenzitet gubljenja paketa, kašnjenje i varijacije kašnjenja, odnosno jitter.

Poznato je da tradicionalno BE posluživanje ne dotiče zahtjeve koji se odnose na isporuku usluge za stvarnovremenske usluge i usluge osjetljive na performance mreže. Postoji povećanje zahtjeva za osiguranjem kvalitete usluge u Internetu. Za multimedijalnu komunikaciju postoji povećan interes s obje strane, i sa strane korisnika i sa strane davatelja usluga (Service Provider). Davatelji Internet usluga (ISP – Internet Service Provider) su pod pojačanim pritiskom svojih korisnika da osiguraju niz razina QoS-a u Internetu. QoS se mjeri ne samo za stvarnovremensku komunikaciju, nego i za prijenos dokumenata različitih tipova podataka koji mogu imati zahtjeve za odreñenim kapacitetom prijenosa.

Zajednički put k povezivanju zahtijevanoga kapaciteta prijenosa i zahtjeva za kvalitetom usluge je upotreba prekapacitirane mreže. Meñutim, dodatno povećanje kapaciteta može biti brzo ''pojedeno'' povećanjem količine prometa. Usprkos upotrebi prekapacitiranja, poznato je da neke napredne aplikacije trebaju jamstva QoS-a u smislu da budu efektivne za njihove korisnike, posebno u slučaju trenutačnih prometnih opterećenja.

Budući da se mrežni promet koji generiraju odreñene konekcije može opisati značajkom usnopljenost, odnosno praskovitost (burstiness) i s obzirom na to da ukupni mrežni promet varira tijekom dana, to znači da iako u prosjeku postoji dovoljan kapacitet, bit će potrebno osigurati velik dodatni kapacitet gotovo sve vrijeme. Slikom 12. prikazane su varijacije prometnog opterećenja linka tijekom analiziranog perioda. Iz slike se vidi da na prosječno opterećenje linka utječe i interval uzimanja uzoraka o iskorištenju linka. Sljedeće što se može primijetiti iz slike je da je bilo intervala kada je link bio u potpunosti iskorišten/opterećen (slika 12 a)), a prosječno opterećenje pokazuje ≈ 80% iskorištenja linka.

a) Interval 1 ms

b) Interval 0,1 s

Slika 12: Prosječno opterećenje linka: a) interval 1 ms, b) interval 0,1 s

8 U literaturi se često koristi izraz širina pojasa (bandwidth).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1 51 101

151

201

251

301

351

401

451

501

551

601

651

701

751

801

851

901

951

1001

1051

1101

1151

1201

1251

1301

1351

1401

1451

1501

1551

1601

1651

1701

1751

1801

1851

1901

1951

isk

ori

šte

nje

uk

up

no

ga

ka

pa

cite

ta li

nk

a u

ms

vrijeme [ms]

iskorištenje ukupnoga kapaciteta

prosječno iskorištenje linka

ar.sred.+st.dev.

ar.sred-st.dev

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

isk

ori

šte

nje

uk

up

no

ga

ka

pa

cite

ta li

nk

au

0,1

ms

vrijeme 100 [ms]

iskorištenje ukupnoga kapaciteta linka

prosječno iskorištenje

ar.sred.+st.dev.

14

Drugi način k povezivanju zahtijevanoga kapaciteta prijenosa i zahtjeva za kvalitetom usluge je u uvoñenju mehanizama koji će upravljati situacijama kada se dogode vršna prometna opterećenja od svih korisnika u isto vrijeme.

U osnovi postoje dva mehanizma koji mogu biti upotrijebljeni za osiguravanje dopuštenih ili ugovorenih vrijednosti parametara kvalitete usluge. Jedan se temelji na IntServ (Integrated Services) modelu, a drugi na DiffServ (Differentiated Services) modelu.

4.2.1. IntServ mehanizmi

IntServ mehanizmi temeljeni su na RFC 22059 i njegovim poboljšanjima, a mogu se upotrijebiti za rezervaciju resursa za pojedini tok paketa ili višestruke tokove paketa. Za osiguranje resursa koristi se poruka za najavljivanje zahtjeva za rezervacijom resursa (path message) i poruka kojom se rezervacija obavlja (resv message). Jednom kada kontrola pristupa omogući toku ulazak u mrežu, bit će mu dodijeljen zahtijevani kapacitet i bit će mu osigurane vrijednosti parametara kvalitete (slika 13).

Prema IntServ konceptu definirane su dvije klase usluga:

• jamčene usluge (GS –Guaranteed Service) i

• usluge s kontroliranim opterećenjem (CLS – Controlled Load Service).

Za jamčene usluge definirano je najveće dopušteno kašnjenje i minimalna propusnost na mrežnim elementima od jednoga do drugoga kraja mreže. Ta usluga namijenjena je za vremenski osjetljive aplikacije. Usluga s kontroliranim opterećenjem omogućuje dijeljenje zajedničkoga propusnog opsega izmeñu više prometnih tokova u uvjetima velikog opterećenja mreže. Namijenjena je za aplikacije osjetljive na preopterećenje.

Slika 13. Interserv scenarij osiguranja kvalitete usluge

S ciljem realizacije zahtijevane razine kvalitete usluge za nezavisne prometne tokove, neophodna je rezervacija resursa od jednoga do drugoga kraja mreže za svaki prometni tok, a za tu svrhu se tipično primjenjuje RSVP (Resource reServation Protocol).

Iako se tim konceptom postiže precizno definiranje zahtjeva i realizacija tražene razine QoS-a, čuvanje i ažuriranje stanja svakog toka u svim ruterima unosi veliko dodatno opterećenje, ali i temeljnu promjenu u postojeću arhitekturu Interneta. To i jest presudan nedostatak IntServ-a, zbog kojega se primjena te arhitekture ne preporučuje u velikim, skalabilnim mrežama.

9 Braden, R., Zhang, L., Berson, S., Herzog, S., Jamin, S.: RFC 2205 – Resource ReSerVation Protocol (RSVP), September 1997

15

4.2.2. DifServ mehanizmi Osnovni cilj razvoja modela diferencijacije usluga je da bi se osigurao QoS za korisnike mreže. DiffServ modeli se temelje na pretpostavci da je Internet skup neovisnih mreža koje su upravljane/administrirane od jednog ISP-a. Pod jednom mrežom može se smatrati homogeno područje s odreñenim nadzorom upravljanja, odreñenom tehnologijom i kapacitetom prijenosa. DiffServ arhitektura sadrži mnogo elemenata kao što su krajnji elementi i elementi core mreže. Zbog toga što su ti elementi logički specificirani u DiffServ standard, a to daje ISP-ovima slobodu kreiranja širokog skupa usluga.

Temeljne komponente za DiffServ arhitekturu u ruterima core mreže su: � klasifikacija prometa � prilagoñavanje prometa uvjetima � upravljanje redovima � tehnike rasporeñivanja.

DiffServ arhitektura se temelji na jednostavnom modelu gdje se promet prolaskom kroz DiffServ mrežu mjeri, klasificira u različite klase usluga i označuje na granicama mreže, prema ugovoru o razini kvalitete usluge.

Nakon što su paketi klasificirani na granici mreže, oni se prosljeñuju kroz čvorove core mreže prema PHB (Per-Hop Behaviors)10 koji se odnosi na polje DSCP (Differentiated Service CodePoint)11. PHB zapravo označuje kakav tretman imaju paketi pri prosljeñivanju u čvoru mreže, kad se prenose kroz core mrežu koja podržava diferencijaciju usluga. Core mreža je obično homogeno područje jedne domene i njen osnovni zadatak je prosljeñivanje paketa prema danim pravilima. Očekuje se da paketi, koji pripadaju istoj klasi,a koji se nalaze u mreži imaju gotovo jednak tretman dok prolaze domenom kroz čvorove core mreže.

Posluživanje paketa u čvorovima core mreže temelji se na informacijama koje se nalaze u DSCP polju. U čvorovima mreže su implementirane funkcije rasporeñivanja (scheduling), privremenog pospremanja (buffering) i prosljeñivanja (forwarding).

Združivanje tokova (aggregation) i označavanje paketa čine core mrežu jednostavnijom. Paketi se tretiraju prema DSCP vrijednosti. Paketi s istim tretmanom (s istom DSCP vrijednosti) i istim smjerom12 formiraju skupinu prema kojoj se jednako ponaša (BA – Behavior Aggregate). Upotreba BA-ova u core mreži domene ne zahtijeva toliko mnogo resursa i inteligencije, kao što to zahtijevaju mehanizmi koji se temelje na toku. Štoviše, znatno su skalabilniji i efektivniji od primjerice IntServ arhitekture i rješenja koja se temelje na rezervaciji resursa (RSVP – Resource reSerVation Protocol). Nije potrebna signalizacija, niti ti BA-ovi znače rezervaciju. Bitna razlika DiffServ modela u usporedbi s drugim QoS modelima jest da se tako formirane skupine paketa prije prosljeñuju nego tokovi.

Arhitektura DiffServ definira dva tipa PHB: • PHB sa ubrzanim prosljeñivanjem (EF- Expedited Forwarding) i • PHB sa sigurnim prosljeñivanjem ( AF-Assured Forwarding).

PHB sa ubrzanim prosljeñivanjem je posluživanje koje garantira vršni protok i koristi se da osigura posluživanje apsolutno garantirane kvalitete od jednog do drugog kraja sa malim gubicima, kašnjenjem i jitterom i garantiranim propusnim opsegom. Ovakvo posluživanje se u krajnjim sustavima “vidi” kao veza točka-točka, odnosno kao virtualna iznajmljena linija. PHB sa sigurnim prosljeñivanjem pruža relativne garancije QoS-a, zasnovane na statističkim preduvjetima. Predviñeno je postojanje više klasa, unutar kojih se odreñuju prioriteti, sa ciljem da se spriječi dugotrajno zagušenje mreže. Struktura tipičnog DiffServ čvora prikazana je na slici 14. Da bi se podržala klasifikacija (classification) usluga za individualne ili skupne tokove, DiffServ arhitektura sadrži klasifikaciju prometa i funkcije prilagodbe uvjetima (conditioning). Prilagoñivači prometa mogu sadržavati elemente za mjerenje, označavanje, doziranje i oblikovanje.

10

Oznaka PHB je definirana u DiffServ standard, a PHB definira kako se tretira promet koji pripada odreñenoj skupini. PHB-ovi se

implementiraju u mrežne čvorove pomoću mehanizama za upravljanje meñuspremnicima i za rasporeñivanje paketa. 11 DSCP je polje IP zaglavlja čija lokacija ovisi o verziji IP protokola. 12 Isti smjer u ovom kontekstu znači od izvora do odredišta, zapravo od čvora do drugog čvora.

16

Klasifikacija prometa i akcije koje se odnose na prilagoñavanje uvjetima uglavnom se rade u graničnim čvorovima, ali te funkcije mogu biti implementirane i na unutarnjim čvorovima DS domene13. Paketi se klasificiraju na ulasku u granični čvor. Klasifikacija je proces odabira paketa prema specificiranim pravilima.

Slika 14. DiffServ scenarij osiguranja kvalitete usluge u čvoru

Granični čvorovi, odnosno ulazni čvorovi izvode prilagoñavanje prometa uvjetima upotrebljavajući mjerenje, oblikovanje i funkcije upravljanja. To se provodi kako bi se osiguravalo da se promet koji ulazi u DS domenu ponaša prema pravilima specificiranim u ugovoru o prilagodbi prometa uvjetima (TCA – Traffic Conditioning Agreement). TCA odreñuje akcije koje će se dogoditi u klasifikatoru i prilagoñivaču. TCA se obično izvodi iz SLA.

Osnovna funkcija kod mjerenja je odrediti jesu li paketi unutar profila (in-profile14) ili izvan profila (out-of profile). Tu se razvrstava klasificirani promet prema razinama različite važnosti. Mjerač prometa mjeri klasificirani promet i usporeñuje ga s prometnim profilima. Postoji mnogo načina mjerenja dolaznoga prometnog toka. Najviše upotrebljavani mjerači su Token bucket i eksponencijalna ponderirana pomična sredina (EWMA – Exponencial Weighted Moving Average).

Marker postavlja odgovarajuću DSCP vrijednost za paket. On uzima u obzir stanje mjerača. Ako je paket označen kao izvan profila, on će primiti veću vrijednost prioriteta pri ispuštanju unutar iste klase usluge. U slučaju da je paket označen kao unutar profila, on će primiti manju vrijednost prioriteta ispuštanja i bit će zadnji koji će biti ispušten unutar te klase usluge u slučaju zagušenja.

Upravljanje redovima ili meñuspremnicima (buffer management) odnosi se na ispuštanje paketa u slučaju zagušenja. Što se tiče rasporeñivanja posluživanja paketa na linku (packet scheduling), pod tim se podrazumijeva poredak u kojemu se paketi poslužuju. Najjednostavnija metoda rasporeñivanja paketa na posluživanje (disciplina posluživanja) je FIFO. Takav način posluživanja nezadovoljavajući je za višeuslužne mreže kao što je Internet, budući da takav način rasporeñivanja paketa ne može osigurati više kapaciteta za nekog korisnika ili klasu usluge, manja kašnjenja paketa, manji intenzitet gubljenja paketa itd.

Različite aplikacije su osjetljive na različite parametre kvalitete i stoga je važno te parametre upotrebljavati

u klasifikaciji aplikacija u klase usluge. U tablici 2 su istaknuti neki zahtjevi QoS-a za najčešće korištene aplikacije na Internetu, odnosno opisno je prikazano koliko neke aplikacije ''podnose'' kašnjenje, jitter i gubitak paketa, te koliki kapacitet zahtijevaju. Nedostaci DiffServ su: nedovoljno precizno definiranje zahtjeva za QoS i odsustvo rezervacije resursa, zbog čega se ne može u potpunosti garantirati traženi end-to-end QoS.

13 Prema definiciji, DS (Differentiated Services) domena je skup jedne ili više mreža koje imaju istu zajedničku administraciju, npr. intranet neke organizacije ili ISP. Obično samo jedan operater administrira DS domenu. K tomu, DS domena ima zajedničke PHB definicije i strategiju posluživanja (service policy). 14 Profil ovdje označava mjere koje su postavljene u SLA.

Tablica 2: QoS zahtjevi pojedinih aplikacija

4.3. Analiza disciplina posluživanja u internetskom čvoru

U paketno komutiranoj mreži kao što je Interni u kojoj količini početi slati podatke pa su neki dijelovi mreže zagušeni, a neki nisu. Postavljenjem memorije za prihvat paketa moguće je kompenzirati naglo povećanje mrežnog prometa i gomilan

Nadalje osiguranje zahtijevanog kapaciteta, minimlanog kašnjenja i kolebanja kašnjenja (jitter) postiže se pavilnim dimenzioniranjem kapaciteta odlaznog linka i pravilnim rasporeñivanjem kapaciteta pojedinom toku.

Kojim redom će paketi biti posluženi ovisi o poslužuju paketi. Najjednostavnija disciplina i najčešće susretana u praksi je disciplina "prvi došao prvi poslužen". Postoje i druge discipline kao što su: slučajno disciplina posluživanja s prioritetomupravljanja redovima mogu se prikazati slikom 15

Slika 15

Zbog ublažavanja zagušenja u mreži

Postiže se:

odbacivanjem paketa

iz prepunjene memorije ili zbog

isteklog životnog vremena paketa

Potreban bandwidth

IP telefonija MaliVideokonferencija VelikVideo streaming

VelikAudio streaming

MaliE-poslovanje

SrednjiE-mail

MaliTransfer podataka

Srednji

pojedinih aplikacija

naliza disciplina posluživanja u internetskom čvoru

U paketno komutiranoj mreži kao što je Internet gotovo je nemoguće predvidjeti koliko će korisnika i kada i u kojoj količini početi slati podatke pa su neki dijelovi mreže zagušeni, a neki nisu. Postavljenjem memorije za prihvat paketa moguće je kompenzirati naglo povećanje mrežnog prometa i gomilanje paketa na vezama.

Nadalje osiguranje zahtijevanog kapaciteta, minimlanog kašnjenja i kolebanja kašnjenja (jitter) postiže se pavilnim dimenzioniranjem kapaciteta odlaznog linka i pravilnim rasporeñivanjem kapaciteta pojedinom toku.

eti biti posluženi ovisi o disciplini posluživanja, tj. pravilu prema kojem se odabiru i poslužuju paketi. Najjednostavnija disciplina i najčešće susretana u praksi je disciplina "prvi došao prvi poslužen". Postoje i druge discipline kao što su: slučajno posluživanje, zadnji došao prvi poslužen, grupno posluživanje i disciplina posluživanja s prioritetom. Razlozi zbog kojih se u internetskom čvoru implementiraju razni mehanizmi

vima mogu se prikazati slikom 15.

Slika 15. Razlozi i načini upravljanja redovima čekanja

Razlozi za upravljanje redovima u čvoru

iz prepunjene memorije ili

isteklog životnog vremena

Zbog održavanja i poštovanja prioriteta pri

raspoređivanjuraspoloživog kapaciteta

Zbog održavanja garancije određene kvalitete usluge

Postiže se:

identifikacijom

klasifikacijom i

raspoređivanjem paketa

Potreban bandwidth Osjetljivost na:

Kašnjenje Varijacije kašnjenja Gubitke

Mali Veliko Veliko

Velik Veliko Veliko

Velik Srednje Srednje

Mali Srednje Srednje

Srednji Srednje Mali

Mali Malo Malo

Srednji Malo Malo

17

et gotovo je nemoguće predvidjeti koliko će korisnika i kada i u kojoj količini početi slati podatke pa su neki dijelovi mreže zagušeni, a neki nisu. Postavljenjem memorije za

je paketa na vezama.

Nadalje osiguranje zahtijevanog kapaciteta, minimlanog kašnjenja i kolebanja kašnjenja (jitter) postiže se pavilnim dimenzioniranjem kapaciteta odlaznog linka i pravilnim rasporeñivanjem kapaciteta pojedinom toku.

, tj. pravilu prema kojem se odabiru i poslužuju paketi. Najjednostavnija disciplina i najčešće susretana u praksi je disciplina "prvi došao prvi poslužen".

posluživanje, zadnji došao prvi poslužen, grupno posluživanje i Razlozi zbog kojih se u internetskom čvoru implementiraju razni mehanizmi

Zbog održavanja garancije određene kvalitete usluge

identifikacijom

klasifikacijom i

raspoređivanjem paketa

Gubitke

Srednje

Srednje

Srednje

Srednje

Veliko

Veliko

Veliko

Upravljanje redovima čekanja nastoji ublažiti zagušenje mreže pa ako je potrebno i odbacivanjem paketa. Ako se u prijenosu pojave paketi koji su uslijed kašnjenja postali neupotrebljivi npr. prijenos slike i takvi paketi (stale packets) bivaju odbačeni kako bi oslobodili kapacitete jer će ih primatelj podataka ionako odbaciti. Algoritam rasporeñivanja održao i poštovao prioritet rasporeñivanja raspoloživih kapaciteta. Upravljanje redovima čekanja takoñer je dio QoS-a (Quality of Service) koji se odnosi na klasificira i tada se smješta u red čekanja Za svaku disciplinu posluživanja se moraju specificirati pravila za donošenje sljedeće dvije odluke:

1) Koju jedinicu/paket odabrati na posluživanje odmah nakon što poslužitelj bude slobodan da prihvati sljedeću jedinicu?

2) Da li prekinuti ili nastaviti posluživanje jedinice koja se poslužuje?

Odluka koji paket sljedeći odabrati na posluživanje može biti uvjetovana izvana (ovisiti samo o prioritetu klase kojoj paket pripada pa se tada govori strane može biti uvjetovana unutarnjim uzrocima (na drugim razmatranjima koja se odnose na trenutno stanje u kome se sustav nalazi, kao na zadnji poslužen, jedan od primjera je round robin odnosno njegove inačiceuvjeta može odluka o odabiru paketa koji će se sljedeći poslužiti biti izvedena na temelju vremena čekao do sada u redu.

4.3.1. Disciplina posluživanja s prioritetom Promotri li se situacija u kojoj u sustav posluživanja dolazi prema nekoj "mjeri važnosti"16. U cilju naznačavanja relativne mjere važnosti može se povezatnjenim indeksom prioriteta i ( i≤1Disciplina prema kojoj poslužitelj odabire sljedeću jedinicu i poslužuje ju označena je kao disciplina posluživanja s prioritetom. Budući da kod discipline posluživanja s prioritetom kada je odluka o odabiru sljedećeg paketa uvjetovana izvana tj. odabir sljedećeg paketa na posluživanjeako postoji će uvijek biti uzet na posluživanje prije nego paketklase poslužuje, a jedinica i-te klase dolazi na posluživanje mogu postojati različite kombinacije.

i. S prekidom: posluživanje paketa (preemtive)

ii. Bez prekida: Posluživanje jedinice nonpreemptive i postponable

iii. Na volju sustavu: poslužitelj može slobodno odlučiti proteklo vremena od kada je paket

Disciplina s prekidom može se dalje podijeliti u sljedeće kategorije, ovisnoklase ponovno posluživati kada uñe u sustav.

Slika 16. Komparacija disciplina posluživanja: FIFO

15 Neki autori ovu metodu svrstavaju u metode posluživanja s prioritetom, s obzirom da se odreñenoj klasi ovom metodom može garaodreñena propusnost i maksimalna kašnjenja u čvoru.16 Paketi se na ulasku u red klasificiraju prema

Upravljanje redovima čekanja nastoji ublažiti zagušenje mreže pa ako je potrebno i odbacivanjem paketa. Ako se u prijenosu pojave paketi koji su uslijed kašnjenja postali neupotrebljivi npr. prijenos slike i

) bivaju odbačeni kako bi oslobodili kapacitete jer će ih primatelj podataka ionako m rasporeñivanja (scheduling algorithms) odreñuje koji paket će biti slijedeći poslan kako bi se

et rasporeñivanja raspoloživih kapaciteta. Upravljanje redovima čekanja takoñer je dio ) koji se odnosi na garanciju odreñene propusnosti veze. Tok podataka

klasificira i tada se smješta u red čekanja koji jamči odgovarajući nivo usluge prijenosa podataka.

Za svaku disciplinu posluživanja se moraju specificirati pravila za donošenje sljedeće dvije odluke:Koju jedinicu/paket odabrati na posluživanje odmah nakon što poslužitelj bude slobodan da

edinicu? Da li prekinuti ili nastaviti posluživanje jedinice koja se poslužuje?

Odluka koji paket sljedeći odabrati na posluživanje može biti uvjetovana izvana (ovisiti samo o prioritetu klase kojoj paket pripada pa se tada govori i disciplini posluživanja s prioritetomstrane može biti uvjetovana unutarnjim uzrocima (endogenously) tj. odluka se može bazirati isključivo ili parcijalno na drugim razmatranjima koja se odnose na trenutno stanje u kome se sustav nalazi, kao na zadnji poslužen, jedan od primjera je round robin odnosno njegove inačice15 (WFQ,WF

odluka o odabiru paketa koji će se sljedeći poslužiti biti izvedena na temelju vremena

Disciplina posluživanja s prioritetom

Promotri li se situacija u kojoj u sustav posluživanja dolazi n (>1) klasa paketa koji mogu biti rasporeñeni . U cilju naznačavanja relativne mjere važnosti može se povezat

ni ≤ ), gdje 1 označava klasu s najvišom mjerom važnosti i Disciplina prema kojoj poslužitelj odabire sljedeću jedinicu i poslužuje ju označena je kao disciplina posluživanja s

Budući da kod discipline posluživanja s prioritetom kada je odluka o odabiru sljedećeg paketa uvjetovana na posluživanje ovisi samo o prioritetu klase kojoj paket pripada, paket

posluživanje prije nego paket j-te klase (i<j) (slika 16). Meñutim ako se pakette klase dolazi na posluživanje mogu postojati različite kombinacije.

S prekidom: posluživanje paketa j-te klase se prekida i započinje se s posluživanjem paketa

Bez prekida: Posluživanje jedinice j-te klase se nastavlja do dovršetka, engleski nazivi za ovu disciplinu su: postponable.

Na volju sustavu: poslužitelj može slobodno odlučiti da li će slijediti (i.) ili (ii.) ovisno o tome koliko je vremena od kada je paket j-te klase na posluživanju.

Disciplina s prekidom može se dalje podijeliti u sljedeće kategorije, ovisno o načinu na koji će se paketti kada uñe u sustav.

. Komparacija disciplina posluživanja: FIFO vs Prioritet

Neki autori ovu metodu svrstavaju u metode posluživanja s prioritetom, s obzirom da se odreñenoj klasi ovom metodom može garaaksimalna kašnjenja u čvoru.

Paketi se na ulasku u red klasificiraju prema vrsti informacijama koje prenose te se smještaju u red čekanja na posluživanje.

18

Upravljanje redovima čekanja nastoji ublažiti zagušenje mreže pa ako je potrebno i odbacivanjem paketa. Ako se u prijenosu pojave paketi koji su uslijed kašnjenja postali neupotrebljivi npr. prijenos slike i zvuka tada i

) bivaju odbačeni kako bi oslobodili kapacitete jer će ih primatelj podataka ionako ) odreñuje koji paket će biti slijedeći poslan kako bi se

et rasporeñivanja raspoloživih kapaciteta. Upravljanje redovima čekanja takoñer je dio ok podataka se identificira i

usluge prijenosa podataka.

Za svaku disciplinu posluživanja se moraju specificirati pravila za donošenje sljedeće dvije odluke: Koju jedinicu/paket odabrati na posluživanje odmah nakon što poslužitelj bude slobodan da

Odluka koji paket sljedeći odabrati na posluživanje može biti uvjetovana izvana (exogenously) tj. može disciplini posluživanja s prioritetom. S druge

) tj. odluka se može bazirati isključivo ili parcijalno na drugim razmatranjima koja se odnose na trenutno stanje u kome se sustav nalazi, kao na primjer tip paketa koji je

(WFQ,WF2Q). Pored navedenoga odluka o odabiru paketa koji će se sljedeći poslužiti biti izvedena na temelju vremena koje je paket

(>1) klasa paketa koji mogu biti rasporeñeni . U cilju naznačavanja relativne mjere važnosti može se povezati svaka klasu sa

), gdje 1 označava klasu s najvišom mjerom važnosti i n s najnižom. Disciplina prema kojoj poslužitelj odabire sljedeću jedinicu i poslužuje ju označena je kao disciplina posluživanja s

Budući da kod discipline posluživanja s prioritetom kada je odluka o odabiru sljedećeg paketa uvjetovana kojoj paket pripada, paket i-te klase

. Meñutim ako se paket j-te te klase dolazi na posluživanje mogu postojati različite kombinacije.

a i započinje se s posluživanjem paketa i-te klase

te klase se nastavlja do dovršetka, engleski nazivi za ovu disciplinu su:

da li će slijediti (i.) ili (ii.) ovisno o tome koliko je

o načinu na koji će se paket j-te

Prioritet

Neki autori ovu metodu svrstavaju u metode posluživanja s prioritetom, s obzirom da se odreñenoj klasi ovom metodom može garantirati

te se smještaju u red čekanja na posluživanje.

19

Problem kod ove discipline posluživanja se pojavljuje ako je previše paketa sa višim prioritetom jer u tom slučaju paketi s manjim prioritetom uopće ne bivaju posluženi, odnosno kašnjenja postaju prevelika. Grafovima na slici 17 prikazana su vremena čekanja paketa u čvoru mreže u kome se poslužuju paketi, prema disciplini posluživanja s prioritetom, razvrstani u tri klase prometa. Kako je vidljivo iz grafova čekanje na posluživanje bitno ovisi o tome koliko je opterećenje sustava klasom prometa koja ima najveći prioritet. Nadalje se može vidjeti i utjecaj distribucija vremena posluživanja na čekanje paketa u čvoru (D-deterministička i M- eksponencijalna).

Slika 17. Čekanje paketa u čvoru za drugu i treću klasu prometa pri različitim opterećenjima linka prvom klasom prometa i za različite razdiobe vremena posluživanja paketa

4.3.2. Disciplina posluživanja ‘’round robin’’ Round-robin (RR) je jedan od najjednostavnijih algoritama dijeljenja kapaciteta resursa, odnosno algoritama rasporeñivanja posluživanja (scheduling algorithms). Njegova značajka je da doznačuje kapacitet resursa svakom toku odreñeni jednaki dio vremena i da to čini u kružnom procesu, bez davanja prioriteta odreñenom toku. ''Ponderirano pravedno rasporeñivanje kapaciteta linka''- WFQ (Weighted Fair Queueing) je dinamička metoda rasporeñivanja paketa odnosno dodjeljivanja kapaciteta resursa (prijenosnog linka), koja omogućava pravednu raspodjelu kapaciteta svim prometnim tokovima. Ta pravednost se očituje u mogućnosti odreñivanja potrebnog

0,06/0,360,12/0,42

0,24/0,54

0,48/0,78

0,6/0,9

0,69/0.99

0,699/0,999

1E-05

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10

0 0,2 0,4 0,6 0,8

čeka

ne

pak

eta

u s

eku

nd

ama

Opterećenje linka klasom prometa 1

klasa 2/DDD

klasa 3/DDD

0,06/0,360,12/0,42

0,24/0,54

0,48/0,78

0,6/0,9

0,69/0,99

0,699/0,999

1E-05

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

čeka

nje

pak

eta

u s

eku

nd

ama

Opterećenje linka klasom prometa 1

klasa 2/DDDklasa 3/DDDklasa 2/dmmklasa 3/dmm

kapaciteta svakoj klasi prometa. Redovi se prazne kružnom metodom (poslužuje jednako dugo vremena (slika 18

Slika 18.

Komparacija metoda poslužna redoslijed posluživanja paketa koji pripadaju r

Slika 19. Redoslijed posluživanja paketa

Redovi se prazne kružnom metodom (rund robin) ali na način da se svaki(slika 18) kao kod FQ (Fair Queueing) metode.

. Weighted Fair Queuing metoda posluživanja paketa

Komparacija metoda posluživanja prikazana je slikom 19 gdje se može vidjeti utjecaj discipline posluživnja na redoslijed posluživanja paketa koji pripadaju različitim klasama prometa (na slici obojani različitim bojama).

. Redoslijed posluživanja paketa i vremena čekanja za različite discipline posluživanja

20

) ali na način da se svaki red ne

metoda posluživanja paketa

gdje se može vidjeti utjecaj discipline posluživnja azličitim klasama prometa (na slici obojani različitim bojama).

za različite discipline posluživanja

21

4.4. Kvaliteta prijenosa govora

Meñunarodna Telekomunikacijska Unija (ITU) je u svojoj preporuci P.800 definirala standard za subjektivno mjerenje kvalitete govora - MOS (Mean Opinion Score)17. Rezultat srednje subjektivne ocjene (MOS) je važna komponenta u valoriziranju i optimizaciji mreže. MOS testovi se daju grupi ispitanika. Zbog subjektivnosti doživljaja govora kao i zvuka važno je provesti test na što većem broju osoba. Nakon što poslušaju uzorak govora, ispitanici ga ocjenjuju. MOS rezultat može biti u granicama od 5 (vrlo zadovoljavajuća kvaliteta) do 1 (loša kvaliteta). Svaki kodek kojim se komprimira govor se ocjenjuje na temelju nekoliko faktora uključujući kašnjenje zbog paketizacije i smanjivanje kvalitete govora zbog digitalizacije glasa. Najveći MOS rezultat koji može postići kodek je 4.5. Svakom kodeku se pridjeljuje MOS vrijednost na temelju brzine pretvaranja signala (analogno-digitalno i obrnuto), kvalitete govora, te gubitku paketa.

Sljedeća tablica prikazuje nekoliko najčešće korištenih kodeka za prijenos govora i njihove MOS vrijednosti (Tablica 3.)

Tablica 3. Maksimalne MOS vrijednosti nekih kodeka

Kodek Bandwidth Vrijeme izmeñu

paketa Kašnjenje zbog

paketizacije

Kašnjenje zbog korištenja jitter meñuspremnika

Teoretski maksimalni MOS

G.711 64 kb/s 20 ms 1.5 ms 2 datagrama (40 ms) 4.4 G.729 8 kb/s 20 ms 15 ms 2 datagrama (40 ms) 4.07

G.723.1 MPMLQ 6.3 kb/s 30 ms 37.5 ms 2 datagrama (60 ms) 3.87 G.723.1 ACELP 5.3 kb/s 30 ms 37.5 ms 2 datagrama (60 ms) 3.69

Svaka će mreža imati različitu vrijednost MOS-a ovisno o kvaliteti usluge, kašnjenju i kodeku korištenom za digitalizaciju govora. Pri implementaciji mreže IP telefonije cilj je postići maksimalnu MOS vrijednost u mreži, tj. što bolju kvalitetu govornog prometa. Sve MOS vrijednosti veće od četiri mogu se smatrati komercijalnom kvalitetom govora.

4.4.1. Kašnjenje Kašnjenje (delay, latency) je prosječno vrijeme prijenosa entiteta od ulaska do izlaska iz mreže. Mnoge usluge u stvarnom vremenu, kao što je telefonija, jako su osjetljive na kašnjenje. Razgovori postaju teško razumljivi kada je vrijeme kašnjenja veće od 100 ms, a kada je kašnjenje signala veće od 200 ms, kvaliteta usluge je neprihvatljiva. ITU-T preporuka G.114 limitira maksimalno prihvatljivo kašnjenje izmeñu dva gatewaya na 300 ms (150 ms u jednom smjeru), (slika 20.).

Slika 20. Dozvoljeno kašnjenje prema ITU-T

Komponente koje utječu na kašnjenje su:

o Kašnjenje na predajnom terminalu: � Kodiranje � Paketizacija � Izlazno čekanje

o Kašnjenje u mreži: � Transmisija na pristupnoj vezi (izvorište) � Transmisija u jezgri mreže � Transmisija na pristupnoj vezi (odredište)

o Kašnjenje na odredišnom terminalu: � Ulazni red čekanja � Meñuspremnik za uklanjanje varijacija (jitter) � Dekodiranje

17 Recommendation P.800: Methods for subjective determination of transmission quality—8/96, ITU-T

22

Kašnjenja u mreži teško se mogu predvidjeti, jer ovise o trenutnom opterećenju čvorova kao i o performansama, a kako su ti parametri nepoznati tako se ni kašnjenje u mreži ne može točno izračunati.

Razlikuju se fiksna i varijabilna kašnjenja. U fiksne komponente kašnjenja se ubrajaju:

� Propagacija - propagacijsko kašnjenje je vrijeme potrebno električnom (ili fotonskom) signalu da savlada duljinu vodiča. Brzina ovih signala uvijek je manja od brzine svjetlosti. Propagacijsko kašnjenje uvijek postoji, ali do izražaja najviše dolazi kod velikih udaljenosti.

� Procesiranje - kodiranje/kompresija, dekodiranje/dekompresija, paketizacija.

Jedan od izvora kašnjenja je vrijeme potrebno krajnjim točkama da kreiraju pakete potrebne za govornu uslugu. „Paketizacijsko“ kašnjenje je prouzrokovano vremenom potrebnim da se paketi ispune potrebnim podacima. Generalno, što su veći paketi, to je potrebno i više vremena da se oni napune. Paketizacijsko kašnjenje najviše ovisi o korištenom kodeku. Ovaj problem javlja se takoñer i na prijamnoj strani zbog toga što pristupnik mediju (MG-Media Gateway) mora maknuti i ponovno dalje procesirati pakete. Ovisno o stupnju kompresije, kašnjenje može varirati od 1.5 ms (G.711) do 37.5 ms (G.723.1)

� Serijalizacija - serijalizacijsko kašnjenje je vrijeme koje je potrebno da se serijaliziraju digitalni podaci na fizičkom vodu različite spojne opreme. Ovo kašnjenje je manje što je brzina medija veća. Vrijednost kašnjenja ponekad ovisi o tehnologiji koja se rabi za pristup mediju. Iako je ovo kašnjenje neizbježno, zadržavajući broj promjena putova čim manjim, i korištenjem širokopojasnih sučelja smanjuje se sveukupno kašnjenje.

U varijabilne komponente kašnjenja se ubrajaju: � Kašnjenje zbog čekanja u redovima (čekanje na posluživnaje)- količina prometa

u mreži rezultira varijabilnim duljinama čekanja u redovima. Veličina spremnika (buffer) kojeg koriste redovi najčešće je parametar koji se može konfigurirati, i što je on manji to su i čekanja manja ali premali meñuspremnici mogu uzrokovati povećane gubitke paketa. Ako se redovi koji se koriste za govorni promet ne poslužuju dovoljno brzo i ako se dozvoli redu da jako naraste, rezultat je veće kašnjenje (odnosno na kašnjenje utječe disciplina polsuživanja). Grafovima na slici 21 prikazano je ponašanje vremena čekanja i duljina reda za izolirani period simuliranog procesa posluživanja pakete u internetskom čvoru (govorni promet). Mogu se uočiti znatne varijacije vremena provedenog na čekanju za promatrane pakete (pakete koji pripadaju istoj klasi prometa, ne istoj sesiji). Takoñer se mogu uočiti i znatne varijacije u duljini reda u svakom trenutku odnosno u trenutku uzimanja uzorka (1μs).

Slika 21. Kašnjenje paketa i duljina reda

� Kašnjenje zbog varijabilne veličina paketa -duljina paketa za pojedinu aplikaciju ovisi o korištenom kodeku. Premda je govor prva aplikacija koja zahtijeva QoS, pri prijenosu preko Interneta i ostale aplikacije koje uključuju više medija pojavljuju se na Internetu u sve većem broju

0

50

100

150

200

250

1

45 89 133

177

221

265

309

353

397

441

485

529

573

617

661

705

749

793

837

881

925

969

1013

1057

1101

1145

1189

1233

1277

1321

1365

1409

1453

1497

1541

ček

an

je p

ak

eta

[µ

s]

redni broj paketa

čekanje paketa

maksimalno čekanje paketa

prosječno čekanje

0

5

10

15

20

25

30

35

40

111

623

134

646

157

669

180

692

110

3611

5112

6613

8114

9616

1117

2618

4119

5620

7121

8623

0124

1625

3126

4627

6128

7629

9131

0632

2133

3634

5135

6636

8137

9639

1140

2641

4142

5643

7144

8646

0147

1648

3149

4650

61

du

ljin

a r

ed

a[p

ak

eta

]

vrijeme [µs]

duljina reda

maksimalna duljina reda

prosječna duljina reda

23

uključujući distribuciju audia (net radio, MP3 glazba, itd.) i videa (streaming video, DVD, HDTV, itd.). Tablicom 4 su prikazane duljine paketa za različite videoaplikacije i različite kodeke govora.

Tablica 4: Veličina paketa za prijenos govora, videokonferencija i prijenosa videa strujanjem

APLIKACIJE KORIŠTENI KODECI DULJINA PAKETA G

ovo

r

G.711 64k, 20 ms 160 bytea+40/60 bytea

G.728, 16K LD-CELP, 20 ms 40 bytea+40/60 bytea

G.729, 8K CS-ACELP, 20 ms 20 bytea+40/60 bytea

Vid

eo

Videoproizvodi

Business-Quality Conference 915 bytea

NetMeeting Video LAN 779 bytea

NetMeeting Video DSL 363 bytea

NetMeeting Video 28K 288 bytea

Media Player 80K Stream 687 bytea

Media Player 20K Stream 476 bytea

Real Video 28K Stream 384 bytea

Izvor: Standardi pojedinih protokola

4.4.2. Kolebanje kašnjenja (jitter) Jitter (Slika 22.) nastaje zbog varijacija u meñudolaznim vremenima paketa iste sesije. Na slici se vidi da je vrijeme koje je potrebno paketu A i B da stignu na odredište jednako (D1=D2). Paket C kasni i dolazi na odredište nakon očekivanog vremena.

Slika 22. Varijacije u kašnjenju paketa (jitter)

Jitter je prvenstveno uzrokovan razlikama u čekanjima u redu za susjedne pakete iste sesije kao i prolaskom paketa različitim putovima i čvorištima. Odreñeni tipovi prometa, posebno stvarno-vremenski promet kao što je govor, ne toleriraju velike varijacije u kašnjenju. Razlike u vremenima dolazaka paketa na odredište se manifestiraju kratkim prekidima u komunikaciji. Da bi se prikrile varijacije u kašnjenju paketa i spriječile neželjene pojave, poput kratkih prekida u govornom tijeku, dimenzioniraju se tzv. dejitter meñuspremnici odnosno meñuspremnici za uklanjanje kolebanja kašnjenja. Njegova je uloga izgladiti varijacije kašnjenja koje su prisutne u paketnoj mreži. To je posebno važno za prijenos govora jer govor mora biti isporučivan konstantnom brzinom. Za takve spremnike je takoñer važno da se može izvršiti ponovni poredak paketa za one pakete koji su stigli van reda u pristupnik mreži. Bez takvog spremnika paketa svi paketi koji stignu na odredišni paketni pristupnik mreži u neko drugo vrijeme, koje nije očekivano vrijeme dolaska paketa, morali bi biti odbačeni, što bi moglo dovesti do potencijalno neprihvatljive stope gubitaka paketa. Tipični spremnik paketa zbog ublažavanja jitter-a zadržava dva do četiri paketa i stoga uvodi dodatno kašnjenje od 20 do 40 ms za pakete veličine 10 ms i 40 do 80 ms za pakete veličine 20 ms. Jitter ne bi smio biti veći od 60 ms (prosječna kvaliteta), dok se jitter manji od 20 ms označava komercijalnom kvalitetom. Meñutim, meñuspremnici unose dodatno kašnjenje u mrežu što može uzrokovati druge probleme.

24

4.4.3. Gubitak paketa (packet loss) U VoIP mrežama se koristi UDP protokol za prijenos paketiziranog govora. Gubitak paketa je u IP mrežama uzrokovan "prelijevanjem" meñuspremnika (buffer overflow) u čvoru, najčešće zbog veće količine prometa koji dolazi u čvor od one količine za koju je čvor dizajniran. Gubitak paketa ne donosi samo probleme u komunikaciji, nego može uzrokovati i prekid poziva. Gubitak većeg broja paketa se manifestira kao "pucketanje" u govornom toku. Kod podatkovnog prometa korisnik neće primijetiti gubitak paketa, jer se pogrešno preneseni ili izgubljeni paketi ponovno prenose. Retransmisija kod govornog prometa ne bi imala smisla. Sljedeći uzrok gubljenja paleta je kada je isporuka paketa izlaznom pristupniku mreži nepravovremena, odnosno zakašnjela, toliko da je vrijeme isporuke paketa izvan kapaciteta spremnika za ublažavanje kolebanja kašnjenja. U oba slučaja paketi se ne procesiraju normalno, nego se radije odbacuju, pa tako informacije u paketu ne doñu do korisnika. Utjecaj koji gubitak paketa ima na isporučenu uslugu korisniku ovisi najmanje o četiri čimbenika:

1. o postotku izgubljenih paketa ili o učestalosti gubljenja paketa 2. o distribuciji izgubljenih paketa ili o tome kakav je uzorak gubljenja paketa, gube li se paketi slučajno

tijekom vremena ili u snopovima, tj. postoji li uzastopno gubljenje paketa 3. o duljini paketa, s obzirom na to da veći paketi sadrže više govorne informacije 4. o strategiji prikrivanja izgubljenih paketa.

U ranijim službenim izvješćima koja pokrivaju područje VoIP-a uobičajeno je bilo da se prihvati prag za postotak izgubljenih paketa 5%, jer vrijednosti veće od toga su uzrokovale ozbiljne probleme u performancama. Objašnjenje te vrijednosti praga nije bilo objašnjeno u detalje i novije studije predlažu strožu vrijednost praga. Uspostava strogog praga za postotak izgubljenih paketa postaje kompliciranija uvodeći problem koji se odnosi na uzorak izgubljenih paketa. Studije koje se odnose na kvalitetu govora naglašavaju potrebu proučavanja uzorka gubljenja paketa: kada se paketi gube jedan za drugim u "snopu", audioefekt za korisnika je znatno lošiji nego kada se paketi gube jedan po jedan u vremenskim razmacima. To je zbog toga što gubljenje paketa u snopovima rezultira nedostajanjem, odnosno gubljenjem većeg segmenta govorne informacije ili izobličenjem, uzrokujući na taj način jedno pogoršanje koje je znatno više uočljivo korisniku. Nadalje, ako je izgubljeni segment govora veći, teže ga je prikriti. Stvarni uzorci izgubljenih paketa zabilježeni u realnim mrežama su varijabilni i ovise o prometnom opterećenju i ispravnosti mrežnih elemenata. Ako zbog bilo kojega spomenutog razloga rasporeñeni paket nije pogodan za upotrebu u odreñeno vrijeme, izvodi se drugi zamjenski paket. Uobičajene metode prikrivanja efekata gubitka paketa od korisnika:

• Na mjesto izgubljenih paketa ubacuje se tišina ili šum • Ponavlja se zadnji paket govora koji je stigao na odredište • Korištenje tehnika sinteze, ponavljanja i interpolacije govora i uporaba rječnika

Jedna od mogućih strategija je zamijeniti izgubljen paket ''periodom tišine'' koji bi trajao jednako dugo koliko i taj paket. Kada je broj izgubljenih paketa malen, te kada se slučajno pojavljuju u vremenu, strategija ''periodom tišine'' ima vrlo malen ili nikakav utjecaj na kvalitetu. Meñutim, kada se postotak izgubljenih paketa približi na oko 1%, te posebice kada se paketi gube u snopovima, zamjena ''periodom tišine'' je povezana s izobličenjem govornog signala, tako da se znatno smanji korisničko poimanje o kvaliteti transmisije.

4.4.4. Širina prijenosnog pojasa Korištenjem jednostavnih matematičkih metoda može se izračunati potrebna širinu pojasa mreže za potrebe

prijenosa govora, ali kod višeuslužnoh mreža stvari se kompliciraju, jer je potrebno za svaku uslugu zasebno odrediti širinu pojasa. Odluke o širini pojasa se temelje na pažljivom uzimanju u obzir prioriteta kompanije kao i raspoloživog prijenosnog pojasa. Ako se dodjeli premalo prijenosnog pojasa za prijenos govora može doći do ozbiljnog gubitka kvalitete. Usluga VoIP jako ovisi o predviñenoj širini pojasa. Zbog ovih razloga potrebno je govornom prometu, kao i signalizaciji, pridijeliti odgovarajući prioritet u odnosu na ostali promet. Da se što više smanji potreba za širinom prijenosnog pojasa, te da se što više sesija može odvijati istovremeno na istim mediju, koriste se razni kodni algoritmi koji komprimiraju govor u pakete (tablica 5), kao i samo zaglavlje paketa u kojima se prenosi govor. Takoñer postoji još jedan mehanizam koji se koristi kako bi se čim bolje iskoristio prijenosni pojas, to je mehanizam koji potiskuje tišinu. U vremenu dok jedna osoba govori, druga sluša. Da se za vrijeme dok sugovornik sluša drugu stranu ne koriste bespotrebno resursi mreže, strana koja sluša ne šalje nikakve pakete na mrežu, i time ne zauzima nikakve kapacitete mreže.

Alokacija mrežnih resursa temelji se na predviñenom broju poziva u glavnom prometnom satu. Ako se pojavi i jedan poziv koji bi zauzeo resurse više od predviñenih, došlo bi do gubitaka u kvaliteti usluge.

25

Tablica 5. Zahtjevi za prijenosnim pojasom nekih codeca

5. ANALIZA KAPACITETA Korisnike spojene na jednu lokalnu centralu možemo podijeliti u tri skupine: rezidencijalni korisnici, korisnici i veliki poslovni korisnici. Poznato je: prosječan broj poziva period dana koji generira određena skupina korisnika te prosječno trajanje razgovora (podaci su prikazani tablicom). Uz pretpostavku da se govor prenosi u paketima (IP telefonija) koristeći VoIP kalkulator (primjerice kalkulator prikazan u tablici 1) Tablica 1. Ulazni podaci i izgled sučelja VoIP kalkulatora

0-16

Rezidencijalni

korisnici

λλλλ 320

Ts 2,5

Mali poslovni

korisnici

λλλλ 210

Ts 2,3

Veliki

poslovni

korisnici

λλλλ 500

Ts 3,2

odredite potrebni kapacitet linka za sat s najvećim prometom

slučajeve zadane tablicom (+ u polju tablice)Tablica 2. Skicom prikazan problem i zadani parametri za proračun kapaciteta

Rezultate je potrebno na pregledan način predočiti u tablici.

Rješenje:

Izračun prometa:

0-16

Rezidencijalni

korisnici

λλλλ 320

Ts 2,5

Mali poslovni

korisnici

λλλλ

210

Ts 2,3

Veliki

poslovni

korisnici

λλλλ

500

Ts 3,2

Ukupni promet u satu u promatranom intervaluKoristeći Erlangov B kalkulator dobije se potreban broj kanala za očekivani ponuñenipromet od 52,33erl.

ANALIZA KAPACITETA LINKA za VoIP (primjer)

Korisnike spojene na jednu lokalnu centralu možemo podijeliti u tri skupine: rezidencijalni korisnici, korisnici i veliki poslovni korisnici. Poznato je: prosječan broj poziva u satu s najvećim opterećenjem za određeni period dana koji generira određena skupina korisnika te prosječno trajanje razgovora (podaci su prikazani

ostavku da se govor prenosi u paketima (IP telefonija) koristeći VoIP kalkulator (primjerice

Tablica 1. Ulazni podaci i izgled sučelja VoIP kalkulatora 16-22 22-24

320 500 100

2,5 3,4 10

210 60

2,3 6

500 300 200

3,2 3,6 4,5

za sat s najvećim prometom od komutacijskog čvorišta za govorni promet za u polju tablice)

Tablica 2. Skicom prikazan problem i zadani parametri za proračun kapaciteta

kodek Detekcija tišine/govorne aktivnosti

G.711(64k) +

G.723,1(6,3k)

G.726(32k) +

G.728(16k)

*Za određivanje ''Voice semple interval''

**Govornih uzoraka po jednom paketu (upišite 1.

*** može pisati (što znači ne) ilida). **** ''Total voice channels'' predstavlja broj kanala potrebnih za određeni očekivani ponuđeni promet koji se određuje pomoću Erlangove B-formule odnosno korištenjem nekog od dostupnih erlangovih kalkulatora (gubici ≤1%) http://personal.telefonica.terra.es/web/vr/erlang/eng/mcerlb.htm***** za protokole slojeva 5,4 i 3 koristiti protokole prikazane na slici prikaza sučelja VoIP kalkulatora.

Rezultate je potrebno na pregledan način predočiti u tablici.

promet u Erl

16-22 22-24 0-16 16-22 22-

320 500 100

2,5 3,4 10 13,33 28,33

210 60

2,3 6 8,05 6,00

500 300 200

3,2 3,6 4,5 26,67 18,00

Ukupni promet u satu u promatranom intervalu 48,05 52,33 Koristeći Erlangov B kalkulator dobije se potreban broj kanala za očekivani ponuñenipromet od 52,33erl.

Da Ne

Da Ne

Da Ne

Da Ne

Da Ne

26

Korisnike spojene na jednu lokalnu centralu možemo podijeliti u tri skupine: rezidencijalni korisnici, mali poslovni s najvećim opterećenjem za određeni

period dana koji generira određena skupina korisnika te prosječno trajanje razgovora (podaci su prikazani ostavku da se govor prenosi u paketima (IP telefonija) koristeći VoIP kalkulator (primjerice

od komutacijskog čvorišta za govorni promet za

Protokoli Drugog sloja

ATM-AAL5

Ethernet +

Frame Relay +

''Voice semple interval'' koristite skriptu tablicu x. **Govornih uzoraka po jednom paketu (Voice sample Interval)

(što znači ne) ili (što znači

predstavlja broj kanala potrebnih za određeni očekivani ponuđeni promet koji se određuje pomoću

formule odnosno korištenjem nekog od dostupnih

http://personal.telefonica.terra.es/web/vr/erlang/eng/mcerlb.htm ***** za protokole slojeva 5,4 i 3 koristiti protokole prikazane na

-24

16,67

0,00

15,00

31,67 Koristeći Erlangov B kalkulator dobije se potreban broj kanala za očekivani ponuñenipromet od 52,33erl.

Da Ne

Koristeći VoIP kalkulator za zadane parametre kodek Detekcija

tišine/govorne aktivnosti

Protokoli Drugog sloja

G.711(64k) +

ATM

G.723,1(6,3k)

Ethernet

G.726(32k) +

Frame Relay

G.728(16k)

imamo: kodek Detekcija

tišine/govorne aktivnosti

G.711(64k)

Da Ne

Da Ne

Da Ne

Da Ne

Da Ne

ane parametre Protokoli Drugog sloja

ATM-AAL5

Ethernet +

Frame Relay +

Protokoli Drugog sloja

VoIP kalkulator http://members.iinet.net.au/~clark/VOIP/

Ethernet

Frame Relay

27

http://members.iinet.net.au/~clark/VOIP/ Ukupni bandwith

Zahtijevana širina pojasa za 66 kanala iznosi 6,5025 Mbit/s

Zahtijevana širina pojasa za 66 kanala iznosi 5,7522 Mbit/s

G.726(32k)

Da Ne Ethernet

Frame Relay

28

Zahtijevana širina pojasa za 66 kanala iznosi 3,4513 Mbit/s

Zahtijevana širina pojasa za 66 kanala iznosi 4,2793 Mbit/s