Kratak pregled nekih od osnovnih QoS mehanizama u paketskim mrežama

7/29/2019 Kratak pregled nekih od osnovnih QoS mehanizama u paketskim mrežama

http://slidepdf.com/reader/full/kratak-pregled-nekih-od-osnovnih-qos-mehanizama-u-paketskim-mrezama 1/13

1

Kratak pregled nekih od osnovnih QoS mehanizama u paketskim mrežama

A short overview of some of the basic QoS mechanisms in packet networks

Mr. Alem Čolaković dipl.ing. saob. i kom.

[email protected]

Sažetak

QoS (Quality of Service) označava sposobnost mreže da poboljša kvalitet mrežnog

saobraćaja. QoS je tema koja zauzima veoma važnu ulogu kada su u pitanju tehnologije

paketski baziranih mreža. U ovom radu je dat osvrt na neke od osnovnih mehanizama koji se

koriste u paketskim mrežama, a koji imaju ulogu da omoguće garantovanje odreĎenog nivoa

usluge.Različiti rasporeĎivači i mehanizmi za upravljanje redovima čekanja se mogu

iskoristiti za prioritetizaciju usluga u paketskim mrežama. QoS mehanizmi pružaju sljedeće

mogućnosti: kontrola resursa, efikasnije korištenje mrežnih resursa, upravljanje zagušenjem,

itd. Kontrola mrežnog saobraćaja kroz QoS mehanizme omogućava Internet provajder ima da

korisnicima pruže odreĎene nivoe usluga.

Ključne riječi: IP, QoS, AQM, FIFO, CBQ, FQ, PQ, RED

Abstract

QoS (Quality of Service) refers to the capability of a network to provide better service to

selected network traffic. QoS is an important subject which occupies a central place in overall

packet network technologies. This paper provides an overview of some of the basic

mechanisms used in packet networks to support QoS guarantees. The different scheduling and buffer management mechanisms can be used to provide service differentiation in packet

networks. QoS mechanisms provides these benefits: control over resources, more efficient

use of network resources, congestion management, etc. The traffic control provided by QoS

mechanisms enables Internet service providers to offer grades of service differentiation to

their customers.

Key Words: IP, QoS, AQM, FIFO, CBQ, FQ, PQ, RED

mailto:[email protected]





2

1. Uvod

QoS (Quality of Service) ima značenje kvaliteta usluga i u definiciji datoj u ITU preporuci

E.800 se navodi da QoS predstavlja „združeni efekat performanisi servisa koji determinišu

stepen zadovoljstva korisnika servisa“[9]. Ova definicija je preuzeta i od strane 3GPP-a i

nalazi se u specifikaciji [3GPP TS 22.105] kao i od strane ETSI-a ( European

Telecommunication Standardization Institute) u preporuci [ETSI-ETR003]. Postoje i druge

definicije i tumačenja što dovodi do neslaganja oko prihvatanja jedinstvenog stava. Prema

preporuci G.1000 iz 2001. godine, usvojeno je značenje prema kojem „kvalitet usluga

predstavlja skup karakteristika entiteta koje počivaju na njegovoj sposobnosti da zadovolji

izrečene i implicirane potrebe“.

Cilj mreže i usluga treba da bude postizanje željene korisničke procjene - QoE (Quality of

Experience), dok je QoS glavni elemenat za postizanje tog cilja. Potrebno je osigurati

isporuku QoS-a s kraja na kraj (eng. end-to-end ), a pri tome k ljučnu ulogu imaju mehanizmi

za osiguranje mrežnih QoS parametara. Za garantovanje odreĎenog kvaliteta usluga u IP,

poseban značaj imaju različiti modeli kao što su DiffServ ( Differentiated Services) i IntServ

( Integrated Services) razvijeni od strane IETF ( Internet Engeneering Task Force) kao

standardizirane implementacije mehanizama za osiguravanje QoS-a.

Za osiguranje QoS-a potrebna je kontrola pristupa i zagušenja, upravljanje resursima i

odgovarajući protokoli. Može se govoriti o različitim vrstama QoS-a: svojstven, , procijenjen.

Svojstveni (suštinski, unutrašnji) QoS direktno zavisi od mreže i može se opisati u smislu

objektivnih parametara. Dakle, QoS je odreĎen performansama mreže koje su izražene

ključnim QoS parametrima: opseg (eng. bandwidth), k ašnjenje ( eng. delay), varijacije u

kašnjenju (eng. jitter) , gubitci (eng. packet loss). Navedeni parametri se svrstati u KPIs (Key

Performance Indicators), s obzirom da se radi o parametrima koji direktno utiču nazadovoljstvo korisnika i predstavljaju tehničku interpretaciju zahtjeva za kvalitetom.

Osiguranje QoS-a je proces kojim se implementira QoS u mr eži i terminalima. Potrebno je

osigurati raspodjelu sistemskih i mrežnih resursa kao i uspostaviti odgovarajuću QoS

arhitekturu sa pripadajućim mehanizmima. U preporuci ITU-T Y.1291 je dat prijedlog

koncepta arhitekture koja se odnosi na paketske mreže.



3

2. Mehanizmi opsluživanja i raspoređivanje paketa

Ovi mehanizmi odreĎuju servisnu disciplinu i ako odreĎena klasa usluge ima neki stepen

hitnosti moguće je uspostaviti sistem prioriteta. RasporeĎivanje paketa (eng. scheduling ) se

vrši mehanizmima koji kontroliraju izbor paketa koji će se isporučiti u izlazne linkove.

Dolazni saobraćaj se zadržava u redovima čekanja, koji su sastavljani najčešće iz više redova i

rasporeĎivača (eng. scheduler ).

FIFO (First In First Out queuing) je najjednostavnija disciplina za rasporeĎivanje paketa u

mreži i podrazumijeva da su paketi smješteni u jedan red čekanja i paketi koji su prije došli u

red čekanja će prije i napustiti isti. Jednostavnost FIFO algoritma i mala cijena

implementacije utiču na slabiji kvalitet usluge jer su tokovi zavisni jedni od drugih tako da povećanje intenziteta saobraćaja jednog toka se negativno odražava na ostale tokove u mreži.

FIFO algoritam ne osigurava garancije za kašnjenje i dostupni opseg s kraja na kraj mreže.

CBQ (Class Based Queuing) je tehnika posluživanja kod koje se paketi razvrstavaju u

različite klase i dodjeljuju redovima čekanja koji korespondiraju tim klasama. Svakom redu se

može dodijeliti odreĎeni postotak izlaznog opsega, a izlazno posluživanje se vrši korištenjem

RR ( Round Robin) tehnike. RR je pristup prema kojem, ako posao nije završen u odreĎenom

vremenskom intervalu, on se prekida i vraća u red. Ova aktivnost se ponavlja sve dok se

posao završi. Da bi saobraćaj sa striktnim prioritetom imao što manje kašnjenja, neophodno je

vremensko rasporeĎivanje saobraćaja, a to je omogućeno korištenjem WRR (Weighted Round

Robin) algoritma koji prioritetnom saobraćaju dodjeljuje težinski faktor.

Slika 1. WRR (Weighted Round Robin) mehanizam

RUTER

Klasa 1

Klasa i

Klasa m

Dolazni

tokovi

podataka

Klasifi-

kacija

paketa



4

WRR predstavlja poboljšanu verziju RR algoritma. Ako su svi paketi iste veličine, bazični RR

vremenski rasporeĎivač prenosi jednak broj paketa od strane svakog korisnika. Kak o bi se

osiguralo da svi korisnici dobiju jednak pristup portu, rasporeĎivač računa garantovanu bzinu

koju bi svaki korisnik trebao dobiti. RasporeĎivač šalje saobraćaj svakog korisnika jedan

kratak period i prelazi na sljedećeg korisnika. Kad doĎe do zadnjeg korisnika on se vraća na

početak petlje i ponovo prelazi na prvog korisnika.

FQ (Fair Queuing) ili pravedno natjecanje je tehnika posluživanja kod koje su paketi

rasporeĎeni po tokovima i dodijeljeni redovima čekanja za odgovarajuće tokove. FQ

disciplina se takoĎer naziva i per-flow ili flow-based queuing . Kod algoritama koji se koriste,

udio opsega jednog toka je predstavljen realnim brojem. FQ mehanizmi pokušavaju alocirati

zagušenje ili opseg proporcionalan težinama aktivnih tokova. Ukoliko tok ne troši cijeli opsegna koji ima pravo, taj opseg se dodjeljuje tokovima kojima nedostaje opsega proporcionalno

njihovim težinama. FQ garantuje tokovima njihov dodijeljeni (rezervisani) opseg i mogućnost

za eventualno još opsega koji je slobodan. Postoje različite forme kao što su: min-max fair

sharing, model fluida, GPS (Generalized Processor Sharing ) ili generalizirano dijeljenje

procesora, WFQ (Weighted Fair Queuing) ili težinsko pravedno čekanje, WF2Q (Worst-Case

Fair WFQ), Hijerarhijski WFQ, DRR ( Deficit Round Robin).

PQ (Priority Queuing ) znači da se paketi prvo klasificiraju i pohranjuju u redove čekanja sa

različitim prioritetom. Pojedini redovi imaju prioritete u odnosu na ostale, a unutar svakog

takvog reda paketi se poslužuju po FIFO disciplini. Klijent odreĎenog nivoa se opslužuje

nakon što je opslužen klijent većeg prioriteta (statički prioritet i dinamički prioritet) ili se

koristi pre-empti mehanizam: klijent sa višim prioritetom prekida izvršenje usluge nižeg

prioriteta (nastavak od početka ili tamo gdje se stalo). U današnjim mrežama se koriste

dinamički prioriteti da bi se izbjegla situacija da korisnici sa niskim prioritetom dugo čekaju.

3. Upravljanje redovima (baferima)

Upravljanje redovima čine mehanizmi koji odlučuju koji će paketi biti stavljeni na čekanje i

odlučuju o odbacivanju paketa. Upravljanja baferima se može realizovati na više načina i

mehanizmi za upravljanje se uglavnom razlikuju po kriterijimima odbacivanja paketa.



5

DropTail je najjednostavnija disciplina prema kojoj će se, u slučaju da dolazni saobraćaj

prelazi kapacitet odlaznog kanala, befer puniti dok ne iskoristi cijeli kapacitet, a potom će se

svi dolazni paketi odbacivati. U slučaju TCP saobraćaja, ukoliko doĎe do odbacivanja paketa,

svi TCP izvori će redukovati brzinu slanja. Poslije nekog vremena TCP izvori će ponovo

povećati brzinu slanja paketa, do sljedećeg zagušenja što rezultuje fenomenom poznatim kao

globalna TCP sinhronizacija. Front drop je takva disciplnina odbacivanja paketa prema kojoj

se čuvaju novopristigli paketi na račun onih koji najduže čekaju u redu. Random drop čuva

novopristigle pakete u redu čekanja, uz odbacivanje slučajno izabranog paketa iz reda.

AQM ( Active Queue Management ) tehnikama se nastoji uspostavljanje optimalnog odnosa

izmeĎu smanjenja izgubljenih paketa i smanjenja kašnjenja u baferima. Kada je bafer

popunjen može doći do dugotrajnih perioda zagušenja. To je naročito izraženo u slučajusaobraćaja sa naglim povećanjima intenziteta - „burst saobraćaj“. AQM mehanizmi ili

aktivno upravljanje redovima čekanja kao kriterij ne koriste fiksnu veličinu maksimalnog

kapaciteta bafera, nego daju rješenje problema adaptivnim smanjenjem srednje popunjenosti

bafera, a obuhvataju nekoliko različitih implementacija. Najpoznatija i najkorištenija verzija

AQM tehnike je RED ( Random Early Detection) tehnika ili slučajna preventivna detekcija, a

detal jnije objašnjenje ove tehnike se može naći u RFC2309.

Slika 2. Funkcije odbacivanja paketa uz Drop-Tail i AQM

RED je AQM algoritam koji je najefikasniji pri radu sa protokolima za koje je gubitak paketa

indikacija zagušenja. Na čvorovima mreže se posmatra opretećenje i ako doĎe do povećanja

saobraćaja, RED vrši stohastičko odbacivanje paketa i dosta efikasno radi sa pilagodljivim

izvorima saobraćaja. Ova tehnika podrazumijeva da se odbacuju novopristigli paketi prema

probabilističkom zakonu zasnovanom na prosječnoj veličini reda čekanja jer ne pravi razliku



6

Srednji broj paketa u reduminth maxth

max p

1

Vjerovatnoća odbacivanja

izmeĎu pojedinih tokova. RED metodu karakteriše održavanje male prosječne popunjenosti

bafera, dok njegova fizička dužina ostaje dovoljo velika da bi se kompenzirali povremeni

burstovi. Postavljaju se dva praga za srednju veličinu reda. Jedan prag odreĎuje srednju

vrijednost ispod koje niti jedan paket neće biti odbačen (miminalni prag - minth), a drugi

veličinu reda iznad koje se svi paketi odbacuju (maksimalni prag - maxth). Za red čekanja čija

je srednja veličina izmeĎu ove dvije vrijednosti, vjerovatnoća odbacivanja proporcionalna je

srednjoj veličini reda (slika 3). Ef ektivnost RED tehnike ovisi od toga kako su podešeni

relevantni parametri.

Slika 3. Vjerovatnoća odbacivanja paketa u RED

Kada popunjenost bafera preĎe vrijednost maxth, RED bafer se ponaša kao standardni

DropTail tako da se uspješno kompeziraju kratkotrajnu burstovi. Poteškoća kod ove tehnike jeda kod CBR saobraćaja (npr. audio streaming ), njeno korištenje zahtijeva velike bafere za

kompenzaciju jittera, koji sa svoje strane uvode veliko kašnjenje.

Ne postoji jedan fiksan skup vrijednosti parametara koji radi dobro za sve tipove saobraćaja i

scenarija zagušenja i zbog toga se javljaju razne RED varijacije kao što su Flow RED, Gentle

RED, Weighted RED, itd. Modifikacije RED algoritma temelje se na posmatranju i analizi

većeg broja parametara, tako da nisu svi isplativi za primjenu u realnim okruženjima. Npr.

WRED predstavlja poboljšanu verziju RED metode. Ne tretira se svaki različito markirani paket isto, već se stvara više profila odbacivanja paketa.

4. Kontrola toka i protokoli za izbjegavanje zagušenja

Potreba za kontrolom toka u komunikacijskim mrežama javlja se zbog ograničenih resursa,

odnosno kapaciteta kanala i brzine prijemnika. Kontrola toka je samo jedna od metoda

kontrole zagušenja, s njom je usko povezana pa se ova dva pojma često poistovjećuju.



7

Zadatak mehanizama kontrole toka je da brzinu slanja podataka predajnika prilagodi trenutno

dostupnim mrežnim resursima.

Ovisno o trajanju zaušenja, razlikuje se: permanentno, periodičko, privremeno i trenutno

zagušenje. Permanentno zagušenje se izbjegava pravovremenim planiranjem i povećavanjem

resursa, a periodičko politikom cijena, kontrolom pristupa i dinamičkim usmjeravanjem. Za

izbjegavanje privremenog zagušenja koristi se kontrola toka i kontrola pristupa. Kontrola toka

je osnovni mehanizam izbjegavanja zagušenja kod podatkovnog saobraćaja, a kontrola

pristupa kod neelastičnog saobraćaja u stvarnom vremenu. Privremeno zagušenje u paketnim

mrežama je posljedica dinamike uspostave i prekida veza, a pogodan mehanizam otklanjanja

ovog zagušenja je odbacivanje paketa u čvorištima mreže. Trenutno zagušenje traje prekratko

da bi se na njega mogla primijeniti kontrola toka, pa se primjenjuje oblikovanje saobraćaja, aodbacivanje paketa služi za njegovo otklanjanje.

Ovisno o izboru kriterija algoritmi ili protokoli za kontrolu toka mogu se grupirati kao

prozorski i algoritmi brzine prijenosa, algoritmi s implicitnom i eksplicitnom dojavom

zagušenja, hop-by-hop i algoritmi s kraja na kraj, algoritmi predajnika, prijemnika i čvorišta,

itd. Neki radovi predlažu drugačiji pristup klasifikaciji algoritama kontrole toka.

TCP (Transmission Control Protocol) je protokol koji omogućuje pouzdani prijenos iuključuje mehanizme izbjegavanja zagušenja u mreži. Tri temeljna algoritma na kojima se

zasniva rad TCP protokola su: spori start (eng. slow start ), izbjegavnje zagušenja (eng.

congestion avoidance) i brzo ponovno slanje (eng. fast retransmission). Navedeni algoritmi

vrijede za ''temeljni TCP'', tj. Tahoe TCP dok se u ostalim varijantama protokola uvode

poboljšanja. Tako se za Reno TCP dodaje algoritam ubrzanog oporavka (eng. fast recovery)

koji se najčešće implementira zajedno sa fast retransmission. Razlog implementacije ovih

algoritama je izbjegavanje pogrešnog zaključka o gubitku paketa koji se može javiti uslučajevima kada segmenti na prijemnik stižu u izmijenjenom redoslijedu. Paketi koji su

pristigli na taj način se prihvataju u bafer, više ne koriste mrežene resurse i ne utiču na

zagušenje mreže, pa izvor ne bi trebao da djeluje slow-start mehanizmom koji je indikator

zagušenja. Fast retransmit/fast recovery omogućavaju da se ne čeka istek vremena

retransmisije RTO ( Retransmission Timeout ) intervala kako bi se poslao odgovarajući

segment što znači da ovaj algoritam omogućuje da se umjesto pokretanja sporog starta nakon

primanja ponovljenih potvrda (uzimaju se u obzir tri potvrde) nastavi s izbjegavanjem



8

zagušenja. Time se povećava iskoristivost mrežnih resursa jer se ne čeka na istek vremenskog

brojača te ponovnog slanja. Varijablu prozora zagušenja (eng. congestion window) ima

prijemna i predajna strana. RTO procjena se vrši na osnovu uzimanja RTT (Round Trip Time)

uzoraka vremena. RTO parametar je dio slow-start mehanizma upravljanja prozorom. Ako

nova potvrda (ACK) ne stigne unutar RTO intervala, procjena RTO tajmera se mora

udvostručiti. Udvostručenje RTO tajmera je bitan mehanizam pri pojavi naglih RTO

promjena, a ima za cilj sprječavan je nepotrebnih retransmisija i izazivanje potpunog kolapsa

mreže. Za to vrijeme će svi paketi napustiti mrežu i ona ostaje neiskorištena.

Usmjeravanje saobraćaja je za paketske mreže pomoćni postupak izbjegavanja zagušenja, dok

je kontrola toka glavni mehanizam. Suština mehanizma prozorske kontrole toka je u tome da

se ograniči broj paketa koje izvorište može poslati. Za svaku detekciju gubitka veličina

prozora se smanjuje za pola i ovaj algoritam se naziva algoritam inkrementalnog povećanja i

multiplikativnog smanjenja AIMD ( Aditive increase/multiplicative – decrease).

UDP( User Datagram Protocol) je prvobitno razvijen za prenos vrlo kratkih poruka za koje je

TCP bio nepraktičan i nepotrebno kompleksan. UDP je pogodan za aplikacije u realnom

vremenu zbog toga što uvodi manje kašnjenje i jitter u usporedbi sa TCP protokolom zbog

nepostojanja mehanizma retransmisije. TakoĎer, UDP zbog svoje nekonekcijske prirode nema

potrebu za uspostavljanjem konekcije prije slanja paketa. Odsustvo konekcije i kontrole toka

omogućavaju UDP protokolu postizanje manjeg kašnjenja od TCP. Problem ovog protokola

je da UDP nije pouzdan protokol za prenos. U slučajevima da gubici paketa nisu prioritetan

faktor kvaliteta usluge, UDP je pogodan protokol za prenos aplikacija u realnom vremenu, jer

kod većine ovakvih aplikacija svi podaci nisu neophodni za stepen zadovoljstva korisnika.

RTP (Real-Time Protocol) je transportni protokol koji podržava prijenos u realnom vremenu.

Ovaj protokol je razvijen u cilju prevazilaženja nedostatka UDP protokola vezanog zanepouzdan prijenos podataka u realnom vremenu. Usluge koje pruža RTP su vremenska

rekonstrukcija, otkrivanje izgubljenih paketa, sigurnost i identifikacija sadržaja. RTP je

dizajniran primarno za višeodredišno slanje, pa kako je TCP konekcijski orijentisan i

omogućuje direktnu vezu to nije pogodno za RTP (zato se koristi UDP). TakoĎer, za real-time

aplikacije pouzdanost isporuke nije jednako važna kao pravovremenost dolaska podataka jer

ako protokol insistira na pouzdanom prijenosu i traži da se izgubljeni paketi ponovno pošalju,

to će povećati kašnjenje i zagušiti mrežu. RTP ne garantuje siguran prenos podataka, kontrolu



9

toka ili zagušenja i rezervaciju resursa, ali omogućava osnovne funkcionalnosti potrebne za

prenos real-time saobraćaja u paketskim mrežama. RTP omogućava vremensko označavanje,

prepoznavanje vrste saobraćaja, numeraciju paketa unutar niza i razne druge mehanizme koji

se brinu o pravovremenom dolasku paketa na odredište. Svi pomenuti mehanizmi

implementiraju se u RTP zaglavlje. RTP paketi omogućavaju i funkcije kao što su:

identifikaciju izvora sinhronizacija različitih medija i skaliranje kontrolnih informacija kako

bi se ograničio saobraćaj samih kontrolnih informacija.

Vremensko označivanje (eng. timestamping) je najvažniji podatak za real-time aplikacije.

Predajnik upisuje trenutak uzorkovanja prvog uzorka, a nakon prijema paketa prijemnik

koristi vremenske oznake kako bi pravilno rekonstruirao podatke. Iako RTP nije zadužen za

sihronizaciju, vremenske oznake mogu služiti i za meĎusobnu sinhronizaciju različitih medijakao što su audio i video u MPEG-u. Identifikacija vrste informacionog sadržaja odreĎuje

format sadržaja i tip kompresije i kodiranja. Osnovni tipovi informacionog sadržaja su

definisani u RFC1890. U jednom trenutku prenosa izvor može slati samo jednu vrstu

informacionog sadržaja. UDP ne isporučuje pakete vremenskim slijedom kojim su odaslani,

pa se koristi numeracija paketa za pravilno slaganje paketa po prijemu. Numeracija takoĎer

predstavlja mehanizam za otkrivanje gubitaka. Identifikacija izvora omogućava aplikaciji na

prijemniku da odredi sa kojeg izvora dolaze podaci (primjenjuje se u video konferencijama).

RTCP (Real-Time Control Protocol) predstavlja kontrolni protokol predviĎen za rad zajedno

sa RTP-om. Sudionici RTP sesi je periodično šalju RTCP pakete da bi obavijestili izvor o

kvalitetu isporuke (dijagnostika) i dostavili svoje podatke (eng. membership). Glavna uloga

ovog protokola je nadgledanje kvaliteta usluge i kontrola zagušenja. RTCP daje povratnu

informaciju aplikaciji o kvaliteti distribucije podataka.

ECN (Explicit Congestion Notification) ili eksplicitno obavještenje o zagušenju su metoderazvijene u cilju izbjegavanja prekomjernih kašnjenja zbog retransmisije paketa poslije

zagušenja. ECN algoritam je definisan u RFC3168, a prvobitno je definisan za Frame Relay i

ATM mreže, a poslije je prilagoĎen IP konceptu. Uvodi markiranje paketa prije njihovog

odbacivanja u cilju oglašavanja potencijalnog zagušenja. Kontrola zagušenja se implementira

na mrežnom sloju, jer se markiranje obavlja u dijelu ToS polja IP paketa. Obavijest o početku

zagušenja stiže sa rutera do izvora paketa u toku jednog RTT intervala. Ovo vrijeme je

najčešće kraće od RTO intervala, tako da se informacija o nailasku zagušenja prosljeĎuje brže



10

u odnosu na izolovano dejstvo TCP mehanizama. Po prijemu označenog paketa, predajnik sa

ECN mehanizmom reaguje u osnovi na isti način kao da je registrovao odbacivanje paketa, tj.

smanjenjem generisanja saobraćaja.

5. Oblikovanje saobraćaja

Oblikovanje saobraćaja predstavlja kontrolu brzine i količine saobraćaja koji ulazi u mrežu.

Oblikovanje saobraćaja se obično obavlja izmeĎu predajnika podataka i čvorova na rubu

mreže. Ograničavanje ili utvrĎivanje saobraćajne politike (eng . traffic policing ) predstavlja

mehanizam kojim se ograničava propusni opseg za odreĎeni tip saobraćaja. Glavne metode

oblikovanja saobraćaja su: leaky bucket i token bucket.

Leaky bucket (cureći lijevak) metoda održava odlazni saobraćaj na konstantnoj brzini bez

obzira na brzinu dolaznog saobraćaja. Svi dolazni paketi koji „preliju lijevak“ se odbacuju.

Parametri koji karakterišu ovu metodu (veličina lijevka i izlazna brzina) se mogu podesiti.

Token bucket (žetonski lijevak) metoda nije tako stroga prema izlaznom saobraćaju jer

omogućavaje izlaznim paketima da napuštaju lijevak brzinom kojom pristižu ali samo u

slučaju da žetoni nisu potrošeni. Žetoni se generišu fiksnom brzinom i pohranjuju u žetonski

lijevak dok se ne napuni, a troše se prilikom propuštanja paketa kroz „ lijevak “. Na ovaj način

je omogućeno da se i burstovi mogu propuštati, ali u tom slučaju se troši više žetona.

Slika 4. Limitator brzine koji koristi jedan Token Bucket



11

Svaki žeton se obično odnosi na bajt informacije, ali to opet zavisi od proizvoĎača. Dok ruter

vrši prosljeĎivanje paketa, on istovremeno uklanja žetone iz kante - istom brzinom kojom se

paketi prosljeĎuju. Za razliku od LB metoda, TB nema strategiju odbacivanja paketa, već

ostavlja baferu da odluči kako da odbacuje pakete ukoliko se žetoni potroše. Ponekad interfejs

nastoji da napusti više paketa nego što je žetona u kanti i to dovodi do odbacivanja paketa.

Parametri koji karakterišu TB su konfigurabilna: veličina žetonskog lijevka i brzina

generisanja žetona. LB i TB mogu se koristiti skupa npr. saobraćaj se prvo može oblikovati

TB metodom, a poslije LB metodom eliminirati neželjene burstove.

Moguće su izvedbe i sa kombinacijom dva žetonska lijevka. Ovi algoritmi rade na istim

principima kao i kod jednog žetonskog lijevka, s tim da se koriste dvije žetonske kante. U

ovom slučaju koriste se različite oznake (boje) paketa u procesu ograničavanja brzine pričemu je označavanje potpuno interan proces rutera. To je dio trobojnog mehanizma sa dvije

definisane brzine (eng. two-rate three color mechanism). Prva kanta se konfiguriše sa

odreĎenom vršnom brzinom (eng. peak rate) i vršnom veličinom snopa (eng. peak burst ).

Druga kanta se dopunjava manjom ugovorenom (obaveznom) brzinom (eng. commited rate) i

ima manju ugovorenu (obaveznu) veličinu snopa (eng. commited burst ). Kada paket treba da

se prenese, prvo se nastoje povući žetoni iz prve kante, a zatim se provjerava i druga kanta. U

zavisnosti da li je brzina paketa ispod ili iznad ugovorene brzinepaketi mogu biti markiranirazličitim bojama koje označavaju različite prioritete.

Slika 5. Limitator brzine koji koristi dualni Token Bucket



12

Klasifikacija saobraćaja se može obavljati na nivou toka ili paketa. Na rubu mreže,

mehanizmi zaduženi za klasifikaciju sadržaja provjeravaju predodreĎena polja na zaglavljima

paketa i odreĎuju kojem toku paket pripada, kao i odgovarajući SLA.

Označavanje paketa se vrši promjenom vrijednosti nekog polja na zaglavlju paketa koje je

standardizirano za različite implementacije mreža. Ovo označavanje se vrši prema specifičnoj

klasi usluge koju zahtijevaju, a paketi se obično markiraju na izvoru informacije ili na nekom

čvoru u mreži. Paketi se mogu označavati i ovisno o rezultatima mjerenja saobraćaja u mreži.

Kriterij za markiranje se mora dinamički podešavati kako se mijenja stanje u mreži, a za

dinamičku konfiguraciju se može korisititi RSVP.

Upravljanje saobraćajem se vrši mehanizmima koji odreĎuju da li saobraćaj izmeĎu dva

čvora na odreĎenom toku odgovara dogovorenom nivou usluge (SLA). Paketi koji ne

potpadaju pod dogovoreni SLA se obično odbacuju.

6. Zaključak

Osiguranje mrežnih QoS parametara u IP mreži je neophodan preduslov kako bi se ostvarili

postavljeni ciljevi, a to su: zadovoljstvo korisnika i uspjeh na tržištu. Zadovoljstvo korisnika

zavisi i od niva usluge koji omogućava mreža. Nivo usluge koja se pruža preko mreže je

mjerljiv kroz vrijednosti mrežnih QoS parametara. Osnovni QoS parametri koji su mjerljivi

su: gubitci, kašnjenje, jitter i propusni opseg i na osnovu navedenih parametara se mogu

testirati različiti mehanizmi. U preporukama su date vrijednosti za navedene parametre i u

skladu sa tim preporukama se može provjeravati ispunjenje odreĎenog nivoa QoS -a. Kvalitet

neke usluge zavisi od velikog broja faktora, a ovaj rad se zadržao u okvirima parametara koje

je potrebno osigurati u mreži.

Zbog razvo ja velikog broja različitih usluga, koje postavljaju različite zahtjeve prema mreži,

neophodno je osigurati mehanizme koji će omogućiti zadovoljavajući kvalitet usluge.

Mehanizmi za osiguranje mrežnih QoS parametara imaju različite ciljeve tako da su neki

zaduženi za rasporeĎivanje paketa, upravljanje redovima čekanja, izbjegavanje zagušenja itd.

Implemetacija pojedinih mehanizama zavisi od potreba za osiguranjem odreĎenih parametara

i cijene njihove implementacije.



13

8. Literatura

[1] B. Braden (USC/ISI ) i ostali autori: „ Recommendations on Queue Management and Congestion

Avoidance in the Internet“, IETF RFC 2309, April, 1998.

[2] K. Ramakrishnan (TeraOptic Networks) , S. Floyd (ACIRI) , D. Black (EMC): “The Addition of

Explicit Congestion Notification (ECN) to IP ”, IETF RFC 3168, Septembar, 2001.

[3] J. Babiarz, K. Chan, (Nortel Networks), F. Baker (Cisco Systems): „Configuration Guidelines for

DiffServ Service Classes“, IETF RFC 4594, August 2006.

[4] ITU-T Recommendation G.1000: “Communications Quality of Service: A Framework and

Definitions”, ITU-T 11/2001.

[5] ITU-T Preporuka G.1010 : „ End-user multimedia QoS categories“ ITU-T 11/2001.

[6] ITU-T Recommendation Y.1291: „ An Architectural framework for support of Quality of Service

(QoS) in packet networks“, ITU-T 05/2004.

[7] ITU-T Recommendation Y.1540: “ Internet protocol data communication service – IP packet

transfer and availability performace parameters”, 12/2002.

[8] C.Q. Yang, A.V.S. Reddy, " A taxonomy for congestion control algorithms in packet switching

networks", Network, IEEE, vol. 9, no. 4, July-Aug. 1995.

[9] ITU-T Recommendation E.800: “Terms and Definitions Related to Quality of Service and

Network Performance Including Reliability”, ITU-T 08/93.

[10] Hui-Lan Lu and Igor Faynberg, „An Architectural Framework for Support of Quality of Servicein Packet Networks“, IEEE Communications Magazine, June 2003.

Documents

Kratak pregled nekih od osnovnih QoS mehanizama u paketskim mrežama