Facultatea de Electronică, Telecomunicații si Tehnologia Informației

Quality of service

Profesor coordonator: Studenti: Prof. univ. dr. ing.Stefan Stancescu Popescu Remus-Adrian

Nicolae Andreea –GabrielaOlteanu Alexandru Grupa 441A

Cuprins

1. Mod de funcționare și aplicații (Popescu Remus)..............................................................21.1 Introducere......................................................................................................................21.2 Mecanisme.......................................................................................................................4

1.2.1 Over-provisioning....................................................................................................41.2.2 Protocoale.................................................................................................................51.2.3 Diferențe între DiffServ și IntServ.........................................................................9

2. Metode de ajustare și supraveghere a traficului.................................................................92.1 Pachete de rețea...............................................................................................................92.2 Metoda de supraveghere a traficului de rețea............................................................10

2.2.1 Leaky Bucket (Găleata găurită)..........................................................................102.2.3 Token Bucket sau găleata cu jetoane..................................................................12

3. Aplicații pentru QoS (Niculae Andreea)............................................................................133.1 Voice Over IP......................................................................................................................13 3.1.1 Calitatea serviciilor...................................................................................................14

3.2 IPTV....................................................................................................................................16 3.3 ISCSI...................................................................................................................................194. Prevenirea congestiei cu ajutorul Quality of Service( Olteanu Alexandru).......................21

4.1 Mecanismul “Start-lent” (“Slow-Start”).........................................................................224.2 Mecanismul “Evitarea congestiei” (“Congestion Avoidance”)......................................244.3 Mecanismul “retransmisie rapida” (“Fast Retransmission”).......................................244.4 Mecanismul “recuperare rapida” (“Fast Recovery”)....................................................254.5 Mecanismul de semnalizare implicita..............................................................................254.6 Mecanismul de semnalizare explicita...............................................................................264.7 Teoria controlului congestiei aplicata in QoS..................................................................274.8 Clasificarea algoritmilor de congestie folositi de QoS....................................................28

Bibliografie...................................................................................................................................28

1

1. Mod de funcționare și aplicații

1.1 Introducere

Quality of service a devenit necesar în aplicațiile moderne de internet. Majoritatea soluțiilor QoS sunt realizate la nivelului 3 din stiva osi (network). Pentru a putea realiza o transmisie end to end QoS foloște și layerul 2.

Calitatea servicilor oferă prioritate în funcție de aplicația dorită de utilizator, fulxuri de date. În plus, garantează un anumit nivel de performanță. Cel mai frecvent domeniu pentru QoS este la comunicațiile de voce și vedeo. Furnizează datele cu o viteză mică, reduce bruiajele, ameliorarea pierderilor pachetelor. Sunt două tipuri de aplicații: una care necesită viteză mare, precum cele video sau audio, dar pierderea pe parcursul transmisie inefiind atât de importantă. De exemplu, skype atunci când apar pătrățele pe ecran, nu reprezintă o pierdere mare, iar mesajul este ușor de înțeles. A doua categorie de aplicații sunt cele care necesită o piedere cât mai mică. Acestea sunt mail-ul, transferul de date etc. Aici pierdea de informații este esențială. QoS împarte aceste aplicații în funcție de necesitatea utilizatorului și astfel se economisește din banda de internet.

Quality of service (QoS sau în limba română calitatea servicilor) reprezintă performanța unei rețele telefonice sau de calculatoare, în particular performanța văzută de utilizatorul acelei rețele.

Pentru a putea efectua măsurători ale calității servicilor de rețea trebuie să luăm în calcul mai multe tipuri de eroare ce pot apărea frecvent în topologie.

Erori date de rata de transmisie Bandă Throughput Întârzierea transmisiuni Jitter

2

Erorile date de rata de transmisie pot apărea datorită ratei de transfer a biților sau a compresiei de date. O altă cauză a acestei erori poate fi dată și de aparatele ce realizează conexiunea. De exemplu, un aparat este nou și are o viteză de transfer foarte mare, iar altul are o viteză mică. Apare o problemă de transfer. Aceasta se rezolvă prin aducerea aparatului rapid la o viteză suportată de cel lent.

Banda de internet este definită ca fiind spațiul de frecvențe alocat comunicațiilor pentru internet. Această bandă este mare, dar doar o porțiune din aceasta este utilizabilă. Această porțiune se numeste throughput.

Întârzierea transmisiunii reprezintă timpul necesar pentru a trimite pachetele de biti de la sursă la destinație. Cu alte cuvinte este întârzierea cauzată de rata de date a rețelei. Aceasta nu are legătură cu distanța dintre două noduri. Acet tip de întârziere esre proporțional cu lungimea pachetelor de biți ce trebuie transmiși. Se poate calcula cu ușurință folosind următoarea formulă:

D = N/R

D reprezintă întârzierea transmisiune se notează cu D de la delay și se măsoară în secunde.

N reprezintă numărul de biți.R este rata de transmisie (biți pe secundă).

Jitter-reprezintă variații ale întârzierii transmisiuniei. De obicei, are o referință de ceas pentru a putea fi măsurat. Jitte-ul este foarte periculos în rețea deoarece variază și este dificil de realizat o predicție a acestuia. Spre deosebire de întârzierea transmisiunii, care este ușor de determinat.

Transferul de date random se referă la posibilitatea pachetelor de a avea trasee diferite. Două trasee nu sunt identice ca distanță ,de aici putem avea mici întârzieri și astfel pachetele pot ajunge în altă ordine față de cea în care au plecat.

Erorile pachetelor pot fi date și de pachetele corupte. Această cauza este eroarea de bit. Aceste tipuri de erori sunt produse de zgomot și de alte interferențe. De obicei apar interferențe în comunicațiile fără fir. La cele de cupru apar atunci când lungimea firului este foarte mare. Datoria receptorului este să detecteze acest lucru, iar dacă pachetul se pierde receptorul poate solicita o nouă trimitere a pachetului. [1]

3

1.2 Mecanisme

1.2.1 Over-provisioning

Dacă dorim o comunicare de înaltă calitate putem apela la o alternatică de control QoS complexe, echipând corespunzător rețeaua, astfel încât capacitatea să se bazeze pe estimări de trafic vârf de sarcină. Această modalitate este simplă în cazul rețelelor cu sarcini previzibile de vârf. Această performanță este utilizată pentru diverse aplicații: unele aplicații pretențioase, care influențează banda de internet. Se folosesc la aplicațiile video. Protoculul TCP este unul lacom, fiind un mare consumator de bandă, care face cu ușurință pierderea pachetelor.

Serviciul VoIP (Voice over IP) este o modalitate de înlocuire a serviciilor de telefonie clasică. Calitatea apelului este asemănătoare cu cea tradițională, iar prețul este mai scăzut la VoIP. Dezavantajul constă în complexitatea QoS, dar aceasta este transparența ultilizatorului. Dacă numărul utilizatorilor este mare QoS nu mai poate face față, iar calitatea convorbirii se reduce. Internetul reprezintă o rețea foarte mare și foarte complexă. Aceasta este administrată de mai multe persoane, aceastea se numesc furnizori. Acești furnizori trebuie să aibă un limbaj

4

comun pentru a se înțelege între ei. În plus această rețea complexă are un comportament aleator. Din acest motiv QoS trebuie să fie foarte bine implementat pentru a putea suporta toate probleme ce pot apărea. Multe astfel de probleme sunt noi apărute, deci QoS trebuie cercetat în permanență.

Problema congestiei este foarte importantă, iar QoS se ocupă de tratarea acesteia. Protocolul TCP reduce coliziunile, care ar putea apărea dacă traficul este mare. Aplicațiile de video și /sau VoiP necesită o transmisie în timp real, deci au o latență constantă. Protoculul TCP nu mai este util în această situație. În această situație se foloseste protocolul UDP, care nu este sigur, nu prezintă o verificare a pachetelor primite la recepție, dar este foarte rapid.

1.2.2 Protocoale

Protocoalele cele mai des întâlnite sunt: IntServ, RSVP, MPLS, DiffServ, SBM etc. Cel mai folosit protocol din cele prezentate este DiffServ.

DiffServ se mai numește și servicii diferențiale. Acesta este simplu din punct de vedere al arhitecturii și scalabil. El face o clasificare a traficului și oferă o soluție de tip best effort. Se poate folosi în aplicațiile cu latență mică precum conferințe audio sau video. Un domeniu DiFFServ se poate defini ca o mulțime de routere care au implementat acest serviciu. Figura de mai jos reprezintă un exemplu de DiffServ nod. DiffServr singur nu garantează nici un serviciu al calității. Este de tip end to end. Scopul lui este să livreze pachete printr-un mod diferențial folosind metoda hop by hop. Asta înseamnă că ID-ul noului trafic este adăugat, iar QoS se va degrada. DiffServ se poate folosi împreună cu conexiuenea admission control (CAC) pentru a asigura buna funcționare a rețelei și pentru a asigura o scalabilitate fără a se strica QoS.

5

Elementul ce ne interesează pe noi se numește Assured Forwarding, adica AF. Ne interesează deoarece implementează mecanismul de prioritizare a lansării de pachete. Standardul spune ca fiecare AF are un minim de bandă garantată și se deosebește prin trei nivele diferite de lasare a pachetului. În plus fiecare AF nu ar trebui să folosească același spațiu. Figura de mai sus reprezintă un spațiu cu două nivele de lasare a pachetului.

Arhitectura DiffServ nu spune cât trafic ar trebui alocat pentru fiecare spațiu. Transmisia video ar trebui separată de alte transmisii similare.[2]

IntServ presupune că fiecare router din topologie are implementat protocolul IntServ. Aplicațiile fac programare pentru a stabili o ordine de rulare. IntServ este o arhitectură ce garantează buna funcționare a serviciilor de tip QoS. Acest protocol se foloseste pentru aplicațiile video și audio. Pentru a putea folosi acest tip de arhitectura trebuie cunoscută topologia

6

rețelei(TSPEC). Mai trebuie cunoscută și nevoile retelei (RSPEC). TSPEC folosește altgoritmi de tip token bucket. Ideea de bază este că avem o găleată care se umple ușor de token-uri, care ajung cu o viteză constantă. Fiecare pachet ce este trimis în rețea are atribuit un token. Dacă tokenul lipsește pachetul respectiv nu poate fi trimis. Rata cu care ajung token-urile dau și rata de trafic. RSPEC-urile specifică ce este nevoie pentru a trimite datele. Poate să fie internet normal adică bazat pe pest effort, caz în care nu este nevoie de nici o rezervare.

RSVP sau protocolul ce rezervă resursele. Este localizat la nivelul transport. Scopul lui constă în rezervarea resurselor dintr-o rețea. Acest protocol nu transportă date, scopul lui este mai mult dat de un protocol ce controlează internetul. De exemplu, ICMP, IGMB sau alte protocoale de rutare cunoscute. Fiecare mașină din internet este capabilă să trimită date QoS și un drum la fiecare 30 de secunde. Acestea se răspândesc prin internet. Cei ce vor să asculte aceste date trimit un mesaj de RESV, care dau calea destinatarului. Routerele care leagă destinatarul de expeditor trebuie să decidă dacă ele suportă acest protocol. Dacă nu suportă acest protocol trimit un mesaj de respingere pentru a înștiința pe ascultător. Dacă suportă, se realizează conexiunea și apare schimbul de trafic. Problema acestui sistem este că fiecare router trebuie să suporte acest sistem. În plus un router trebuie să memoreze multe stări. Ca rezultat acest protocol funcționează bine pentru rețele de dimensiuni reduse. Cu cât rețeaua devine mai complexă cu atât protocolul începe să aibă dificultăți.

7

RSVP este un protocol folosit pentru a rezerva resurse, iar acesta folosește semnalizări. Metoda de alocarea a resurselor este descrisă în următoarea secvență de acțiuni:

După ce se stabilește sesiunea la nivelul TCP/UDP, procesul RSVP transmite o cerere pentru a rezerva resurse la un proces RSVP local. Aceasta inițializează sesiunea RSVP

Dacă pasul anterior a fost realizat cu succes, RSVP face o inițializare pentru transmiterea mesajului PATH către aparatul receptor.

Mesajul PATH este recepționat de receptor. RSVP va luat o decizie daca receptorul va avea nevoie de o rezervare de resurse

pentru traficul aferent. În cazul în care rezervarea este acceptata, procesul RSVP va fi apelat.

Receptorul cu procesul RSVP produce mesajul RESV (RE Servation), care este trimis către transmițător.

Mesajul RESV este trimis către procesul RSVP aparținând ruterului intermediar. Acesta creează o cerere de rezervare. Routerul are grijă de managmentul cozilor pentru pachete și mai trebuie să asigure buna funcționare a extragerii datelor din cozi pentru fiecare nod. Se folosesc tehnici de genul fifo, cozi, stive etc.

Controlul traficului primește cererea de la RSVP și trebuie să ia decizii în funție de posibilități. Cele două posibilități alte deciziilor pot fi garantarea sau respingerea rezervării resurselor.

În cazul în care rezervarea nu este garantată se transmite un mesaj de eroare. Acesta va fi primit de către receptor. În caz contrar mesajul RESV este trimis.

Pașii finali (ultimii trei) se repetă pentru fiecare nod intermediar.

8

1.2.3 Diferențe între DiffServ și IntServ

DiffServ este un model pentru a aproviziona QoS în internet prin diferențierea traficului.

IntServ este un model care aprovizionează QoS în internet prin construcția unui circuit virtual în internet folosindu-se de rezervările benzii de internet.

DiffServ nu are nevoie de topologia nodurilor din rețea pentru a păstra în memorie fiecare stare sau informație despre traficul de reța. Pe când IntServ face total opsul. În plus memorarea stării este un task greu de îndeplinit, drept urmare iplementării protocolului IntServ este greu de implementat. Din acest motiv IntServ este recomandat rețelelor de mici dimensiuni. DiffServ se potrivește rețelelor de dimensiuni mari.[3]

2. Metode de ajustare și supraveghere a traficului

2.1 Pachete de rețea

9

Majoritatea pachetelor de rețea se împart în trei părți.

Header

Acesta conține instrucțiuni despre datele pe care pachetul le conține. Aceste instrucțiuni pot fi:

Lungimea pachetului (unele rețele au această lungime fixă, altele nu). Synchronization sau sincronizarea reprezintă mai mulți biți care ajută pachetul să se

integreze în rețea.Numărul pachetului reprezintă ordinea pachetului.Protocolul: pe internet se pot transmite mai multe tipuri de mesaje, protocolul definește

ce fel de pachet este transmis. De exemplu e-mail, web page, video.Adresa destinatie, reprezintă destinația unde ar trebui să ajungă pachetul.Originating address, arată locul de unde provine pachetul.

Payload

Se mai numște și corpul pachetului sau data pachetului. Aici se află datele ce trebuie livrate la destinație. Dacă pachetul are o lungime fixă atunci această zonă poate fi căptușită sau umplută cu informație nulă doar pentru a potrivi lungimea definită.

Trailer

Se mai numeste și footer. De obicei conține biți care spun receptorului dacă a ajuns mesajul care trebuie. Poate avea un corector de erori. Cel mai comun detector de erori este Cyclic Redundancy Chech(CRC). Face suma tuturor biților 1 din payload. Rezultatul este salvat ca un număr hexazecimal în trailer. Receptorul face suma mesajului primit și verificând suma mesajului primit cu suma din trailer se poate depista o eventuală eroare.

2.2 Metoda de supraveghere a traficului de rețea

Aceste mecanisme asigură funcționarea QoS-ului Cele două metode sunt Leaky Bucket sau găleata găurită și Token Bucket sau găleata cu jetoane.

10

2.2.1 Leaky Bucket (Găleata găurită)

Metoda poartă un nume foarte intuitiv. Ne putem imagina un robinet și o găleată care are o gaură în partea de jos. Atâta timp cât viteza de curgere a apei este mai mică sau egală cu viteza de golire această găleată nu se va umple niciodată. Putem să ne imaginăm această găleată în rețea ca fiind un buffer. Pănă se umple menține un flux constant de date. Dacă debitul de date este mai mic sau egal cu cel de ieșire metoda nu va întampina dificultăți.

Se poate observa această analogie și în poza de mai sus. Avantajul acestei metode este dat de costul redus. În plus complexitatea este și ea redusă. Dezavantajul metodei este dat de viteza fluxului de date. Dacă aceasta este prea mare, iar perioada este suficient de lungă pentru a umple bufferul sau găleata, această metodă nu mai poate fi folosită și pot apărea erori.

11

2.2.3 Token Bucket sau găleata cu jetoane

Această metodă este similară cu cea prezentată anterior. Deosebirea majoră constă în modul de ieșire din găleată. Ieșirea nu mai este prin partea de jos, ci pe deasupra găleții. În plus sunt niște jetoane su ștafete care arată ordinea părăsirii pachetelor. Pentru a extrage din găleată o anumită cantitate de apă, aplicația respectivă trebuie să aibă un jeton. Controlărul de ieșire este responsabil de punerea jetoanelor în găleată. Cantitatea de jetoane disponibilă spune și cantitatea de apă ce se poate extrage din găleată. Metoda scoaterii este printr-un burst. Jetoanele se pierd, dacă nu sunt folosite, iar o anumită limită este depășită. Dacă un jeton este pierdut, acesta nu mai poate fi folosit. Pierderea jetoanelor poate fi provocată și de umplerea găleții excesiv, atunci când aceasta dă pe dinafara. Metoda de burst înseamnă o golire a găleții simultană, ceea ce duce la o viteză mai mare.

Această metodă este mai rapidă decât leacky bucket, datorită metodei de burst, care formează burs-uri de trafic. Aceastea reprezintă o viteză mai mare decât media, dar pe o perioadă scurtă. Numărul maxim de jetoane controlează mărimea burst-urilor.

12

Parametrii sistemului sunt: valoarea medie a ratei, dimensiunea burst-ului și valoarea de vârf a ratei.

3. Aplicații pentru QoS

Exista numeroase aplicatii unde calitatea serviciului are o mare importanta.De exemplu,în telefonia IP(care se mai numeste VoIP),în mass-media,in IPTV(Internet Protocol Television).

3.1 Voice Over IP

Pe scurt ,VoIP face trimitere către toate tehnologiile, tehnicile și protocoalele de telecomunicații, sesiuni multimedia și sesiuni de voce peste IP. Un exemplu bun este tehnologia Internet.De asemenea, mai sunt cunoscuți și termenii de telefonie IP,VoBB(voice over broadband),telefonie în bandă largă și telefonie prin Internet, comunicații IP, termeni care se asociază cu VoIP.

Voice over IP folosește protocoale de sesiune destinate controlului în scopul de a deține controlul asupra conectarii, respectiv deconectarii de apeluri,codecuri audio(ajuta la codificarea vocii atunci când aceasta se transmite într-o retea IP digitala audio cu ajutorul unui flux audio). Selecția acestor codecuri are loc după anumite criterii care variaăa în funcție de implementari (există implementari care țin cont dacă banda este ingusta și dacă vorbirea este comprimată),de cerințe de aplicabilitate, de banda de retea dacă este ingustă sau largă.

Voice Over IP include SMS,servicii de comunicare de tip voce, de tip fax și mesaje vocale.Toate aceste aplicați se realizeaăa cu ajutorul internetului. Etapele realizării acestora sunt : configurarea și semnalizarea unui canal de tip multimedia, semnalul vocal este transformat din analog în digital, se codează informația și se transmite sub forma unor pachete IP în rețea , în care pachetele comuăa între ele. Atunci când se receptionează pachetele, etapele au loc în sens invers și anume: se decodează pachetele IP, semnalul vocal se tranformă din digital în analog și astfel se ajunge la forma initială , la fluxul original. In general, atunci când se folosesc protocoalele IP pentru orice aplicație de voce către sisteme digitale,este vorba despre telefonie IP. La rândul ei, foloseste pentru a transfera apeluri telefonice .

De exemplu, Skype este o rețea inchiăa care are o baza de date cu useri privați.Facilitatea constă în apeluri gratis între utilizatorii din aceasta rețea, însă acestia nu au posibilitatea să efectueze apeluri și în alte rețele ,acest lucru fiind o limitare a utilizatorilor. Un alt exemplu este Google Talk, care au apelat la Voice Over IP și care oferă posibilitatea de apelare între două rețele diferite pe Internet.Voice Over IP se poate folosi pe Internet, pe smartphone-uri și alte dispozitive, astfel incât toți utilizatorii acestora pot beneficia de apeluri și schimb de mesaje prin Wi-fi și chiar 3G.

13

Solutie comuna Voice Over IP [8]

3.1.1 Calitatea serviciilor

Rețeaua telefonică publică care are circuite comutate este din punct de vedere al fiabilitatii la un nivel mai inalt decat comunicarea de pe retea IP,intrucat aceasta din urma nu pune la dispozitie mecanisme care sa se bazeze pe retea in scopul asigurarii pachetelor de date pentru a nu se pierde si mai ales pentru a fi livrate in ordinea care trebuie.Prin urmare, Voice Over IP este o retea care nu ofera garantie in ceea ce priveste calitatea serviciilor.Tocmai din aceasta cauza ,pot aparea probleme de proasta transmisie si de atenuare a calitatii.In acest caz, regula de trafic se bazeaza pe algoritmul FCFS(primul care vine, este primul servit).In mod automat, de trafic se ocupa niste routere de retea.Pentru Voice Over IP exista anumite praguri care pot fi depasite in cazul in care se acceseaza linkuri unde traficul pe acestea este foarte mare, caz in care routerele de retea introduc latenta.Pentru a micsora latenta, se poate semnaliza faptul ca pachetele sunt sensibile la intarzieri, care sunt generate de distanta pe care o parcurg pachetele si cel mai important este faptul ca acestea nu pot fi controlate.De aceea, pentru minimizarea latentei, poate fi folosita metoda DiffServ.

Pachetele Voice Over IP nu se pot trimite in mod intamplator. Fiecare pachet trebuie sa se termine de transmis pentru a putea incepe transmisia altuia.Exista si pachete care sunt mai putin importante, fapt care se poate anticipa intr-un fel sau altul chiar in timpul unei transmisii,insa acest lucru este destul de rar, mai ales in cazul legaturilor unde timpul de transmisie este foarte mic , iar viteza este foarte mare. Pentru a beneficia de legaturi de viteza mai mica, se apeleaza la DSL(Digital Subscriber Line), care are rolul de a reduce din timpul foarte mare atunci cand se realizeaza transferul, acest lucru realizandu-se prin faptul ca se micsoreaza unitatea de transmisie care este aproape maxima. DSL contine in interior ATM( module care realizeaza transferul in

14

mod asincron), desi pun la dispozitie si conexiuni de tipul USB sau Ethernet.ATM-urile sunt caracterizate de o interfata care are adaptarea 5, folosita pentru impartirea pachetelor Ethernet in mai multe celule de tip ATM inseriate de 53 de biti. Aceste celule ajută la reconstruirea pachetelor atunci când ajung la receptor.La randul sau, ATM contine un VCI(identificator de circuit virtual), care are rolul de a multiplexa CR-uri(circuit virtual activ), netinând cont de ordine. Ba mai mult, celule care aparțin aceluiași VCI se trimit in mod secvential.De cele mai multe ori,fiecare client beneficiază de propriul său VCI in scopul unei transmisii de inaltă calitate.Astfel că pachetele trebuie să se transmiăa integral ca să inceapă transmisia altui pachet. Se tine cont foarte mult și de prioritate. Dacă, de exemplu, un CVI are o prioritate mare, iar pachetele de date au prioritate mică, acesta ar putea fi suspendat in timpul transmisiei, iar un alt pachet va relua transmisia. Insă pachetele care au o prioritate ridicată vor aștepta 53 de biti ca sa inceapa din nou transmisia, deoarece multiplexarea de legături se realizează de tipul celulă cu celulă. Insă, intârzierile care sunt fixe, nu se pot controla, deoarece cauza lor este distanța parcursă de pachete si implică probleme mari, mai ales atunci când au legatură și circuite prin satelit.

Toate datele, inclusiv vocea, se transmit in pachete si sunt caracterizate de o capacitate fixă, aproape maximă. Din acest motiv, poate apărea congestia si pachetele pot fi vulnerabile la atacuri Dos. Dacă avem un circuit care comută, dar nu are o capacitate suficient de mare, nu se mai poate realiza conexiunea , iar calitatea datelor se va degrada intr-un mod vizibil, mai ales convorbirile telefonice. Exista situatii când , pe anumite legături, sarcina suferă o crestere rapidă astfel incât se supraincălzeste coada, ceea ce conduce la pierderea pachetelor de date si ale rezultatelor din urma congestionarii. Atunci se apelează TCP, un protocol de transport, in scopul reducerii ratei de transmisie si atenuării congestiei. De cele mai multe ori, Voice Over IP foloseste UDP, intrucât oferă o latentă mult mai mare atunci când se recuperează datele din urma congestionarii, si astfel se eviăa pierderea pachetelor si se retransmit imediat. Rearanjarea pachetelor care respectă ordinea de transmisie si recuperarea pachetelor care intârzie sau nu mai sosesc ii revine receptorului .

Pentru a functiona Voice Over IP, se folosesc următoarele protocoale:

1)MGCP(Media Gateway Control Protocol) -se foloseste cel mai mult pentru televiziunea prin cablu

-alte utilizari: servicul de voce pe baza de IP ,video la cerere-arhitectura sa este de tipul stapan-sclav-este alcatuit din 2 entitati: MGC(Media Gateway Controller):are rolul stapanului

MG(Media Gateway): are rolul sclavului

2)RTP(Real Time Transport Protocol)3)SIP(Session Initiation Protocol)=Protocol de initializare a sesiunii

-reprezinta un protocol de semnalizare-este situat la nivel de aplicatie in cadrul stivei OSI

15

-este folosit pentru a creea, modifica sau incheia sesiuni intre participanti-sesiunile pot fi : apeluri telefonice .multimedia,conferinte-complexitatea sa este mica,dispunand de 6 metode-este total independent de nivelul transport-se poate utiliza impreuna cu TCP,UDP si ATM-se bazeaza in primul rand pe mesaje text

4)SDP(Session Description Protocol)5)H.323

-a aparut pentru prima oara in anul 1996-se numara printre primele protocoale de Voice Over IP care a initial serviciile pe o retea locala -este folosit in aplicatiile pentru trafic atunci cand distantele sunt foarte lungi6)IMS(IP Multimedia Subsystem)

Aplicatiile pe care le pot folosi clientii Voice Over Ip sunt :

-Call Romania-Google Talk-Voipro-Skype-Yahoo Messenger

Voice Over IP are urmatoarele avantaje:-costul, care este relativ mic;-utilizatorii Voice Over Ip poate efectua apeluri internationale care sunt ieftine;-apeluri intre toti ulilizatorii care folosesc Voice Over IP sunt gratuite;-utilizarea altor servicii in retea a utilizatorilor nu implica costuri suplimentare.

3.2 IPTV

IPTV(Internet Protocol Television) poate fi definit ca un sistem care , cu ajutorul unei retele cu comutare a pachetelor si a protocoalelor internet, livreaza servicii de televiziune, lasand deoparte semnalul prin satelit in favoarea internetului.Ca definitie oficiala, IPTV este o multime de servicii multimedia(de exemple, video, text, audio, televiziune) care se realizeaza pe baza retelelor IP.De-a lungul timpului, s-au incercat mai multe definitii pentru IPTV,insa au ramas doar la nivel de idei.

16

Astfel, serviciile de Internet Protocol Television pot fi impartite dupa cum urmeaza:-televiziune care este inregistrata( de exemplu, vizionare unei emisiuni/program TV in reluare sau derularea acestora de la inceput)-televiziune in direct;-VOD(video la cerere): este separat de programele televizate;

Folosind IPTV, exista mai multe ocazii pentru a crea o exeprienta placuta ,interactiva si chiar personalizata atunci cand se vizioneaza un canal TV, prin faptul ca se poate include un program bine definit care sa aiba mai multe faciliati( sa se caute un anumit program dupa nume, sau ora, sa afle date despre un anumit jucator atunci cand vizioneaza un meci, sau sa transpuna ceea ce vad pe calculator pe televizor, sa isi foloseasca propriul telefon mobil pe post de telecomanda pentru a-si a prelua controlul asupra televizorului).

Interactivitatea este un plus al IPTV, intrucat este nevoie de un canal de rapuns pentru ca toate lucrurile de mai sus sa fie posibile si sa exista o interactiune productiva intre receptor si emitator. Acest lucru nu este posibil la televiziunile prin satelit sau prin cablu. De aceea, s-a incercat combinarea retelelor de date cu retelele tv.

Un alt plus al retelelor care se bazeaza pe IP este ca au posibilitatea sa se integreze, mai ales cand se folosesc solutii care se bazeaza pe IMS. Acestea implica o interactiune intre serviciile care exista deja in scopul de a crea alte servicii, la care se adauga alte valori(de exemplu, un id al celui care apeleaza sa se afiseze pe ecran, mai apoi sa se obtina acel id pe un televizor , iar dupa aceea sa poata fi controlat).Toate serviciile care se bazeaza pe IP depun eforturi care sa ajute toti utilizatorii sa isi foloseasca televizorul intr-un mod cat mai simplificat si sa aiba acces din orice loc si la orice ora. Acest lucru poate fi posibil prin intermediul telefoanelor mobile si calculatoarelor la care sa se adauge servicii pentru a exista o interconectare intre acestea doua si televizor.

Insa, Internet Protocol Television are o sensibilitate ridicata in cazul in care se pierd pachete sau intervin intarzieri , daca datele sunt mai putin sigure. Pe langa acestea, la IPTV se impun cerinte in ceea ce priveste viteza. Aceste cerinte au scopul de a oferi un numar corect de cadre care se transmit pe secunda , tocmai pentru a se transmite imagini aflate in miscare.Acest lucru conduce la o viteza limitata in ceea ce priveste conexiunea si latimea de banda care este disponibila poate afecta calitatea sarviciilor,intr-un mod negativ.Se impun restrictii in ceea ce latimea de banda, fapt care conduce la un numar mic de canale care se pot transmite simultan.Viteza de conectare difera de la tara la tara. De exemplu, in Coreea de Sud, viteza minima este de 100 Mbits/secunda, in Anglia viteza minima este cuprinsa intre 3 si 5 Mbits/secunda. Mai exista o problema la conexiunea fara fir cauzate de multipath si de transportul pachetelor de date, nu din cauza latimii de banda care este limitata, asa cum ar fi fost de asteptat. De aceea, trebuie sa se aduca imbunatatiri in ceea ce priveste conexiunea fara fir si sa fabrice echipamente corespunzatoare. De aceea, inca se mai folosesc in interiorul caselor cabluri, in loc de wireless.[5]

Video la cerere este o aplicatie usor de folosit, care ii permite unui utilizator sa isi aleaga un film dintr-un catalog sau sa il caute online, iar dupa ce il selecteaza, difuzarea programului

17

sau filmului selectat incepe imediat, iar utilizatorul poate alege daca il vizioneaza pe televizor sau pe calculator.In spatele acestei aplicatii se ascunde o conexiune care este de tipul punct la punct. Configurarea acestei conexiuni este intre un server de streaming si decodorul aflat in locuinta utilizatorului.Exista mai multe comenzi(inainte, pauza, inapoi), acestea functionand cu ajutorul unui protocol Real Time Streaming Protocol.In general, se utilizeaza MPEG 2,VC 1,MPEG 4, acestea facand parte din codecurile cele mai uzuale. Pentru a evita furtul de informatii, se cripteaza toate programele si emisiunile, fie prin cablu, fie prin satelit.

Cele mai multe cheltuieli in ceea ce priveste Internet protocol Televison se datoreaza actualizarilor de retea si se estimeaza undeva la circa un miliard de euro, totul pentru incercarea de a mari viteza cu care se transfera datele. De aceea, foarte multi furnizori au adoptat ideea de a folosi mai multe canale , chiar si trei, pentru a putea face fata si pentru a mari viteza de la 50 de Mbits pe secunda , ajungand chiar la 100 Mbits pe secunda. Insa cheltuielile pe traficul video sunt mult mai mari, deoarece este nevoie de o rata mai mare de biti pentru perioadele de timp care sunt mai lungi. Acest fapt poarta numele de persistenta si exista o diferenta colosala intre persistenta video si persistenta datelor. In timp de persistenta datelor se invarte in jurul valorii de 6%, persistenta video poate atinge chiar si valoarea de 50%. Cererile video sunt in continua ascensiune, ceea ce insemna ca va fi nevoie de mai multe canale pentru a asigura o calitate cat mai buna atunci cand se transporta datele.

Internet Protocol Television are foarte multe avantaje. Acestea sunt:

-faptul ca poate combina televizunea cu mai multe servicii care se bazeaza pe IP( de exemplu, Voice Over IP, accesul la internet care are o viteza mare) constituie un avantaj major;-atunci cand se schimba o retea IP, se poate transmite in continuare un continut mai mare de date;-utilizatorul are posibilitatea de a alege, deoarece are mai multe optiuni puse la dispozitie;-atunci cand reteaua comuta, aceasta functioneaza diferit, insa datele raman tot in retea, iar utilizatorul isi alege ceea ce vrea sa vada si numai acest lucru va fi redirectionat catre casa utilizatorului.

18

Diagrama de retea simplificata pentru IPTV [9]

3.3 ISCSI

Acest protocol se numeste Internet Small Computer System Interface. El are rolul de a uni protocolul IP cu mediul in care se stocheaza datele din retea. Este o tehnologie de tip standard, care ofera permisiunea de a se transporta datele prin comenzi SCSI catre toate dispozitivele care au rol de a stoca date si inapoi. Prin faptul ca se foloseste SCSI, se introduce

19

un nou concept legat de reteaua de stocare despre care se spune ca poate sa existe in orice loc unde poate ajunge IP.

Prin definitie, iSCSI este un protocol care se foloseste pentru a transforma blocurile de date de intrate/iesire , cu scopul de a putea fi memorate intr-o retea IP. Se foloseste cel mai des pe dispozitivele de memorare, pe servere si pe dispozitivele care efectueaza transfer.La nivelul fizic, foloseste interfata Gigabit Ethernet, care prefera comutatoarele ethernet in locul comutatoarelor de canal care folosesc fibra speciala.iSCSI se caracterizeaza prin faptul ca are o viteza de transfer foarte mare, un cost relativ mic in comparatie cu alte protocoale,poate oferi solutii la distante mari in ceea ce priveste stocarea pentru site-uri si alte servicii.Reteaua IP este la nivel global si nu are limitari in ceea ce priveste distanta. iSCSI de tip HBA , impreuna cu Network Interface Card(este o interfata de stocare), realizeaza conectarea resurselor care se ocupa de stocare la internet.Avantajul protocolului iSCSI este acela ca se poate administra cu usurinta in aplicatii care presupun configurari, informatii referitoare la dispozitiv si permisiuni.[6]

Adaptoarele iSCSI au rolul de a accepta date sub forma de blocuri care vin de la aplicatii, le impart in segmente, iar apoi trimit in retea pachetele IP. Insa in unele situatii se apeleaza si microprocesorul atunci cand se doreste microprocesarea TCP/IP.Avantajul adaptoarelor iSCSI este acela ca lucreaza cu usurinta cu Nic-urile care sunt deja existente. Insa dezavantajul major este acela ca se cere solicitarea intensa a utilizarii microprocesorului atunci cand se proceseaza protoclul TCP/IP.Adaptoarele iSCSI se pot utiliza in servere atunci cand se doreste construirea unei retele in scopul stocarii de date intr-un data center(centru de date). Aceste adaptoare pot fi folosite impreuna cu alte dispozitive iSCSI care de asemenea sunt folosite pentru stocare si alte combinatii formate din comutatoare Ethernet si IP. Acestea din urma , se pot folosi doar daca se mentioneaza acest lucru.iSCSI este compatibil multe aplicatii pe care le folosesc utilizatorii.(de exemplu: baza de date, servicii la nivel de web, sisteme de directoare si fisiere).

Atunci cand se leaga ISCSI la un canal de fibra exista mai multe aplicatii:

-accesul la mediile destinate stocarii se face prin IP;Datorită faptului ca se folosesc adaptoare iSCSI in servere, automat tuturor utilizatorilor

li se permit accesul nelimitat in reteaua IP.Prin faptul ca li se permit acces nelimitat si la servere, se extinde din ce in ce mai mult accesul la mediul in care se stocheaza datele. Rezulta o flexibilitate atunci cand se pot accesa direct din retea anumite informatii dintr-o baza de date.

-cand au loc salvari la distanta, acestea sunt transparente pentru toti utilizatoriiAcest avantaj este deosebit de important mai ales in privinta site-urilor atunci cand se

folosesc combinatii alea comutatoarelor de stocare cu retelele Ip si iSCSI, deoarece toate siteurile

20

pot rula independent. Ba mai mult, acestea vor beneficia de anumite resurse destinate stocarii care apartin serverelor folosite special pentru spatii de stocare cu scopul de a salva informatiile si datele in mod transparent, iar mai apoi sa se poate refaca tot mecanismul.

In plus, aplciatia este folositoare pentru centralizarea anumitor date intr-un singur loc, fara a oferi fiecarei persoane in parte cate un spatiu de stocare, in locuri diferite.

Aplicatiile pentru iSCSI sunt urmatoarele:

-inglobarea mai multor servere si a mai multor dispozitive . Prin aceasta uniune se permite o utilizare mult mai eficienta a resurselor si chiar un mod mult mai simplu de a administra spatiul de stocare. Acest lucru are loc datorita infrastructurii pentru reteaua destinata stocarii, care poate beneficia si ea , la randul ei, de o expansiune mai usoara.

-accesul la locatiile care nu se afla in apropiere si la capacitati de stocare care nu au mai fost folosite

Utilizatorilor le este permis accesul la locatii indepartate, aflate in orice loc pe harta si la distante foarte mari, acest lucru fiind posibil cu ajutorul retelelor destinate stocariipe baza de IP. De exemplu, siteurile pot fi accesate de oriunde, din orice loc si la orice ora si se pot folosit pentru backup offsite(reprezinta tot o stocare de date, dar nu interiorul calculatorului, ci in afara lui si se poate folosit de orice utilizator) sau clustering.

In momentul de fata, se lucreaza cu blocuri de date . Cand se fac operatii pe aceste blocuri, se fac in reteaua IP destinata stocarii. Inainte, toate operatiile se faceau la nivelul fisierelor si in retele Ip de tip local. Faptul ca acum se lucreaza cu blocuri de date reprezinta o facilitate foarte importanta si implica o serie de avantaje , cum ar fi faptul ca utilizatorul poate sa foloseasca retele de tip dedicat sau partajat atunci cand vrea sa efecueze orice operatie in vederea stocarilor de date.

21

Mai multe servere acceseaza datele stocate partajat [10]

4. Prevenirea congestiei cu ajutorul Quality of Service

In cadrul acestui capitol vom acorda o importanta deosebita aspectelor serviciului Quality of Service, ce au drept scop prevenirea congestiei pe canelele de transmisiune a retelei. Insa, in prima instanta, se impune definirea si intelegerea conceptului de „congestie”, inainte de a ne putea orienta catre subiecte mai complexe. Fenomenul de congestie se realizeaza atunci cand numarul de pachete care se trimit printr-un canal de transmisiun, se apropie de capacitatea maxima, astfel mecanismul de prelucrare al retelei neputand face fata cu succes. Asadar, congestia poate fi privita drept un proces de pierde al datelor, din cauza lipsei de spatiu in buffer-ele de stocare ce activeaza in cadrul retelei cu pricina.

22

(Posibila congestie in trimitea pachetelor)

Pentru o buna intelegere asupra fenomenului de congestie, putem privi schema de mai sus, in care observam doua terminale ce doresc a transmite simultan pachete de date, printr-un router. Se presupune ca suma pachetelor ce pleaca de la destinatie este mai mare decat capacitatea de transfer a router-ului, astfel ca, anumite pachete vor fi stocate in buffer-ul acestuia, urmand a fi transmise ulterior. Insa, terminalele incercand a transmite date in continuare, router-ul va stoca in buffer din ce in ce mai multe pachete, in consecinta, din lipsa memoriei o buna parte dintre acestea se vor pierde, aparand astfel fenomenul de „congestie”. De obicei, se incearca o controlare a fenomenului de „aglomerare a pachetelor” (termen pe care il vom utiliza in cadrul lucrarii noastre pentru a evita repetarea cuvantului „congestie”), prin intermediul protocolului TCP, realizandu-se o micsorare a ratei de transfer pentru fluxul de informatii din retea si totodata, lucrandu-se cu contorii acestuia („contorul de retransmisie”, de pilda).

(Ilustrare a fenomenului de congestie in trasmiterea datelor prin retea)

In cadrul disciplinelor ingineresti, se presupune utila prevenirea unei probleme, decat abordarea acesteia la momentul aparitiei. Asadar, se impune o discutie despre metode ce previn fenomenul congestiei in cadrul traficului de retea. Initial, la stabilirea unei conexiuni, proiectantul trebuie sa aleaga o fereastra de transmisie cu o dimensiune rezonabila, folosind calcule si modele matematica sau cerintele receptorului, ce pot specifica dimensiunea buffer-ului propriu. Totodata, trebuie verificat daca si terminalul expeditor accepta aceasta forma a ferestei (in cazul acceptarii, o parte din problema este rezolvata, insa pot aparea si congestii pe parcusul canalului de transmisiune). Principial, controlul congestiei auta in prevenirea depasirii capacitatii de transmitere a retelei, de catre expeditor, prin adaptarea ratei de transfer a acesteia, astfel

23

realizandu-se o combatere a aparitiei fenomenului in dispozitive precum routere, legaturi („link”) sau chiar si la terminalul destinatar.

In subcapitolele ce vor urma, ne vom concentra pe mecanismele de baza cu scop in controlul congestiei, suportate de TCP („start-lent”, „evitarea congestiei”, „retransmitere rapida” si „recuperare rapida”).

4.1 Mecanismul “Start-lent” (“Slow-Start”)

Principial, consta in faptul ca terminalul sursa nu transmite o fereastra integrala catre destinatie, dar in schimb, trimite doar cateva pachete la inceputul transmisiunii, asteptandu-se confirmarile de tip “ACK”. O data receptionate pachetele de confirmare, rata transferului creste exponential. Astfel, sursa impiedica oarecum aparitia fenomenului de congestie prin limitarea capacitatii de transfer la inceput, marind-o apoi exponential, pana se atinge pragul de limita superioara (de unde si denumirea de “inceput lent”), testand reteaua in faza incipienta pentru determinarea latimii de banda. De obicei, acest mecanism are aplicabilitate in stabilirea sau repunerea in functiune a unei conexiuni TCP.

(Ilustrarea functionarii mecanismului “Slow-Start”)

In schema de mai sus putem observa cum metoda “start-lent” este initiata de catre expeditor prin transmiterea unui segment de date, asteptand confirmarea prin ACK. Daca se primeste respectivul pachet de confirmare, sursa va mari fereastra (notata “CWDN”) la valoarea 2, urmand transmiterea a doua segmente pentru care din nou, se asteapta o confirma ce va fi alcatuita din doua mesaje ACK. Mecanismul continua astfel pana ce se atinge capacitatea maxima a transferului de date prin retea, pachetele in exces fiind eliminate de catre echipamentele aflate in congestie. Trebuie mentionat faptul ca, terminalul sursa poate deduce

24

pierdea unui pachet in doua metode: duplicarea mesajului ACK sau expirarea contorului de receptie pentru acesta (adica nu si-a mai atins destinatia). Lipsa unui segment de date in cadrul unei ferestre de transmisiune are drept consecinta generarea a doua semnale ACK identice. Protocolul TCP nu functioneaza cu pachete de tip “NACK” (“Negative ACK”), astfel ca, se utilizeaza ACK atat pentru receptionarea pachetelor individuale, cat si pentru cele multiple (pentru receptionarea unui segment de 100 octeti se va confirma cu ACK = 101, de pilda, iar pentru receptionarea urmatorului segment de aceasi dimensiune, se va raspunde cu ACK = 201, insa se poate raspunde cu a doua varianta si in cazul receptionarii a doua pachete consecutive de prima oara). Acest mecanism ajuta in depistarea pachetelor pierdute in cadrul dispozitivelor in congestie (daca s-a trimis primul segment, spre exemplu, se va transmite ACK = 101, insa daca la a doua transmisiune, unul din pachete de pierde, se va transmite ACK = 201, ceea ce poate crea partiale confuzii, dar la urmatoarea transmitere, daca se receptioneaza aceeasi valoare a lui ACK, se reinitializeaza transmisiunea celor doua segmente anterioare). Totodata, pe langa dublarea lui ACK, trebuie avuta in vedere si expirarea contorului de retransmisie in cazul pierderii celui de-al doilea pachet, ce contribuie de asemeni in semnalizarea unei congestii pe traseul retelei.

4.2 Mecanismul “Evitarea congestiei” (“Congestion Avoidance”)

După descoperirea eliminarii unui segment de date din retea, terminalul expeditor TCP setează o variabila numită “ssthresh” (tradusa drept “slow-start threshold”), a cărei valoare este egală cu jumatate din cea actuală a ferestrei “CWND”. Astfel, sursa reduce rata de transmisie, revenind la modul “start-lent”, dar se creste exponential transferul până când noua fereastra devine egala cu valoarea lui “ssthresh”. Așadar, terminalul destinatar creste “CWND”, permitand cresterea lenta a ratei de transmisiune spre incercarea de a atinge din nou valoarea anterioara a ferestrei ce a cauzat pierderea segmentului. Daca valoarea este mai mica decat “ssthresh”, sursa lucreaza in modul “slow-start”, daca este mai mare, functioneaza in mecanismul “congestion avoidance”.

Acest mecanism de prevenire a congestiei permite expeditorului sa injumatateasca permanent valoarea ferestrei “CWND” atunci cand se constata o pierdere a informatiei. Drept urmare, o congestie de durata va obliga sursa sa aiba un volum de date injectat in retea, iar totodata, o rata de transmisie diminuata exponential, ceea ce condue la oprirea traficului si eliberea router-ului in cauza.

25

(Ilustrarea mecanismului de evitare a congestiei)

4.3 Mecanismul “retransmisie rapidă” (“Fast Retransmission”)

Metoda retransmiterii unui pachet de date este foarte eficientă in retelistica, ajutând in transmiterea cu succes a informatiei in totalitate la destinatie. Insă, după cum functionează modelul TCP si am mentionat anterior, expeditorul poate primi un ACK duplicat, nefiind nicio metoda prin care se poate verifica dacă segmentul și-a atins destinatia sau nu (ACK = 201 in cazul nostru ar putea insemna fie ca două segmente au fost primite sau doar unul dintre acestea, ceea ce poate naste inconcludente). Așadar, o variantă eficienta consăa in asteptarea a trei ACK-uri identice, urmând apoi initierea secvenței de retransmisiune a pachetului de date considerat corupt sau eliminat din retea. “Fast Retransmission” este un mecanism de îmbunătățeste performantele TCP prin eliminarea retrimiterii inoportune a datelor, utilizarea canalului de transmisiune al rețelei la capacitate maximă și permite anularea unui timp de așteptare inaintea retransmiterii pachetului potențial pierdut.

4.4 Mecanismul “recuperare rapidă” (“Fast Recovery”)

“Fast Recovery” este un mecanism ce previne ca respectiva conexiune să devină complet libeăa si inutilizabilă dupa finalizarea unui proces de retransmitere a pachetului de date pierdut, astfel imbunătățind performantele canalului de transmisiune prin eliminarea necesitatii de revenire asupra etapei de “Start-Slow” ce ar atrage după sine o repopulare lenta a căii de comunicare cu segmente de date. Deși o metodă foarte bună pentru cazul in care se pierde un număr mic de pachete, insă nesemnificative in situatia mai multor pachete.

26

(Ilustrarea mecanismului “Fast Recovery”)

4.5 Mecanismul de semnalizare implicită

Apariția unui fenomen de congestie in cadrul rețelei poate avea repercusiuni ce merită luate in calcul, precum creșterea intârzierii transmiterii unui segment de date sau pierderea unui pachet de date (considerand si cazul in care o sursă ar fi capabilă să detecteze intârzierile mari), astfel incât s-a avut in vedere implementarea unei semnalizari implicite din partea participantilor din cadrul retelei. In situatia in care toate terminalele pot detecta congestia si ulterior, micsora fluxul de date, redundanța rețelei ar scădea, spre beneficiul traficului. Controlul congestiei realizat pe baza de semnalizare implicită este un atribut al sistemelor finale.

Mecanismul de semnalizare implicită este o tehnică foarte eficientă in combaterea congestiei fără conexiune fizică, cum ar fi rețelele bazate pe IP sau comutare de pachete, terminalele putând prezenta conexiuni logice ce pot fi stabilite la nivelul TCP. De asemenea, aceasta metoda poate fi folosiăa și in retelele orientate pe conexiune, cum ar fi, de pildă, protocolul de control LAPF in cadrul rețelelor releu, ce include facilitati asemănatoare cu cele TCP pentru controlul erorilor și a debitului.

4.6 Mecanismul de semnalizare explicită

Atunci când proiectăm o rețea, se dorește utilizarea intregii capacităti disponibile pentru asigurarea unui trafic cât mai mare de informatii, insă totodata, dorim o reactie in timp util a acesteia la aparitia fenomenului de congestie, intr-un mod corect, eficient si controlat. Din punct de vedere tehnic, rețeaua semnalizează nodurile concurente în cazul unei creșteri semnificative a congestiei, pentru a lua măsuri în reducerea supraîncărcarii rețelei.

27

Mecanismul de semnalizare expliciăa a congestiei prezinăa două direcții după care poate actiona, dupa cum urmeaăa:

“In spate” (“Backwards”): se impune eliminarea aglomerării în partea opuăa direcției segmentului de date, ceea ce indică faptul că pachetele transmise pot intâlni resurse congestionate de-a lungul legăturii logice. Drept urmare, informația este trimisă înapoi către expeditor prin modifidicarea structurii antetului corespunzator sau prin transmiterea unor segmente de control pentru sursă.“In fata” (“Forward”): se impune eliminarea congestiei în aceeași direcție pe care se îndreaptă pachetul de date, semnificand faptul că respectivul segment a intâlnit deja resurse congestionate, fiind retransmis spre expeditor prin aceleași metode ilustrate la metoda anterioară.

Metodele de semnalizare pot fi de tip “binar” (“binary”), atunci cand un bit este setat în cadrul unui segment de date ce urmeaăa a fi transmis către nodul congestionar, de tip “bazat pe incredere” (“credit based”), referindu-se la transmisiunea pe baza numărului de octeti dintr-un pachet, sau de tip “bazat pe rata” (“rate based”), ce semnifică o limită explicita a ratei de transfer printr-o conexiune logică.

4.7 Teoria controlului congestiei aplicata in QoS

Totalitatea principiilor discutate până în momentul de față al lucrării noastre sunt bazate pe o teorie a congestiei fluxului de date în cadrul rețelei, ulterior fiind implementata drept o parte esențiala a serviciilor de tip “Quality of Service”. Teoria controlului congestiei a fost o idee conceptuala initial, introdusă de către pionierul Frank Kelly, ce a reușit aplicarea teoremelor de microeconomie și optimizare convexa pentru a descrie cum două terminale individuale pot controla debitul de informatie astfel incât să realizeze o conexiune optimă prin care pot comunica sub forma unor pachete de date. Initial, se considera modelul de tip “alocare min-max” (ce enunta faptul ca anumiti participanti trebuie să renunte la transferul prin retea, spre a oferi altora posibilitatea de comunicare), insa Kelly a reușit introducerea modelului “alocare cinstinta” (“fair allocation”), ce prezenta un compromis din partea tuturor terminalelor din rețea spre a putea transmite pachete de date fiecare in parte.

Așadar, considerand “xi” rata de transfer a fluxului de informatii notat cu “i”, iar “C i” capacitatea conexiunii “L”, vom spune faptul ca “ril” are valoarea 1 daca fluxul “I” utilizează

28

instanta de comunicare “L”. Totodata, vom considera x, C si R ca fiind vectori corespondenti, iar “U(x)” o functie strict crescatoare concava, ce masoara beneficiul adus retelei la transmiterea unei rate egale cu “x”. Atunci, modelul matematic ar arăta duăa cum urmează:

Este o relație ce se respectă doar în cazul în care R*x < C. Principial, se impune reglarea fluxului de informatie debitat la o rată comună, semnalată de către rețea insăsi. Astfel că, din acest punct de vedere, controlul congestiei a devenit o problemă de tipul “algoritm de optimizare”, majoritatea problemelor putând fi rezolvate. Trebuie mentionat totuși faptul că, acest model prezintă și un punct slab major, ce constă in faptul că, inițial, toate fluxurile de date sunt considerate sub acelasi debit, obiect modificat puțin de către fereastra prezentată în mecanismele anterioare.

(Ecuatia “costului” pe care reteaua il impune in modificarea fluxurilor de date)

4.8 Clasificarea algoritmilor de congestie folositi de QoS

Dupa cum am ilustrat in subcapitolele anterioare, exista o sumedenie de algoritmi pentru combaterea congestiei asupra retelei de comunicatie ce apartin categoriei “Quality of Service”, insa acestia pot fi clasificati dupa cum urmeaza:

Dupa cantitatea de “feedback” primita: de intarziere, bit singular sau bit multiplu.Dupa incrementare: daca doar emitator are nevoie de modificari, daca doar receptorul necesita modificari, daca router-ul necesita schimbari sau daca toate componentele participante au nevoie de ajustari.Dupa performanta: de banda larga, de conexiune fara pierderi sau conexiune variabila.Dupa criteriul de egalitate: min-max, proportional sau de intarziere minim.

29

Bibliografie

1.http://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_delay2.http://en.wikipedia.org/wiki/Quality_of_service3.http://en.wikipedia.org/wiki/Bandwidth_%28computing%294.http://www.intechopen.com/books/trends-in-telecommunications-technologies/layer-2-quality-of-service-architectures5.http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_services6.http://www.differencebetween.com/difference-between-diffserv-and-vs-intserv/7.http://ecomputernotes.com/images//thumb475-Leaky-Bucket-a14d9710525094b84e3f45207f9e789a.jpg8. http://ro.wikipedia.org/wiki/Voce_peste_IP#mediaviewer/File:Voip-typical.gif9. http://en.wikipedia.org/wiki/IPTV#mediaviewer/File:IPTVnet.png10. http://nextgencomputing.tumblr.com/

30