Характеристики производительности сетевого соединения

Внедрение механизмов QoS предполагает обеспечение со стороны сети соединения с определенными ограничениями по производительно­сти. Основными характеристиками производительности сетевого соеди­нения являются полоса пропускания, задержка, дрожание и уровень по­тери пакетов.

Термин полоса пропускания(bandwidth) используется для описания номинальной пропускной способности среды передачи информации, протокола или соединения.

Как правило, каждое соединение, нуждающееся в гарантирован­ном качестве обслуживания, требует от сети резервирования мини­мальной полосы пропускания. К примеру, приложения, ориентиро­ванные на передачу оцифрованной речи, создают поток информации интенсивностью 64 Кбит/с. Эффективное использование таких прило­жений становится практически невозможным вследствие снижения полосы пропускания ниже 64 Кбит/с на каком-либо из участков со­единения.

Задержка при передаче пакета(packet delay), или латентность(laten­cy), на каждом переходе состоит из задержки сериализации, задержки распространения и задержки коммутации. Ниже приведены определения каждого из названных выше типов задержки.

Задержка сериализации(serialization delay). Время, которое требу­ется устройству на передачу пакета при заданной ширине полосы про­пускания. Задержка сериализации зависит как от ширины полосы про­пускания канала передачи информации, так и от размера передаваемо­го пакета. Например, передача пакета размером 64 байт при заданной полосе пропускания 3 Мбит/с занимает всего лишь 171 не. Обратите внимание, что задержка сериализации очень сильно зависит от полосы пропускания: передача того же самого пакета размером 64 байт при за­данной полосе пропускания 19,2 Кбит/с занимает уже 26 мс. Довольно часто задержку сериализации называют еще задержкой передачи(trans­mission delay).

Задержка распространения (propagation delay).Время, которое требуется переданному биту информации для достижения принимающего устройства на другом конце канала. Эта величина довольно существен­на, поскольку в наилучшем случае скорость передачи информации со­измерима со скоростью света. Задержка распространения зависит от расстояния и используемой среды передачи информации, а не от поло­сы пропускания. Для линий связи глобальных сетей задержка распро­странения измеряется в миллисекундах.

Задержка коммутации (switching delay).Время, которое требуется устройству, получившему пакет, для начала его передачи следующему устройству. Как правило, это значение меньше 10 нс.

Обычно каждый из пакетов, принадлежащий одному и тому же по­току трафика, передается с различным значением задержки. Задержка при передаче пакетов меняется в зависимости от состояния промежуточ­ных сетей.

Если сеть не испытывает перегрузки, то пакеты не ставятся в очередь в маршрутизаторах, а общее время задержки при передаче пакета состоит из суммы задержки сериализации и задержки распространения на каж­дом промежуточном переходе.

Если же сеть перегружена, задержки при организации очередей в маршрутизаторах начинают влиять на общую задержку при передаче пакетов, и приводят к возникновению разницы в задержке при передаче различных пакетов одного и того же потока. Колебание задержки при пе­редаче пакетов получило название джиттер-пакетов(packet jitter).

Данный параметр имеет большую важность, поскольку именно он определяет максимальную задержку при приеме пакетов в конечном пун­кте назначения. Принимающая сторона может попытаться компенсировать дрожание пакетов за счет организации приемного буфера для хранения принятых пакетов на время, меньшее или равное верхней границе дрожания.

Уровень потери пакетов (packet loss)определяет количество пакетов, отбрасываемых сетью во время передачи. Основными причинами потери пакетов являются перегрузка сети и повреждение пакетов во время пере­дачи по линии связи. Чаще всего отбрасывание происходит в местах пе­регрузки, где число поступающих пакетов намного превышает верхнюю границу размера выходной очереди. Кроме того, отбрасывание пакетов может быть вызвано недостаточным размером входного буфера. Как пра­вило, уровень потери выражается как доля отброшенных пакетов за оп­ределенный интервал времени.