Виды и основные характеристики трафика

Современные цифровые сети и системы связи позволяют передавать и коммутировать различные виды трафика со скоростями до 10 Гбит/с и выше. Можно выде­лить две основные категории трафика - трафик реального времени (передача голоса, аудио, видео и т.п.) и трафик передачи данных, в большинстве случаев, передача которого не критична к задержкам.

По характеру передаваемой информации основными видами трафика являются: передача голоса; передача данных; передача видеотрафика; передача мультимедиа (аудио, видео, данные). Требования к цифровым каналам связи в сети в зависимости от вида и типа переда­ваемого трафика существенно различаются. Голосовой трафик и видеотрафик - это трафики ре­ального времени. Они предъявляют жесткие требования к необходимой полосе пропуска­ния и временным задержкам в канале связи. Например, для качественной передачи голоса, как это было показано выше, требуется цифровой канал связи (ЦКС) типа ОЦК со скоростью передачи 64 кбит/с.(без сжатия). Для высококачественной передачи музыки (высококачественное аудио) требуется полоса частот от 16 кГц и выше, что соответствует скорости передачи в цифровых каналах связи равной 128 кбит/с. Передача стандартного видеосигнала с высоким качеством изображения требует полосы частот до 6 МГц. При цифровом преобразовании такого сигнала с частотой дискретизации 16 мегогерц и 8-битовом кодировании, скорость передачи составляет 1.28 Мбит/с.

В системах видеоконференций передается только изменения в спектре частот между двумя последующими кадрами. В обычной ситуации, когда наблюдаемый объект совершает незначительные движения, объем данных, которые необходимо передать, может составлять только 1% объема полного кадра. Если изображение обновляется нечасто и применяются методы сжатия видеосигнала, то для передачи сигналов видеоконференций и получения хорошего качества видеоизображения, требуются ЦКС со скоростью передачи 128- 256 кбит/с. Верх­няя граница скорости для передачи сигналов видеоконференций определяется со­отношением цена/качество получаемого изображения.

Передача трафика мультимедиа в зависимости от качества и вида предоставляемой ус­луги требует ЦКС с разной скоростью передачи. При этом трафик мультимедиа включает в себя практически все основные виды трафика, за исключением передачи данных. Требова­ния к ЦКС по пропускной способности определяются при планировании и проектировании конкретных систем. В табл. 3.2. приведены требования к цифровым каналам связи для передачи различных ти­пов трафика мультимедиа.

Таблица 3.2 Общие характеристики трафика разных приложений

Трафик передачи данных характеризуется значительной неоднородностью, взрывообразным характером во времении требует для своей передачи в разные моменты времени разной полосы пропускания.

В современных магистральных транспортных сетях сохраняется и усиливается тенден­ция увеличения в общем объеме трафика доля объема трафика передачи данных. Это связа­но с резким увеличением объема услуг, предоставляемых сетью Интернет. Основным пока­зателем этого процесса является отношение объемов основных видов трафика (го­лос/данные) в магистральных каналах связи. Чем больше это отношение в сторону объема трафика передачи данных, тем больше необходимость применения IP-технологий в совре­менных сетях.

Основными характеристиками трафика передачи данныхявляются единица данных и способ упаковки этих единиц. Единицей данных может быть: бит, байт, сообщение, блок. Данные упаковываются в файлы, пакеты, кадры, ячейки, а могут также передаваться и без упаковки. Скорость передачи данных измеряется в единицах данных за единицу времени и определяет время, требуемое для передачи единицы данных по сети. Обычно скорость передачи данных измеряют в битах за секунду или крат­ных ей единицах (Кбит/с, Мбит/с и т.д.). Реальный объем передаваемых по сети данных складывается непосредственно из дан­ных (полезной нагрузки) и необходимого информационного обрамления, составляющего “накладные расходы” на передачу. Многие технологии устанавливают ограничения на мини­мальный и максимальный размеры пакета. Например, для технологии Х.25 максимальный размер пакета составляет 4096 байт, а в технологии Frame Relay максимальный размер кад­ра составляет 8096 байт.

Можно выделить следующие общие характеристики трафика передачи дан-ных и его обслуживания:

· показатель взрывообразного характера трафика;

· терпимость к задержкам;

· требуемая емкость и пропускная способность сети.

Эти характеристики с учетом маршрутизации, приоритетов, соединений и т. д., как раз и определяют характер работы приложений в сети.

Показатель взрывообразного характера (взрывообразности) трафика определяет частоту посылки данных пользователем в сеть. Этот показатель можно определить отношением максимального (пикового) значения плотности трафика (скорости передачи) к ее среднему значению. Например, если максимальная (пиковая) скорость передачи данных составляет 100Мбит /с при средней скорости передачи 10Мбит/с., то показатель взрывообразности трафи­ка составит 10.

Терпимость к задержкам характеризует реакцию приложений на все временные за­держки в сети. Например, приложения, обрабатывающие финансовые транзакции в реальном масштабе времени, не допускают задержек. Большие задержки могут привести к непра­вильной работе таких приложений. Различные приложения сильно отличаются по допустимому времени задержки.Для приложений, работающих в реальном масштабе времени (например, для видеоконферен­ций), время задержки не должно превышать некоторого предельного значения, которое дос­таточно мало. С другой стороны, для целого ряда приложений допустимые значения за­держки могут составлять от нескольких минут до нескольких часов (например, для элек­тронной почты и пересылки файлов).

Понятия емкости и пропускной способности сети связаны между собой, но, по сути, не одинаковы. Емкость это реальное количество ресурсов, доступных пользователю на оп­ределенном пути передачи данных. Пропускная способностьопределяется общим количе­ством данных, которые могут быть переданы в единицу времени. Емкость сети отличается от пропускной способности сети из-за наличия накладных расходов, которые зависят от способа использования сети. В табл. 9.3 представлены общие характеристики трафика передачи данных для различ­ных приложений.

Таблица 3.3 Общие характеристики трафика разных приложений

Для некоторых приложений требуется гарантировать время реакции, пропускную спо­собность сети и другие характеристики. Это обеспечивается технологией качества обслу­живания QoS (Quality of Service). Она позво-ляет использовать распределение по категориям качества обслуживания и назначение приоритетов для различных видов трафика. Для тра­фика с высо-ким приоритетом обеспечивается гарантированное качество обслуживания и лучшие условия передачи в сети, вне зависимости от требований к пропускной способности для трафика менее ответственных приложений. Качество обслуживания выбирают на осно­ве требований пользователей для конкретных сетевых технологии и мультисервисных сетей в целом. Мультисервисные сети позволяют передавать любые виды и типы трафика с тре­буемым качеством обслуживания.

Условно трафик передачи данных можно разделить на три категории, отличающиеся друг от друга требованиями к времен­ным задержкам при передаче.

Трафик реального времени. К этой категории относится трафик с аудио- и видеоинфор­мацией, практически не допускающий задержек. Для такого трафика допустимая задержка постоянна и обычно не превышает 0,1 с. включая время на обработку на конечном узле се­ти. Следует отметить, что при сжатии информации трафик реального времени становится очень чувствительным к ошибкам при передаче.

Трафик транзакций. Допустимая временная задержка не должна превышать 1 с. Боль­шие задержки приводят к снижению производительности труда и дискомфорту в работе. В ряде случаев превышение допустимой задержки приводит к сбою рабочей сессии и пользо­вательским приложениям требуется ее повторить.

Трафик данных.Допустима любая временная задержка, вплоть до нескольких секунд. Особенностью такого трафика является повышенная чувствительность к доступной пропу­скной способности сети, а не к временным задержкам. При увеличении пропускной способ­ности сети уменьшается время передачи данных. Приложения, требующие передачи боль­ших объемов данных, обычно занимают всю доступную полосу пропускания сети. Редким исключением являются приложения потокового видео. Для них существенны значения и пропускной способности и минимальной задержки.

Для каждой категории трафика устанавливаются присвоенные им приоритеты. Трафик с более высоким приоритетом обрабатывается в первую очередь. Примером приоритетного трафика может служить трафик транзакций с заказом. Введение приоритетов для различных видов трафика неизбежно при недостаточности ресурсов сети. При этом приоритеты могут применяться для выделения групп, прикладных программ и отдельных пользователей в группах и.т.д.

Передача аудио- видеоинформации чувствительна к изменению временной задержки и может приводить к заметным искажениям изображений и разборчивости речи абонента.

К характеристикам трафика, который создается различными мультимедийными услугами, относятся следующие:

· значение трафика (мгновенное, максимальное, пиковое, среднее минимальное), бит/c;

· коэффициент пачечности трафика ( пульсации);

· среднее длительность пикового трафика;

· средняя длительность сеанса связи;

· форматы элементов трафика;

· максимальный, средний, минимальный размер пакета;

· интенсивность трафика запросов.

Следует отметить, что мультимедийный трафик, как правило, не может быть описан пуассоновским потоком. Для описания указанного трафика в последнее время применяется теория самоподобного трафика.