Analiza protokola kvaliteta usluga telekomunikacionih mreža Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Profcsor dr МПојко Jevtović, dip], inž.

lllcfctrolehni&i fakultct. Bmp Luka

ANALIZA PROTOKOLA KVALITETA USLUGA TELEKOMUNIKACIONIH MREŽA

UDC: 621.39 : 681.324]: 006.72

Rezime:

Protokoli kvaliteta usluga (Quality of Service - QoS) sadalnjih ( budućih telekomunikacionih mreia razvijeni su, pored ostalog. sa ciijem da podrie različite klase usluga (Class of Service - CoS) komunikaciju и realnom vremenu, kao i prenos multimedijalnih poruka preko paketskih IP (Internet Protocol) mreia. U radu je dat pregled karakteristika tih protokola i ocena njihovih konkretnih mogućnosii и obezbedenju kvaliteta usluga unutar sistema (,,s vrha do dna", tj. vertikalno и OSI arhitekturi) kao i ,.horizontaino ", odnosno s kraja na kraj veze, tj. izmedu izvora i odrediSta.

Kljutne reći: kvalitet usluga. protokoli. telekomunikacione mreie. analiza.

ANALYSIS OF QUALITY OF SERVICE PROTOCOLS IN TELECOMMUNICATION NETWORKS

Summary".

Today's and future telecommunication networks must enable transmission throughout heterogeneous environment, using different Quality of Service protocols. Quality of Service protocols use a variety of complementary mechanisms to enable deterministic end-to-end different data delivery. The analysis of these protocols and their efficiency in providing QoS and CoS. has been given in this paper.

Key words: quality of service, protocols, telecommunication networks, analysis ofprotocols.

Uvod

Postoji više definicija i načina da se objasni suStina kvaliteta usluga, tj. QoS-a [ I j. Može se reći da QoS predstavlja spo-sobnost clcmcnata telekomunikacione mreže, uključujući i računarske mreže, tj. entitete, aplikaeije, računare, komutatore ili rutere, da obezbede odredeni nivo ve-rodostojnosti i sigumosti prenosa poruka.

Standardne IP mreže, po svojoj teh-ničkoj koncepciji, pružaju najviSe Sto u

momentu prenosa mogu, tj. „best effort** kvalitet i ne obezbeduju unapred definisan kvalitet usluga. IP mreže prenose pakete podataka sa kaSnjenjem, varijaeijom ka-Snjenja i određenom verovatnoćom da će paket podataka biti ispravno prenet, tj. da nede biti izgubljen tokom prenosa. Takav kvalitet zadovoljava samo tipične Internet primene, odnosno klase usluga (engl. Class of Service, CoS), kao Sto su: elektronska poSta (E-mail), prenos datoteka (file tras* fer) i Web aplikaeije (WWW aplication).

278

VOJNOTEHNlCK \ GLASN1K 3/2003.

KaSnjenje pri prenosu paketa poda-taka preko IP mreže stvara velike proble-me za aplikacije koje zahtcvaju komuni-kaciju u realnom vremenu, kao Sto su multimedijalna komunikacija [2] i paket-ski prenos govora i video signala [3]. Aplikacije koje zahtevaju prenos u realnom vremenu imaju potrebu za poveća-njem propusnog opsega, kao i zahteve za malom varijacijom kaSnjenja pri prenosu paketa, odnosno poruke. Povećanje propusnog opsega prvi je neophodan korak za prilagodavanje IP mreža na aplikacije koje se realizuju u realnom vremenu. Čak i na relativno neopterećenim IP mre-žama, kaSnjenje pri prenosu poruke vrlo je veliko i ne može se jednostavno prilago-diti za komunikaciju u realnom vremenu.

Da bi sc obezbedile nove klase uslu-ga i komunikacija u realnom vremenu, IP mreže se moraju dograditi novim tchnič-kim reSenjima, tj. novim kvantitativnim i kvalitativnim performansama. Pod tim se podrazumeva da se IP mreži dodaje odre-deni nivo ,,inteligencije“ kako bi se podr-žao saobraćaj koji zahteva stroga vre-menska ograničenja u prenosu kroz datu mrežu. Pri tome imaju se u vidu zahtevi za ograničeno kaSnjenje, varijaciju ka-Snjenja (džiter), propusni opseg i vero-vatnoću uspešnog prenosa paketa poruke, odnosno podataka. Problem se reSava ko-riSćenjem protokola kvaliteta usluga.

QoS protokol ne kreira potreban propusni opseg već omogućava upravlja-nje Sirinom propusnog opsega, tako da se on efikasno koristi kod različitih aplika-cionih zahteva. Cilj QoS-а je da obezbedi odredeni nivo predikcije i upravljanja kvalitetom, nasuprot postojećim IP „best effort'4 (maksimalno što mreža može) uslugama. Dodavanje „inteligencije" i

poboljSanja „best effort" usluga Čine osnovne tehničke faktore koji su uticali na to da globalna računarska mreža Internet bude uspešna u komunikaciji. lpak, današnje IP mrežc, uključujući Internet, koriste principe rutiranja paketa podataka za koje je karakteristično sledeće:

- koriSćenje rota, odnosno puteva kroz mrežu sa najdužom maskom (eng. longest match);

- rotiranje se vrSi isključivo na bazi odrediSne IP adrese, dužine 32 bita za protokol IPv4, a 132 bita za protokol IPv6. IP adresa se obraduje u svakom Čvoro mreže, odnosno u svakom roteru na putu od izvora do odredišta;

- ne podržavaju se razlićite klase usluga CoS (Class of Service) niti QoS takvih novih usluga:

- rotiranje nije prilagodeno zahtevi-ma koji se odnose na rad u realnom vremenu i muitimedijalnu komunikaciju.

Ove karakteristike svakako su do-prinele razvoju i korišćenju protokola kvaliteta usluga.

Namena QoS protokola

Zadatak QoS protokola, kao i drogih mcra za obezbedenje kvaliteta usluga, je-stc da omogući različite usluge za indivi-dualne saobraćajne tokove (individual flows) ili skupove saobraćajnih tokova (aggregate flows), bez prekidanja rada IP mreže. Uvedeni su brojni QoS protokoli sa zadatkom da zadovolje vcoina Širok spektar različitih aplikacionih potreba, odnosno zahteva za kvalitet usluga.

Pojedine aplikacije naročito su zna-čajne s obzirom na njihove QoS zahteve. Radi toga sc definišu dva osnovna tipa QoS-а, čija je namena:

VOJNOTEHNlCKI GLASNIK 1/2003.

279

- rezervacija resursa (Resource reservation) iii integrisane usluge. Mrežni resursi se prilagodavaju u skladu sa odre-denim QoS zahtevima i potčinjavaju prin-cipima upravljanja propusnim opsegom;

- obezbedenje prioriteta (Prioritization) ili diferencirane usluge. Mrežni sa-obraćaj se različito klasifikuje i raspode-ijuju mrežni resursi u skladu sa kriteriju-mima upravljanja propusnim opsegom. Prema mogućem, odnosno traženom QoS-u, elementi mreže daju povlašćeni tretman onim saobraćajnim tokovima ko-ji lmaju mnogo strože zahteve u pogledu kvaliteta usluga.

Ovi tipovi QoS-а mogu se primeniti na individualni saobraćajni tok ili na sku-pove saobraćajnih tokova. Na osnovu ove podele mogu se definisati dva tipa QoS-a:

- prema toku: „tok" se definiSe kao individualni, jednosmemi niz podataka koji se prenosi izmedu dvc aplikacije (predajnik i prijemnik), i koji se jedno-značno identifikuje na osnovu pet eleme-nata (transportni protokol. adresa izvora, broj izvomog porta, adresa odredišta, broj odredišnog porta);

- prema skupu tokova: skup tokova čine dva ili više saobraćajnih tokova. Skup tokova može imati zajednički jedan ili nekoliko prethodno navedenih para-metara, labelu ili broj prioriteta, ili poda-tak о autentičnosti.

Analiza karakterlstlka

QoS protokola

Aplikacije i topologija IP mreža odlu-čuju koji je tip QoS-а odgovarajući za indi-vidualni tok ili skup tokova. Da bi se mreža prilagodila potrcbama tih različitih tipova

QoS-а postoje brojni različiti QoS protokoli i algoritmi, medu kojima su najčešći:

- protokol integrisane usluge - Int-Serv (Integrated Service - IntServ) dode-lorn prioriteta porukama osigurava zahte-vani kvalitet;

- protokol upravljanja podmreznim propusnim opsegom - SBM (Subnet Bandwidth Management - SBM) omo-gućava kategorizaciju i pnoritete paketa podataka na dmgorn sloju (Layer 2), odnosno na vodu podataka OSI models mreže, deljenjem i komutacijom mreža prema standardu IEEE 802;

- protokol diferenciranih usluga -DiffServ (Differentiated Services -DiffServ) predstavlja jcdnostavan način za kategorizaciju i obezbedenje prioriteta tokova mrežnog saobraćaja;

- protokol rezervacije resursa -RSVP (Reservation Protocol - RSVP) obezbcduje signalizaciju da bi omogućio rezervaciju mrežnih resursa (postupak poznat kao integrisane usluge, eng!. Integrated Service);

- protokol prenosa и realnom vre-menu - RTP (Real time Transport Protocol - RTP);

- protokol upravljanja и realnom vremenu - RTCP (Real Time Control Protocol - RTCP);

- protokoli A TM adaptacionog sloja - AAL-1, AAL-2, AAL-5 (ATM adaptation layer AAL);

protokol komutacije multiproto-kolske labele - MPLS (Multiprotocol Label Switching - MPLS) omogućava upravljanje propusnim opsegom za sku-pove saobraćajnih tokova ргеко mreže sa rutiranjem upravljanim labelom. Labels se naiazi u zaglavlju paketa podataka.

280

VOJNOTEHNlCKl GLASNIK V200J.

Ne ulazeći detaljno u kompletne ka-rakteristike navedenih protokola, u radu je prikazana samo analiza njihovih рег-formansi sa stanovišta kvaliteta usluga. Posebno su značajni protokoli QoS-а koji se danas masovnije koriste u mrcžama, kao i oni koji se planiraju za buduću ge-ncraciju mreža.

Protokol integrisane usluge - Int-Serv najstariji je postupak za poboljšanje QoS-а IP mreža. Ostvaruje se signalizaci-jom i rezervacijom resursa za prioritetnc poruke, koju omogućava Ethernet protokol pri prenosu podataka kroz mrežu. Int-Serv prcdstavlja proceduru kojom se označava posebna klasa saobraćaja za koju se zahteva „best effort" usluga, ili mini-malno kašnjenje od izvora do odredišta paketa podataka. Drugim rečima, IntServ omogućava klasifikaciju paketa korišće-пјеш funkcionalnih mogućnosti Ethernet protokola, dodelom prioritcta. Primenjuje se na periferiji paketskih IP mreža.

Protokol upravljanja podmreinim propusnim opsegom - SBM omogućava kategorizaciju i definisanje prioriteta paketa podataka na dmgom sloju (Layer 2) OSI modela mreže, deljenjem i komuta-cijom paketa рошка u mreži, prema stan-dardu IEEE 802. Standardi IEEE 802. lp, 802.1 Q i 802.1 D defmišu kako Ethernet komutatori (switches) klasifikuju ramove (frame), radi ekspeditivne otpreme vre-menski kritičnog saobraćaja. Radna gru-pa IETF-a (Internet Engineering Task Force) u dokumentu „Integrated Service over Specific Link Layer", defmisala je mapiranje (preslikavanje) izmedu QoS protokola viših nivoa i usluga koje omo-gućavaju protokoli voda podataka, kao Sto je to Ethernet protokol. Pored osta-log, razvijen je SBM protokol za razdva-

janje i komutaeiju 802 LAN mreža, kao Sto su: Ethernet, FDDI, Token Ring, Token Bus, itd. SMB je signalizacioni protokol koji omogućava komunikaeiju i ko-ordinaeiju izmedu mrežnih Čvorova i ko mu tat ora sa protokolima drugog sloja. Takode, omogućava mapiranje QoS na QoS protokole viših slojeva.

Protokol diferenciranih usluga -DijJServ je procedure kojom se poboIjSa-va protokol IntServ. NajčeSće se koristi u WAN mrežama. DiffServ pravi razliku medu paketima podataka, koriSćenjem sadržaja polja TOS - „tip usluge" (Type Of Service) u zaglavlju IPv4 protokola koje je prikazano na slid 1.

Polje TOS u DiffServ protokolu na-ziva se „DiffServ kodna taCka" (Differentiated Services Code Point). Sadržaj polja TOS prikazan je na slici 2 [5].

Obezbedenje QoS-а zasniva se na adaptaeiji (označavanju) polja TOS u pa-ketu podataka u zavisnosti od klase usluga (CoS). Različite CoS zahtevaju defini-sanje QoS parametara puta kroz mrežu, od izvomog do odredišnog rutera. Paketi se različito obeležavaju (diferenciraju), tako da se formiraju rezličite klase paketa, a time i različite klase usluga odrede-nih aplikaeija. Svaki ruler u mreži može da klasifikuje pakete koriSćenjem sadrža-ja polja DSCP. U praktičnim primenama koriste se dva nivoa usluga:

ФШт 9Ш И та

VVMlOn m то* ачге

p пмл гшилтогшт i«mi (оттпиопмт«}

m. ntororoi ■xxnma СШ4ЖМM iKomftomt шхз

m«a тимш |^МШ tr tZVQftJU

Min»non * ламп» ЮмибЬи 1ГАВШ*>

orn<* <©m/r> (»ћчд

SI. I - Zaglavlje IPv4 protokola

VOJNOTEHNIČKJ GLASNIK 3/200).

281

Bit!: 0 12 3 4 s 6 7 Bid: 0 12 3 4 s 4 7

DSCP cu Precedence Тик of m

RFC 1122 Sovtcc b 7

DS poije IPv4 TOS ba t

cu - oe koristi se (currently unused) IP v4 tip usluge

mbz - mora biti nula (must be zero)

SI. 2 - Sadriaj polja TOS protokola IPv4

- ubrzana otprema (Expedited Forwarding - EF). Za ovu klasu saobraćaja postoji samo jedna „kodna tačka44 (DiffServ vrednost u polju TOS). EF mi-nimizira kaSnjenje i džiter, a obezbeduje najviši nivo kvaliteta usluga skupovima saobraćajnih tokova;

- obezbedena otprema (Assured Forwarding - AF), koja ima mogućnost da podrži ukupno 12 klasa usluga. AF sa-obraćaj se ne prenosi sa velikom verovat-noćom kvaliteta, kao što je to slučaj sa EF saobraćajem.

Protokol rezervacije resursa - RSVP je signalizacioni protokol koji omogućava postavljanje rezervacije i upravljanje radi ostvarivanja integrisanih usluga. Ovaj protokol je najsloženiji (u odnosu na dru-ge tehnike QoS) za primenu (na raCunari-ma), kao i za mrežne elemente (ruteri, ko-mutatori). Omogućio je da se od standard-nih „best effort** IP usluga dode do viso-kog nivoa QoS-а za različite nove klasc usluga, odnosno aplikacije.

Princip rada RSVP protokola je sle-

deći:

- odlazni saobraćaj iz prcdajnika karakterišu donja i gomja granica propu-snog opsega, kaSnjenja i džitera. Iz pre-dajnika RVSP otprema poruku put ~ PATH (PATH message). Poruka PATH sadrži saobraćajnu specifikaciju koja se, kao informacija, šaljc na odredišnu adre-

su (unicast ili mulucast, tj. prijemni-ku/prijemnicima). Svaki ruter (koji ima RSVP), duž putanje kroz mrežu, realizu-je tzv. „stanje puta44 (path-state), što pod-razumeva izvomu adresu PATH poruke (tj. sledeći skok prema prijemniku);

- da bi se sačinila rezervacija resursa, prijemnik Salje nazad ka predajniku poruku - zahtev rezervacije, odnosno RESV poruku - (reservation request). Dodatno, uz saobraćajnu specifikaciju, RESV poruka uključuje specifikaciju zahteva (request specification) koja sadr-ži tip zahtevane integrisane usluge Int-Serv i specifikaciju filtra koja sadrži in-formaeiju о paketima za koje treba da bude napravljcna rezervacija (protokol prenosa i broj porta).

Specifikacija zahteva i specifikacija filtra zajedno predstavljaju deskriptor sao-braćajnog toka (flow-descriptor), koji m-teri koriste da bi identifikovali svaku re-zervaeiju resursa. Kada odredeni RSVP ruter, duž uspostavljenog puta (izmedu predajnika i prijemnika), primi RESV poruku koristi upravljačke procedure za pro-veru autentičnosti zahteva i atokaeiju neo-phodnih resursa. Ako zahtev ne može da bude zadovoljen (zbog nedostatka resursa ili greške pri proveri autorizaeije), ruter unazad prema prijemniku vraća poruku „greška44 (error). Ako je ruter prihvatio zahtev, onda otprema poruku RESV sle-

282

VOJNOTtHNlCKI GLASNIK V2003.

dećem ruteru i tako unazad do predajnika. Kada je poslednji niter primio poruku RESV i prihvatio zahtev, otprema unazad (prijemniku) pomku kojom potvrduje re-zervaciju. Nakon toga, utvrđenim putem ргеко mreže, obavlja se prenos paketa po-dataka sa zahtevanim QoS-om.

Protokol prenosa и realnom vreme-nu - RTP najčešće se koristi pri paket-skom prenosu govora. Zaglavlje ovog protokola prikazano je na slid 3.

RTF protokol pripada skupu protokola četvrtog sloja OS1 arhitekture mre-že, odnosno sloju prenosa, a služi za prenos poruka ,,s кгаја na кгај“ veze, odnosno od izvomog do odrediSnog entiteta. Podržava prenos poruka u realnom vre-menu (prenos govora, video slike, teksta, grafike, itd.)» omogućava utiskivanje vre-menske markice (time stamp), kao i nu-merisanje sekvenci (sequence numbe-

Sl. 3 - Zaglavlje RTP protokola:

0. l, 2. 3. 4, 3,6.7- brojevi bita и bajtu, V -verzija RTP protokola (Version), P - dopuna (Padding). X - bit proiirenja (Rextension bit), CSRC COUNT - broj CSRC iza zaglavlja (Contains the number of CSRC). PA YLOAD TYPE - identifikatori formata RTPpejloda -korisničke informacije (Identifiers the formats of the RTP payload). SEQUENCE NUMBER - broj sekvence, TIMESTAMP - vremenska markica, SSCR - identifikatori izvora sinhronizacije (Identifiers the synchronization source), CSRC -lista idenlifikatora kontributivnih izvora (Contributing source identifiers list)

ring), na osnovu Čcga se obezbeduje sin-hronizacija paketa poruke na odredištu.

Protokol upravljanja и realnom vre-menu - RTCP podržava RTP protokol i obezbeduje informacije о kvalitetu prenosa poruka, identifikuje RTP izvor, obavlja nadzor saobraćaja u mreži, itd.

Protokoli ATM adaptacionog sloja

- AAL-I. AAL-2, AAL-5. U ATM (Asynchronous Transfer Mode) mrežama QoS se obezbeduje korišćenjem virtuel-nih kanala - VC (Virtual Channel) i vir-tuelnih puteva - VP (Virtual Path). Siste-mom signalizacije, pre početka prenosa poruka u formatu ATM ćelija, usposta-vlja se logiCka - virtuelna veza prcko ko-je se prenosc sve ćelije koje pripadaju is-toj poruci [4]. Pri uspostavljanju takve veze uzimaju se u obzir paramctri kvali-tcta koji se odnose na zahtevani QoS. Drugim rečima, ATM obezbeduje garan-tovani QoS, odnosno komunikaciju u realnom vremenu.

Protokol AAL-1 namenjen je za prenos sinhronih nizova bita i omoguća-va povezivanje El i T! primamih multi-pleksnih signala sa drugim pleziohronim digitalnim hijerarhijskim sistemima (PDH) preko ATM mreže. Obezbeduje struktuirani prenos podataka.

Protokol AAL-2 namenjen je za rea-lizaciju usluga klase Đ, na primer, prenos komprimovanih audio i video signala, prenos multimedijalnih poruka, itd.

Protokol AAL-5 predstavlja jedno-stavan i efikasan adapterski sloj u famili-ji AAL protokola i ima najSirn primenu u odnosu na sve ostale AAL protokole.

Komutacija multiprotokolske labele

- MPLS. DefmiSe je Internet Engineering Task Force (IETF), kao kostur (Frame-

VOJNOTEHNIĆKI CLASNIK 3/2003.

283

work) koji je namenjen za označavanjc, rutiranje, usmeravanje i komutaciju sao-braćajnih tokova kroz telekomunikacionu mrcžu [6].

MPLS protokol obezbeduje:

- specifične mehanizme za upravlja-nje saobraćajnim tokovima različitih gra-nulacija, kao Sto su tokovi izmedu razli-čitih hardvera, mašina ili tokovi zbog različitih primcna;

- zadržavanje nezavisnosti protokola drugog i trcćeg sloja;

- način jednostavnog preslikavanja IP adresa na jednostavne labelc fiksne dužine, koje se koriste pri usmeravanju i komutaciji paketa;

- interfejs prema postojećim ruter-skim protokolima, kao što su RSVP protokol (Resource ReSerVation Protocol) i OSPF protokol (Open Shortest Part First);

- podrSku protokolima trećeg i drugog sloja: IP, ATM i Frame Relay. MPLS je familija protokola koju Čine: MPLS Multiprotocol Switching Label, MPLS Signalling Protocol, LDP Label Distribution Protocol, SR-LDP, RSVP-TE kao modifikovani RSVS protokol.

MPLS protokol pojavio se kao po-godno rešenje problems upravljanja pro-pusnim opsegom i obezbedenja usluga koje sc zahtevaju od buduće generaeije ši-rokopojasnih kičmenih (IP backbone network) IP mreža [7]. Format MPLS protokola prikazan je na slici 4. Familijom MPLS protokola uvodi se novi princip ru-tiranja IP saobraćaja, koji je zasnovan na labelama. Labeta je fiksne dužine 24 bita, odnosno znatno kraća u odnosu na dužinu IP adresa (IPv4, IPv6). Time se obezbeduje znatno kraće vreme obrade u ruterima pri rutiranju saobraćaja, pa je kašnjenje paketa znatno manje u poredenju sa usmeravanjem na bazi IP adresa [8].

MPLS je sličan protokolu DiffServ, po tome što markira saobraćaj na ulaznim graničnim tačkama mreže, a demarkira na izlaznim tačkama. Za razliku od DiffServ protokola, koji markiranje koristi da bi ru-terom definisao prioritet, MPLS markiranje (labelom od 20 bita) prevashodno je namenjeno za odredivanje sledećeg skoka iz rutera (kroz mrežu) [10].

Aplikacije nc mogu upravljati sa MPLS, jer on nema aplikacione progra-mirane interfejse API (Application Programming Interface) niti elemente protokola koji se odnose na krajnji računar (end-host). Za razliku od većine drugih opisanih QoS protokola, MPLS postoji samo na ruterima. To je nezavisan protokol, tj. označava se kao multiprotokol. Može se koristiti ne samo sa IP protoko-lom, nego i sa drugima kao što su: IPX, ATM, PPP ili Frame Relay. MPLS se može koristiti i direktno iznad protokola voda podataka (data-link layer).

Takode, za MPLS se može reći da je vise protokol „inženjeringa saobraćaja“, nego Sto je QoS protokol. MPLS rutiranje koristi se za obezbedenje fiksiranog puta paketa podataka kroz mrežu, veoma slično uspostavljanju virtuelnih kola sa ATM i Frame Relay protokolima [10].

MPLS uproSćava proces rutiranja (smanjeno zaglavlje, povećane perfor-manse), a istovremeno povećava fleksi-bilnost. Proces rutiranja saobraćaja u ru-terima sa MPLS-om (LSR - Label Switching Router - niter sa komutaeijum labele) odvija se na sledeći način:

- proces počinje u prvom granič-nom roteru MPLS mreže. Ruter donosi odluku о usmeravanju na osnovu odredi-Sne adrese ili neke druge informaeije ko-ja se nalazi u zaglavlju. Zatim, LSR ruter

284

VOJNOTF.HNIČKI GLASNIK V200J.

н »«?»*»»!• mi» MimnnnMii nuM»»niiit)>ii

VRfOfrOSTLASlU uu s VRXMK ŽJVOTA (ЛмйМ)

OildVdM) (Ki».)

Sl. 4 - Format MPLS protokola: VREDNOSTLABELE (Label Value) - zauzima polje veličine 20 bita. Koristi je ruter LSR (Label Swotching Router) za traženje ili sledećeg skoka (next-hop) ili operacije koju treba da izvrfi ili tekući odlazni link

EKSPERIMENTALN! (Experimental) - zauzima polje velićine 3 bita. koje je rezervisano za eksperimentalnu upotrebu „S" POLJE - Ovo polje zauzima / bit. Oznaćava granicu. odnosno kraj„steka " labele VREMEŽJVOTA (Time-to-Live, TTL) - zauzima polje velićine 8 bita. Sadrii broj koji se dekrementira и svakom ruteru kroz kojiprede paket podataka. Označava broj predenih skokova od izvora do odrediinog entiteta

BROJEVI /, 2, 3.30, 31 - označavaju bite

32-bitskog steka MPLS protokola

definite odgovarajuću vređnost labele, koja identifikuje klasu ekvivalentnog usmeravanja - Forwarding Eqvivalence Class (FEC), dodaje labelu paketu podataka i usmerava ga na sledeći skok (hop);

- na sledećem „hopiT LSR niter koristi vrednost labele kao indeks za pretra-živanje tabelc koja specificira sledeći skok i novu labelu. LSR ruter dodaje paketu novu labelu, a zatim paket usmerava na sledeći skok. Proces se dalje ponavlja do isporuke paketa na odredište.

Na taj način postiže se kraćc vreme obrade zaglavlja pri rutiranju, a ruteri funkcioniSu kao prosti komutatori. S dru-ge strane, svi paketi koji pripadaju jednoj poruci prelaze isti put od izvora do odre-dišta, čime se smanjuje džiter i kašnjenje.

Ostali tipovi protokola značajni za kvalitet usluga

Postoje protokoli koji se ne mogu klasifikovati kao QoS protokoli. Kvalitet

usluga nije njihova osnovna karakteristi-ka, ali oni imaju funkciju obezbedenja QoS-а. To su:

- protokol upravljanja u realnom vremenu RTCP (Real Time Control Protocol) koji je namenjen za nadzor komu-nikacije u realnom vremenu, a koristi se pri multimedijalnoj komunikaeiji;

- virtuelna privatna mreža - VPN (Virtual Private Network) omogućava for-miranje iste infrastrukture komunikacio-nog kanala ргеко različitih tipova mreža. VPN formira vitroelni tunel, obezbeduje autentifikaeiju i protokole koji osigurava-ju zaStitu, tajnost i integritet podataka koji se prenose, a može se koristiti kao гебепје koje omogućava QoS;

- multiprotokolska komunikaeija preko ATM mreže - MPOA (Multi Protokol Over ATM). U ATM mrežama MPOA se koristi kao saobraćajni tok za-snovan na stvaranju puta kroz mrežu pre prenosa paketa poruke. Odluka о rutiranju donosi se onda kada je putanja paketa preko ATM mreže prethodno trasirana. Time se obezbeduje da paketi, koji pripadaju istoj poruci, prelaze isti put od izvora do odredišta;

- internet protokol verzija 6 (Internet protocol version 6) jeste protokol mrežnog sloja buduće generaeije global-ne računarske mreže Internet. U principu nije QoS protokol, ali poseduje moguć-nosti specijalnog rukovanja podacima pri njihovom rutiranju kroz mrcžu. U zagla-vlju IPv6 postoji polje „Tekuća labela“ (Flow Label) koje zauzima 24 bita. Ovim poljem iskazuju se specijalni zahtevi koji potiču od odredenih aplikaeija koje zah-tevaju odredeni nivo QoS-a.

VOJNOTEKNIĆKI CLASNIK П003

285

Efikasnost u obezbedenju

kvaliteta usluga

Efikasnost QoS protokola, dana-šnjih i budućih heterogenih telekomuni-kacionih mreža, može se dati na osnovu procene mogućnosti ispunjenja određc-nih parametara kvaliteta, kao Sto su:

- sinhronizacija multimedijalnih po-шка;

- propusni opseg, odnosno efektivni bitski protok;

- kašnjcnje signala pri prenosu;

- varijacija kašnjenja (džiter);

- verovatnoća gubitka paketa ili mogućnost korekcije grešaka nastalih to-kom prenosa;

- garancija kvaliteta prenosa za od-ređcne klase usluga.

Procena kvaliteta koji mogu da obez-bede određeni QoS protokoli prikazana je u tabeli. Zahteve za QoS u IP lokalnim га* Čunarskim mrežama mogu da zadovolje neki od pomcnutih protokola, ali to nije slučaj sa mrežama širokog prostranstva. Danas QoS mogu da obezbede samo ATM mreže, dok pojedini protokoli mogu to uslovno (RSVP, MPLS, VPN).

Parametri kvaliteta i protokoli QoS-a

Tabela

Protokol kvaliteta usluga Parametri kvaliteta usluga Komunikacija u realnom vremenu Garancija kvaliteta usluga

Sinhron. multim. poruka Propusni opseg KaSnjenje Varijac. ka&njenj. (džiter) Verovat. gubitka paketa

IntServ ne ne/da da ne ne ne ne

SBM ne da da ne ne ne ne

DiffServ ne da da ne ne/da ne ne

RSVP ne da da ne/da ne/da da ne

RTP da ne da da ne da ne

ATM adaptacioni protokoli da da da da ne/da da da

MPLS ne ne/da ne/da da ne/da da ne/da

VPN ne ne/da da ne ne ne/da ne/da

MPOA da da da da ne da ne

RTCP ne ne ne ne da ne ne

IPv6 ne ne/da ne/da ne ne ne ne

IntServ protokol vr$i selekciju saobradajnih tokova i dodeljuje prioritetc pri dcljenju resursa.

SBM protokol omogućava kategorizaciju i definisanje prioriteta pakcla podataka na drogom sloju.

DiffServ protokol poboljSava protokol IntServ, a zasniva se na konceptu „skupova saobraćajnih tokova", <imeje ograničen broj klasa saobraćaja и kifmcnoj mreži.

RTP protokol obezbeduje sinhronizaciju paketa poruke na odrediStu i prenos u realnom vremenu.

RTCP protokol obezbeduje informacije о kvalitetu prenosa ponika. identifikuje RTP izvor. obavlja nadzor saobraćaja u mreži, itd.

MPLS je namenjen za oznaiavanje, rutiranje, usmeravanje > komutaciju saobraćajnih tokova, a vise je protokol „inžinjeringa saobraćaja** nego Sto je to QoS protokol.

RSVP protokol je signalizacioni protokol koji omogućava postavljanje rezervacije i upravljanje radi ostvarivanja integrisanih usluga.

ATM adaptacioni protokoli obezbeduju garantovani QoS, odnosno komunikaciju u realnom vremenu.

286

VOJNOTEHNlCKJ GLASNIK J/20M.

ZakJjučak

QoS protokoli u sadaSnjim IP mre-žama imaju veoma limitirane mogućno-sti, što je posledica ograničenja koja objektivno poseduje IP protokol (IPv4, IPv6), odnosno paketske IP mreže. ATM protokoli danas jedini podržavaju kvali-tet usluga u širokopojasnim ATM mreža-ma. MoŽe se očekivati da će dalji razvoj QoS protokola ići u smeru razvoja hi-bridnih IP/ATM protokola. To znači da će konvergencija IP rutiranja i ATM ko-mutacije obezbediti širokopojasnu komu-nikaciju sa zahtevanim QoS-om.

Buduću generaciju mreža predsta-vljaće paketske mreže koje će omogućiti prcnos multimedijainih informacija (tekst, govor, podaci, video slika). Zasni-vaće se na QoS hibridnom ATM/IP рго-tokolu koji će preuzeti sve najbolje od paketskih komutiranih IP mreža (fleksi-biinost u rutiranju saobraćaja) i teleko-munikacionih mreža sa komutacijom ka-

nala (pouzdanost i QoS za prenos u real-nom vremenu).

U savremenim mrežama, zbog ne-dostataka postojećih QoS protokola, mo-raju se koristiti složene arhitekture QoS-a da bi se obezbedio kvalitet usluga ,,s vrha do dna, s кгаја па kraj veze‘\

Literuiura:

{l| Jevtović, M.: Kvalttet usluga telekomunikacionih mrtfa, Grafo-2ig. Beograd. 2002.

|2| Jevtavić. M.; Garđalevk. G.: Analin mctoda smhronizaci-je multimedijalnih poruka, konferencija ETRAN. Zlatibor, scptembar 1999.

|3| Jevtovk, M.: Kvaiitet usluga multimedijalnih tekkomuni-kacionih mreža, Vojnotehnički glasmk, br. 6/2001. sir. 622-637.

|4| JevloviC. M: Tdekomunikacione ATM mreJe. Gnfo-Žig. Bcognd.2001.

(3) Iutp7/www.pro(oools.com/acronymus/m.html 16] bttp://www.iec.org/onlineAu(oriab/mpU'indcx.html [7] Hoebckc, R.; Aissaoi, M.; Ngmen. T. MPLS: Adding value to networking. Altacel Communications Review. 3-th Qua-ner2002. pp. 177-182.

|8| Guitkt, J.; McConnell. S.; Morin S.: Multi-protocol network convergence: striking the right technology balance, Altacel Communications Review, Э-th Quarter 2002. pp. 172-176.

|9| http://www.protocols.com/pbook/mpls.him Protocol Directory, MPLS.

|I0) QoS protocols A architectures. White Paper. www/stardusLcom. July 1999.

VOJNOTEHNlCKI GLASNIK 3/2003.

287