Data, hlas a video vyžadují záruky

Když se počátkem 90. let objevil World Wide Web, změnil se charakter dat, která jsou přenášena po Internetu. Na webov


Když se počátkem 90. let objevil World Wide Web, změnil se charakter dat, která
jsou přenášena po Internetu. Na webových stránkách se náhle objevily obrázky,
hudba a filmy. Kromě toho různé firmy objevily Internet jako prostředek, kterým
se dají vydělávat peníze. Vznikly služby jako webové databanky a nebo audio a
video streaming. Začal trend konvergence různých druhů dat k jednomu médiu.

Uvedený vývoj značně zvýšil nároky na šířku pásma. Rostoucím požadavkům nelze
vyhovět pouhým zvýšením kapacity přenosových linek. Jde o to, že protokol,
který je základem Internetu, je v podstatě nanejvýš nespolehlivý: každý paket,
který nemůže poslat dál, prostě zahodí a to aniž by o tom informoval
odesílatele. K tomuto jevu dochází proto, že se na přenosové cestě musejí
všichni uživatelé Internetu podělit o všechny prostředky ve směrovačích
(routerech). Když se současně připojí na síť hodně uživatelů, narůstá ve
směrovačích zpoždění, jejich fronty přetékají a pakety se ztrácejí. Zcela jinak
funguje stávající telefonní síť: po celé trase mezi zdrojem informace a cílem,
tedy příjemcem, jsou rezervovány prostředky, které v jednom okamžiku slouží
výlučně jednomu uživateli. Pokud nejsou prostředky v síti k dispozici, je
požadavek odmítnut volající uslyší tón obsazeno. Ten, kdo vede videokonferenci
nebo telefonní hovor po IP síti, by si přál stejnou kvalitu, na jakou je zvyklý
u telefonní sítě. Multimediální služby po Internetu tedy stanovují následující
požadavky:
lvysokou použitelnost síťových prostředků
lmožnost tyto zdroje řídit, speciálně fronty u směrovačů, aby bylo možno
zajistit určitou úroveň kvality.
Posledně jmenovaný požadavek však odporuje principu "best effort", na kterém
Internet pracuje. Ten říká, že se všemi daty a systémy se nakládá stejně, a
přístup ke zdrojům v síti je spravován podle hesla "Kdo dřív přijde, ten dřív
mele". Tento přístup se však nesnáší s požadavky, které si kladou data, u nichž
je čas kritickým faktorem. Taková data musejí být přenášena přednostně, aby
nedošlo ke zpoždění a tím i ke ztrátě kvality. Proto od roku 1993 pracuje
skupina IETF (Internet Engineering Task Force) na rozšíření rodiny protokolů
IP. Experti hledají postupy, které by zaručily kvalitu služeb na Internetu.
Komerční poskytovatelé Internetu (ISP) pak mohou nabízet různé druhy služeb a
tarifů, třeba standardní služby a výběrové služby, které garantují kvalitu
služeb (QoS). Pozadí QoS
Pojem "Quality of Service" se vztahuje na ty charakteristiky služby, které
uživatel může vnímat a měřit. Přitom je třeba dbát těchto bodů: lQoS je třeba
sledovat z pohledu uživatele, který danou službu užívá v celém rozsahu (od
jednoho konce na druhý, end-to-end). Vlastnosti konkrétního prvku sice
přispívají ke kvalitě služby, nelze je však posuzovat odděleně jako parametry
QoS. lKvalita služeb se omezuje pouze na měřitelné technické aspekty. lČást
parametrů lze posuzovat odděleně. Není nutné shrnovat vždy všechny faktory,
které kvalitu služeb ovlivňují. QoS je novým pojmem, pro který neexistuje žádná
obecně platná definice. Proto vzniklo více interpretací, které si navzájem
konkurují. Nejdůležitější definice QoS vypracovaly následující organizace:
International Telecommunication Union (ITU), ATM-Forum a Internet Engineering
Task Force (IETF). ITU vyvinulo hierarchický model QoS. Ten zohledňuje nejen
technické aspekty služby, nýbrž i obsluhu koncových přístrojů a dostupnost
služby. Na podkladě toho vyspecifikovala ITU 3 třídy služeb pro ATM jako
základní technologii: lBlokový přenos ATM (ABT = ATM Block Transfer)
lDeterministická rychlost přenosu (DBR = Deterministic Bit Rate) lStatistická
rychlost přenosu (SBR = Statistic Bit Rate) V zásadě zajišťuje QoS uživateli
nějakou službu v určité kvalitě. Uživatelem se zde rozumí osoba, nebo vrstva
protokolu. U nabízených služeb se může jednat o "službu vyšší vrstvy", jako
jsou videokonference, a nebo o "službu nižší vrstvy" podle referenčního modelu
OSI. ITU a ATM-Forum definovaly třídy QoS nezávisle na sobě. Proto se od sebe v
několika bodech liší, ale navzdory tomu se navzájem doplňují. Quality of
Service podle výkladu ATM-Fora znamená, že na virtuálním spojení ATM bude pro
každou službu nabízena určitá kvalita. Aby se co nejlépe využila šířka pásma,
vyvinulo ATM-Forum kategorie služeb, které přihlížejí k různým druhům provozu.
Tímto způsobem lze síť ATM využít na 90 až 100 %. Na provozní parametry mohou
nepříznivě působit následující faktory: chyby přenosu, příliš malé vyrovnávací
paměti, zatížení sítě, kapacita virtuálních kanálů, případně cest, jakož i
provozní zpoždění přepínače. Co snižuje kvalitu Internet Engineering Force
(IETF) vzala téma QoS na milost teprve počátkem 90. let, kdy zesílilo volání po
aplikacích v reálném čase a po větší šířce pásma na Internetu. Výsledkem byla
nová verze internetového protokolu s názvem IPv6, která byla dokončena roku
1995 a vykazuje lepší vlastnosti QoS než IPv4. Za tím účelem bylo v záhlaví IP
definováno pole "Flow Label". To označuje pakety s vyšší prioritou. IPv6 však
doposud, navzdory svým výhodám, není mezi uživateli tak oblíbený, jak jeho
tvůrci očekávali. Je to proto, že se mezitím objevil postup Diffserv
(Differentiated Services), pomocí kterého lze přenášet data v reálném čase i po
sítích s protokolem IPv4. Díky upravenému poli Type-of-Service (TOS) může nyní
i IPv4 poskytnout určitému toku dat vyšší prioritu.
IETF stanovila pro kvalitu služeb tato kritéria: lPropustnost dat (Throughput):
Výkon spojení na základě množství přenášených bitů za sekundu lZpoždění paketů:
celkové zpoždění při přenosu od odesílatele k příjemci (Latency) lJitter:
kolísání doby přenosu dvou za sebou jdoucích datových paketů lKoeficient ztráty
paketů: poměr odmítnutých paketů k celkovému množství odeslaných datových
paketů (Packet Loss Rate) Z toho se vyvinuly počátky Intserv a Diffserv. Ty se
snaží různými způsoby změnit kvalitu služeb v síti. Závislost na druhu sítě
Trváme na tom, že doposud neexistuje žádná definice Quality of Service, která
by byla platná pro všechny sítě a všechny druhy použití. Kvalitu služeb lze
nejlépe určovat pomocí součtu přenosových vlastností jednoho (virtuálního)
kanálu, který je připraven pro určitou aplikaci. Podle typu sítě se rozlišují
dva druhy QoS: l"Timeless QoS": popisuje kvalitu služeb v závislosti na době
trvání přenosu
l"Connectivity QoS": definuje kvalitu služeb s ohledem na stupeň spojení se
sítí, která je pro službu k dispozici. Timeless QoS se týká komunikace po
drátě. Svou roli hraje jen v pevných sítích, protože tam je na rozdíl od
mobilní komunikace přenosové médium (síť) stále k dispozici. Nejdůležitějším
kritériem pro kvalitu služeb je to, zda je použitý kanál vhodný pro danou
službu. Svou roli při tom hrají následující body: lstupeň propustnosti dat
labsolutní zpoždění při přenosu (Latency) lkolísání hodnoty absolutního
zpoždění (jitter). Hranice možností Protokoly TCP a IP, které jsou základem
Internetu, byly původně zamýšleny pouze pro přenos "na čas nenáročných" dat,
jako jsou e-maily a datové soubory (FTP). U těchto aplikací nemusí být data
doručována formou "toku", tedy ani v určitém pořadí, ani v daných časových
odstupech. Tento princip je však již neudržitelný, když se mají po IP sítích
provozovat aplikace jako je IP telefonie a videokonference. Ty reagují citlivě
na jitter či ztrátu paketů. Pojmy jitter a doba latence bývají často
zaměňovány. To je však nesprávné. Doba latence je mírou pro absolutní zpoždění
jednotlivých autonomních datových jednotek mezi vysláním a příjmem. Udává tedy,
jak dlouhou dobu potřebuje jeden bit, aby se dostal od odesílatele k příjemci.
Jitter naproti tomu je kolísání doby průběhu. Jde o to, že jednotlivé pakety
uvnitř toku dat mohou mít mezi sebou různé odstupy. Proto jsou datová
propustnost a jitter rozhodujícími kvalitativními parametry pro izochronní
nepřetržitý tok dat. Doba latence naproti tomu hraje jistou roli v těch
systémech, které jsou například nasazeny v rozdělených výrobních prostředích.
Tam je důležité, aby řídící informace dorazila ke stroji v přesně určeném čase.
Connectivity QoS eviduje, kdy jsou jednotlivé přenosové kanály k dispozici a
kdy mají stanice přístup k přenosovému médiu. Použitelnost je důležitá
především pro mobilní koncová datová zařízení. Rozlišují se sítě, které musejí
být na přenosové médium připojeny trvale, jen někdy, nebo vůbec ne. Pro kvalitu
služeb v lokálních sítích LAN je tento typ QoS ovšem bez významu.
1 0646 / pen









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.