Kvalitativní charakteristiky síťové komunikace

Pojem kvalita služby (Quality of Service, QoS) vyjadřuje jeden z trendů vývoje technologií a služeb počítačových sítí - poskytovat uživatelům služby s definovanou kvalitou.

Úvod

V poslední době dochází k rozvoji služeb, jejichž úspěšnost z pohledu uživatele významně závisí na kvalitativních charakteristikách komunikace přes počítačovou síť. Jde například o služby Internet telefonie, videokonference, distribuované výpočty nebo přenosy velkých objemů dat. Uživatel požaduje, aby mu byla poskytnuta určitá kvalita služby (Quality of Service - QoS). Někdy se používá také termín výkonnostní charakteristiky ve stejném významu.

Příkladem kvality služby na úrovni aplikace může být videosignál určitého rozlišení o určitém počtu obrázků za sekundu, výměna zpráv mezi komunikujícími aplikacemi s určitým maximálním zpožděním a určitou maximální ztrátovostí (která musí být kompenzována opakováním zpráv) nebo přenos určitého objemu dat v určitém čase.

Zmíněné požadavky aplikací lze mapovat na základní kvalitativní charakteristiky sítě poskytující přenos paketů:

• Volná kapacita sítě - rozdíl mezi instalovanou kapacitou a zátěží neboli využitou kapacitou. Je třeba sledovat nejen průměrné hodnoty, ale i jejich dynamiku v různých časových měřítcích.
• Ztrátovost paketů - kolik procent paketů nedorazí od odesílatele k příjemci. Ke ztrátě může dojít v důsledku dočasného přetížení některého komponentu komunikační trasy, například po vyčerpání kapacity vyrovnávacích pamětí, přetížení procesoru směrovače a podobně. Pro chování aplikací je rovněž důležitá i dynamika ztrátovosti, to je zda se ztráty vyskytují ve shlucích.
• Zpoždění - doba potřebná k přenosu paketu od odesílatele k příjemci.
• Změna zpoždění - jak se mění zpoždění jednotlivých paketů během přenosu. Tato vlastnost je pro aplikace často důležitější než absolutní hodnota zpoždění.

Aktivita Sledování a optimalizaci výkonostních charakteristik

Instalovaná kapacita sítí je v současné době postačující pro většinu aplikací. Potřeba rezervace šířky pásma je již minulostí. Přesto často dochází k tomu, že uživatelem vnímané kvalitativní charakteristiky síťové komunikace nejsou uspokojivé. Některé příčiny byly zmíněny již výše u jednotlivých kvalitativních charakteristik sítě. Problém může být v kapacitě, nastavení, vzájemné interakci, závadě nebo nevhodném mechanizmu činnosti kteréhokoliv komponentu komunikační trasy, včetně koncových stanic, t.j. jejich hardware, operačního systému a vlastních aplikací.

Pro řešení uvedených problémů je třeba vytvořit systém pro komplexní monitorování charakteristik a činnosti všech komponentů komunikační trasy. Tento systém je potom třeba využít k detekci problémových míst a jejich odstraňování. Touto problematikou se ve spolupráci se zahraničními partnery v rámci mezinárodních projektů zabývá výzkumná aktivita sdružení CESNET s názvem Sledování a optimalizace výkonnostních charakteristik.