VOIP paraméterek elosztott, valósidejű mérése

Dr. Do Van Tien, BME Híradástechnikai Tanszék

Pándi Zsolt, BME Híradástechnikai Tanszék

Király Csaba, BME Híradástechnikai Tanszék

{do, pandi, cskiraly}@hit.bme.hu

A többszereplős távközlő piacon a távközlési szolgáltatóknak folyamatosan bővíteniük kell a szolgáltatásaikat és növelniük kell a szolgáltatási minőséget. Ennek a folyamatnak legjobban szemléltethető példája az IP alapú valósidejű szolgáltatások (IP telefon, streaming audió és videó) elterjedése, amelyek fejlődését nyilvánvalóan a gazdasági verseny indította valamint szélesebb felhasználása a harmadik és negyedik generációjú mobil hálózatokban várható. A gazdasági előny feledtette a felhasználókkal az összeköttetés gyengébb minőségét (nagy késleltetés, akadozó hang). A kialakult gyakorlatra felfigyelt a szolgáltatói oldal, és ma már komoly távközlési szolgáltatók is ajánlanak IP alapú telefonhívást annak ellenére, hogy az alapprobléma több eleme a mai napig megoldatlan. Az IP hálózatban alkalmazott "Best Effort" szolgáltatási modell megfelelő működése az alkalmazások együttműködési képességén alapszik, amelyet a TCP protokoll a korábbi alkalmazások többségénél biztosít. Egy nem valósidejű alkalmazás ugyanis a TCP protokoll segítségével implicit visszacsatolással alkalmazkodni tud a hálózatban kialakult forgalmi helyzetekhez. Ugyanakkor a valósidejű alkalmazások az igényeikhez jobban igazodó UDP protokollt használják, amely nem képes önszabályozásra. Ezek terjedésével megbomlik a hálózat optimális működését biztosító együttműködés az alkalmazások között.

Ezek a célok (szolgáltatások bővítése és minőség biztosítása) csak úgy valósíthatók meg, ha a hálózatokban új technológiákat alkalmaznak (IntServ- Integrated Service Architecture, DiffServ- Differentiated Service Architecture, MPLS- Multiprotocol Label Switching, DWDM). Ugyanakkor az is nyilvánvaló, hogy az új technológiák által biztosított előny elvész, ha az üzemeltetők az új hálózatokban a hagyományos hálózatüzemeltetést is meghonosítják. A csak egy fajta szolgáltatás nyújtására kihegyezett PSTN hálózatokban illetve az eredetileg "nem szolgáltatói" szemlélettel megtervezett Internetben azt a hálózatüzemeltetési megközelítést alkalmazzák, hogy a hálózatban folyó forgalmat üzemeltetési célból csak nagyon ritkán kell mérni, ezen kívül a technológiai korlátok miatt csak preventív módszerekkel lehet beavatkozni a hálózatban zajló folyamatokba.

Az új technológiájú hálózatokban ugyanis a hatékony hálózatüzemeltetés egyik kulcskérdése a forgalommenedzselés (Traffic Engineering), amely magában foglalja a hálózattervezés kérdéseit, a hálózati forgalom folyamatos mérését valamint a mérési eredmények elemzése alapján a hálózat megfelelő konfigurálását. Úgy kell méretezni és az üzemeltetés során úgy kell konfigurálni a hálózatot, hogy az előfizetők alkalmazásai számára garantálni lehessen a megfelelő minőségi paramétereket. Ebben a hálózaton kialakult forgalom paramétereinek gyűjtése, mérése és elemzése játssza a kulcsszerepet.

Az előbbiekben felsorolt feladatok közül ezt a kulcsproblémát, a hálózat által kiszolgált alkalmazások forgalmának mérését választottuk projektünk témájának. Egy működő hálózatban a minőségi és teljesítőképességi jellemzők meghatározásához mindenképpen méréssel kell információt szerezni a hálózat aktuális állapotáról, amelyek alapján már becsülhetjük a jellemzők kvantitatív értékeit. A gyakorlatban alkalmazott mérési módszerek az alábbiak:

ˇ Aktív mérés: Az aktív mérés során egy küldőre és egy vevőre van szükség. A küldő mesterségesen generál és küld tesztcsomagokat a vevő számára. A tesztcsomagok hordozhatnak különböző információkat, például időbélyeget, sorszámot. A vevő a tesztcsomag előre megállapított mezejébe beírja a megfelelő információt (például az időbélyeget), majd a küldő felé fordítja vissza a csomagot.

ˇ Lekérdezés: A lekérdezés alkalmazása csak akkor lehetséges, ha a hálózat eszközeiben implementálták a teljesítőképességi jellemzők gyűjtését és a statisztikai információk lekérdezésének lehetőségét (pl. SNMP protokoll). Megemlítendő, hogy a lekérdezhető információk csak az adott eszköznek és interfészeinek teljesítőképességét adják, amelyek analízise után a minőségi jellemzők bizonyos mértékig kikövetkeztethetőek.

ˇ Passzív mérés: Passzív mérés során nem kell mesterségesen tesztcsomagokat generálni. Ehelyett a hálózat csomópontjain kell olyan eszközöket (szoftver, hardver) elhelyezni, amelyek a hálózat csomagjainak megfigyelését és az analízishez szükséges információk gyűjtését teszik lehetővé. Az egyes eszközök a mérés során dolgozhatnak önállóan, vagy egymással együttműködve is.

Ebben a projektben a passzív mérési eljárást választottuk, hiszen az összes eljárás közül ez adja a legpontosabb eredményt. A szükséges hardver eszközöket a világ egyik vezető protokollanalizátor-gyártó cégének termékei képezik. A protokollanalizátorokat azonban elsősorban a hibák elhárítására használják, ezért a gyártók szegényes statisztikai és elemzési szolgáltatásokat készítenek termékeikhez, melyek nem elegendőek a hatékony erőforrás-menedzseléshez. További probléma, hogy a valósidejű alkalmazások minőségi jellemzőinek méréséhez a több mérési ponton elhelyezett eszközök megfelelő koordinálása (órák szinkronizálása, adatgyűjtés lebonyolítása,...) és új mérési módszerek kidolgozása is szükséges.

Jelen projekt fő feladatait a protokollanalizátorokhoz kapcsolódó statisztikai, elemzési szolgáltatások bővítése valamint az elosztott mérések vezérlését támogató környezet kidolgozása és fejlesztése képezi.