October 28th, 2020

Характеристики качества обслуживания

Вопрос из книги Таненбаума про компьютерные сети к главе 1 «Введение», цитата:

4. Какие еще характеристики, кроме пропускной способности и времени ожидания, нужно оптимизировать для получения высокого качества обслуживания в а) сетях цифровой передачи речи; б) передаче видео; в) передачи финансовых транзакций?


В области компьютерных сетей применение термина «качество обслуживания» несколько отличается от его применения в экономике. В экономике это расхожее словосочетание с расплывчатым значением, тогда как в области компьютерных сетей в техническом смысле термин «качество обслуживания» имеет определенные характеристики, которые можно более-менее точно измерить количественно. На сайте википедии для этого термина есть специальная статья:
https://ru.wikipedia.org/wiki/QoS

Аббревиатура «QoS» расшифровывается в английском языке как «quality of service», что по-русски означает «качество обслуживания». В статье википедии термину QoS дают такое определение: «это способность сети обеспечить необходимый сервис заданному трафику в определенных технологических рамках».

В тексте вышеуказанного вопроса задается три вида трафика. Понятно, что для удовлетворительной передачи речи от сети требуется достаточная пропускная способность и малое время ожидания (задержки сигнала). Для передачи видео требуется еще большая пропускная способность, чем для передачи речи и тоже малое время ожидания. А для передачи финансовых транзакций самое главное — это безопасность и надежность (пропускная способность и время ожидания в этом случае отходят на второй план).

Но в вопросе требуется назвать характеристики качества обслуживания кроме пропускной способности и времени ожидания. В статье википедии названы еще две характеристики — это уровень джиттера (фазовое дрожание цифрового сигнала данных):
https://ru.wikipedia.org/wiki/Джиттер
и уровень потери пакетов. Естественно, обе эти характеристики должны быть минимальными.

Пакеты могут теряться при большой нагрузке сети, когда происходят «заторы» (по-английски «congestion»). Для обеспечения конкретным видам трафика (например, аудио или видео) требуемого QoS (качества обслуживания) при заторах может организовываться «умная» очередь, в которой пакеты этих видов трафика имеют приоритет перед пакетами других видов трафика.

Задержка в сети Нью-Йорк-Калифорния

Вопрос из книги Таненбаума про компьютерные сети к главе 1 «Введение», цитата:

5. Одним из факторов, влияющих на время ожидания в сетях с коммутацией пакетов и промежуточным хранением, является задержка при сохранении и переадресации пакета коммутатором. Если время коммутации составляет 10 мкс, будет ли это основной задержкой в работе клиент-серверной системы, в которой клиент находится в Нью-Йорке, а сервер — в Калифорнии? Скорость распространения сигнала в медной линии принять равной 2/3 скорости света в вакууме.


Расстояние между городами Лос-Анджелес (штат Калифорния) и Нью-Йорк (штат Нью-Йорк) составляет примерно 4000 км. Для определения этого расстояния я воспользовался сервисом «Яндекс.Карты».

Скорость света в вакууме приблизительно равна 300 000 км/с. Следовательно, скорость распространения сигнала в нашей сети по медной линии составит 200 000 км/с (2/3 скорости света в вакууме).

Таким образом, прохождение сигнала по медному проводу на пути от клиента в Нью-Йорке до сервера в Лос-Анджелесе займет следующее время:

4000 км / 200 000 км/с = 0,02 с = 20 000 мкс

В нашей сети время ожидания сигнала складывается из суммы времени его пути по медному проводу и времени его коммутации.

Время коммутации составляет 10 мкс. В тексте вопроса не уточняется, эта задержка — сумма задержек сигнала на всех коммутаторах сети или только на одном из коммутаторов сети.

Если предположить, что 10 мкс — сумма задержек на всех коммутаторах, которые проходит сигнал на пути из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, то эта задержка не имеет значения на фоне времени прохождения сигнала по медному проводу (20 000 мкс).

Если же 10 мкс — время ожидания на одном коммутаторе из большого количества, то значимость влияния этого значения на работу нашей клиент-серверной системы будет зависеть от количества коммутаторов, которое пройдет сигнал на пути от клиента в Нью-Йорке до сервера в Лос-Анджелесе. К примеру, если это количество коммутаторов будет равно 2000 штук, то общее время коммутации составит те же самые 20 000 мкс, которые тратятся на путь сигнала по медному проводу. При таком раскладе время коммутации будет иметь равное значение со временем прохождения сигнала по медному проводу.