Мониторинг параметров работы сетей и временная синхронизация

Мониторинг параметров работы сетей И временная синхронизация

Ключевые слова: пакетные сети, параметры работы, QoS, SLA, измерение задержек, временная синхронизация.

Автоматизированные системы управления и мониторинга сетей связи нуждаются во временной синхронизации для записи временньх меток различных событий и измерения интервалов времени между ними. Например, в системах управления устранением неисправностей знание моментов наступления событий в различных точках сети облегчает поиск первопричин отказов, фиксация моментов событий и действий пользователей в различных системах управления важна для реализации функций управления безопасностью. Рассматривается важный частный случай—мониторинг параметров работы сетей с коммутацией пакетов. Актуальность этой темы объясняется несколькими обстоятельствами, указанными ниже. Для сетей передачи данных установлены технические нормы на показатели функционирования [ 1 ] которые подлежат контролю со стороны оператора связи в процессе эксплуатации сети связи. Сеть коммутации пакетов лежит в основе современной мультисервисной сети NGN, при этом параметры работы пакетной сети существенно влияют на показатели качества различных услуг. В условиях конкурентного рынка качество обслуживания (Quality of Service, QoS) является одним из важнейших факторов, определяющих выбор оператора связи пользователями и их лояльность. Действенным инструментом привлечения и удержания клиентов становятся соглашения об уровне обслуживания (Service Level Agreement, SLA). Обеспечение QoS и поддержка SLA требуют мониторинга показателей QoS и влияющих на них параметров работы сети.

Нетес В.А.,

профессор МТУСИ, д.т.н., vnel@srd-mluci.iv

Показатели функционирования пакетных сетей

Основные показатели, характеризующие функционирование сети с коммутацией пакетов на основе протокола IP, определены в Рек. МСЭ-Т Y1540, а нормы для них — в Рек. Y.1541. Установленные в [1] требования взяты именно из Рек. Y1541. Важнейшими из этих показателей являются:

• задержка переноса пакетов,

• вариация задержки переноса пакетов,

• коэффициент потери пакетов.

Для сетей Ethernet в Рек. Y.1563 установлены аналогичные показатели, только вместо пакетов IP в них рассматриваются кадры Ethernet:

• задержка переноса кадров,

• вариация задержки переноса кадров,

• коэффициент потери кадров.

Дополняет эти показатели коэффициент готовности, характеризующий надежность. При этом критерий отказа (перехода в состояние неготовности) определяется как превышение коэффициентом потери пакетов или кадров некоторого установленного порога.

SLA и мониторинг

Активную роль в продвижении SLA играет международная организация ТМ Форум, которая разработала "Справочник по управлению SLA" GB917 [2]. Одно из основных нововведе-

ний последнего релиза этого документа — включение сценария, когда один поставщик услуг (например, оператор связи) обеспечивает комплексный сервис для конечного клиента, использую услуги других поставщиков услуг. Справочник вводит также три разновидности SLA обычные (внешние), внутренние и неявные.

Внешнее SLA заключается между поставщиком услуг и клиентом. При этом клиент может быть как конечным пользователем (собственно клиентское SLA), так и поставщиком услуг для другого клиента (партнерское SLA). Последний случай возникает, когда некоторый поставщик услуг берёт на себя роль интегратора, т.е. принимает единую ответственность перед конечным клиентом и заключает SLA с другими поставщиками услуг, также участвующими в оказании услуг конечному клиенту, выступая во взаимоотношениях с этими поставщиками услуг в роли клиента.

Внутреннее SLA, также называемое соглашение об эксплуатационном уровне (Operational Level Agreement, OLA), заключается между различными подразделениями внутри компании-поставщика услуг. Оно служит для распределения ответственности и внутреннего контроля.

Неявное SLA (Implicit SLA) не является формальным документом. Это некие ориентиры в части QoS, односторонне установленные поставщиком услуг для внутреннего использования, которые, как предполагается, соответствуют ожиданиям клиента.

Важнейшей частью любого SLA является спецификация уровня обслуживания (Service

Level Specification, SLS) — набор ключевых показателей качества (Key Quality Indicator, KQI), которые должны измеряться, и пороговых значений для них. В качестве KQI для услуг передачи данных (в частности, услуг VPN L3 и L2) используются приведённые выше показатели.

В случаях участия нескольких операторов или применения OLA общий норматив на KQI из конца в конец должен быть распределён между отдельными операторами или подразделениями.

Большое значение для поддержки SLA имеют средства контроля и мониторинга [3]. Их основное назначение — оценка KQI и сравнение полученных значений с установленными в SLS порогами. Мониторинг должен осуществляться в точках взаимодействия с клиентами (точках доступа к услуге, интерфейсах пользователь-сеть), точках взаимодействия с партнерами (другими операторами, участвующими в оказании услуг), а при наличии внутренних OLA — и в точках разграничения зон ответственности подразделений компании.

Измерение в сетях IP

Измерениям параметров работы сетей IP был посвящен ряд документов IETF Общие соображения на этот счет содержатся в RFC2330, измерения задержки пакетов рассмотрены в RFC2679, вариации задержки — в RFC3393, потерь — в RFC2680. Более обстоятельно порядок измерения параметров работы и готовности сетей IP изложен в Рек. МСЭ-Т Y.1543 [4].

Для измерения задержек необходимо уста-

36

T-Comm #2-2014

новить средства измерения (зонды/пробники/ агенты) во всех тех точках, между которыми подлежит измерению задержка переноса пакетов/кадров. При этом часы в точках измерения должны быть синхронизированы между собой.

Нередко для упрощения меряют не одностороннюю задержку между двумя точками, а двустороннюю — "туда и обратно" (round-trip delay, RTD или round-trip time, RTT), для измерения которой используется утилита ping. Такой способ позволяет обойтись без синхронизации. Однако в большинстве случаев интересует пользователей и устанавливается в нормативных документах не двусторонняя, а односторонняя задержка. В качестве грубой оценки последней можно брать половину двусторонней, т.е. RTD/2, но в условиях асимметрии задержек, часто имеющей место в реальности, такая оценка оказывается слишком неточной и не может использоваться для контроля выполнения SLA

Временная синхронизация

Таким образом, системы мониторинга параметров работы сетей связи требуют временную синхронизацию, которая необходима для решения двух задач:

• фиксация моментов времени, когда происходят события и осуществляются измерения;

• измерений параметров работы сети.

Для простановки временных меток, которые бы всеми понимались одинаково, часы должны быть привязаны к Всемирному координированному времени (это особенно важно при межоператорском взаимодействие).

Малость расхождения между часами в точках измерений необходима для обеспечения требуемой точности измерений задержки пакетов в сетях IP Допустимая погрешность син-

хронизации при этом должна быть, по крайней мере, на порядок меньше, чем значения измеряемых задержек. Поскольку типичные значения задержек имеют порядок десятков миллисекунд, расхождение часов в точках измерений должно быть не более 1 мс.

В Рек. G.8271 [5] указаны еще более жесткие требования, в соответствии с которыми для нужд мониторинга задержек в сетях IP точность должна быть в диапазоне от 5 до 1GG мкс.

В упоминавшийся выше Рек. Y.1543 точки измерений разделены на три категории:

1) точки демаркации и межсетевого взаимодействия,

2) граничные точки оператора и клиента,

3) точки в оконечном оборудовании клиента.

Приведённый ниже рисунок, взятый из Рек.

Y1543, показывает эти три категории. При этом для временной синхронизации точек демаркации и межсетевого взаимодействия (1) предлагается использовать глобальную навигационную спутниковую систему (GPS или ГЛО-НАСС), а для граничного и оконечного оборудования клиентов (2 и 3) — протокол NTP

При этом требования к точности временной синхронизации в этих точках таковы:

1) погрешность часов в граничных точках сети оператора-поставщика услуг относительно GPS или ГЛОНАСС должна быть не более 1GG мс;

2) расхождение между часами граничных маршрутизаторов оператора и клиента должно быть не более 1 мс;

3) расхождение между часами граничного маршрутизатора и оконечного оборудования клиента должно быть не более 1 мс.

Нормативно-правовое обеспечение

Для упорядочивания и регламентации взаимодействия поставщиков услуг с клиентами и партнерами целесообразно разработать и принять нормативные документы, определяющие требования к временной синхронизации, порядок обмена сигналами точного времени и т.п. Кроме того, необходимы требования к точности измерений параметров функционирования средств связи, обеспечивающие, как указано в [1 ], единство измерений.

Заключение

Мониторинг параметров работы сетей связи имеет большое значение в современных телекоммуникациях. При этом для обеспечения требуемой точности измерений контролируемых параметров и фиксации моментов событий необходима временная синхронизация всех точек мониторинга.

Литература

1. Требованиям к организационно-техническому обеспечению устойчивого функционирования сети связи общего пользования. Утв. приказом Минин-форсвязи № 113 от 27.09.2007.

2. SLA Management Handbook. GB917. Release 3.0. Version 0.9. TM Forum, 2011.

3. Нетес В А. Соглашения об уровне обслуживания и задачи мониторинга //1-я Междун. конф. "Мониторинг как основа системы управления сетями электросвязи": Сб. тез. докл. М., 2003.

4. Recommendation ITU-T Y1543 (11/2007). Measurements in IP networks for inter-domain performance assessment.

5. Recommendation ITU-T G.8271/Y.1366 (02/2012). Time and phase synchronization aspects of packet networks.

T-Comm #2-2G14

37