Az egyirányú keretkésleltetés vizsgálata elengedhetetlen része a minőségi Ethernet alapú szolgáltatásoknak

Manapság egyre több késleltetés érzékeny szolgáltatás telepítésére kerül sor a csomagkapcsolt hálózatokban. A telepítők és üzemeltetők dolga a szolgáltatások minőségének vizsgálata, hogy biztosítható legyen a felhasználói megelégedettség a megnövekedett igények mellett is.

A keretkésleltetés, vagy másik nevén Latency, a mai hálózati szolgáltatások kulcsfontosságú teljesítmény paraméterei közül az egyik, amit mérni tudni kell. A keretkésleltetés általánosságban kifejezi azt az időt, ami szükséges ahhoz, hogy a keret elérje a célját. Kétféle módon mérhető.

Kétirányú késleltetés – Round-trip mode

A keretkésleltetés mérése ebben az esetben a távolvégen alkalmazott reflektor eszköz (looping device) felhasználásával történik. Mértéke 3 tagból tevődik össze:

  • forrástól a reflektor eszközig mért késleltetés,
  • a reflektor eszköztől a forrásig mért késleltetés,
  • a reflektor eszköz feldolgozási ideje.

Egyirányú késleltetés – One-way mode

A keretkésleltetés irányonként kerül mérésre, így két értéket kapunk iránytól függően.

A keretkésleltetés mérésének tipikus és könnyen kivitelezhető módja a kétirányú késleltetés mérése volt sokáig. Manapság az új késleltetés érzékeny szolgáltatások nagyobb kihívást jelentenek a telepítőknek és szolgáltatóknak. Szükségessé vált az irányonkénti keretkésleltetés mértékének meghatározása ahhoz, hogy garantálni tudják a szolgáltatás minőséget.

Valós idejű szolgáltatások

A Voice over IP (VoIP) és a video over IP (IPTV) új osztályát képviselik az IP alapú szolgáltatásoknak, ahol a multimédia adatfolyam a csomagkapcsolt hálózaton megszokott módon továbbítódik. A hálózattal szemben elvárás, hogy ezek a csomagok valós időben kerüljenek továbbításra és feldolgozásra, miközben nem történhet csomagvesztés, hiszen az elveszett csomagok reprodukálására és újraküldésére már nincs megfelelő idő. Ezek az alkalmazások a csomagvesztés megszüntetése mellett kifejezetten érzékenyek az egyirányú keretkésleltetésre, és annak időbeli változására az egyirányú jitterre.

A VoIP alkalmazás szigorú elvárásokat támaszt az egyirányú késleltetés tekintetében, mivel a hangcsomagoknak bizonyos idő alatt el kell tudni érni a célt. Az IPTV a jitterre kifejezetten érzékeny. A set-top box általános esetben egy meghatározott sebességgel dolgozza fel és jeleníti meg a videó és audió tartalmat. Mindemellett a technológia átmeneti tárolót (buffer) tart fent azzal a céllal, hogy az újraküldés ne rontsa a szolgáltatás minőségét. A jitter egy rendszeresen visszatérő jelenség, jellemzően bizonyos időszakban kívánatosnál több csomag érkezik, máskor éppen kevesebb a vártnál, ami ahhoz a hibához vezethet, hogy megáll a megjelenítés.

Csomagalapú szinkron

A mobil backhaul hálózatok csomagkapcsolt hálózatokká válnak, Ethernet alapú szinkronizációs eljárásokra van szükség ahhoz, hogy frekvencia és fázis szinkronizáció biztosítható legyen a torony és az állomások között. Az IEEE 1588v2 Precise Time Protocol (PTP) technológia lehetővé teszi a hatékony frekvencia és fázis szinkronizációt a központ és a kliensek órái között a csomagok cseréjével.

Hasonlóan a valós idejű szolgáltatásokhoz, ez a technológia is roppant érzékeny az egyirányú késleltetésre és annak időbeli változására:

  • Egyirányú keretkésleltetés

A PTP feltételezi, hogy a késleltetés közel szimmetrikus mindkét irányban, továbbá ezzel számol a fázis különbség esetében is a központ és a kliens között. Amikor a feltételezés megfelelő, a PTP könnyen azonosítja az átviteli késleltetést a központ és a kliens közötti forgalom során.

Néha előfordul, hogy a PTP csomagok különböző késleltetést szenvednek az egyes irányokban, ami visszavezethető az átviteli utakban tapasztalt a különböző mértékű torlódásra. Az aszimmetrikus jelenségek jelentős hibát okozhatnak a kliens oldali időszinkronban a pontos offset érték becslése során. Frekvencia és fázis különbség alakul ki, ha ezt a központi órához viszonyítják.

Például a központtól a kliens irányban a PTP csomagok 7 ms késleltetést tapasztalnak, a másik irányban ez 3 ms. A PTP offset becsült értéke 5 ms irányonként. Ez egy hibás következtetés, hiszen 2 ms eltérés jelenik meg offsetben a kliens oldalon, ami az ottani fázis szinkront fogja elrontani.

  • Egyirányú keretkésleltetés változás – egyirányú jitter

A PTP csomagok továbbításakor azok különböző késleltetést szenvednek. Szerencsére a PTP kliensben implementálásra került egy sajátos algoritmus, ami észleli a csomagok jelentős késleltetését és limitálja a késleltetés időbeli változását a kliens oldalon. Mindamellett az egyirányú keretkésleltetés változás még mindig alapvető oka a fázis hibának, amit kézben kell tartani, hogy közel azonos időt szolgáltasson a központi órához hasonlóan.

A keretkésleltetés alatt legtöbbször azt az értéket értik, amit az adategységek az oda-vissza irányban elszenvednek. A fent említett késleltetés érzékeny alkalmazások implementálása komoly méréstechnikai kihívást jelent a telepítők számára. Fontossá válik, hogy meglegyen a képességük a késleltetés irányonkénti mérésére, amikor a hálózaton hang, illetve video adatfolyamok haladnak keresztül a hagyományos alkalmazások által generált forgalom mellett.

Az egyirányú keretkésleltetés mérése EXFO megközelítésben

Az EXFO rendelkezik egy nagy teljesítményű és egyirányú késleltetés mérésére képes megoldással az FTB-8130NGE moduljában.

Globális időszinkron

Az egyirányú keretkésleltetés mérésének alapja, hogy a mérés során globális időszinkront kell alkalmazni a mérőberendezésekben. Ennek hiánya mérési pontatlansághoz vezet, bizonytalanná és értékelhetetlenné teszi az eredményt.

Az EXFO újítása megszünteti ezt a problémát, mivel külső, globális időszinkront alkalmaz. Minden mérőberendezés rendelkezik pontos időszinkronnal és így képes mérni az egyirányú keretkésleltetést. Ez a megoldás két szinkronizációs technológiát támogat: CDMA vagy GPS.

Aszimmetrikus teszt

Az egyirányú keretkésleltetés mérése elvégezhető mind az RFC 2544, mind az EtherSAM (Y.1564) teszt alkalmazás esetében, ha az un. kétirányú (bidirectional) módot használják. Ez a mód menedzseli a két eszköz közötti kapcsolatot, valamint lehetőséget biztosít automatikus kommunikációra, mint pl.: a mérés állapota, referenciaidő, stb. Ebben a módban a mérőberendezések közül az egyik un. „master”, míg a másik „slave” állapotban van, és képesek meghatározni külön-külön mindkét irányban az összes KPI (key perfromance parameter) paramétert, köztük az egyirányú keretkésleltetést is.

EtherSAM és RFC 2544

Mind az EtherSAM, mind az RFC 2544 eljárás lehetővé teszi az egyirányú keretkésleltetés mérését. Az ITU-T Y.1564 Service Activation Methodology (SAM) szabvány EXFO szerinti megvalósítása EtherSAM néven vált ismerté. Támogatja a szolgáltatások telepítését és a hibakeresést a mai időkritikus, és minőség érzékeny alkalmazások esetében. Két fázisból áll a mérési eljárás:

  • szolgáltatás konfiguráció ellenőrzése
  • szolgáltatás teljesítmény ellenőrzése

Segítségével lehetővé válik a szolgáltatás gyors telepítése és a hálózat teljesítőképességének vizsgálata pass/fail küszöbértékek használatával. Az egyirányú keretkésleltetés metódus kiegészíti az EtherSAM módszertanát. Mindkét fázisban irányonként elérhetőek a mért KPI értékek.

EtherSAM (Y.1564) teszt

  • Szolgáltatás konfiguráció

Először is a teszt forgalom – illeszkedve a szolgáltatás jellegéhez – felfutó jellegű forgalommal (ramp test) ellenőrzi a hálózati konfigurációt, a beállított irányelvek teljesülését, a CIR-t (Committed Information Rate), majd az EIR-t (Excess Information Rate). Méri az egyirányú keretkésleltetést mindkét irányban és minden lépésben, majd összehasonlítja a kapott értékeket a kritériumként beállított pass/fail limitekkel.

  • Szolgáltatás teljesítmény

Második lépésben egyszerre terheli meg a hálózatot az összes szolgáltatás teszt forgalmával egészen a CIR értékig, hasonlóan ahhoz a szituációhoz, amikor az összes lehetséges alkalmazás maximális teljesítményt igényel. Ez egy kulcsfontosságú fázis az egyirányú keretkésleltetés szempontjából, hiszen a mérés során a hálózat teljes terhelésen kell, hogy üzemeljen.

RFC 2544 teszt

Az RFC 2544 mérési eljárást hálózati eszközök teljesítmény mérésére fejlesztették ki labor környezetre, amelynek egyik nagy előnye az egyirányú keretkésleltetés vizsgálata. A Throughput mérés meghatározza a hálózat maximális átbocsátóképességét. A Latency mérés irányonként meghatározza a késleltetés értékét a maximális átbocsátóképesség mellett. A hálózati eszközgyártók és a hálózat telepítők az RFC 2544 segítségével meghatározhatják és összehasonlíthatják az egyirányú keretkésleltetést a hibamentes és maximális átbocsátóképesség mellett minden szükséges keretmérettel.

Egyszerűsített, automatizált menedzsment

Az EXFO felfogása az, hogy egyszerű és intuitív tesztek is rendelkezésre álljanak a késleltetés méréséhez. Különböző riasztások és státuszjelzések folyamatos információkkal szolgálnak a mérés során. A hibákat azonnal jelzi, azok megszűntekor újraértékeli a mérési eredményeket és mindezeket automatikusan hajtja végre.

Egyirányú keretkésleltetést mérő alkalmazások

Az egyirányú keretkésleltetés mérése a hálózat életciklusának különböző aspektusából vizsgálható. Néhány példa.

  • PTP szolgáltatás előtelepítésének vizsgálata és hibakeresés

A hálózati szolgáltatást telepítők az EtherSAM segítségével redukálhatják a PTP szolgáltatás telepítésének komplexitását azzal, hogy minősítik az adatátviteli útvonalat még azelőtt, hogy a speciális PTP telepítésre kerül. A megfelelő konfiguráció ismeretében a telepítők az EtherSAM segítségével szimulálhatják a PTP folyamatot, akár a legszélsőségesebb helyzetekre is.

Ez az eljárás ugyanúgy használható hibakeresésre és a hálózati konfiguráció változtatását követően újraminősítésre is.

  • VoIP és IPTV szimuláció és hibakeresés

Az EtherSAM másik fontos felhasználási területe a VoIP és IPTV szimuláció az előtelepítés fázisában. A hagyományos eljárások hátránya, hogy csak az oda-vissza út együttes késleltetését képesek megmérni. A telepítők gyakran alkalmazzák az egyirányú késleltetés meghatározásához azt a módszert, hogy megfelezik az oda-vissza út késleltetésének értékét. Ez viszont visszafelé sülhet el egy esetleges hibás hálózati konfiguráció, torlódás, illetve egyéb esetben.

Ha a VoIP forgalom túl nagy késleltetést szenved az egyik irányban, jelentős hatással lehet a beszélgetés minőségére. Az IPTV esetében is hasonló a helyzet. Ha túl magas a késleltetés változása a set-top-box irányában, érezhetően romolhat a videó és a hang minősége.

A hálózat telepítők és a technikusok az EtherSAM segítségével képesek szimulációs teszteket végezni VoIP és IPTV előtelepítési fázisában két mérőberendezés segítségével, amely meghatározza a késleltetés irányonkénti értékét és annak időbeli változását. A másik fontos előnye még ennek a metódusnak az, hogy egyszerre több szolgáltatást tudnak tesztelni ugyanazon a hálózati kapcsolaton, ezzel szimulálva azt az állapotot, amikor egyszerre több alkalmazás forgalma van jelen.

  • Hálózati teljesítmény vizsgálata labor körülmények között

Ha lehetőség van rá, szinte minden esetben javasolt egy új hálózati konfiguráció teljesítményének vizsgálata labor körülmények között. Ezzel elkerülhetők a hibás konfigurációból adódó leállások, teljesítmény csökkenések az éles környezetben. Az RFC 2544 mérési eljárás egyszerre egy szolgáltatás teljesítménymérésre alkalmas. A hálózati forgalom torlódása egy tipikus jelenség. Az egyirányú késleltetés mérése szinte szükségesnek tűnik, hiszen csak így határolható be a probléma. Az RFC 2544 round-trip mérési konfigurációban nem képes meghatározni az irányonkénti késleltetés értékét, és így hibás következtetésre késztetheti a technikai személyzetet.

Késleltetés érzékeny alkalmazások

Egyre több vállalat húz hasznot az egyirányú keretkésleltetés mérésével.

  • Bankok, kereskedelmi és pénzügyi vállalatok

A késleltetés magas értéke gyakran okozhatja a tranzakciók megszakadását, ami pénzben kifejezhető veszteséget jelenhet egy vállalat számára. Manapság mindenki gyors hálózati kapcsolatokat szeretne biztosítani az ügyfelei számára. Ez csak kismértékű késleltetés mellet valósítható meg, illetve magába foglalja az egyezményes SLA-t is. Az oda-vissza út késleltetésének meghatározásával lehetetlenség pontos képet kapni arról, hogy az melyik irányban jelentkezik és milyen mértékben. Viszont az egyirányú keretkésleltetés megállapítása részletes vizsgálatot biztosít a telepítőknek és üzemeltetőknek ahhoz, hogy elvárt értéken belül tartsák az SLA paramétereket.

  • Felhő alapú szolgáltatások

A felhő alapú szolgáltatások elterjedésével és a felhasználók számának növekedésével egyre nagyobb adatmennyiséget kell átmozgatni a hálózaton. A hálózati forgalom torlódhat, ami jelentkezhet egyik, vagy másik, illetve mindkét irányban. Az adatátviteli sebesség és a használhatóság szoros kapcsolatban áll a késleltetéssel. Az egyirányú keretkésleltetés mérése lehetővé teszi a telepítőknek és üzemeltetőknek a szükséges teljesítmény és az SLA biztosítását.

  • Hálózati tárhely-, és letöltési szolgáltatás

A felhő alapú szolgáltatásokhoz hasonlóan a tárhely-, és letöltési szolgáltatások szintén érzékenyek a késleltetésre a letöltési és feltöltési irányban egyaránt. Itt is fontos a gyors és megbízható adatátvitel.

Következtetés

A hálózatok fejlődésével a teljesítmény paraméterek mélyreható vizsgálata kulcsfontosságú tényező lett a végfelhasználói megelégedettségben. A KPI paraméterek leírják a hálózat karakterisztikáját, az egyirányú mérési eljárások alkalmazásával nyomon követhető a hálózat állapota. A feladat,- és időkritikus alkalmazások, a csomagalapú szinkronizáció, az egyirányú keretkésleltetés mostanában nagyon fontos KPI paraméterek.

Az egyirányú keretkésleltetés mérhető akár labor, akár terepi körülmények között az EXFO hordozható megoldásával, melynek neve: FTB-8130NGE Power Blazer teszt modul.

 

Ha hasznosnak találod az oldalt, oszd meg másokkal is