Transcript Note

Forgalmi méretezés
alapelvei
Takács György
5. Előadás
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
1
Forgalmi alapfogalmak I.
• Kiinduló feltevésként a forgalom puszta szám, fizikai
mértékegység nem tartozik hozzá
• Egy kiszolgáló egy erőforrás a hálózatban, lehet áramkör,
áramkör-nyaláb, kapcsoló bemenete, kapcsoló kimenete,
memória-hozzáférés stb.
• Egy kiszolgáló lehet szabad vagy foglalt – állapota bináris. Tehát
továbbít (kiszolgál) forgalmat vagy nem. Terhelve van, vagy nincs
terhelve.
• A forgalmi számolásokban a forgalom egysége 1 Erlang
• 1 kiszolgáló 1 Erlang forgalmat továbbít, ha folyamatosan foglalt.
• Két kiszolgáló, ha az egyikük az idő ¼ részében foglalt és a másik
¾ részben, akkor szintén 1 Erlang forgalmat továbbít.
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
2
Forgalmi alapfogalmak II.
• A kiszolgálók száma egész szám
• Ha egy rendszerben n kiszolgáló van, akkor a pillanatnyi
forgalmi terhelés A egy egész szám és 0≤A≤n
• A mindennapi gyakorlatban A egy adott időintervallumra
képzett átlag, tehát valós szám.
• A forgalmat a felhasználók generálják, akik szolgáltatásokat
vesznek igénybe.
• A szolgáltatás igénybevételének kezdeményezése a hívás, ez
kiszolgálót (kiszolgálókat) foglal le. Alapesetben egy
összeköttetést hoz létre a kezdeményező(A oldal) és a hívott
(B oldal) között.
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
3
A forgalom kezelésének alapvető modelljei
• A hívás blokkolása (blocking), ha a hálózatban nincs elegendő
kiszolgáló (pl. szövegbemondás „az előfizető jelenleg nem
kapcsolható, kérjük ismételje meg később a hívását”). Ez a
torlódott hívás, elveszett hívás, eldobott hívás.
• A hívás várakoztatása és sorbaállás a kiszolgálónál
• Sorbaállás túlcsordulással
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
4
Blokkolós (veszteséges) modell
• Felkínált forgalom – fiktív (Ha lenne elég kiszolgáló)
• Lebonyolított forgalom (mérhető)
• Elveszett forgalom
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
5
Sorbaállásos (várakozásos) modell
• Felkínált forgalom – fiktív (Ha lenne elég kiszolgáló)
• Lebonyolított forgalom (mérhető)
• Várakozó forgalom (mérhető)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
6
Sorbaállás túlcsordulással
•
•
•
•
Felkínált forgalom – fiktív (Ha lenne elég kiszolgáló)
Lebonyolított forgalom (mérhető)
Várakozó forgalom (mérhető)
Túlcsorduló forgalom (nem mérhető)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
7
Summary
Incoming demands (intensity, holding time)
Simplified scheme:
human factors,
queue management,
etc.
are missing.
no free resource
service principle:
redirection
limited delay
delay
no waiting
place
no overflow
overflow
loss
free
waiting place
loss
waiting
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
8
Egy kiszolgáló költségfüggvénye lépcsős
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
9
Ha elegendő kiszolgálót teszünk a rendszerbe, akkor sikeres lesz
minden hívás?
• Híváskezdeményezések sorsa forgalmas órában. I - fejlett
ország D - fejlődő ország (közelítő adatok)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
10
Telefonforgalom jellemző napi eloszlása órára átlagolva
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
11
Telefonforgalom jellegzetes heti eloszlása
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
12
Telefonforgalom jellegzetes éves eloszlása
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
13
Telefonforgalom jellegzetes eloszlása több éves időablakban
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
14
Egyéni telefon-előfizető 10 perces átlagolással felvett forgalma
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
15
Egyéni és üzleti telefon előfizetők vegyes csoportjának
10 perces átlagolással felvett forgalma
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
16
Jellegzetes adatforgalom 1 s átlagolási idővel
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
17
Jellegzetes adatforgalom 10 s átlagolási idővel
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
18
Jellegzetes adatforgalom 1 perc átlagolási idővel
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
19
A kiszolgálók rétegekben is kezelhetők
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
20
Infokommunikációs sűrűség – felhasználók/100 lakos
Global ICT developments, 2001-2013
100
96.2
Mobile-cellular telephone subscriptions
90
Individuals using the Internet
80
Per 100 inhabitants
Fixed-telephone subscriptions
70
Active mobile-broadband subscriptions
60
Fixed (wired)-broadband subscriptions
50
40
38.8
30
29.5
20
16.5
9.8
10
0
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012*
2013*
Note: * Estimate
Source: ITU World Telecommunication /ICT Indicators database
Information and Communication Technologies (ICT) data
ITU Statistics (http://www.itu.int/ict/statistics)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
21
ITU telefon forgalmi mérőszámok
(World Telecommunication Indicators/ICT Indicators database, June 2013, részlet)
http://www.itu.int/en/ITU-D/Statistics/Pages/publications/wtid.aspx
http://www.itu.int/en/ITU-D/Statistics/Documents/publications/wtid/WTID_indicators.pdf
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
22
Háztartások Internet ellátottsága
ITU Statistics (http://www.itu.int/ict/statistics)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
23
Internet felhasználók eloszlása a világban
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
24
http://www.bix.hu/index.php?lang=hu&page=graph&swid=
Summary&portid=BIX-IPv4-Total
BIX bit-forgalom (IPv4) 2013. 09. 23 (napi, heti)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
25
http://www.bix.hu/index.php?lang=hu&page=graph&swid=
Summary&portid=BIX-IPv4-Total
BIX bit-forgalom (IPv4) 2013. 09. 23 (havi, éves)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
26
BIX csomag-forgalom (IPv4) 2013. 09. 23 (heti)
http://www.bix.hu/index.php?lang=hu&page=graph&swid=
Summary&portid=BIX-IPv4-Total
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
27
BIX bit-forgalom (IPv6) 2013. 09. 23 (heti)
http://www.bix.hu/index.php?lang=hu&page=graph&swid=Summary&portid=BIX-IPv6-Total
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
28
11th September 2001.
BIX traffic
Távközlő hálózatok tervezése -2013. szeptember 24.
29
11th September 2001.
BIX traffic
Távközlő hálózatok tervezése -2013. szeptember 24.
30
11th September 2001.
Origo
Origo - news
Távközlő hálózatok tervezése -2013. szeptember 24.
31
A forgalom térbeli eloszlásának érdekességei
• Egymillió tüntető a Kossuth téren? Méretezzük-e ilyen
esetekre a hálózatot?
• A tartalom szempontjából legérdekesebb szerverek az USA
területén vannak. Egyik következménye: aszimmetrikus
forgalom az atlanti óceánon keresztül. Másik következménye:
pénzáramlás az USA felé – kevés adóbevétellel.
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
32
Mobil forgalom várható növekedése 2017-ig
CAGR: Compound
Annual Growth Rate
Exabyte: 1018 byte
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/white_paper_c
11-520862.pdf
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
33
Mobil készülékek várható eloszlása 2017-ig
CAGR: Compound
Annual Growth Rate
Exabyte: 1018 byte
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/white_paper_c11-520862.pdf
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
34
Internet forgalom növekedése és megoszlása 2017-ig
CAGR: Compound
Annual Growth Rate
Exabyte: 1018 byte
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/VNI_Hyperc
onnectivity_WP.html
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
35
Forgalmas órai ill. átlag Internet forgalom növekedése 2017-ig
CAGR: Compound
Annual Growth Rate
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/VNI_Hyperc
onnectivity_WP.html
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
36
QoS és GOS összefüggnek
Szolgáltatás minőség
(QoS – Quality of Service)
Szolgáltatási szint
(Forgalom áteresztő képesség)
(GoS – Grade of Service)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
37
Bevezetés
• A forgalom lebonyolító képesség (és a vonatkozó
mutatók) a felhasználóknak nyújtott szolgáltatás
minőségének egyik oldaláról adnak felvilágosítást.
• A szolgáltatás minőségét számos, egymástól részben
független, egymással azonban sok szempontból kapcsolatban
lévő tényező befolyásolja.
• A szolgáltatás minősége megközelíthető elméleti,
rendszertechnikai szempontból vagy gyakorlati, a minőségi
mutatók kialakítása és összehasonlíthatósága szempontjából.
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
38
QoS – összefüggések – 1.
U
S
E
R
Terminal
Equipment
performance
variability
Access
Network
wireless
cable
ADSL
etc
Core
Network
single or multi provider,
technology
(digital multiplexing, IP, etc.),
transmission media
(air, optical or metal cable),
etc.
Access
Network
wireless
cable
ADSL
etc
Terminal
Equipment
U
S
E
R
performance
variability
End to End QoS
ITU-T Rec. E.800 (2008)
Definition of Terms Related to Quality of Service:
Schematic contributions to end to end QoS – Figure 1. enhanced.
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
39
QoS – összefüggések – 2.
To specify the end-to-end QoS it is necessary to state the
specified operating conditions
in which a service, supported over a
connection (connectionless or connection oriented), takes place.
The QoS could also be altered for a given set of specified
operating conditions by
environmental conditions
such as
traffic and routing.
ITU-T Rec. E.800 (2008)
Definition of Terms Related to Quality of Service:
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
40
QoS – összefüggések –3.
Rendszerszemlélet
Quality of
Service
Non – Network
Performance
Network
Performance
bit error rate,
latency
(response time),
etc.
provision time,
repair time,
range of tariffs,
complaints resolution time,
etc.
ITU-T Rec. E.800 (2008)
Definition of Terms Related to Quality of Service: Figure 2. enhanced
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
41
QoS – összefüggések – 4.
2101 Quality of Service (QoS)
Totality of characteristics of a telecommunications service that bear on its
ability to satisfy stated and implied needs of the user of the service.
2118 Network Performance (NP)
The ability of a network or network portion to provide the functions related to
communications between users.
Note 1: Network performance applies to the Network Provider’s
planning, development, operations and maintenance and is the detailed
technical part of QoSO.
Note 2: Network performance parameters are meaningful to network
providers and are quantifiable at the part of the network, which they
apply.
ITU-T Rec. E.800 (2008)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
42
QoS – összefüggések –5.
User =
felhasználó,
előfizető
Provider =
szolgáltató
ITU-T Rec. G.1000 (2001)
Communications quality of service:
A framework and definitions – Enhanced Figure 2.
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
43
QoS – összefüggések – 6.
2102 QoS requirements of user/customer (QoSR)
A statement of QoS requirements by a customer/user or segment/s of customer/user
population with unique performance requirements or needs.
Note : The customer/user needs may be expressed in descriptive terms (criteria) listed in the
order of priority, with preferred performance value for each criterion. The Service Provider
then translates these into parameters and metrics pertinent to the service (see E 802).
2103 QoS offered/planned by service provider (QoSO)
A statement of the level of quality planned and therefore offered to the customer by
the service provider.
Note: Level of QoS the service provider plans to achieve (and therefore offers)
to the customer/user is expressed by target values (or range) for measures of
parameters pertinent to a specified service.
2104 QoS delivered/achieved by provider (QoSD)
A statement of the level of QoS achieved or delivered to the customer.
Note: Achieved or delivered QoS is expressed by metrics for the pertinent
parameters for a service.
ITU-T Rec. E.800 (2008)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
44
QoS – összefüggések – 7.
2105 QoS experienced/ perceived by customer/user (QoSE)
A statement expressing the level of quality that customers/users believe they have
experienced.
Note 1: The level of QoS experienced and/or perceived by the customer/user
may be expressed by an opinion rating.
Note 2: QoSE has two main man components; quantitative and qualitative. The
quantitative component can be influenced by the complete end-to-end system
effects (network infrastructure).
Note 3: The qualitative component can be influenced by user expectations,
ambient conditions, psychological factors, application context etc.
Note 4: QoSE may also be described considered as QoSD received and
interpreted by a user with the pertinent qualitative factors influencing his/her
perception of the service.
ITU-T Rec. E.800 (2008)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
45
QoS és NP viszonya
Quality of Service parameter
Network Performance parameter
User oriented
Network provider oriented
Service related attributes
Network element and technology related
attributes
Focus on user observable effects
Focus on planning development (design),
operations and maintenance
Observed at service access points for the Observed at network connection element
users, independent of network process
boundaries, e.g. relating to protocol specific
Table 3.1 – Categorization of QoS and NP parameters
and events
interface signals
ITU-T QOS Handbook – Ed. 2004. 05.
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
46
QoS/NP – fogalmak (válogatás)
Network accessibility
The probability that the user of a service after a request (to a
network) receives the proceed-to-select signal within specified
conditions.
NOTE – The proceed-to-select signal is that signal inviting the
user to select the desired destination.
Connection accessibility
The probability that a connection can be established within specified
tolerances and other given conditions following receipt by the
exchange of a valid code.
Trafficability performance
The ability of an item to meet a traffic demand of a given size and
other characteristics, under given internal conditions.
NOTE: Given internal conditions refer, for example, to any
combination of faulty and not faulty sub-items.
ITU-T Rec. E.800 (2008)
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
47
QoS/NP – valószínűségi jelleg
Quality of Service/
Network Performance
mérési
hibák
mérhető
paraméterek
(mértékegység, mutatószám)
ingadozó
felhasználói vélemények
(MOS)
forgalom
a végeredmény
valószínűségi
jellegű
működtetés,
alkalmazás,
kártevés
elemek
megbízhatósága,
karbantartása
előrejelzés, tervezés,
irányítás, ingadozás
MOS=Mean Opinion Score
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
48
QoS – QoS megállapodás
SQA =
Service
Quality
Agreement
A szolgáltatásminőség annak a mértéke, hogy mennyire felel meg a szolgáltató által
a felhasználónak nyújtott szolgáltatás az ügyfél és a szolgáltató között létrejött
megállapodásnak. (Eurescom)
ITU-T Rec. 801 (1996 10) – Framework for Service Quality Agreement
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
49
Service Level Agreement -1.
Figure 4-1/E.860 – One stop responsibility and Service Level Agreement
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
50
Service Level Agreement -2.
Figure 4-2/E.860 – Application of the one stop responsibility concept
Távközlő hálózatok tervezése -- 2013.
szeptember 24.
51