Siirtyykö puhelinliikenne Internetiin

Siirtyykö puhelinliikenne Internetiin

VoIP

• Johdanto
• Laatu
• Pohdintaa VoIP:sta
• Tietoturva ja hinnoittelu

QoS

• Johdanto
• Määrittely
• Käytännön toteutus

Digitaalinen konvergenssi

• Johdanto
• Televerkot
• Päätelaitteet
• Tekniikka on ihmistä varten

Timo Viipuri
Kalervo Kujala
Mikko Lehtonen

4.12.2000

Quality of Service (QoS)

Johdanto

Internet ja PSTN ovat lähtökohtaisesti täysin erilaisia yhteystekniikoita. Internet on yhteydetön pakettikytkentäinen, kun taas PSTN on yhteydellinen piirikytkentäinen verkko. PSTN on alunperin suunniteltu ja rakennettu puheensiirtoa varten. Internet sen sijaan on suunniteltu datansiirtoa varten, jolloin joitain tärkeitä puheensiirtoon liittyviä parametrejä on voitu jättää huomiotta. Perinteisen PSTN-verkon kautta saadussa palvelussa on totuttu pitämään itsestäänselvyyksinä asioita, jotka joudutaan Internet-puheluiden tullessa määrittelemään täysin uudelleen.

Internet on suunniteltu yksinkertaiseksi, sovellusriippumattomaksi tiedonsiirtoväyläksi. Tällä on pyritty siihen, että voitaisiin siirtää kaikentyyppistä dataa. Toisaalta se myös merkitsee sitä, että joudutaan tietyiltä osin tekemään kompromisseja yhdeyden laadun ja ennakoitavuuden kustannuksella. Internet toimiikin ns. best effort -periaatteella. Tämä tarkoittaa sitä, että kullekin käyttäjälle pyritään antamaan käytössä olevalla kaistalla paras mahdollinen yhteysnopeus. Toisaalta ei kuitenkaan pystytä antamaan mitään takuita siitä, että yhteys on edes siedettävän hyvä. Eli jos käyttäjiä on tarjolla olevaan kaistaan nähden paljon, voivat linjat olla täysin tukossa. Tämä ei selkeästikään ole tyydyttävä tilanne soitettaessa Internet-puheluita, jotka vaativat tasaisen ja katkeamattoman datavirran. Tilannetta on lähdetty ratkaisemaan määrittelemällä yhteydelle tietyt laatukriteerit.

Määrittely

Quality of Service (QoS) on yhteyden laatumäärittely. Sen tarkoitus on luoda "tyhmälle" siirtotielle älykkyyttä siinä määrin, että voidaan määritellä halutun yhteyden kriittiset ominaisuudet. Jos halutaan siirtää dataa tai tekstiä, niin kriittinen ominaisuus on tiedon muuttumattomuus siirrossa. Äänipuheluille puolestaan tärkeätä on reaaliaikaisuus. QoS koostuu useasta eri parametristä, joiden avulla voidaan määritellä tietyntyyppinen profiili eri käyttäjäryhmille ja/tai tiedonsiirtotyypeille. QoS-parametrejä ei ole standardisoitu, joten eri sovellutuksissa saatetaan puhua samasta parametrista eri nimillä. Yleisesti käytettyjä parametreja ovat:

• Etuoikeus (precedence)
• Luotettavuus % (reliability)
• Viive ms (delay)
• Yhteyden keskinopeus bit/s (mean throughput)
• Yhteyden miniminopeus bit/s (bucket throughput)

Käytännön toteutus

Kapasiteetin ylirakentaminen

Helposti mieleen tuleva ratkaisu palvelunlaadun rakentamiseksi on ylimääräisen kapasiteetin luominen. Ideana on, että jos verkkoresursseja on yllin kyllin, niin myöskään tukoksia ei synny.

Ratkaisun heikkous on myös ilmeinen. Datavirta kasvaa jatkuvasti erilaisten suurta kaistaa vaativien sovellusten, kuten videokonferenssien ja multimedialähetysten, yleistyessä. Lisäksi ruuhka-aikoina syntyy selkeitä verkkokuormituspiikkejä, joten kapasiteettia jouduttaisiin ylirakentamaan vielä ruuhka-aikojen päälle. Tämä ratkaisu ei siis tunnu järkevältä, joten joudutaan etsimään jotain parempaa.

Integroitu palveluarkkitehtuuri (Integrated Services Network - IntServ)

Integroitu palveluarkkitehtuuri on IETF:n (Internet Engineering Task Force) kehittämä ehdotus QoS:n toteuttamiseksi. IntServin tarkoituksena on muuttaa Internet palvelurakenteeltaan kiinteämmäksi ja tarkemmin määritellyksi siirtotieksi. Ideana on, että jokainen käyttäjän applikaatio osaisi kertoa reitittimelle minkälaista tietoa se on siirtämässä. Tätä kautta reititin osaisi määritellä kyseiselle applikaatiolle sopivan QoS-profiilin. Kommunikaatio applikaation ja reitittimen välillä hoidettaisiin ns. RSVP -protokollan avulla.

Palveluiden erottelukäytäntö (Differentiated Services Framework - DiffServ)

Toinen IETF:n esittämä ehdotus on ns. DiffServ-käytäntö. Ideana on, että määriteltäisiin erilaisia pakettityyppejä - eräänlaisia rakennuspalikoita - joiden avulla siirtokäytännöt eri palveluille rakennettaisiin. Käytettävien IP-pakettien otsikoissa olisi tieto siitä, mitä palvelua ollaan käyttämässä. Reititin osaisi tämän perusteella määritellä sopivan käytännön paketin eteenpäin lähettämiseksi.

IntServ ja DiffServ ovat eräitä mahdollisia malleja QoS:n toteuttamiseen. Molemmissa malleissa on kuitenkin heikkouksia, minkä takia ne ovat saaneet asiantuntijoilta varauksellisen vastaanoton. Lisäksi ei ole päästy eroon fundamentaalista ongelmasta, mikä palvelunlaadun rakentaminen aiheuttaa: QoS vaatii verkolta tietyntasoista älykkyyttä, jota nykyisessä Internet-verkossa ei ole.

"Tyhmän" verkon tuoma haitta voitaisiin ainakin osittain paikata korvaamalla osa nykyisistä reitittimistä älykkäillä, QoS-yhteensopivilla reitittimillä. Nämä reitittimet osaisivat mm. käyttää tai suosia muita QoS-reitittimiä. Kuitenkin ylimääräisen älykkyyden lisääminen reitittimiin nostaa hyvin nopeasti niiden kuormaa, mikä ei ole suotavaa liikenteen jo muutenkin kasvaessa erittäin nopeasti.