Механизмы очередей или устранения перегрузок на интерфейсах

Для регулирования возможных перегрузок на исходящем интерфейсе в ПО маршрутизатора (IOS) существует уровневая система буферизации пакетов. Подсистема L3 оперирует IP-пакетами, L2-буфер сильно зависит от канального протокола и L1-буфер (Tx Ring) работает на драйвере устройства. Существует несколько алгоритмов регулировки очередей для подсистемы L3. При наличии в сети VoIP-трафика компанией Cisco рекомендовано использовать LLQ (Low-Latency Queuing). Алгоритм основан на классификации потоков: поддерживает очередь с безусловным приоритетом strict priority для голосового трафика и CBWFQ для трафика других приложений. Маршрутизатор обрабатывает только очередь strict priority, пока она не будет полностью обработана. Если очередь strict priority пуста, то весь остальной трафик обрабатывается по методике CBWFQ; уменьшает возможные задержки голосовых пакетов и оптимизирует использование полосы пропускания канала.

Механизм сжатия заголовков RTP пакетов (cRTP)

На маршрутизаторах можно задействовать механизм сжатия заголовков RTP пакетов. В этом случае, вместо того чтобы передавать друг другу RTP-пакеты с заголовком в 40 байт (IP+UDP+RTP), они передают пакеты с заголовком в 2-5 байт. Передающий маршрутизатор заменяет исходный заголовок, а принимающий при приеме его восстанавливает. Механизм не влияет на задержку VoIP-трафика. Уменьшает полосу канала, занимаемую голосовым трафиком. Механизм cRTP имеет следующие характеристики: используется только на соединениях point-to-point и не применяется при передаче пакетов через Ethernet и MPLS. Механизм относится к процессам, работающим на канальном уровне (L2), то есть принимает пакеты после их обработки процессами третьего уровня. Изменяет заголовок исходящего пакета. При приеме пакета заголовок должен быть декомпрессирован для его дальнейшей маршрутизации. Уменьшает полосу, занимаемую голосовым трафиком, что необходимо учитывать при планировании политик очередей LLQ. Механизм создает дополнительную нагрузку на CPU маршрутизатора. Не рекомендуется использовать при загрузке CPU более 70%. Механизм зависим от протокола канального уровня. Работает только на каналах с инкапсуляцией типа HDLC, Frame Relay или PPP. Возможно использование классификатора трафика (class based RTP) для применения механизма сжатия только к VoIP-пакетам, что уменьшает нагрузку на CPU маршрутизатора, так как применение механизма cRTP на интерфейсе автоматически включает сжатие TCP-заголовков для всех исходящих пакетов. Механизм идентифицирует RTP-поток по UDP-портам.

Фрагментация пакетов (LFI)

Механизм поддерживает выполнение рекомендации ITU G.114 — устройство не должно обрабатывать голосовой пакет больше 20 мс. Механизм не изменяет занимаемую полосу канала. Уменьшает возможную задержку пакета и вариацию задержки (jitter) потока. Механизм LFI имеет следующие характеристики: пакеты, исходящие из высокоприоритетных очередей, не фрагментируются; механизм относится к процессам, работающим на канальном уровне (L2); рекомендованный интервал фрагментации (serialization) — 10 мс, для канала в 512 Kbps соответствует пакету размером 640 байт; существуют два варианта механизма — Multilink PPP LFI и Frame Relay LFI (FRF.12). Неэффективно использовать данный механизм на каналах более 1 Mbps.

Ошибки проектирования IP-телефонии

Отличительные черты неправильного проектирования: игнорирование требований QoS на втором уровне модели OSI: QoS на втором уровне включает в себя FRF.11, LFI и планирование трафика; игнорирование других требований QoS: такие сервисы как LLQ и сRTP должны быть включены; игнорирование анализа пропускной способности: планирование количества звонков и их влияние на пропускную способность является критичным для всех пользователей сети; простое добавление VoIP в существующую IP-сеть: при внедрении VoIP может потребоваться перепроектирование сети.