Обзор

IP Quality Monitor (IQM) — аппаратно-программный комплекс, предназначенный для измерения и контроля сквозных параметров качества IP сети с учетом классов сервиса и зональных признаков, поддерживаемых сетью. Система IQM позволяет реализовать распределенный мониторинг качественных параметров IP сети.

Система  в фоновом режиме осуществляет контроль параметров качества услуг (контроль SLA – Service Level Agreement между оператором и пользователем), предоставляемых оператором пользователю, на любых участках корпоративной сети. Производится как контроль доступности линий передачи, так и контроль параметров качества сервисов. Тесты в корпоративной сети могут производиться произвольным образом с произвольной топологией связности – в зависимости от пожеланий клиента. Клиент может получить услугу управления качеством на любых участках своей сети, покрывая и детализируя наиболее критичные ее фрагменты.

Управляемый SLA предоставляет наиболее полную и достоверную информацию о параметрах качества пропуска трафика в корпоративной сети клиента: клиенту предоставляется достоверная информация о параметрах качества на необходимых ему участках сети, на всех его последних милях, а также на магистрали.

Для измерения параметров используются специализированные сетевые устройства – пробы, которые размещаются на узлах сети. На них запускается программный агент IQM Agent (IQMA).

Аппаратной платформой для IQMA может служить любая x86 либо ARM-платформа под управлением ОС Linux. Требования к аппаратной платформе – минимальны: память от 512М, свободное дисковое пространство – от 1Г. Это может быть безвентиляторный “тонкий клиент” с флэш-памятью, настольный PC, plug-компьютеры. Доступна версия IQMA, встроенная в ПО маршрутизатора фирмы NSG.

Агенты измерений могут быть подключены к ключевым узлам контролируемой сети в режиме Т-подключения (к порту коммутатора или маршрутизатора) или в разрыв линии. Рекомендуемым способом является Т-подключение, позволяющее исключить влияние работоспособности компонент агента на услугу связи. Агенты могут инициировать тестовые сессии (инициирующий режим) или принимать запросы на проведение тестов (сопряженный режим). В качестве сопряженных агентов могут быть использованы не только IQM агенты, но и любые активные сетевые устройства с работающим UDP-echo сервисом.

Агенты в автоматическом режиме по расписанию или по требованию осуществляют рассылку тестовых пакетов между собой и измеряют параметры их доставки: потери, задержки, вариации задержек, предусмотрены специальные тесты для измерения доступной емкости канала. Полученная информация обрабатывается и собирается в текстовых файлах, а затем передается на более высокий уровень — в систему обработки и анализа статистики IQM Manager (IQMM).

Использование проб на ключевых узлах сети позволит производить измерения не только сквозных параметров, но и на определенных ее участках, что облегчит в дальнейшем процесс локализации проблемы. Таким образом, например, можно осуществить мониторинг и управление качеством на одном из самых проблемных участков сети — на последних милях.
 

Контролируемые параметры

Контроль качества включает в себя анализ следующих параметров: потери IP пакетов, круговая задержка IP пакетов, односторонняя задержка IP пакетов, вариация задержки IP пакетов, емкость канала, количество перекрашенных пакетов (доставленных с измененным классом сервиса). Измерение этих параметров может производиться в разных классах сервиса, например: standard, premium и real-time. Возможен учет зональной структуры сети, что часто используется операторами при предоставлении услуг IP VPN.

Потери IP пакетов (процент потерь, packet loss). Потери пакетов могут появляться за счет искажений пакетов, возникающих при их доставке или за счет перегрузок на линиях передачи и сетевых устройствах, приводящих к их отбрасыванию. Рассчитывается как отношение количества отправленных, но не дошедших до адресата пакетов к общему числу отправленных пакетов, которые были переданы по сети в рамках одного теста.

Круговая задержка (RTD — round-trip delay time, RTT — round-trip time, RTL — round-trip latency). Задержка распространения пакета по сети определяется множеством факторов: временем формирования пакета на станции-отправителе, задержкой передачи между узлами сети, задержкой коммутации-маршрутизации, временем, требуемым на обработку пакета на приемной станции. Рассчитывается как сумма односторонних задержек распространения тестовых пакетов.

Односторонняя задержка (One-Way Delay, OWD) – время, потребовавшееся для передачи пакета от источника к приемнику. Для измерения необходимо, чтобы источник и приемник были синхронизированы по времени. В отличие от круговой задержки, позволяет определить наличие асимметрии в механизмах обслуживания при прохождении тестового пакета для каждого направления передачи.

Вариация задержки (Jitter, IPDV — IP Packet Delay Variation, PDV — packet delay variation). Параметр определяется в RFC 3393 как разница сквозных задержек прохождения двух пакетов. Обозначив R — как время отправки пакета, а S — время его доставки, значение PDV для i-ого и j-того пакетов будет рассчитываться как:

         Di,j = (Rj - Ri) - (Sj - Si) = (Rj - Sj) - (Ri - Si).

Рисунок иллюстрирует, как возникает вариация задержки из-за неравномерной доставки пакетов.

 В RFC 3550 определен метод инкрементального расчета вариации для серии пакетов:

       Ji = Ji-1 + (|Di-1,i| - Ji-1)/16

Этот подход используется в IQM для вычисления вариации задержки.

Возникновение вариаций задержки — прямое следствие природы пакетной коммутации IP сети. В идеальном случае, вариации должны быть равны нулю, то есть скорость доставки пакетов не должна изменяться. Однако, в силу неоднородности сетевого потока, проходящего через узлы сети, а так же вследствие действия механизмов дифференцированного обслуживания сетевого трафика вариации не являются нулевыми. Значение параметра PDV будет увеличиваться в моменты перегрузок на интерфейсах сетевых устройств.

Полоса пропускания рассчитывается агентом как скорость, с которой был осуществлен прием тестовых пакетов.

Количество перекрашенных пакетов – количество тестовых пакетов (в %) доставленных с измененным значением класса сервиса.

Функциональный состав IQM

На рисунке проиллюстрированы основные компоненты системы IQM.

Технически, комплекс IP Quality Monitor состоит из двух основных элементов: агентов измерения параметров качества (IQMA) и системы управления (IQMM).

Агенты измерения параметров качества (IQMA) – программно-аппаратные системы производящие автоматизированные замеры параметров качества между собой по собственным, либо стандартным протоколам. Агенты могут инициировать тестовые сессии (инициирующий режим) или принимать запросы на проведение тестов (сопряженный режим). В качестве сопряженных агентов могут быть использованы не только IQM агенты но и любые активные сетевые устройства с работающим UDP-echo сервисом: маршрутизаторы, коммутаторы, серверы, рабочие станции.

Агенты в автоматическом режиме по расписанию или по требованию осуществляют рассылку тестовых пакетов между собой и измеряют параметры их доставки: потери, задержки, вариации задержек, предусмотрены специальные тесты для измерения доступной емкости канала. Полученная информация обрабатывается и собирается в текстовых файлах, а затем передается на более высокий уровень — в систему  управления, обработки и анализа статистики IQM Manager (IQMM).

Система IQMM представляет собой совокупность программ, выполняющих следующие задачи:

• Управление системами IQM:
• Конфигурация политики контроля данных
• Конфигурации режимов сигнализации о нештатном поведении
• Управление агентами, размещенными на сети
• Конфигурация тестов на агентах
• Проведения тестов по требованию
• Контроль состояния агентов
• Автоматическая обработка статистических данных:
• Экспорт данных, получаемых от агентов, в SQL-СУБД
• Приведение данных в вид, пригодный для хранения
• Хранение данных
• Анализ данных
• Сигнализация о фактах нарушения политики контроля
• Отображение статистики
• Административные функции:
• Авторизация доступа пользователей к информационным ресурсам системы, возможна авторизация в Active Directory, LDAP, SQL.
• Управление пользователями и их ролевыми профилями
• Контроль доступа к подчиненным системам IQMM

Уведомление по e-mail содержит краткую информацию о нарушении, график и таблицу.

Dashboard — панель. Отображает сигналы нарушений в одной сводной таблице.

Алармы.

Форма позволяет провести анализ получаемых сигналов нарушений, удалить или изменить статус сигнала. Важность сигнала определена цветом, который совпадает со значением поля серьезности сигнала, (severity). Тревога может быть проигнорирована или погашена изменением статуса сигнала.

SLA-отчеты.

Отображает информацию о соответствии контролируемых параметров заданным нормам за отчетный период времени.