Kraków, czerwca 2010 r.. WSKAŹNIKI DOSTĘPNOŚCI I JAKOŚCI USŁUG IP

Transkrypt

1 M. Jolanta Trzaskowska Adam Siewicz Urząd Komunikacji Elektronicznej Departament Kontroli i Egzekucji Wydział Kontroli Jakości Usług ul. Kasprzaka18/ Warszawa M.Trzaskowska@uke.gov.pl A.Siewicz@uke.gov.pl Kraków, czerwca 2010 r.. WSKAŹNIKI DOSTĘPNOŚCI I JAKOŚCI USŁUG IP Streszczenie: W referacie przedstawiono przykłady wskaźników dostępności i jakości usług szerokopasmowego dostępu do Internetu realizowanych przez wybranych przedsiębiorców telekomunikacyjnych, uzyskanych za pomocą zdalnego systemu pomiarowego ngenius. Przedstawione wskaźniki są obiektywnymi miarami dostępności i jakości wybranych usług cieszących się wśród Ŝytkowników Internetu największą popularnością tj. poczta elektroniczna, dostępność do zasobów portali, transfer danych. 1. WSTĘP Zakres i obszar usług świadczonych w sieciach IP (poczta elektroniczna, transfer plików, pobieranie stron internetowych, e-transakcje kupna-sprzedaŝy, transakcje prawne, bankowe itp.) cały czas zwiększa się i zaczyna przybierać charakter masowy, niemal powszechny. Zrozumiałe zatem jest zainteresowanie Prezesa Urzędu Komunikacji Elektronicznej (UKE) usługami realizowanymi w sieciach IP od strony zapewnienia powszechnej dostępności do tych usług, jak i świadczenia ich na odpowiednim poziomie jakości. Obecny stan prawny w Polsce nie narzuca jednak konkretnych wymagań w tym zakresie i aktualnie wykonywane przez Prezesa UKE badania jakości publicznie dostępnych usług telekomunikacyjnych, w tym QoS w sieciach IP nie mają formalnego wpływu na przedsiębiorców świadczących takie usługi. Niemniej jednak dokonywanie pomiarów i badań, informowanie przedsiębiorców o uzyskanych wynikach, czy teŝ ich publikacja ma juŝ niewątpliwy wpływ na kształtowanie się poziomu jakości usług w sieciach IP na zasadach wolnej konkurencji rynkowej. W 2009 roku Prezes UKE zlecił wykonanie badań konsumenckich wśród klientów indywidualnych i instytucjonalnych m.in. na temat preferencji uŝytkowników co do zakresu usług, sposobu ich wykorzystania oraz postrzeganej przez nich jakości usług (raporty pt. Rynek telekomunikacyjny w Polsce w 2009 roku opublikowane na stronie UKE w 2010 r.). Wynika z nich, Ŝe najbardziej popularnymi usługami internetowymi wśród uŝytkowników indywidualnych i instytucjonalnych znajdują się poczta elektroniczna oraz usługi związane z odwiedzinami serwerów stron www. Mając na uwadze preferencje uŝytkowników Internetu, a takŝe wykonując przepis określony w art. 1 ust.2 pkt. 4 ustawy Prawo telekomunikacyjne (Pt) cyt. zapewnienia uŝytkownikom maksymalnych korzyści w zakresie róŝnorodności, ceny i jakości usług telekomunikacyjnych Departament Kontroli i Egzekucji UKE w 2009 roku przeprowadził badania usług internetowych na łączach routerów brzegowych w sieciach wybranych operatorów zapewniających usługę szerokopasmowego dostępu do Internetu. Celem pomiarów były badania dostępności i jakości wybranych najbardziej popularnych segmentów usług internetowych realizowanych w kilku sieciach przedsiębiorców telekomunikacyjnych, które pozwoliły wszystkim zainteresowanym podmiotom zapoznać się z obiektywnie zmierzonymi wskaźnikami jakości usług z punktu widzenia klienta. Wyniki badań pomagają Regulatorowi sformułować pogląd na temat rzeczywistego poziomu jakości usług konsumowanych przez uŝytkowników, w kontekście licznych skarg kierowanych do UKE. W referacie przedstawiono podstawowe informacje na temat stosowanego przez UKE systemu pomiarowego i jego moŝliwości funkcjonalnych. Ze względu na ograniczoną objętość referatu przedstawiono jedynie przykładowe wyniki badań wybranych wskaźników jakości usług IP świadczonych klientom biznesowym przez jednego ze znaczących operatorów telekomunikacyjnych. Wykonywane w UKE badania w sieciach przedsiębiorców telekomunikacyjnych świadczących usługę szerokopasmowego dostępu do Internetu klientom indywidualnym i biznesowym, testy w sieciach akademickich nie tylko wzbogacają wiedzę Urzędu na ten temat, ale i kształtują świadomość operatorów oraz klientów w zakresie jakości faktycznie świadczonych usług. 2. SYSTEM POMIAROWY ngenius UKE dysponuje systemem pomiarowym ngenius firmy Netscout Systems Inc (USA), który jest biernym, przezroczystym narzędziem programowym słuŝącym do monitorowania działania sieci i aplikacji IP w sieciach przedsiębiorców telekomunikacyjnych. Serwer ngenius, znajdujący się w siedzibie UKE w Warszawie, steruje dwiema sondami pomiarowymi instalowanymi w sieciach operatorów oraz zbiera wyniki badań w postaci zagregowanych danych. Pełna, rozwinięta wersja Systemu ngenius w zaleŝności od celu badań, jak i od potrzeb moŝe dostarczyć wszechstronnych danych zebranych na podstawie ruchu rzeczywistego w sieci.

2 PoniŜej przedstawiono niektóre moŝliwości i funkcjonalności Systemu pomiarowego UKE. System ngenius umoŝliwia m.in. monitorowanie łączy i aplikacji, planowanie pojemności sieci, rozstrzyganie występujących problemów, zarządzanie poziomem jakości usług. Rejestracja strumieni danych pozwala m.in. na sprawdzanie traktów poprzez analizy strumieni, inwigilację sieci i ataki na sieci. Próbniki systemu pozwalają m.in. na pomiar czasu odpowiedzi aplikacji, badanie wskaźników jakości (KPI) stosowanych aplikacji, pomiar stopnia wykorzystania sieci (utilization), zapis i analizę strumieni danych, generację alarmów na skutek niepoŝądanych procesów w sieci. System ngenius zbiera, przechowuje, agreguje i raportuje dane związane z realizacją aplikacji internetowych (rozpoznaje około 2000). Szczegółowe statystyki ruchu sieciowego są przechowywane dla aplikacji, hostów oraz konwersacji wraz z danymi pomiarowymi w celu wyznaczenia dla nich poziomu jakości usług tj. jakość VoIP, błędy TCP i HTTP. ngenius jest kompatybilny z wieloma sieciowymi źródłami danych pozwalającymi na monitorowanie ruchu IP całej sieciowej infrastruktury, topologii oraz aplikacji. System ngenius pozwala m.in.: obserwować dane zebrane w dowolnie zdefiniowanym przez administratora systemu okresie czasu, dokonywać analiz na poziomie pakietów za pomocą ponad 1300 standardowych dekoderów, obserwować strumienie danych i je interpretować zarówno w sieci LAN, jak i WAN, raportować wybrane wyniki testów jako raporty ad-hoc w formie tabel i wykresów kierownictwu i współpracownikom - takŝe w formie cyklicznie wysyłanych raportów za pośrednictwem poczty elektronicznej, generować raporty krótko- i długoterminowe, spełniające wymagania uŝytkowników. System ngenius umoŝliwia takŝe m.in.: przeprowadzanie szczegółowych testów i analiz samych strumieni danych, badania dostępności poszczególnych aplikacji (grup aplikacji), serwerów oraz grup hostów, badania wskaźników jakości (KPIs) poszczególnych aplikacji, podawanie list rankingowych najlepiej i najgorzej działających aplikacji (grup aplikacji), serwerów, hostów (grup hostów), poszczególnych konwersacji i klientów, badania parametrów decydujących o jakości usługi głosowej VoIP (opóźnienia, straty pakietów, zmienność opóźnienia), dokonywanie zestawień wszystkich sesji rozmów VoIP i HTTP, wskazywanie źródeł i przyczyn pogorszenia się jakości realizowanych usług, śledzenie jakości usług konsumowanych przez konkretnego klienta. W zaleŝności od celu badania monitorowanie i analizy strumieni danych IP mogą odbywać się na poziomie rdzenia sieci, w warstwie dystrybucyjnej danych oraz w sieci dostępowej w czasie rzeczywistym (Rys. 1). Rys. 1 Ogólny schemat infrastruktury przedsiębiorców telekomunikacyjnych wraz z miejscami instalacji sond ngenius Biorąc pod uwagę moŝliwości techniczne posiadanych sond pomiarowych (interfejsy: miedziany i światłowodowy-wielodomowy) oraz ich ograniczoną ilość (dwie sondy) podczas badań umieszczano je w warstwie dostępowej (pozycja Sondy 1 - Rys.1). Instalowano je na łączach routerów brzegowych przedsiębiorców telekomunikacyjnych, gdzie był zagregowany ruch internetowy od i do uŝytkowników związany z konsumowanymi przez nich usługami IP. UKE dysponuje sprzętem składającym się z następujących urządzeń: Serwera - Dell PowerEdge 2950 wraz ze specjalizowanym oprogramowaniem 9500W-WG; Sondy typ 4916/LS-3U dla przepływności 10/100/1000 Mb/s, z matrycą dyskową min. 2TB, z wykorzystaniem 2-portowego zestawu rozgałęzień TAP wstawionego pomiędzy routerem, a siecią operatora; Sondy typ 9910/HD dla przepływności 10/100/1000 Mb/s, z moŝliwością konwertowania Cu/Fibre do współpracy z łączami wielo-modowymi z wykorzystaniem 2-portowego zestawu rozgałęzień TAP ); Terminala administratora - PC analityczny na platformie Windows. 3. Zakres i obszar badań W 2009 roku wykonano badania w sieciach IP pięciu przedsiębiorców telekomunikacyjnych świadczących usługi internetowe dla klientów indywidualnych, instytucjonalnych i biznesowych, byli wśród nich mniejsi i wielcy operatorzy sieci kablowej, a takŝe dostawcy usług internetowych w placówce naukowej. Wykonano m.in. badania następujących usług realizowanych w sieciach IP: poczty elektronicznej (wskaźniki dostępności i jakości serwerów pocztowych SMTP i POP3),

3 dostępności klientów do najbardziej popularnych stron Web tj.: WP, INTERIA, ALLEGRO, GOOGLECOM, YOUTUBE, NASZA KLASA oraz parametry jakości tej usługi tj.; osiągane przepływności w obu kierunkach całego strumienia danych w tej części sieci, w której była zainstalowana sonda pomiarowa, stopa błędów transmisji danych, telefonii VoIP (wskaźniki dostępności, jakości i szybkości zestawiania połączeń głosowych w sieciach IP), ocena stopnia wykorzystania (utilization) sieci IP w poszczególnych okresach dobowych w sieci danego przedsiębiorcy. 3.2 Czas odpowiedzi serwera pocztowego POP3 Na potrzeby niniejszego referatu wybrano przykładowe wyniki badań dostępności i jakości usług zrealizowanych za pośrednictwem sieci jednego z komercyjnych operatorów. 3.1 Czas odpowiedzi serwera pocztowego SMTP Rys. 3 Przykładowy rozkład czasów odpowiedzi serwera pocztowego POP3 w ciągu tygodnia w funkcji liczby odpowiedzi (w milionach) 3.3 Czas odpowiedzi serwera YOUTUBE Rys. 2 Przykładowy rozkład czasów odpowiedzi serwera pocztowego SMTP w ciągu tygodnia w funkcji liczby odpowiedzi (w milionach) Rys. 4 Przykładowy rozkład czasów odpowiedzi portalu YOUTUBE w ciągu tygodnia w funkcji liczby odpowiedzi (w milionach)

4 3.4 Stopień wykorzystania łącza ruchem w obu kierunkach 3. 6 Dziesięć najczęściej uŝywanych grup aplikacji Rys.5 Przykładowe wykorzystanie (utilization) łącza ruchem w obu kierunkach 3. 5 Wskaźniki jakości (KPI) usługi dostępu do portalu GOOGLECOM Rys. 7 Przykład dziesięciu grup aplikacji najczęściej uŝywanych przez klientów 3. 7 Osiągana przepływność w obu kierunkach Rys. 6 Przykładowe wskaźniki jakości(kpis) usługi dostępu do portalu GOOGLECOM Rys. 20 Przykład wyników badań wskaźnika osiąganej przepływności w obu kierunkach dla ruchu sumarycznego objętego sondą typ 4916/LS

5 4. UWAGI I WNIOSKI Uwzględniając cele badań wykonanych w 2009 roku w sieciach przedsiębiorców telekomunikacyjnych dostarczających klientom usługę dostępu szerokopasmowego do Internetu moŝna było stwierdzić Ŝe: wskaźniki niesprawności serwerów pocztowych SMTP i POP3 wynosiły 0 %, a z ciągłych obserwacji tych aplikacji stwierdzono, Ŝe przerwy w pracy tych serwerów zdarzały się rzadko i nie przekraczały nigdy okresu 1 godziny, zagregowany wskaźnik niedostępności najbardziej popularnych portali nie przekraczał średnio 1%, ze względu na miejsca instalacji sond pomiarowych (routery brzegowe operatorów) niezwykle trudno jest ocenić poziom wskaźnika osiągana przepływność w obu kierunkach z punktu widzenia pojedynczego klienta, ale moŝna wartość tego wskaźnika łączyć ze stopniem nasycenia łącza ruchem internetowym, czasy odpowiedzi serwerów pocztowych oraz wybranych najbardziej popularnych wśród klientów portali w większości nie przekraczały 25 ms, zdarzały się teŝ w mniejszej ilości połączenia z czasem odpowiedzi serwerów do 100 ms, a zupełnie sporadycznie odnotowywano czasy do i powyŝej 400 ms, wskaźniki dostępności do badanych serwerów w większości były związane z przekroczeniem czasu (Timeouts) oraz zdarzeniami związanymi z działaniami samych uŝytkowników (User Events). NaleŜy zdawać sobie sprawę, Ŝe wyniki badań wskaźników dostępności i jakości usług IP uzyskane za pomocą opisanego i stosowanego narzędzia, podawane w postaci zagregowanych danych za dany okres czasu (np. doba, tydzień, miesiąc itd.) są szacunkowe i nie mogą być traktowane jako reprezentatywne dla tych sieci. NaleŜy zatem ostroŝnie podchodzić do interpretacji i oceny tych wyników, takŝe z powodu niepewności badań związanych z : brakiem informacji szczegółowych na temat faktycznego obszaru badań, architekturą badanych sieci (poszczególne pakiety związane z realizacją tej samej usługi mogą docierać do danego uŝytkownika róŝnymi drogami), wyborem lokalizacji punktów dostępu do pomiarów i zakresem informacji dotyczących charakterystyk i parametrów technicznych tych punktów, w których zainstalowano sondy. identyfikacja i lokalizacja występujących w sieciach problemów i niepoŝądanych procesów tj. inwigilacja sieci i ataki na nią. ocena poziomu nasycenia łącza ruchem internetowym. SPIS LITERATURY [1] W.C. Hardy, Measurement and Evaluation of Telecommunications Quality of Service, John Wiley&Sons, Ltd, England [2] Ustawa z dnia 16 lipca 2004 r. Prawo Telekomunikacyjne (Dz.U. NR 171 p.1800 z późniejszymi zmianami). [3] Decyzja Komisji Wspólnot Europejskich z dnia 11 grudnia 2006 r. w sprawie ustanowienia wykazu norm i specyfikacji dotyczących sieci i jakości usług łączności elektronicznej oraz urządzeń i usług towarzyszących (Dz.Urz.UE Nr L 86/11 z dnia ) - Rozdział 7. [4] Program Wieloletni Zadanie SP II.9 - Opracowanie wskaźników określających jakość usług telekomunikacyjnych do wykorzystania w eksploatowanym przez UKE systemie badania jakości połączeń telefonicznych AWP-IŁ, IŁ-PIB, Warszawa [5] ETSI EG V1.2.1 ( ) Speech Processing, Transmission and Quality Aspects (STQ); User related QoS parameter definitions and measurements; Part 4: Internet access, July [6] ETSI TR V Speech and multimedia Transmission Quality (STQ); Guidance on objectives for Quality related Parametres at VoIP Interconnection Points, February [6] Dokumentacja techniczna Systemu ngenius (PM v.4.1) NetScout Systems, Inc., UwaŜamy jednak, Ŝe z powodzeniem moŝna zastosować opisane w referacie narzędzie, do badania/kontroli usługi szerokopasmowego dostępu do Internetu świadczonych dla szczególnego klienta/podmiotu w przypadkach waŝnego interesu publicznego np. gdy dotyczy to słuŝb ratunkowych, jednostek administracji państwowej, gdzie celem badania/kontroli byłaby: obserwacja i szczegółowa analiza strumieni danych dokonywana na poziomie pakietów,