tổng quan, kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ qos ip và mô hình ứng dụng đảm bảo qos ip - luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

Luận văn, khóa luận tốt nghiệp, báo cáo là sản phẩm kiến thức, là công trình khoa học đầu tay của sinh viên, đúc kết những kiến thức của cả quá trình nghiên cứu và học tập một chuyên đề, chuyên ngành cụ thể. Tổng hợp các đồ án, khóa luận, tiểu luận, chuyên đề và luận văn tốt nghiệp đại học về các chuyên ngành: Kinh tế, Tài Chính & Ngân Hàng, Công nghệ thông tin, Khoa học kỹ thuật, Khoa học xã hội, Y dược, Nông - Lâm - Ngữ... dành cho sinh viên tham khảo. Kho đề tài hay và mới lạ giúp sinh viên chuyên ngành định hướng và lựa chọn cho mình một đề tài phù hợp, thực hiện viết báo cáo luận văn và bảo vệ thành công đồ án của mình

Đồ án tỗt nghiệp

MỤC LỤC CÁC THUAT NGU VIET TAT

DANH MUC BANG BIEU VA HiN

LỜI NÓI ĐẦU -©22 52ccccccee

CHUONG 1 TONG QUAN VE CHÁT LƯỢNG DỊCH VỤ QOS 7 1.1.CHÁT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS VÀ CÁC THAM SÓ Qo6 7 1.1.1 Các vấn đề chung của chất lượng dịch vụ QoS

1.1.2 Cấp độ dịch vụ GoS (Grade of Service)

1.1.3 Kiểu dịch vụ ToS và lớp dịch vụ CoS

1.1.4 Các tham số chất lượng dịch VỤ - xxx nh ninh nến 12 1.2 CÁC YÊU CÀU CHÁT LƯỢNG DỊCH VỤ -2¿ ©5252 14 1.3 CAC VAN ĐÈ ĐẺ ĐẢM BẢO QoS

1.3.1 Cung cấp QoS -c-+scce2 "

1.3.2 Điều khiển QoS - 2 c Sẻ Stx2 E1 E231 112111121111111111111111111 111116 16

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT ĐÁM BẢO CHÁT LƯC

2.1 GIOI THIEU TONG QUAN VE QOS IP

2.1.1 Lịch sử phát triển các mô hình QoS cho mạng IP

2.1.2 Các tham số chất lượng dịch vụ ÏP - - 5c ssxs*sssvesrxrrrsrrsrree

2.1.3 Một số tham số cơ bản ảnh hưởng tới QoS IP thực tế

2.2 CAC YEU CAU CHUC NANG CHUNG CUA IP QOS

2.3 CAC KY THUAT DAM BAO CHAT LUONG DICH VU IP

2.3.1 K¥ thuat do luu luong va mau hoa lu long eee eeeeeeeeeeeeeeeeeeees 28

2.3.2 Kỹ thuật quản lý hang doi tich CUC 2.0 eee eeeeeeeeeteceteeeeeceeeeeeeeeeeeeeeaeens 32 2.3.3 Kỹ thuật lập lịch cho gói tin

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH ỨNG DỤNG ĐÁM BÁO QøS IP - 5+: 39 3.1 MÔ HÌNH TÍCH HỢP DỊCH VỤ INTSERV 2-2252 39

3.1.1 Các yêu cầu chức năng chung của IntServ

3.1.2 Giao thức dành trước tài nguyên RSVP

3.2 MO HINH PHAN BIET DICH VU DIFFSERV

3.2.1 Téng quan vé kién tric DiffServ c.cccccecceseessessessessessesesseesessessessessesseesees 3.2.2 Mién phan biét dich vu DS va diém ma phan biét dich vu DSCP

3.2.3 Cac phương pháp xử lý gói trong DiffServ

3.3 IP QoS VA CHUYEN MACH NHAN DA GIAO THUC MPLS

CAC THUAT NGU VIET TAT

Giải nghĩa tiếng Anh Assured Forwarding

Application Layer

Active Queue Management

Asychronous Transfer Mode

Behavior Aggressive

Broadband ISDN

Constant Bit Rate

Committed Burst Size

Committed Information Rate

Class of Service

Differential Service

Data Link Layer

Different Service

Differential Service Code Point

Explicit Congestion Notification

International Standard Organization

International Telecommunication Union

Multi Fields

Mean of Score

Multi Protocol Label Switching

Network Layer

Network Node Interface

Packet Burst Size

Per Hop Behavior

Peak Information Rate

Giải nghĩa tiếng Việt Chuyên tiếp đảm bảo

Lớp ứng dụng Quản lý hàng đợi hoạt động

Phương thức truyền tải không đồng

bộ

Kêt hợp hành vi Mạng tích hợp đa dịch vụ băng rộng

Tốc độ bit có định

Kích thước bùng nỗ cam kết Tốc độ thông tin cam kết Lớp dịch vụ

Dịch vụ phân biệt Lớp liên kết dữ liệu Dịch vụ phân biệt Điểm mã dịch vụ phân biệt Thông báo tắc nghẽn hiện

Chuyên tiếp nhanh

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu Hàng đợi vào trước ra trước

Tỷ lệ lỗi gói tin IP

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

Hiệp hội viễn thông quốc tế

Đa trường Điểm đánh giá trung bình Chuyền mạch nhãn đa giao thức Lớp mạng

Giao diện nút mạng Kích thước bùng nỗ gói Hành vi bước kế tiếp Tốc đô thông tin đỉnh

Random Early Discarding

Request For Comments

Resource reservation protocol

Shared Explicit

Service Level Argreement

Single rate Three Color Marker

Traffic Conditioning Agreement

Transmission Layer

Type of Service

Single rate Three Color Marker

Undefined Bit rate

User Network Interface

Variable Bit Rate

Wildcard Filter

Weighted Fair Queueing

Weighted Random Early Discarding

Weighted Round Robin

Hàng đợi ưu tiên Chất lượng dịch vụ Loại bỏ gói sớm Các yêu cầu cần trả lời Giao thức dành trước tài nguyên Chia sẻ hiện

Thoa thuận mức dịch vụ

Bộ đánh dấu 3 màu tốc độ đơn

Thoả thuận điều kiện lưu lượng

Lớp truyền dẫn

Kiểu dịch vụ

Bộ đánh dấu 3 màu hai tốc độ

Tốc độ bit không định nghĩa Giao diện người dùng mạng Tốc độ bit thay đổi

Bộ lọc Wildcard Hàng đợi cân bằng trọng số Loại bỏ gói sớm theo trọng số Quay vòng theo trọng số

Đồ án tốt nghiệp

DANH MUC BANG BIEU VA HiNH VE

Hình 1.1: Các khía cạnh của chất lượng dich VỤ 5á SH HH như

Hình 1.2: Trường kiểu dịch vụ trong tiêu đề IPv4

Hình 1.3: Các thành phần trong cơ cấu đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS

Hình 2.1: Các bước phát triển của mô hình QoS

Hình 2.2: Tích hợp dịch vụ IntServ và phân biệt dịch vụ DiffServ

Hình 2.3: Băng thông khả dụng

Hình 2.4: Trễ tích luỹ từ đầu cuối tới đầu cud

Hình 2.5: Trễ xử lý va hang doi

Hình 2.6: Tổn thất gói vì hiện tượng tràn bộ đệm đầu ra

Hình 2.7: Các yêu cầu chức năng cơ bản của một bộ định tuyến IP

Hình 2.8: Phương pháp phân loại gói đa trường chức năng

Hình 2.9: Phương pháp phân loại gói theo hành vi kết hợp BA

Hình 2.10: Nguyên lý quản lý hàng đợi thụ động

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý của lập lịch gói tin IP

Hình 2.12: Khoảng thời gian CIR và CBS

Hình 2.13: Gáo C, gáo E và chế độ mù màu srTCM

Hình 2.14: Chế độ hoạt động rõ màu srTCM

Hình 2.15: Gáo rò C, P và chế độ hoạt động mù màu trTCM

Hình 2.16: Chế độ hoạt động rõ màu trTCM

Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của RED

Hình 2.18: Hoạt động thông báo tắc nghẽn hiện EC

Hình 2.19: Hàng đợi ưu tiên PQ

Hình 2.20: Hàng đợi công bằng FQ

Hình 2.21: Hàng đợi quay vòng theo trọng số WRR

Hình 2.22: Chia cắt lưu lượng thuần

Hình 2.23: Chia cắt lưu lượng bùng nỗ kiểu gáo rò

Hình 3.1: Mô hình tích hợp dịch vụ Intserv

Hình 3.2: Nguyên lý hoạt động của RSVP

Hình 3.3: Các kiều dành trước tài nguyên

Hình 3.4: Khuôn dạng bản tin RSVP và tiêu đề chung RSVP

Hình 3.5: Khuôn dạng bản tin đối tượng RSVP

Hình 3.6: Khuôn đạng đối tượng kiểu

Hình 3.7: Cầu trúc bản tin Path va Resv trong RSVP

Hình 3.8: Mô hình các bước phân biệt dịch vụ DiffServ

Hình 3.9: Xử lý gói trong mô hình DiffServ

Hình 3.10: Miền phân biệt dịch vụ DS

Hình 3.11: Cấu trúc của trường phân biệt dịch vụ DS

Hình 3.12: Xử lý chuyển tiếp nhanh EF PHB

Hình 3.13: Các phân lớp chuyên tiếp dam bao AF PHB

Hình 3.14: Dịch vụ phân biệt với PHB và TCA

Hình 3.15: Thực hiện phân bổ nhãn qua RSVP-TE

Hình 3.16: Cấu trúc bản tin RSVP-TE

Bang 1.1: Thứ tự và ý nghĩa các giá trị ưu tiên trong trường ToS

Bảng 1.2: Các đặc tính phân lớp QoS cho mang IP theo ITU-T

Bảng 1.3: Phân lớp QoS theo quan điểm của ETSI

Đồ án tỗt nghiệp

Bảng I.4: Các vùng dịch vụ của B-ISDN

Bang 1.5: Phân vùng dịch vụ theo diễn đàn ATM

Bang 3.1: Các bit sử dụng cho điều khién chia sé

Bảng 3.2: Các bit sử dụng cho điều khiển lựa chọn máy gửi

Bảng 3.3: Các khối điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP

Bảng 3.4: Chỉ tiết các phân lớp chuyền tiếp đảm bảo AF PHB

Đồ án tỗt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ

LỜI NÓI ĐÀU

Chất lượng dịch vụ mạng luôn là một vấn đề quan tâm của cả người sử dụng dịch

vụ và nhà cung cấp dịch vụ Cùng với sự phát triển bùng nổ các dịch vụ trên nền IP 1a

hàng loạt các yêu cầu và giải pháp kỹ thuật nhằm cái thiện chất lượng dịch vu IP Sy phát triển mạnh mẽ của các giải pháp đã làm thay đổi rất lớn trong lĩnh vực này thậm chí cả những vấn đề khái niệm và định nghĩa

Cuốn đồ án này gồm 3 chương với nội dung như sau:

Chương 1 : Tổng quan về chất lượng dịch vụ QoS

Chương 2 : Kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ IP

Chương 3 : Mô hình ứng dụng đảm bảo QoS IP

Nội dung chính của 3 chương tập trung vào các khía cạnh cơ bản của vấn đề QoS IP.Tiếp cận hướng từ những khái niệm và cấu hình chung nhất tới những giải pháp kỹ thuật thường sử dụng trong mạng IP hiện nay Các mô hình và xu hướng cải thiện chất lượng dịch vụ IP cũng sẽ được trình bày nhằm giúp người đọc thâu tóm các đặc điểm

cơ bản, ưu nhược điểm của một số giải pháp hiện thời.!

Do hạn chế về thời gian và kiến thức , đồ án tốt nghiệp của Em còn nhiều thiếu

sót Kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy Cô và các Bạn để đề tài

của Em được hoàn thiện hơn

Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này Em xin chân thành cảm ơn các Thầy

Cô trong trường Đại Học Dân Lập Phương Đông cũng như các trường đại học khác đã giảng dạy và chỉ bảo Em suốt những năm qua đề Em có kiến thức hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Qua đây , Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Th.S Nguyễn Đức Minh đã tận tình chỉ bảo , giúp đỡ Em hiểu rõ hơn về van đề QoS trong mang IP Em cũng xin cam

ơn các Thầy Cô và Bạn bè trong khoa công nghệ thông tin đã tạo điều kiện để Em

hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn .!

Hà nội, Tháng 5 nam 2010 Sinh viên thực hiện

ĐÔ ĐÌNH KỲ

Đồ án tỗt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ

yêu câu và các vấn đề cơ bản của chất lượng dịch vụ tới các mô hình và cơ cấu khung

làm việc của chất lượng dịch vụ QoS trong mạng chuyển mạch gói nói chung, các vấn

dé chung sẽ được chỉ tiết hoá trong các chương tiếp theo

1.1 CHAT LUQNG DICH VU QoS VA CAC THAM SO QoS

1.1.1 Các vấn đề chung của chất lượng dịch vụ QoS

Chất lượng dịch vụ QoS là một khái niệm rộng và có thể tiếp cận theo nhiều hướng

khác nhau Theo khuyến nghị E 800 ITU-T chat lượng dich vu la “M6t tap cdc khia

canh cua hiéu nang dich vu nhằm xác định cấp độ thoả mãn của người sử dụng đối với dịch vụ ” ISO 9000 định nghĩa chất lượng là “cáp độ của một tập các đặc tính vốn có

đáp ứng đây đủ các yêu cầu” Trong khi IETF [ETSI - TR102] nhìn nhận QoS là khả

năng phân biệt luồng lưu lượng để mạng có các ứng xử phân biệt đối với các kiểu

luồng lưu lượng, QoS bao trùm cả phân loại hoá dịch vụ và hiệu năng tông thê của mạng cho mỗi loại dịch vụ

Một tính chất chung của chất lượng dịch vụ là: “Hiệu ứng chung của đặc tính chất lượng dịch vụ là xác định mức độ hài lòng của người sử dụng đối với dich vu” Ngoài

ra, QoS mang một ý nghĩa là “khả năng của mạng đảm bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng theo như các yêu cầu đã được chỉ rõ của mỗi người

su dung” Chat lượng dịch vụ QoS được nhìn nhận từ hai khía cạnh: phía người sử

dụng dịch vụ và phía mạng

Từ khía cạnh người sử dụng dịch vụ, QoS được coi là mức độ chấp nhận dịch vụ

của người sử dụng và thường được đánh giá trên thang điểm đánh giá trung bình MoS (Mean of Score) QoS cần được cung cấp cho mỗi ứng dụng để người sử dụng có thể chạy ứng dụng đó và mức QoS mà ứng dụng đòi hỏi chỉ có thể được xác định bởi người sử dụng, bởi vì chỉ người sử dụng mới có thé biết được chính xác ứng dụng của

mình cần gì đề hoạt động tốt Tuy nhiên, không phải người sử dụng tự động biết được

mạng cần phải cung cấp những gì cần thiết cho ứng dụng, họ phải tìm hiểu các thông tin cũng cấp từ người quản trị mạng và chắc chắn rằng, mạng không thể tự động đặt ra

QoS can thiét cho một ứng dụng của người sử dụng MOS dao động từ mức (1-tôi) đến

mức (5- xuất sắc) và các nhà cung cấp dịch vụ dựa vào mức MOS này đề đưa ra mức

chất lượng dịch vụ phù hợp cho dịch vụ của mình

Khuyến nghị ITU-T G107 phát triển mô hình E để đánh giá chất lượng dịch vụ

thoại qua IP là một mô hình ưu việt trong phát triển kế hoạch truyền dẫn, kết quả của

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ

mô hình E là một giá trị truyền dẫn chung gọi là nhân tố tốc độ truyền dẫn R (Transmission Rating Factor) thé hiện chất lượng đàm thoại giữa người nói và người nghe R dao động từ 1 đến 100 tuỳ thuộc vào các sơ đồ mạng cụ thể Giá trị R càng lớn thì mức chất lượng dịch vụ càng cao Đối với dịch vụ thoại qua IP, mô hình E là một

công cụ đắc lực để đánh giá chất lượng dịch vụ Mô hình E có thể được sử dụng để

hiểu các đặc điểm của mạng và thiết bị ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng thoại trong mang VoIP Cac yéu t6 anh huong dén sự suy giảm R là loại mã hoá, độ trễ, tiếng đội, mất gói, và thuật toán mã hoá thông tin Giá trị đầu ra của mô hình E có thể chuyển thành giá trị MOS tương ứng đề đánh giá chất lượng dịch vụ [1]

Từ khía cạnh dịch vụ mạng, QoS liên quan tới năng lực cung cấp các yêu cầu chất lượng dịch vụ cho người sử dụng Có hai kiều năng lực mạng để cung cấp chất lượng dịch vụ trong mạng chuyên mạch gói

" Thứ nhất, mạng chuyền mạch gói phải có khả năng phân biệt các lớp dịch vụ

" Thứ hai, một khi mạng có các lớp dịch khác nhau, mạng phải có cơ chế ứng xử khác nhau với các lớp bằng cách cung cấp các đám báo tài nguyên và phân biệt

dịch vụ trong mạng

Hình 1.1 dưới đây chỉ ra các đặc điểm cơ bản của chất lượng dịch vụ

<>

Hình 1.1: Các khía cạnh của chất lượng dịch vụ

Các phương pháp cơ bản để xác định chất lượng dịch vụ mạng bao gồm quá trình

phân tích lưu lượng và các điều kiện của mạng, thông qua các bài toán được mô hình hoá hoặc đo kiểm trực tiếp các thông số mạng để đánh giá các tiêu chuẩn khách quan Mức độ chấp nhận dịch vụ từ phía người sử dụng có thể được kiểm tra qua các thông

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ

số mạng như khả năng tốn thất gói, độ trễ, trượt và xác suất tắc nghẽn Số lượng và đặc tính các tham số chất lượng phụ thuộc rất lớn vào cơ cấu mạng cung cấp dịch vụ Một khung làm việc chung của kiến trúc chất lượng dịch vụ QoS được nhìn từ khía

cạnh mạng gồm có:

"Các phương pháp đề yêu cầu và nhận các mức của dịch vụ qua các hình thức thỏa thuận mức dịch vụ SLA (Service Level Agreements) Một SLA là định dạng yêu

cầu mức dịch vụ gồm có các tham số QoS như băng thông, độ trễ Các thỏa thuận này

là một hình thức giao kèo dịch vụ giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ Các nhà cung cấp dịch vụ cần SLA đề hướng lưu lượng đầu vào của khách hàng tới mạng phù hợp, còn người sử dụng cần SLA để hiểu các ứng dụng của mình nhận được các mức

địch vụ như thế nào

" Báo hiệu, phân phối bộ đệm và quản lý bộ đệm cho phép đáp ứng yêu cầu mức dịch vụ thông qua các giao thức dành trước tài nguyên cho ứng dụng

“ Điều khiển những ứng dụng có sai lệch trong việc thiết lập các mức dịch vụ,

thông qua quá trình phân loại lưu lượng, hướng tới chính sách quản lý và thực thi đối

với từng luồng lưu lượng nhằm xác định kỹ thuật điều khiển lưu lượng phù hợp.Phân

loại lưu lượng có thể sử dụng ở lớp liên kết, lớp mạng, truyền tải hoặc các lớp khác cao hơn Phương pháp sắp xếp cho luồng lưu lượng qua mạng trong một chừng mực nào đó mà có thể đảm bảo thoả thuận các mức dịch vụ sử dụng, bằng các phương pháp định tuyến trên nền tảng QoS

" Các phương pháp tránh tắc nghẽn, quản lý tắc nghẽn, hàng đợi, và thiết lập

để ngăn chặn các điều kiện sự cố mạng gây ra những hậu quả bat loi anh hưởng tới mức dịch vụ Quản lý tắc nghẽn cho phép các thành phần mang dé điều khiển tắc nghẽn bằng cách xác định thứ tự trong các gói được truyền đi dựa vào các quyền ưu tiên hoặc là các mức dịch vụ gán cho các gói tin đó Nó cần tạo ra hàng đợi, chỉ định các gói tin tới hàng đợi và thiết lập các gói tin trong hàng đợi Quản lý tắc nghẽn không phải là cơ chế phòng ngừa, nhưng là một cơ chế tác động ngược khi các điều kiện tắc nghẽn phát sinh trong mạng Cắt giảm và dò tìm ngẫu nghiên RED (Random Early Detection) là một trong các kỹ thuật để ngăn ngừa tắc nghẽn Thuật toán RED tận dụng các tính năng tác động ngược của TCP và rất phù hợp tới mạng TCP/IP Các tác động ngược cho phép cắt giảm lưu lượng cấp phát vào mạng khi tốc độ đường truyền chậm Tận dụng các tính năng này, thuật toán RED thực hiện cắt giảm các gói tin ngẫu nhiên thậm chí trước khi sự tắc nghẽn xảy ra

" Chính sách quản lý cho phép thực hiện các luật áp dụng cho các gói tin qua mạng trên nền chính sách chung Mỗi lớp lưu lượng có một giới hạn nhất định số các gói tin được chấp nhận trong một khoảng thời gian nhất định Chính sách quản lý liên

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ quan các hoạt động của thiết bị xử lý gói tin và hiện trạng của mạng từ đó sẽ quyết

định hình thức thỏa thuận mức dịch vụ

Một các tiếp cận khác về QoS được nhìn nhận từ phía mạng là tiếp cận theo

mô hình phân lớp trong mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI (Open System

Interconnection), QoS được đánh giá trong một số lớp sau:

" Lớp ứng dụng AL (Application Layer): Chất lượng dịch vụ QoS được nhận

thức là “mức độ dịch vụ” Khái niệm này rất khó được định lượng chính xác, chủ yếu dựa vào đánh giá của con người, mức độ hài lòng đối với dịch vụ đó

" Lớp truyền tai TL (Transport Layer): Chat lượng dịch vụ được thực hiện bởi

kiến trúc logic của mạng, các cơ chế định tuyến và báo hiệu đảm bảo chất lượng dịch

vụ

" Lớp mạng NL (Network Layer): Chất lượng dịch vụ được thể hiện qua các

tham số lớp mạng tương đối gần với các tham số chúng ta thường gặp, được biêu diễn thông qua các đại lượng toán học như: Tỷ lệ lỗi, giá trị trung bình, giá trị lớn nhất của

các tham số như băng thông, độ trễ và độ tin cậy của luồng lưu lượng

" Lớp liên kết dữ liệu DLL (Data Link Layer): Chat lượng dịch vụ được thể hiện qua các tham số truyền dẫn, tỉ lệ lỗi thông tin, các hiện tượng tắc nghẽn và hỏng hóc của các tuyến liên kết

Như vậy, chất lượng dịch vụ QoS tại các mức cao của mô hình hướng về phía người

sử dụng dịch vụ liên quan tới các hệ thống giao thức và phần mềm điều khiển, trong khi các mức thấp hướng về các đặc tính của hệ thống mạng truyền thông chủ yếu liên quan tới cấu trúc mạng, tài nguyên sử dụng trong các nút và liên kết

1.1.2 Cấp độ dịch vụ GoS (Grade of Service)

Một khía cạnh kỹ thuật của chất lượng dịch vụ thường được nhìn nhận như là cấp

độ dịch vụ GoS, GoS thường được sử dụng trong công nghiệp viễn thông để chỉ ra các thành phần bồ sung chất lượng dịch vụ tông thể của người sử dụng nhận được Rất nhiều các thành phần gồm cả phía kỹ thuật mạng và người sử dụng được đánh giá qua

cấp độ dịch vụ, chủ yếu là các thành phần kỹ thuật có thể đo được như (băng thông, trễ) Cấp độ dịch vụ được định nghĩa dưới đây:

Nếu có một sự kiện lỗi xảy ra trong một mạng, hoặc một phần của mạng thì lưu

lượng sẽ tăng lên rất nhanh vượt quá giới hạn xử lý của mạng, và kết quả là có hiện tượng tắc nghẽn xảy ra, hoặc kiến trúc của các thành phần chuyền tiếp thông tin tạo ra giới hạn độ thông qua Các giới hạn này ánh hưởng tới dịch vụ cung cấp tới khách hàng, và cấp độ của các giới hạn này được giải thích bằng các tham số GoS thích hợp

(ví dụ như xác suất mất gói, trễ trung bình, tỉ lệ lỗi, v v) Vì vậy, cấp độ dịch vụ liên

quan tới các khía cạnh thông tin cung cấp trên luồng lưu lượng của chất lượng dịch vụ

QoS

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ GoS được sử dụng lần đầu trong các ứng dụng chuyên mạch kênh, GoS xác định khả năng tắc nghẽn hoặc trễ của các cuộc gọi trong một khoảng thời gian và thường được biều diễn dưới dạng phần trăm (%) Khả năng tắc nghẽn cuộc gọi hay còn gọi là

khả năng tốn thất cuộc gọi xảy ra khi không thể thiết lập một cuộc gọi từ một tuyến

đầu vào rỗi ra một tuyến đầu ra thích hợp Các yếu tố ảnh hưởng chính tới GoS trong trường hợp này là do cấu trúc trường chuyên mạch, kiến trúc điều khiển của hệ thống

chuyên mạch Khía cạnh trễ của các cuộc gọi trong chuyền mạch kênh là một tham số

đánh giá GoS bao gồm trễ thiết lập, trễ truyền và trễ giải phóng các kết nói cho cuộc

gọi [2]

Một cách tổng thể, cấp độ dịch vụ GoS phụ thuộc rất lớn vào kiến trúc chuyển mạch

trên cá phương diện phần cứng và phần mềm điều khiến, đồng thời phụ thuộc vào mẫu

lưu lượng đưa tới hệ thống Cùng với một kiến trúc xử lý với các mẫu lưu lượng khác nhau sẽ có các cấp độ dịch vụ khác nhau

1.1.3 Kiểu dịch vụ ToS và lớp dịch vụ CoS

Khái niệm kiểu dịch vụ ToS (Type of Service) và lớp dịch vụ CoS (Class of Service) thường được mô tả tường minh tại tiêu đề của các gói tin Đề dễ dàng nhận

thức các vấn dé này ta xem xét tại tiêu đề gói tin IP Lớp địch vụ chia lưu lượng mạng

thành các lớp khác nhau và cung cấp các dịch vụ cho từng gói tin theo lớp dịch vụ mà

gói tin thuộc vào đó Mỗi một lớp dịch vụ xác định một mức yêu cầu chất lượng dịch

vụ Đề nhận dạng một lớp dịch vụ, các thiết bi mạng xác định theo một số yếu tố gồm:

Kiểu dịch vụ ToS và thứ tự ưu tiên của dịch vụ; Nhận dạng của thiết bị gửi, nhận dạng của thiết bị nhận dịch vụ Các trường chức năng của ToS trong tiêu đề IPv4 được trình bày trong hình 1.2 dưới đây

Hình 1.2: Trường kiểu dịch vụ trong tiêu đề IPv4

6(110) Điều khiển liên mạng 5(101) Tới hạn, đặc biệt

4(100) Truyén nhanh (tràn lụt) 3(011) Truyền nhanh

2(010) Lập tức

0(000) Bình thường

Bảng 1.1: Thứ tự và ÿ nghĩa các giá trị ưu tiên trong trường ToŠ

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ Giá trị ưu tiên (IP precedence) gồm 3 bit xác nhận mức độ ưu tiên, dựa vào đó các

bộ định tuyến đưa ra các quyết định chuyển tiếp thông tin qua mạng Như chỉ ra trên

bảng 1.1, thứ tự ưu tiên cao nhất được gán cho các gói điều khiển mạng, điều đó đảm

bảo các gói liên quan tới điều khiển và tái cấu hình mạng luôn có cơ hội chuyển qua mạng cao nhất ngay cả trong những trường hợp tắc nghẽn cục bộ Các gói có thứ tự ưu tiên thấp nhất là các gói sẽ được bỏ khi có hiện tượng tắc nghẽn xảy ra Cùng với các

phân thứ tự ưu tiên cho các gói theo cách trên, ToS xác định thứ tự ưu tiên theo mục

tiêu chất lượng dịch vụ tương ứng với: Độ thông qua T (Throughput), trễ D (Delay) hoặc độ tin cậy R (Reliability) Các giá trị này đặt các bit T,D,R theo giá trị bit (0) cho giá trị bình thường và giá trị bit (1) cho các đặc tính ưu tiên tốt Một số bit trong trường chức năng ToS đề dự phòng trong tương lai

Lớp dịch vụ CoS khi kết hợp với mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ

(Differentiated Service) sé thay thế 3 trường chức năng IP precedence bằng các giá trị

điểm mã dịch vụ được định nghĩa riêng bởi DiffServ để mô tả các thứ tự ưu tiên lưu

lượng Vấn đề này sẽ được trình bày trong chương 3

1.1.4 Các tham số chất lượng dịch vụ

Các yêu cầu chất lượng dịch vụ phải được biểu thị theo các tham số QoS đo được

Các tham số thông thường nhất thường được biết đến là các tham số: Băng thông, độ

trễ, trượt, giá và xác suất mắt gói Các tham số sử dụng để tính toán QoS có thể tuỳ thuộc vào kiểu mạng: Băng thông, độ trễ, giá và độ tin cậy là các tham số thường được

sit dung trong mang IP; sw biến đổi tốc độ tế bào, tỉ lệ mắt tế bào và trễ chuyên giao là

các tham số thường sử dụng trong mạng ATM; Trong khi đó đối với các mạng không dây, các tham số đo thường sử dụng là băng thông, nhiễu, suy hao và độ tin cậy Trong khung làm việc chung của QoS , ba dạng tham số đo tổng quát gồm:

"_ Các tham số tinh cộng (ví dụ như trễ, trượt, giá và số bước nhảy)

" _ Các tham số tính nhân (ví dụ như độ tin cậy)

" _ Các tham số tính lõm (ví dụ như băng thông)

(i) Dé tin cậy

Để xác định độ ôn định của hệ thống, người ta thường xác định độ khả dụng của hệ thông, đông nghĩa với độ khả dụng của hệ thông và được nhìn nhận từ khía cạnh mạng

là độ tin cậy của hệ thống Độ khả dụng của mạng càng cao nghĩa là độ tin cậy của

mạng càng lớn và độ ôn định của hệ thống càng lớn Độ khả dụng của mạng thường được tính trên cơ sở thời gian ngừng hoạt động và tông số thời gian hoạt động Ví dụ,

độ khả dụng của các hệ thống chuyền mạch gói hiện nay là 99,995% thì thời gian

ngừng hoạt động trong một năm vào khoảng 26 phút

(i) Bang thong

Bang thong biểu thị tốc độ truyền dữ liệu cực đại có thể đạt được giữa hai điểm kết

cuối Có thê giải thích qua các phép tính toán như sau: Một mô hình trạng thái QoS

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ của mạng thường được biểu diễn đưới dạng một đồ thị G (V,E) Trong đó, V là các nút còn E các liên kết Lưu lượng vào mạng qua nút Vi và ra khỏi mạng ở nút Vị Mỗi liên

kết có 2 đặc tính: C(,j) là dung lượng liên kết, f(i,j) là lưu lượng thực tế Gọi R(¡j) là

băng thông dư Khi đó, nếu một kết nối có yêu cầu băng thông là Dy, thì kết nối được

gọi là khả dụng khi và chỉ khi R(,j)>D¿ Một kết nối mới có thể được chấp nhận nếu

tồn tại ít nhất một đường dẫn khả dụng giữa 2 nút V; và Vị Băng thông là tốc độ

truyền thông tin được tinh theo (bit/s)

(ii) Độ trễ

Là khoảng thời gian chênh lệch giữa các thiết bị phát và thiết bị thu Trễ tổng thé 1a

thời gian trễ từ đầu cuối phát tới đầu cuối thu tín hiệu (còn gọi là trễ tích luỹ) Mỗi

thành phần trong tuyến kết nối như thiết bị phát, truyền dẫn, thiết bị chuyển mạch và

định tuyến đều có thể gây ra trễ Các thành phần gây trễ chủ yếu gồm:

" Trế hàng đợi: Là thời gian một gói phải trải qua trong một hàng đợi khi nó phải đợi để được truyền đi trong một liên kết khác, hay thời gian cần thiết phải đợi đề thực hiện quyết định định tuyến trong bộ định tuyến Nó có thể bằng 0 hoặc rất lớn vì phụ thuộc vào số gói có trong hàng đợi và tốc độ xử lý

« Tré truyén lan: Thdi gian cần thiết để môi trường vật lý truyền dữ liệu Ví dụ trễ

truyền lan trong các truyền dẫn quang thường nhỏ hơn trong môi trường vô tuyến

" TrẾ chuyển tiếp: Thời gian sử dụng để chuyền gói tin từ một tuyến này sang tuyến khác, hay thời gian được yêu cầu đề xử lý các gói đã đến trong một nút Ví dụ,

thời gian dé kiểm tra tiêu đề gói và xác định nút tiếp theo dé gửi đi

" Trể truyền dân: Là thời gian được yêu cầu đề truyền tất cả các bit trong gói qua liên kết, trễ truyền dẫn được xác định trên thực tế của băng thông liên kết

(iii) Biến động trễ

Biến động trễ là sự khác biệt về thời gian truyền của các gói tin khác nhau cùng trong một luồng lưu lượng Biến động trễ phát sinh chủ yếu do sự sai khác về thời gian xếp hàng của các gói liên tiếp trong một luồng gây ra và là một trong những van dé

quan trọng nhất của QoS Khi biến động trễ nằm vào khoảng dung sai định nghĩa trước thì nó không ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ Nếu biến động trễ quá lớn sẽ làm

cho kết nối trong mạng bị đứt quãng Các bộ đệm trễ thường được sử dụng đề giảm tác động “trồi /sụt” của mạng và tạo ra dòng gói đến đều đặn hơn ở máy thu Trong một số ứng dụng thời gian thực không thể chấp nhận biến động trễ lớn, ta có thể xử lý bằng

bộ đệm trễ, song chính các bộ đệm lại làm tăng trễ tổng thể nên lại nảy sinh các khó

khăn khác

(iv) Ton thất gói

Tổn thất gói có thể xảy ra theo từng cụm hoặc theo chu kỳ do mạng bị tắc nghẽn liên tục, hoặc xảy ra trên chính các trường chuyên mạch gói Mắt gói theo chu kì ở khoảng 5-10% số gói phát ra có thể làm giảm chất lượng mạng xuống cấp đáng kể Từng gói bị mắt không thường xuyên cũng khiến kết nối gặp khó khăn Xác suất mắt gói là giá trị giá trị được nhân lên từ xác suất mất gói được kỳ vọng ở mỗi một trong

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ các nút trung gian giữa một cặp nguồn và đích Xác suất tổn thất gói là một đại lượng quan trọng của QoS với cả các ứng dụng dữ liệu hay các dịch vụ thời gian thực Khi kết nối yêu cầu truyền dữ liệu theo đúng thứ tự, thì tổn thất gói là nguyên nhân của quá trình truyền lại Điều này làm chậm lại quá trình xử lý truyền tin và làm giảm QoS

nhận được Với các ứng dụng thời gian thực, sự truyền lại gói thường không khả thi

1.2 CAC YEU CAU CHAT LUONG DICH VỤ

Tất cả các ứng dụng đều yêu cầu một mức chất lượng dịch vụ nào đó, mỗi một ứng dụng đều có một số đặc tính cơ bản khác nhau Đề nhận biết các yêu cầu chất lượng

dịch vụ, hệ thống thường nhận biết qua các lớp dịch vụ Theo quan điểm của ITU-T, khuyến nghị I-I541 các lớp dịch vụ được chia thành các vùng như trên bảng 1.2 dưới đây

Lớp QoS Các đặc tính QoS

Thời gian thực, nhạy cảm với jitter, twong tac cao Thời gian thực, nhạy cảm với jitter, tương tác

Dữ liệu chuyền giao, tương tác cao

Dữ liệu chuyền giao, tương tác Tén hao thấp (chuyển giao ngắn, dữ liệu bulk, video) Các ứng dụng nguyên thuỷ của mang IP ngâm định Bảng 1.2: Các đặc tính phân lớp QoS cho mang IP theo ITU-T

Như vậy, theo quan điểm của ITU các tham số thời gian thực và tương tác cao được

đặt lên hàng đầu đối với mang IP, phan lớn các ứng dụng được thực hiện tốt trong các

mạng chuyên mạch hướng kết nối (chuyên mạch kênh và ATM) đáp ứng tốt được các yêu cầu này Trong khi đó, mạng IP nguyên thuỷ không hỗ trợ các đặc tính trên, hay nói cách khác mạng IP nguyên thuỷ không hỗ trợ QoS cho các dịch vụ thời gian thực

Dự án TIPHON của ETSI đề xuất định nghĩa phân lớp QoS được chỉ ra trên bảng 1.3 dưới đây:

Hội thoại thời gian| Thoại, audio, Nhạy cảm với trễ và biến động

thực (thoại, video, hội | Video, đa phương | trễ, có giới hạn lôi và tôn thât, tôc

Luồng thời gian thực |Audio, Video, đa Tré và biến động trễ có dung sai

(quảng ba) phương tiện nhât định, dung sai nhỏ đôi với

lỗi và tốn thất, tốc độ bit thay

đôi

Tương tác cận thời | Dữ liệu Nhạy cảm với trễ, biến động trễ

gian thực (Web và tôn thât, tôc độ bit thay đôi browsing)

Phi thời gian thực Dữ liệu Không nhạy cảm với trễ và biến

(Email) động trẻ, nhạy cảm với lỗi, nô lực

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ

Hướng tiếp cận của ETSI tập trung vào các dịch vụ thường sử dụng trên mạng IP để phân ra các loại dịch vụ yêu cầu thời gian thực và không yêu cầu thời gian thực Đối Với các yêu cầu thời gian thực ETSI-TR102 phân biệt dịch vụ qua các độ nhạy cảm với các

tham số QoS thông dung như : Trễ, biến động trễ, tổn thất gói và đặc tính tốc độ bit

Liên quan tới mạng tích hợp đa dịch vụ băng rộng B-ISDN, ITU-T định nghĩa các vùng dịch vụ, theo hướng liên quan tới công nghệ lõi của B-ISDN là công nghệ ATM chỉ ra trên bảng 1.4 dưới đây

Vung dich vu Các ứng dụng (ví dụ)

Hội thoại Thoại và video hội nghị, truyền thông đa phương tiện

tốc độ cao (truyền file, âm thanh, hình ảnh)

Bản tin Email, chat

Khôi phục Truyền video, ảnh tĩnh, âm thanh và dữ liệu

Phân bổ Phân bổ nội dung video, quảng bá TV

Bang 1.4: Các vùng dịch vụ của B-ISDN

Từ các phân vùng dịch vụ của B-ISDN, diễn đàn ATM đưa ra các phân lớp dịch vụ ATM, các đặc tính ứng dụng cũng như đặc tính chất lượng dịch vụ được chỉ ra trong

Tốc độ bit không định nghĩa | Lưu lượng nỗ lực | Không yêu cầu

đây [3]

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ

" Cung cấp QoS đưa ra hàng loạt các kỹ thuật nhằm thiết lập luồng và các giai đoạn thoả thuận tài nguyên nhằm đảm bảo QoS từ đầu cuối tới đầu cuối

" Điều khiển QoS đưa ra hàng loạt các hành vi điều khiển như lập lịch, chia gói lập chính sách và điều khiến luồng

" Quán lý QoS nhằm giám sát, điều đình lại tài nguyên và duy trì các điều kiện đảm bảo QoS

1.3.1 Cung cấp QoS

Cơ câu cung cấp QoS bao gồm ánh xạ QoS, kiểm tra quản ly và dành trước tài nguyên

" Module ánh xạ QoS thực hiện các chức năng biên dịch giữa các thể hiện QoS sang các mức hệ thống khác nhau, người sử dụng có thể định rõ chất lượng dịch vụ

thông qua các tham số trừu tượng như tốc độ trung bình, băng thông khả dụng, trễ, mat

gói tin và các yêu cầu về trễ; một thực thê sẽ biên dịch chúng thành các lớp dịch vụ để

sử dụng cho mục đích dành trước tài nguyên

“ Module kiểm tra quản lý QoS chịu trách nhiệm kiểm tra độ kha dụng của nguồn tài nguyên so với các yêu cầu và ra quyết định có cho phép các yêu cầu mới hoặc không Một khi yêu cầu đảm bảo QoS từ đầu cuối tới đầu cuối cần tài nguyên tổng thé, các nguồn tài nguyên được phục vụ dựa trên quyết định điều khiển quản lý nhưng chúng được cam kết khi kiểm tra điều khiển quản lý thành công

2 Kiểm tra quản lý 2 Chia lưu lượng 2 Độ khả dụng QoS

4 Điều khiển luồng 4 Duy trì QoS

Hình 1.3: Các thành phân trong cơ cấu đảm bảo chất lugng dich vu QoS

" Module báo hiệu và đành trước tài nguyên sắp xếp các nguồn tài nguyên thích hợp với các đặc tính QoS của người sử dụng Module quản lý QoS cần các dịch vụ này

để xác nhận các kiểm tra điều khiển quản lý thành công hoặc không Module ánh xạ QoS can phai quan tâm tới khả năng của các giao thức báo hiệu trước khi ghép các đặc tính QoS vào mức chất lượng mạng

1.3.2 Điều khiến QoS

Thành phần điều khiển QoS hoạt động theo thước đo thời gian tại các tốc độ truyền

thông tin, thành phần này cung cấp điều khiển lưu lượng thời gian thực dựa trên các yêu cầu mức QoS từ giai đoạn cung cấp QoS Thành phần này gồm các module sau:

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan về chất lượng dịch vụ

" Module lập lịch luồng quản lý các luồng chuyên tiếp theo cùng một cách thức ở

cả hệ thống kết cuối và mạng Các luồng có đặc tính riêng tại hệ thống kết cuối sẽ tập

hợp và liên kết trong lưu đồ được lập lịch bởi mạng

" Module định hướng luồng điều chỉnh các luồng lưu lượng dựa trên các mức yêu

cầu QoS, nó bao gồm các thuật toán dé phân tích và định hướng các luồng tổ hợp tại

biên mạng và lập lịch trong mạng đề cung cấp hiệu năng cao nhất

" Module chính sách thường sử dụng trong điều kiện lưu lượng người dùng chuyển qua vùng biên quản lý và cần loại bỏ giám sát Chính sách được sử dụng đề theo dõi khi nào nhà cung cấp duy trì các điều kiện QoS hoặc không

" Module đồng bộ luồng được yêu cầu để điều khiển các sự kiện tương tác đa phương tiện theo trình tự và thời gian chính xác

1.3.3 Quản lý QoS

Các thành phần quản lý QoS là để duy trì các mức QoS thoả thuận gồm các module

sau:

=Module kiểm tra QoS là phương tiện để theo dõi các mức QoS đầu ra sẽ được

cung cấp hoặc sẽ được sử dụng, nó là cơ sở của thực thề quản lý mạng tính toán tối ưu

hiệu năng mạng

=Module khả dụng QoS cho phép ứng dụng chỉ rõ các tham số QoS giam sát và

phản hồi để nhận ra hiệu năng cần thiết

=Module quản lý QoS cho phép so sánh mức QoS kiểm tra với hiệu năng mong

muốn và điều khiển tối ưu để đưa ra mức chất lượng dịch vụ Module này cũng đảm trách các vấn đề liên quan tới xử lý và khôi phục lỗi trên liên kết và tại các node Để

duy trì các mức QoS cung cấp cần sử dụng các phương pháp đo lưu lượng nhằm giám

sát và điều khiển lưu lượng mạng

“Modlue phân mức QoS gồm các phép đo đề gia tăng sự phân mức cho kiến trúc

QoS, các ứng dụng đa phương tiện cần có các phân mức nhằm thoả mãn các yêu cầu

băng thông dòi hỏi khác nhau Module này gồm các thành phannhu bộ loc QoS, tap

hợp và kiến trúc phân lớp QoS

Tóm tắt chương 1:

Chương này đã trình bày một số vấn đề cơ bản về chất lượng dịch vụ như: Các

định nghĩa, thuật ngữ, các mô hình và tham số cơ bản Khung làm việc chung của chất

lượng dịch vụ được trình bày cùng với một số quan điểm nhìn nhận của các tổ chức

viễn thông lớn trên thế giới nhằm giúp người đọc nhận thức các hướng tiếp cận khác

nhau đối với vấn đề chất lượng dịch vụ

Đồ án tỗt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP

CHƯƠNG 2

KY THUAT DAM BẢO CHÁT LƯỢNG DỊCH VỤ IP

Các kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ IP sẽ được trình bày trong chương này theo hướng tiếp cận từ đơn giản tới chỉ tiết Các mô hình chung của QoS IP được trình bày qua tiến trình lịch sử phát triển, các tham số ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ IP trong thực tế được trình bày đơn giản qua các hình thái đơn giản nhất của mạng nhằm hướng người đọc dân tới các vấn đề kỹ thuật trong các bài toán đảm bảo chất lượng địch vụ IP.Chương 2 tập trung vào các giải pháp kỹ thuật được trình bày từ góc độ bộ định tuyến IP, đây là các nội dụng quan trọng nhất thể hiện trong các mô hình đảm

bảo chất lượng dịch vụ IP

2.1 GIỚI THIỆU TONG QUAN VE QoS IP

2.1.1 Lịch sử phát triển các mô hình QoS cho mạng IP

Các mạng IP vào khoảng giữa thập kỷ 1990 là các mạng nỗ lực tối đa giống như mang internet hién nay Các hệ théng mạng doanh nghiệp va các mạng cung cấp dịch

vụ đã phát triển từ các mô hình nỗ lực tối đa thành các mô hình dịch vụ phân biệt phức

tạp Điều đó có nghĩa là mạng chung phải đưa ra nhiều các ứng dụng với nhiều mức

Hình 2.1: Các bước phát triển cua mé hinh QoS

Nỗ lực tiêu chuẩn hoá chất lượng dịch vụ IP lần đầu tiên khi IETF phát hanh RFC

1633 vào tháng 6 năm 1994 RFC 1633 đưa ra mô hình dịch vu tích hợp IntServ

(Integrated Sevices) và tập trung vào giao thức dành trước tài nguyên RSVP (Resource

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP

Reservation Protocol) RSVP báo hiệu các yêu cầu về trễ và băng thông cho các phiên riêng biệt tới từng nút đọc theo tuyến đường dẫn mà gói đi qua Tại thời điểm khởi tạo,

RSVP yêu cầu các nút dự trữ tài nguyên, điều này gặp phải trở ngại rất lớn khi hoạt

động trong các môi trường không gian lớn như Internet, vì số lượng các bộ định tuyến, máy chủ, thiết bị chuyển mạch lớn và đa dạng

Để giải quyết thách thức này, một tập tiêu chuẩn của mô hình phân biệt dịch vụ

được đưa ra như một tiêu chuẩn thứ hai về chất lượng dịch vụ IP Mô hình Diffesrv

(Difrentiated Services) mô tả các hành vi khác nhau được đưa ra bởi mỗi nút Các nút có thể sử dụng các đặc tính có sẵn (đặc tính chung hoặc riêng) được lựa chọn bởi các nhà cung cấp thiết bị cho phù hợp với đặc tính luồng lưu lượng Mô hình Diffserv định nghĩa các kỹ thuật đánh dấu gói, như thứ tự ưu tiên IPP (IP precendence) va nut

kế tiếp của nó, các điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP (Differentiated Services Code

Points) phù hợp với các hành vi bước kế tiếp PHB (per-hop behaviors) cho các kiểu lưu lượng

Hai mô hình tích hợp dịch vụ IntServ và DiffServ cùng được phát triển và bổ sung các tính năng cần thiết cho người sử dụng Cá hai mô hình đều đưa ra các giải pháp

hoàn thiện và các thành phần của hai mô hình có thể tổ hợp để cung cấp các ứng dụng

tổng quát nhất cho miễn rộng các lưu lượng và kiểu ứng dụng

Các dịch vụ tích hợp Theo trang thái luông Giao thức báo hiệu RSVP

Các dịch vụ phân biệt Không trang thai, không giao thức

Hành vi bước kết tiếp

Hình 2.2: Tích hợp dich vu IntServ và phân biét dich vu DiffServ

IntServ sử dụng khái niệm dựa trên luồng cùng với giao thức báo hiệu dọc theo đường dẫn gói tin Giao thức báo hiệu đảm bảo các nguồn tài nguyên thoả mãn yêu cầu dịch vụ được cung cấp tại mỗi nút cho các luồng lưu lượng trước khi nó được

truyền trên mạng Trong giai đoạn đầu khởi tạo, mô hình IntServ bị hạn chế bởi vấn đề

mở rộng vì rất nhiều luồng lưu lượng cần phải quản lý trong mạng đặc biệt là trong

mạng đường trục

DiffServ sử dụng phương pháp đánh dấu gói để phân loại và ứng xử với từng gói theo các hành vi độc lập Mặc dù tính mềm dẻo lớn, nhưng DifServ không cung cấp đảm bảo băng thông cho các gói trong cùng một luồng lưu lượng Các phân tích kỹ lưỡng hơn về hai mô hình này sẽ được trình bày trong chương 3

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP

Vào cuối những năm 1990, các kỹ thuật QoS được chú trọng nhiều hơn và trở thành

van dé quan trong khi tương thích với các công nghệ mạng tiên tiến như: Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) và các công nghệ mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network) Các chiến lược phát triển mô hình chất lượng dịch vụ IP trong các khoảng thời gian gần đây tập trung vào tính đơn giản

và tự động, với mục tiêu cung cấp các kỹ thuật đảm bảo QoS thông minh trên mạng

IP Các công nghệ QoS ngày càng đưa ra các mục tiêu quản lý chất lượng dịch vụ rộng

và chỉ tiết hơn, có thể giải quyết được các vấn đề chất lượng dịch vụ IP ở những cấu

hình phức tạp Rất nhiều nhà quán trị mạng không muốn có các mức quản lý phức tạp

và họ muốn xu hướng của quản lý QoS càng đơn giản càng tốt, thậm chí phát triển các công nghệ QoS theo hướng công cụ bảo mật cho hệ thống

cuối tới đầu cuối hoặc trễ mạng Trong trễ truyền gói IP còn được thể hiện qua trễ

truyền gói IP trung bình và biến động trễ gói tin IP

* Ty 16 16i gi tin IP IPER (IP packet Error Ratio): Đây là tham số tính theo tỷ lệ của các gói tin IP lỗi trên tổng số gói tin IP nhận được:

Nerr + Nsuc

Trong đó:

Nerr: Số lượng gói tin IP lỗi

Nsuc: Số lượng gói tin IP truyền thành công

= Ty 1é ton thất gói IP IPLR (IP Loss Ratio): Tỷ số các gói tồn thất trên tổng số

các gói tin IP truyền

Nloss

Ntran

Trong đó:

Nloss: Số lượng gói tin tổn thất

Ntran: Số lượng gói tin truyền

Tỷ lệ tốn thất gói ảnh hưởng bởi chất lượng kết nối, các ứng dụng trên IP thường tính trên 3 khía cạnh anh hưởng tỷ lệ mât gói: Giá trị ngưỡng của tỷ lệ mât gói, dung sai của tỷ lệ mât gói và ảnh hưởng của tỷ lệ mât gói đôi với hiệu năng ứng dụng

2.1.3 Một số tham số cơ bản ánh hướng tới QoS IP thực tế

Cùng với các ứng dụng mới được bồ sung vào mạng internet là các yêu cầu chất

lượng dịch vụ Một sô vân đê liên quan tới chât lượng dịch vụ IP được nhìn nhận từ

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP phía người sử dụng là: Một số ứng dụng chậm; các ứng dụng video có chất lượng thấp; các dịch vụ IP telephony có chất lượng không đảm bảo; thời gian chuyển giao và truyền tải lưu lượng lớn có thời gian dài Từ góc độ mạng, các vấn dé trên có thé định lượng qua các tham số QoS của mạng như: Băng thông, độ trễ, trượt mắt gói và điều

khiến quan ly [4]

(i) Bang thong

Băng thông là một trong những tham số quan trọng nhất của chất lượng dịch vụ IP

Sự thiếu hụt băng thông trong mạng Internet thường xuyên xảy ra do rất nhiều nguyên nhân, bản thân nguồn tài nguyên mạng không đủ đáp ứng hoặc các luồng lưu lượng cùng tranh chấp một số nguồn tài nguyên Một thê hiện rõ nhất về băng thông khả dụng được chỉ ra trên các tài nguyên liên kết trong hình 2.3 dưới đây

Gói tin IP Gói tin IP

10Mb/s » ‹ 256Kbis 50s ` 100Mbs

BWmax= Min(10Mb/s, 256Kbis, 512Kbis, 100Mb/s)=256Kbis

BW khadung = BWmax/luéng

Hình 2.3: Băng thông kha dung

Băng thông lớn nhất của tuyến liên kết bằng giá trị băng thông lớn nhất của một

đoạn liên kết Băng thông khả dụng được tính tương đối qua giá trị băng thông lớn nhất và lượng băng thông của luồng lưu lượng Tính toán băng thông khả dụng tương đối phức tạp vì tham số băng thông mang tính lõm (như chỉ ra trên mục 1.1.4 trên đây)

Một số giải pháp đã được đưa ra nhằm giải quyết vấn đề sử dụng băng thông không hiệu quả gồm:

“ Tiếp cận tốt nhất là tăng dung lượng liên kết dé phù hợp với tất cả các ứng dụng

và người sử dụng với một số lượng băng thông dư Giải pháp này gặp phải một số điểm hạn chế thực tế như thời gian, tiền và đôi khi còn từ giới hạn của công nghệ trong quá trình nâng cấp hệ thống

" Một lựa chọn khác là sử dụng phân loại lưu lượng thành các lớp QoS và sắp xếp thứ tự ưu tiên các luồng lưu lượng quan trọng Đây là giải pháp thường sử dụng hiện nay với rất nhiều cơ cấu kỹ thuật thường được các nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ trực tiếp trên hệ thống của họ

" Tối ưu đường liên kết bằng cách nén các khung tái tin nhằm tăng băng thông khả dụng của liên kết Nén dữ liệu có thể thực hiện bằng phần cứng hoặc phần mềm qua các thuật toán nén Vấn đề khó khăn nảy sinh trong giải pháp này là quá trình nén và giải nén sẽ làm tăng thời gian trễ vì độ phức tạp của thuật toán nén

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP

“ Tối ưu đường liên kết bằng các kỹ thuật nén tiêu đề Kỹ thuật này đặc biệt hiệu

quả tại môi trường truyền thông có các gói tin có tỉ số tiêu đề / tải tin lớn Ví dụ điển hình của nén tiêu đề là nén tiêu đề giao thức truyền tải tin cậy TCP (Transfer Control Protocol) và giao thức thời gian thực RTP (Real Time Protocol)

(ii) Độ trễ

Độ trễ từ đầu cuối tới đầu cuối của một quá trình truyền tin IP được nhìn nhận đơn giản trên hình 2.4 chủ yếu gồm hai thành phần trễ: Trễ truyền lan và trễ xử lý, hàng đợi Trễ tích luỹ gồm tất cả các thành phần trễ trên và mang tính cộng Trễ truyền lan

là tham số có giá trị cố định phụ thuộc và phương tiện truyền, trong khi đó tham số trễ

xử lý và trễ hàng đợi trong các bộ định tuyến là các tham số có giá trị thay đổi do các

điều kiện thực tế của mạng

Hình 2.4: Trể tích luỹ từ đâu cuối tới đầu cuối

Trễ xử lý là khoảng thời gian cần thiết của một bộ định tuyến để chuyên một gói từ

giao điện đầu vào tới hàng đợi đầu ra và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Tốc độ

xử lý, mức độ chiếm dụng CPU, phương thức chuyền mạch IP, kiến trúc bộ định tuyến

và các đặc tính cấu hình giao diện đầu vào và đầu ra

Hình 2.5: Trễ xử lý và hàng đợi

Trễ hàng đợi là khoảng thời gian của gói tin nằm chờ tại hàng đợi trong một bộ định

tuyến Tré hang doi phu thudc vao số lượng và kích thước các gói tin trong hàng đợi

và băng thông khả dụng trên liên kết đầu ra của bộ định tuyến Trễ hàng đợi còn phụ thuộc vào kỹ thuật xếp hàng

Trễ truyền lan là thời gian truyền một gói qua liên kết, trễ truyền lan thường chỉ phụ thuộc vào băng thông khả dụng của liên kết Các kỹ thuật truy nhập CSMA/CD cũng

có thể gây thêm trễ vì xác suất tranh chấp tài nguyên trong trường hợp giao diện tiến gần tới trạng thái tắc nghẽn

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP

Một số giải pháp cải thiện thời gian trễ gồm có:

= Tang dung long liên kết, băng thông đủ sẽ khiến hàng đợi ngắn lại và các gói

không phải đợi trước khi truyền dẫn Tăng băng thông cũng đồng nghĩa làm giảm trễ

nối tiếp nhưng mặt khác, giải pháp này cũng làm tăng giá thành hệ thống khi phải nâng

cấp

" Một tiếp cận hiệu quả hơn khi sử dụng các hàng đợi hợp lý Các hàng đợi ưu tiên

là một trong những thành phần chủ yếu trong tiếp cận này Các phân tích chỉ tiết sẽ được trình bày trong mục 2.3 dưới đây

" Phương pháp nén tải tin và nén tiêu đề gói tin là một tiếp cận có các ưu và nhược điểm trái ngược nhau cùng tồn tại Việc nén thông tin làm kích thước gói nhỏ đi đồng

nghĩa với thời gian trễ thấp đi, đồng thời các kỹ thuật nén sẽ làm gia tăng trễ vì chính

kỹ thuật nén cần phải có thời gian thực hiện

(iii) Ton that gói

Thông thường, tổn thất gói xảy ra khi các bộ định tuyến tràn không gian đệm Hình

vẽ 2.6 dưới đây chỉ ra trong trường hợp hàng đợi đầu ra đầy và các gói tin mới đến bị loại bỏ

Hình 2.6: Tồn thất gói vì hiện tượng tràn bộ đệm đâu ra

Các bộ định tuyến IP thông thường loại bỏ gói vì một số lý do như: Loại bỏ gói tại

hàng đợi đầu vào vì bộ xử lý tắc nghẽn và không thê xử lý gói (hàng đợi đầu vào đầy),

các gói bị loại bỏ tại đầu ra vì bộ đệm đầu ra day, bộ định tuyến quá tải không thé chỉ

định được không gian đệm rỗi cho các gói đầu vào và một số hiện tượng lỗi khung truyền dẫn

Ngoài việc tăng dung lượng liên kết, một số tiếp cận sau được sử dụng để giảm độ

tốn thất gói:

= Dam bảo băng thông và tăng không gian đệm đề tương thích với các ứng dụng

có độ bùng nỗ lưu lượng cao Một vài kỹ thuật hàng đợi thường sử dụng trong thực tế: Hàng đợi ưu tiên, hàng đợi theo yêu cầu, hàng đợi công bằng trọng số và hàng đợi phân lớp

" Chống tắc nghẽn bằng phương pháp loại bỏ gói sớm trước khi có hiện tượng tắc nghẽn xảy ra qua các kỹ thuật loại bỏ gói sớm

" Chia cắt lưu lượng và trễ lưu lượng thay vì loại bỏ gói, giải pháp này thường được sử dụng cùng với các hàng đợi phân lớp và có thứ tự ưu tiên

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP

" Chính sách lưu lượng có thể giới hạn tốc độ của các gói tin it quan trong hon dé cung cấp chất lượng dich vụ tốt nhất cho các gói tin có yêu cầu cao (Tốc độ truy nhập cam kết và chính sách phân lớp)

(iv) Điều khiển quản lý

Nhằm quản lý và nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng IP, các chức năng quản

lý QoS thường được phân tại mức tong thé toàn mang va tai ting thiét bi mang cu thé

Trong các bộ định tuyến thường có các công cụ hỗ trợ quản lý tắc nghẽn, hàng đợi, hiệu năng liên kết và các chính sách phân chia lưu lượng Quản lý chất lượng dịch vụ tổng thể nhằm đặt ra các chính sách và mục tiêu quản lý chung liên quan tới lưu lượng tổng thể trên mạng, các kỹ thuật QoS được sử dụng và đánh giá hiệu quả của các phương pháp quản lý

2.2 CÁC YÊU CÂU CHUC NANG CHUNG CUA IP QoS

Như chương 1 đã trình bày, để cung cấp chất lượng dịch vụ QoS qua mạng IP,

mạng phải thực hiện hai nhiệm vụ cơ bản:

" (1) Phân biệt các luông lưu lượng hoặc các kiểu dịch vụ để người sử dụng đưa

các ứng dụng vào các lớp hoặc luông lưu lượng phân biệt với các ứng dụng khác;

" (2) Phân biệt các lớp lưu lượng bằng các nguồn tài nguyên và ứng xử dịch vụ khác nhau trong m6t mang

Nhiệm vụ (1) thường được thực hiện tại giao diện người sử dụng và mạng UNI

(User Network Interface) Kha nang thực hiện nhiệm vụ (2) cua mang là sự khác biệt

cơ bản của các công nghệ mạng, nó thể hiện các đặc điểm ưu việt và nhược điểm của

các giải pháp công nghệ khác nhau

Hình 2.7 dưới đây chỉ ra các yêu cầu chức năng được thực hiện trong bộ định tuyến

IP Bộ định tuyến IP trên hình vẽ thể hiện dưới góc độ các khối chức năng sắp xếp theo hướng đi của luồng dữ liệu từ đầu vào bộ định tuyến tới đầu ra bộ định tuyến Các

gói tin IP đi vào từ các công đầu vào của bộ định tuyến tới các khối chức năng đánh dấu gói và phân loại gói, hai khối chức năng này của bộ định tuyến thực hiện nhiệm vụ (1) Các khối chức năng: Chính sách lưu lượng, quản lý hàng đợi tích cực, lập lịch gói

và chia cắt lưu lượng là các khối chức năng thực hiện nhiệm vụ (2)

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ IP

Hình 2.7: Các yêu câu chức năng cơ bản của một bộ định tuyến IP

(i) Danh ddu gói tin IP

Đánh dấu gói tin IP là chức năng đầu tiên mà các bộ định tuyến IP áp dụng vào các

luồng lưu lượng người sử dụng Chức năng đánh dấu gói đặt các bit nhị phân vào các

trường chức năng đặc biệt của của tiêu đề gói tin IP đề phân biệt kiểu của gói tin IP với các gói tin IP khác Một gói có thể phân biệt bởi địa chỉ nguồn, địa chỉ đích hoặc tô

hợp cả hai, hoặc giá trị DSCP của trường chức năng IP precedence, kỹ thuật đánh dấu

DSCP sẽ được trình bày trong mục sau Các gói tin IP đến một cổng đầu vào có thể được đánh dấu hoặc không Nếu gói tin đã được đánh dấu, nó có thể được đánh dấu lại nếu các giá trị đã được đánh dấu chỉ ra các đặc điểm vi phạm chính sách của bộ định tuyến đang thực hiện chuyển gói Nếu một gói chuyền qua nhiều vùng dịch vụ phân

biệt, các gói tin sẽ được đánh dấu theo cách phù hợp với các thoả thuận mức dịch vụ SLA giữa các vùng Các gói tin chưa được đánh dâu sẽ được đánh dấu đề nhận các giá

trị phụ hợp với chính sách của bộ định tuyến

(ii) Phân loại gói tin IP

Phân loại gói sử dụng đề nhóm các gói tin IP theo luật phân lớp dịch vụ Điểm khởi

tạo phân lớp lưu lượng có thể đặt tại thiết bị đầu cuối Trong mạng, các gói tin IP được

lựa chọn dựa trên các trường chức năng của tiêu dé IP sir dung cho đánh dấu gói tin IP

Hai phương pháp phân loại gói tin là:

" Phân loại đa trường ME (Multi-Field)

" Phân loại kết hợp hanh vi BA (Behavior Aggregate)

Phương pháp phân loại đa trường chức năng được chỉ ra trên hình 2.8 dưới đây Các

gói được phân loại dựa trên tổ hợp các giá trị của một hoặc nhiều trường chức năng trong tiêu đều IP Thêm vào đó là các tham số khác như nhận dạng giao diện cổng vào cũng có thể sử dụng cho mục đích phân loại

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP

Hình 2.8: Phương pháp phân loại gói đa trường chức năng

Phương pháp phân loại kết hợp hành vi BA thực hiện phân loại các gói dựa trên trường chức năng chứa giá trị điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP Chi tiết kỹ thuật phân

loại này sẽ được trình bày trong mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ trong chương 3

Hình vẽ 2.9 dưới đây mô tả đơn giản của phương pháp phân loại gói theo hành vi kết hợp

Các gói in đến Hành vi kết hợp BA

DSCP 3

Hình 2.9: Phương pháp phân loại gói theo hành vi kết hợp BA

(ii) Chính sách lưu lượng

Chính sách lưu lượng được sử dụng đề kiểm tra các luồng lưu lượng gói tin IP đến trên các cổng đầu vào của bộ định tuyến có phù hợp với các tốc độ lưu lượng đã được thoả thuận và xác định hay không Chính sách lưu lượng gồm bộ đo lưu lượng để xác định lưu lượng đầu vào và đầu ra, trên cơ sở đó áp dụng chính sách điều khiên tốc độ lưu lượng phù hợp với đầu ra bởi bộ đánh dấu gói Các gói tin có thể đánh dau lại hoặc

bị loại bỏ nếu không phù hợp với lưu lượng đầu ra Thông thường chính sách lưu lượng kiểm tra tốc độ lưu lượng đầu vào theo một vài tham số lưu lượng như: Tốc độ

théng tin cam két CIR (Committed Information Rate); toc độ thông tin đỉnh PIR (Peak Information Rate); hoac mot số tham số phụ: Kích thước bùng nổ đỉnh PBS ( Peak Burst Size), kích thước bùng nổ cam kết CBS (Committed Burst Size) và kích thước bùng nồ vượt ngưỡng EBS (Excess Burst Size) [5]

(iv) Quản lý hàng đợi tích cực

Như đã đề cập trên đây, hàng đợi chủ yếu trong các bộ định tuyến IP truyền thống

là phương pháp loại bỏ “đuôi”

động bị loại bỏ khi hàng đợi đầy Ưu điểm cơ bản nhất của phương pháp này là xử lý

lưu lượng Đây là kiểu hàng đợi thụ động, các gói tin tự

đơn giản, tuy nhiên phương pháp này có thể gây ra các hiện tượng xấu ảnh hưởng tới đồng bộ Hình 2.10 đưới đây chỉ ra mô hình của hàng đợi thụ động

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP

"1A 1n wo now

Các gói tin IP đến Các gói tin IP di

Bộ đệm đầy -> loại bd gói Tốc độ gói rò, r

TT Kích thước bộ đệm;

Chiều sâu gói, d

Hình 2.10: Nguyên lý quản lÿ hàng đợi thụ động

Kỹ thuật quản lý hàng đợi tích cực AQM (Active Queue Management) là một kỹ thuật điều khiển chống tắc nghẽn, ý tưởng chính của AQM là dự đoán trước khả năng

tắc nghẽn và đưa ra một số hoạt động điều khiến để chống lại hoặc giảm thiểu khả

năng tắc nghẽn Có 3 kỹ thuật cơ bản là: Kỹ thuật loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên RED (Random Early Discarding); Kỹ thuật loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên theo trọng số WRED (Weighted Random Early Discarding); Thông báo tắc nghẽn hiện ECN (Explicit Congestion Notification) Kỹ thuật RED và WRED liên quan tới các hoạt động của các gói loại bỏ trong hàng đợi và không liên quan trực tiếp tới thiết bị đầu cuối ECN đưa ra tiếp cận khác liên quan trực tiếp tới các thành viên của người sử dụng đầu cuối

() Lập lịch cho gói tin

Lập lịch cho các gói tin IP thể hiện cách thức thiết lập thứ tự cho các gói đi ra khỏi

các hàng đợi, dựa trên các đặc tính của các công đầu ra, các gói tin sẽ được phân bố và chuyên tới đầu ra theo luật Thông thường, kỹ thuật lập lịch không cần phải tiêu chuẩn hoá và phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị Kỹ thuật lập lịch là mấu chốt trung tâm của chất lượng dịch vụ và là thước đo công nghệ giữa các nhà cung cấp khác nhau

Hình 2.11 dưới đây chỉ ra sơ đồ nguyên lý của một dạng lập lịch, nó không đại diện

cho kỹ thuật trong thực tiễn

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP được xác định bởi bảng định tuyến trong bộ định tuyến Tại mỗi công đầu ra, các gói được phân loại và xếp hàng Lập lịch được áp dụng cho các hàng đợi này kết cuối tại

một cổng đầu ra thực tế Một số kiểu hàng đợi lập lịch thường sử dụng gồm: Hàng đợi

vào trước ra trước FIFO (First In First Out); Hàng đợi ưu tiên PQ (Priority Queueing); Hàng đợi công bằng FQ (Fair Queuing); hàng đợi quay vòng trọng số WRR (Weighted Round Robin); Hàng đợi công bằng trọng số WFQ (Weighted Fair Queuing) và hàng đợi dựa theo lớp công bằng trọng số (Class — based WFQ)

(vi) Chia cắt lưu lượng

Chia cắt lưu lượng là đề thay đổi tốc độ luồng lưu lượng đến nhằm điều hoà lưu

lượng với đầu ra Nếu lưu lượng đầu vào có độ bùng nổ cao, luồng lưu lượng cần phải đệm để đầu ra bớt bùng nổ và mềm hơn Theo ý tưởng như vậy, các hành vi lưu lượng

được điều chỉnh theo các dạng lưu lượng đã xác định trước, ví dụ theo các thoả thuận mức dịch vụ SLA Việc điều chỉnh tốc độ lưu lượng giống như một quá trình dừng và

đi, thời gian trễ tại bộ đệm sẽ làm các gói tại đầu ra được điều chỉnh theo yêu cầu Có

hai dạng chia cắt lưu lượng thường sử dụng là: chia cắt lưu lượng thuần và chia cắt lưu lượng gáo rò Các kỹ thuật này sẽ được trình bày trong mục 2.3 dưới đây

2.3 CÁC KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHÁT LƯỢNG DỊCH VỤ IP

Mục 2.2 trên đây đã chỉ ra các khối chức năng cơ bản của một bộ định tuyến IP được

nhìn dưới khía cạnh chất lượng dịch vụ, các kỹ thuật cơ bản sẽ được trình bày dưới

đây chỉ ra các giải pháp dam bảo QoS thường được áp dụng

2.3.1 Kỹ thuật đo lưu lượng và màu hoá lưu lượng

Để thực hiện hạn chế lưu lượng, bộ định tuyến sử dụng kỹ thuật đo lưu lượng nhằm

xác định tốc độ lưu lượng đầu vào có phù hợp với tốc độ thực tế hay không Các khối

đo lưu lượng thường sử dụng mô hình toán gọi là gáo rò token để xác định và hạn chế tốc độ lưu lượng Mô hình gáo rò token gồm hai thành phần: Token mang ý nghĩa về

sự cho phép một số lượng bit được đưa vào mạng; Gáo rò là nơi lưu trữ các token, độ

sâu của gáo thê hiện các kích thước của gói Có hai dạng đo lưu lượng và màu hoá lưu lượng: Đánh dấu 3 màu tốc độ đơn srTCM (single rate Three Color marker) và đánh dấu 3 màu hai tốc độ trTCM (two rate Three Color marker)

(Ù Đánh dấu 3 màu tốc độ đơn

Kỹ thuật đánh dấu 3 màu tốc độ đơn được định nghĩa trong REC 2696 [6], như tên

của nó đã ngụ ý, srTCM được sử dụng để đặt chính sách cho một luồng đơn tốc độ và

cùng CIR Nó đo tốc độ lưu lượng và dựa trên kết quả đo đánh dấu các gói theo 3 màu hoặc các cấp độ Ba màu là xanh, vàng và đỏ thê hiện cấp độ tương thích lưu lượng

theo thứ tự giảm dần

srTCM có hai chế độ điều hành: Chế độ mù màu và ché độ rõ màu Chế độ mù màu giả thiết các gói tin đến chưa được đánh dấu màu, trong khi chế độ rõ màu giả thiết các gói tin IP đến đã được đánh dấu màu từ thực thé phía trước

Mục tiêu của srTCM là đảm bảo tốc độ lưu lượng trung bình dài hạn của người sử

dụng trong tốc độ thông tin cam kết CIR Khoảng thời gian dài hạn không tương thích

Đồ án tỗt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP

với khoảng thời gian áp dụng chính sách vì mục tiêu của chính sách là xác định các luồng lưu lượng vi phạm các tốc độ thoả thuận trước và đánh dấu các gói tin để chuyền chúng đi Do đó các gói sẽ chuyền đi ngay mà không lưu tại bộ định tuyến một

thời gian dài để chờ CIR được xác định dựa trên thời gian dài hạn Vì vậy, áp dụng

chính sách phải dựa trên một khoảng thời gian ngắn, sử dụng hai tham số phụ là CBS

va EBS thay cho CIR

Hình 2.12 dưới đây chỉ ra khoảng thời gian CBS trong CIR của tốc độ lưu lượng đầu vào đơn

ttt tttttt ttf H11 Thời gian

>:

Khoang thời gian CBS

Hình 2.12: Khoảng thời gian CIR và CBS Đánh dấu 3 màu tốc độ đơn srTCM gồm hai kiểu gáo token, gáo token C và gáo token E như chỉ ra trên hình 2.13(a) Độ sâu của gáo C là kích thước bùng nổ cam kết CBS, gáo C được khởi tạo đầy với số luong token Tc=CBS D6 sau của gáo E là kích thước bùng nô quá hạn EBS Gáo E cũng được khởi tạo đầy với số lượng Te=EBS Cả

hai bộ đếm token Tc và Te được cập nhật tại tốc độ CIR, ví dụ tại các thời điểm 1/CIR

Đồ án tỗt nghiệp Kỹ thuật đám bảo chất lượng dịch vụ IP

" Nếu cả hai gáo đầy thì không có gáo nào thay đổi trạng thái

Hình 2.13(b) chỉ ra phương pháp hoạt động của chế độ mù màu srTCM một gói

không đánh dấu có kích thước B byte đến tại thời điểm t

" Đầu tiên, bộ đếm so sánh kích thước B với token hiện thời của gáo C (Tc), Néu

gáo C đủ chỗ (B< Tc) thì gói được đánh dấu màu xanh, Tc sẽ giảm đi một lượng B (Tc:=Tc-B)

"Nếu không đủ chỗ trong C (B> Te) bộ đếm kiểm tra gáo thứ 2 (gáo E), nếu gáo

E còn đủ chỗ (B<Te) gói sẽ được đánh dấu màu vàng và Te:=Te-B Khi đó gáo C không sử dụng nên Tc không thay đôi trạng thái

" Cuối cùng, nếu gáo E cũng không đủ chỗ (B>Te), gói sẽ được đánh dấu màu đỏ

va cả Tc va Te khong thay đổi trạng thái

Hình 2.14 thể hiện chế độ hoạt động rõ màu của srTCM, nó tương tự như trong

chế độ mù màu Các gói màu xzzJ kích thước B bytes đến tại thời điểm t

“ Vẫn giữ màu xznb nếu Tc> B và Tc:=Tc-B

" Được đánh dấu màu vàng nếu Te<B<Te và Te:=Te-B

" Đánh dấu màu đỏ nếu Te<B và không có sự thay đổi của Te và Tc

Đánh dấu các gồi ra

(ii) Đánh dấu 3 màu hai tốc độ

Bộ đánh dấu 3 màu hai tốc độ được định nghĩa bởi RFC 2698 [6] trTCM được sử dụng cho cả tốc độ thông tin đỉnh PIR và tốc độ thông tin cam kết CIR Giống như srTCM, trTCM có hai chế độ hoạt động : Chế độ mù màu và chế độ rõ màu Đánh dấu

3 màu hai tốc độ được cấu hình bởi các chế độ hoạt động và các tham số PIR, CIR,