nghiên cứu các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ qos, qoe trong mạng NGN

Nó cho phép dễ dàng sử dụng và truy nhập các dịch vụ mạng, bao gồm giao diện người sử dụng cho phép tương tác giữa người và mạng một cách tự nhiên, cung cấp các thông tin, trợ giúp, lựa

DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

A

D

DiffServe

F

G

H

I

International Telecommunication Union - ITU-T

Telecommunication standardization sector

IntServ Integrated Service

L

Label Switching Path LSRLabel Switching Router

MP_UNREACH_NLRI Multiprotocol Unreachable NLRI MTU

Maximum Transfer Unit

PE Provider Edge

S

Signalling System No 7

T

W

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1-1 So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai 22

Bảng 1-2 Thống kê các loại trễ từ ñầu cuối ñến ñầu cuối 25

Bảng 2-1 Giá trị IP Precedence và DSCP trong các PHB 36

Bảng 2-2 So sánh ñặc ñiểm cơ bản của hai mô hình QoS 40

Bảng 3-1 Giá trị IP Precedence tương ứng với 3 bits ToS 47

Bảng 3-2 Phạm vi sử dụng của các giải thuật nén 52

Bảng 3-3 Hiệu quả nén tiêu ñề TCP 54

Bảng 5.1 Thống kê về sự quan tâm ñến khái niệm QoE và QoS 87

Bảng 5.2 Thống kê về mức ñộ phổ biến của khái niệm QoE và QoS (8/2008) 88

Bảng5 3: Ánh xạ từ các tham số QoS sang QoE của dịch vụ truy nhập web sử dụng WAP/ xHTML trong mạng di ñộng 92

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ðỒ THỊ

DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 1

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ðỒ THỊ 7

LỜI NÓI ðẦU 11

Mục Lục 13

CHƯƠNG 1 MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN) 16

Bảng 1-1 So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai 22

Hình 1.4 Băng thông trong mạng ña truy nhập 23

Hình 1.5 Một ví dụ về trễ mạng 24

Bảng 1-2 Thống kê các loại trễ từ ñầu cuối ñến ñầu cuối 25

CHƯƠNG 2 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) 26

Hình 2.1 Các kỹ thuật QoS trong mạng IP 27

Hình 2.2 Mô hình dịch vụ IntServ 29

Hình 2.3 Sơ ñồ khối kiến trúc DiffServ 32

Hình 2.4 Mô tả cấu trúc bit trong trường DSCP 34

Bảng 2-1 Giá trị IP Precedence và DSCP trong các PHB 36

Hình 2.5 Sơ ñồ cơ chế phân loại và ñiều hoà ñến lưu lượng 36

Bảng 2-2 So sánh ñặc ñiểm cơ bản của hai mô hình QoS 40

Hình 2.6 Mô hình mạng ñầu cuối ñến ñầu cuối với RSVP 42

Hình 2.7 Mô hình mạng ñầu cuối ñến ñầu cuối non-RSVP 43

CHƯƠNG 3: PHÂN LOẠI, PHÂN MẢNH 45

VÀ NÉN GÓI DỮ LIỆU TRONG KỸ THUẬT QoS 45

Hình 3.1 Mô tả trường ToS trong gói IP 46

Bảng 3-1 Giá trị IP Precedence tương ứng với 3 bits ToS 47

Hình 3.2 Nguyên lý hoạt ñộng của LFI 50

Hình 3.3 Minh họa quá trình thực hiện thuật toán nén 51

Bảng 3-2 Phạm vi sử dụng của các giải thuật nén 52

Hình 3.4 Minh họa thuật toán nén tiêu ñề 53

Hình 3.5 Minh họa hiệu quả nén TCP 54

Bảng 3-3 Hiệu quả nén tiêu ñề TCP 54

Hình 3.6 Cơ chế nén tiêu ñề RTP 55

CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT QoS TRONG 57

ðIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN 57

Hình 4.1 Thuật toán RED 59

Hình 4.2 Cơ chế hoạt ñộng của WRED 60

Hình 4.3 Sơ ñồ khối của CAR 61

Hình 4.4 Lưu ñồ chức năng của CAR 62

Hình 4.6 Sơ ựồ các khối chức năng của GTS 65

Hình 4.8 Vắ dụ cấu hình hàng ựợi FIFO 68

Hình 4.9 Cơ chế hoạt ựộng của CQ 69

Hình 4.10 Một trường hợp xấu nhất xảy ra ựối với hàng ựợi CQ 70

Hình 4.11 Minh họa tắnh toán băng thông và ựộ trễ tối ựa 71

Hình 4.12 minh họa một vắ dụ cấu hình CQ trên router của một chi nhánh 73

Hình 4.12 Vắ dụ cấu hình hàng ựợi CQ 73

Hình 4.13 Cơ chế hoạt ựộng của PQ 75

Hình 4.14 Một Vắ dụ cấu hình hàng ựợi PQ 77

Hình 4.15 Cơ chế hoạt ựộng của WFQ 79

Hình 4.16 Sự phân lớp WFQ dựa trên tiêu ựề gói tin 82

CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT QoE TRONG MẠNG NGN 86

Bảng 5.1 Thống kê về sự quan tâm ựến khái niệm QoE và QoS 87

Bảng 5.2 Thống kê về mức ựộ phổ biến của khái niệm QoE và QoS (8/2008) 88

Hình 5.1 đánh giá theo hệ thị giác chủ quan của người sử dụng 90

Bảng5 3: Ánh xạ từ các tham số QoS sang QoE của dịch vụ truy nhập web sử dụng WAP/ xHTML trong mạng di ựộng 92

Hình 5.2 Mô hình ựánh giá QoE cần sự so sánh giữa hình ảnh gốc và hình ảnh ựầu nhận 94

Hình 5.3 Mô hình MPQM ñánh giá QoE của IPTV 95

Hình 5.4 Mô hình MPQM 96

Hình 5.5 Mô hình V-factor 97

Hình 5.5 Thang ñiểm ñánh giá chất lượng dịch vụ QoE và QoS 101

Hình 5.6: Thể hiện QoE trong ðiều khoản của QoS 102

LỜI NÓI ðẦU

Môi trường kinh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp hơn bao giờ hết Trong ñó chất lượng dịch vụ là chìa khoá ñể có thể dẫn tới thành công Song song với xu thế này, công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin phát triển cũng có nhiều ảnh hưởng ñến mạng viễn thông, ñòi hỏi mạng viễn thông phải hội tụ ñược nhiều loại hình dịch vụ khác nhau ðể ñáp ứng các yêu cầu này, một số nhà sản xuất thiết bị viễn thông và một số tổ chức nghiên cứu

về viễn thông ñã ñưa ra các ý tưởng và mô hình về cấu trúc mạng thế hệ mới (Next Generation Network – NGN)

NGN không phải là mạng hoàn toàn mới, mạng này dựa trên cơ sở chuyển mạch và truyền dẫn gói IP và hướng tới là MPLS Tuy nhiên bên cạnh những

ưu thế nổi bật, một yêu cầu ñặt ra ñối với mạng NGN là ñảm bảo chất lượng truyền tải âm thanh và dữ liệu ðây thực sự là một thách thức khó khăn về mặt công nghệ, vì các dịch vụ khác nhau có các yêu cầu về chất lượng dịch vụ khác nhau Do vậy song song với tiến trình xây dựng mạng NGN thì việc triển khai các kỹ thuật QoS cũng phải ñược thực thi ñồng thời nhằm ñảm bảo các yêu cầu mà dịch vụ ñưa ra

1 Luận văn tốt nghiệp cao học của tôi là “NGHIÊN CỨU CẤC CƠ CHẾ ðẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS, QoE TRONG MẠNG NGN”

Nội dung gồm 6 chương:

Chương 1 – Mạng thế hệ mới (NGN)

Giới thiệu tổng quan về mạng thế hệ mới Tác giả phân tích xu thế phát triển của mạng viễn thông ngày nay Các ñặc ñiểm về dịch vụ, công nghệ và kiến trúc mạng NGN triển khai trên hạ tầng các mạng riêng lẻ có sẵn Phân tích các tham số ñánh giá chất lượng dịch vụ mạng và những yêu cầu cần ñược giải quyết

Chương 2 – Chất lượng dịch vụ (QoS)

Phân tích những yêu cầu cần thiết phải triển khai QoS trong mạng NGN, các khái niệm, các kỹ thuật triền khai và các giao thức báo hiệu trong QoS Chương 3 – Phân loại, phân mảnh và nén gói dữ liệu trong kỹ thuật QoS Phân tích các cơ chế phân loại, phân mảnh và nén gói dữ liệu trong kỹ thuật QoS Các ưu, nhược ñiểm của những cơ chế này trong việc góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ

Chương 4 – Kỹ thuật QoS trong phòng tránh và ñiều khiển tắc nghẽn

Phân tích các cơ chế hàng ñợi và các cơ chế loại bỏ gói dữ liệu, cũng như ảnh hưởng của các cơ chế ñó như thế nào trong việc ñảm bảo QoS

Chương 5 – Kỹ thuật QoE trong mạng NGN

Phân tích các phượng pháp ñánh giá chất lượng dịch vụ mạng NGN do người

sử dụng cảm nhận theo kinh nghiệ Qua thống kê giúp nhà cung cấp dịch vụ mạng NGN nâng cao chất lượng dịch vụ

Tôi xin gửi lời cảm ơn ñến các thầy cô bạn bè và ñồng nghiệp ñã tận tình giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn Tôi xin ñặc biệt chân

thành cảm ơn thầy giáo PGSTS Nguyễn Hữu Thanh ñã nhiệt tình hướng

dẫn và chỉ bảo ñể tôi hoàn thành bản luận văn này

Do thời gian nghiên cứu có hạn, nên bản luận văn chắc chắn không tránh khỏi sơ suất cả về nội dung và hình thức Kính mong nhận ñược sự góp ý của thầy cô, bạn bè và ñồng nghiệp

Hà Nội, tháng 09 năm 2011

NGƯỜI THỰC HIỆN

KS Nguyễn Thanh Xuân

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 1

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ðỒ THỊ 7

LỜI NÓI ðẦU 11

MỤC LỤC 13

CHƯƠNG 1 MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN) 16

1.1 KHÁI NIỆM 16

1.2 CÁC ðẶC ðIỂM CỦA MẠNG NGN 17

1.3 KIÊN TRÚC DỊCH VỤ CỦA MẠNG THẾ HỆ MỚI 18

1.4 CÁC THAM SỐ ðÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG .22

1.4.1 Băng thông 23

1.4.2 Trễ 23

1.4.3 Trượt (Jitter) 24

1.4.4 Mất gói (Loss Packet) 25

CHƯƠNG 2 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) 26

2.1 KHÁI NIỆM 26

2.2 CÁC KỸ THUẬT QoS (hay còn gọi là các mô hình dịch vụ QoS) 27

2.2.1 Dịch vụ cố gắng tối ña (Best Effort) 28

2.2.2 Dịch vụ tích hợp (Integrated Service) 28

2.2.4 So sánh hai mô hình kiến trúc QoS chính 39

2.3 CÁC GIAO THỨC VÀ CƠ CHẾ BÁO HIỆU TRONG KỸ THUẬT QoS 40

2.3.1 Giao thức dành sẵn tài nguyên (Resource Reservation Protocol) 41

2.3.2Mô hình RSVP end-to-end. 42

CHƯƠNG 3: PHÂN LOẠI, PHÂN MẢNH VÀ NÉN GÓI DỮ LIỆU TRONG KỸ THUẬT QoS 45

3.1 PHÂN LOẠI GÓI DỮ LIỆU 45

3.1.1Quyền ưu tiên IP 46

3.1.2 ðịnh tuyến chính sách (PBR) 47

3.2 Phân mảnh gói dữ liệu ( MLP - Multiling PPP) 49

3.2.1 Các ñặc tính phân mảnh dữ liệu 49

3.2.2 Nguyên lý hoạt ñộng 50

3.3.1 Nguyên tắc hoạt ñộng 50

3.3 Các giải thuật nén tải tin 51

3.3.2 Nén tiêu ñề 52

CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT QoS TRONG ðIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN 57

4.1 TRÁNH TẮC NGHẼN 57

4.1.1 Phương pháp bỏ ñuôi (Tail drop) 58

4.1.2 Phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên (RED) 59

4.1.5 Sửa dạng lưu lượng (GTS) 63

4.2 ðIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN 66

4.2.1 Hàng ñợi vào trước ra trước (FIFO) 67

4.2.2 Hàng ñợi tuần tự (CQ) 68

4.2.3 Hàng ñợi ưu tiên (PQ) 74

4.2.4 Hàng ñợi cân bằng trọng số (WFQ) 78

CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT QoE TRONG MẠNG NGN 86

5.1 LIÊN QUAN GIỮA QoS VÀ QoE 88

5.2 ðO ðẠC À KIỂM SOÁT QoE 91

5.3 KHẢO SÁT QoE CHỦ QUAN 97

5.4 MỤC TIÊU CÁC BIỆN PHÁP CỦA QoE 99

Lời kết 103

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 105

CHƯƠNG 1 MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN)

Trong những năm gần ñây, công nghệ mạng và các dịch vụ viễn thông phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng; Trong ñó nhu cầu lưu lượng các dịch

vụ dữ liệu ñã vượt qua lưu lượng thoại Sự phát triển nhanh của các dịch vụ

dữ liệu ñòi hỏi có một sự chuyển biến trong việc xây dựng, quản lý và khai thác mạng Có thể nói sự ra ñời của mạng thế hệ mới NGN (Next Generation Network) sẽ thoả mãn ñược yêu cầu tăng trưởng nhanh của lưu lượng dữ liệu và cả lưu lượng thoại trong thời gian tới Trong chương này

t ô i ñ i s â u t ì m h i ê u , n g h i ê n c ứ u v à phân tích tổng quan về các ñặc ñiểm và kiến trúc mạng NGN cũng như các tham số ñánh giá chất lượng dịch

vụ mạng

1.1 KHÁI NIỆM

Trong hơn một thập kỷ vừa qua ñã có rất nhiều các tổ chức viễn thông quốc tế cũng như các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới ñều quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển mạng NGN nhưng vẫn chưa có một ñịnh nghĩa chính xác và thống nhất nào cho mạng NGN Sau ñây là những khái niệm tương ñối chung nhất khi ñề cập ñến NGN

Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ)

Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng)

Mạng ña dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau)

Mạng nhiều lớp (mạng ñược phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng ñộc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM - Time Division Multiplex)

1.2 CÁC ðẶC ðIỂM CỦA MẠNG NGN

Sự phát triển của các dịch vụ truyền thông hiện nay sẽ hướng ñến việc các nhà cung cấp dịch vụ cần có sự mềm dẻo ñể có thể phục vụ ñược cả thị trường lớn và nhỏ Các quyết ñịnh về việc cung cấp dịch vụ của họ có thể có nhiều vấn ñề phải quyết như giá cả, việc ñóng gói, tiếp thị và sự thuận tiện như là các dịch vụ thực tế họ cung cấp Khi có nhiều phương tiện truyền tin, nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp thiết bị và các doanh nghiệp thương mại khác, tất cả phối hợp ñể cung cấp các dịch vụ cho người sử dụng

Dưới ñây là trình bày một số ñặc trưng dịch vụ quan trọng trong môi trường NGN:

Liên lạc thông tin rộng khắp, thời gian thực, ña phương tiện - ñảm bảo

ñộ tin cậy, thân thiện trong việc liên kết mọi người, truy nhập tốc ñộ cao

và truyền tải thông tin với bất kỳ phương tiện nào, bất kỳ thời gian nào, bất

kỳ ñâu, và trong bất kỳ kích cỡ nào

Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (SoftSwitch) thay thế các thiết

bị tổng ñài chuyển mạch phần cứng cồng kềnh Các mạng của từng dịch

vụ riêng rẽ ñược kết nối với nhau thông qua sự ñiều khiển của một thiết bị tổng ñài duy nhất, thiết bị tổng ñài này dựa trên công nghệ chuyển mạch mềm

Nhiều mạng thông minh (network intelligence) ñược phân bố trên toàn mạng Nó bao gồm các ứng dụng cho phép truy nhập và ñiều khiển các dịch

vụ mạng ñộc lập với lớp truyền tải và lớp truy nhập của mạng thông qua cổng giao diện lập trình ứng dụng (API - Application Program Interface) Nó cũng có thể thực hiện các chức năng cụ thể thay mặt cho nhà cung cấp dịch vụ hoặc mạng Ta có thể hiểu nó như một tác tử quản lý (management agents) mà nó có thể giám sát tài nguyên

mạng, tập hợp các số liệu hay sử dụng, cung cấp việc gỡ rối, hoặc môi giới các dịch vụ mới từ các nhà cung cấp khác,.Ầ

Dễ dàng sử dụng đó là việc làm trong suốt ựối với người sử dụng

về tắnh phức tạp của thu thập, xử lý, chế tạo và truyền thông tin Nó cho phép dễ dàng sử dụng và truy nhập các dịch vụ mạng, bao gồm giao diện người sử dụng cho phép tương tác giữa người và mạng một cách tự nhiên, cung cấp các thông tin, trợ giúp, lựa chọn ựộng theo ngữ cảnh (nhạy ngữ cảnh), quản lý một cách trong suốt các tương tác ựa dịch vụ, cung cấp các menu khác nhau cho những người chưa có kinh nghiệm ngược lại với những người ựã có kinh nghiệm, và cung cấp môi trường thống nhất cho tất

cả các dạng truyền thông

Quản lý và chế tạo các dịch vụ cá nhân: Nó bao gồm khả năng của người sử dụng ựể quản lý các thông tin cá nhân của họ, các dịch vụ mạng cung cấp, giám sát thông tin sử dụng và tắnh cước

Quản lý thông tin thông minh: Nó giúp người sử dụng quản lý tình trạng quá tải thông tin bằng việc ựưa khả năng tìm kiếm, sắp xếp, và lọc các bản tin hoặc dữ liệu

1.3 KIÊN TRÚC DỊCH VỤ CỦA MẠNG THẾ HỆ MỚI

Mạng thế hệ mới ra ựời cùng với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến ựể phát triển, kiến trúc mạng NGN dựa trên mạng chuyển mạch gói và cung cấp nhiều dịch vụ mới

Mạng thế hệ sau ựược tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau:

đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú,

ựa dạng về dịch vụ và phương tiện

Mạng có cấu trúc ựơn giản

Nâng cao hiệu quả sử dụng chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phắ khai thác và bảo dưỡng

Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ viễn thông mới

ðộ linh hoạt và tính sẵn sàng cao của mạng

Sau ñây chúng ta xem xét quá trình tiến hóa về cấu trúc từ mạng hiện có lên cấu trúc mạng NGN (hình 1.1)

Hình 1.1 Nhu cầu tiến hóa mạng

Như hình vẽ 1.1, chúng ta nhận thấy mạng viễn thông hiện tại gồm nhiều mạng riêng lẻ kết hợp lại với nhau thành một mạng “hỗn hợp”, chỉ ñược xây dựng ở cấp quốc gia, nhằm ñáp ứng ñược nhiều loại dịch vụ khác nhau Ví dụ xét mạng Internet, ñó là một mạng ñơn lớn, có tính chất toàn cầu, thường ñược ñề cập theo một loạt các giao thức truyền dẫn hơn là theo một kiến trúc ñặc trưng Internet hiện tại không hỗ trợ QoS cũng như các dịch vụ có tính thời gian thực (như thoại truyền thống)

Do ñó, việc xây dựng mạng thế hệ mới NGN cần tuân theo các chỉ tiêu:

NGN phải có khả năng hỗ trợ cả cho các dịch vụ của mạng Internet

và của mạng hiện hành

Một kiến trúc NGN khả thi phải ñược hỗ trợ của nhiều nhà cung cấp dịch vụ, nội dung khác nhau Mỗi nhà cung cấp mạng hay dịch vụ là một thực thể riêng lẻ với mục tiêu kinh doanh và cung cấp dịch vụ khác nhau, và có thể sử dụng những kỹ thuật và giao thức khác nhau, nhưng tất cả ñều phải ñược truyền qua mạng một cách thông suốt từ ñầu cuối ñến ñầu cuối

Một mạng tương lai phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối, thiết lập ñường truyền trong suốt cả cho các phương thức truyên dẫn hữu tuyến cũng như vô tuyến Vì vậy, mạng NGN sẽ tiến hóa lên từ mạng truyền dẫn hiện tại (phát triển thêm chuyển mạch gói) và từ mạng Internet công cộng (hỗ trợ thêm chất lượng dịch vụ QoS) Chiến lược phát triển mạng xem (hình 1.2)

Hình 1.2 Chiến lược phát triển

ðể thực hiện việc phát triển một cách thuận lợi từ mạng viễn thông hiện

có sang mạng thế hệ mới NGN, việc phat triển phải phân ra làm ba mức (kể

cả kết nối và chuyển mạch)

Thứ nhất là: P hát triển ở lớp truy nhập và truyền dẫn Hai lớp này bao

gồm lớp vật lý, lớp 2 và lớp 3 nếu chọn công nghệ IP làm nền cho mạng thế

hệ mới Trong ñó:

`

Công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng DWDM sẽ chiếm lĩnh ở lớp vật lý

IP/MPLS làm nền cho lớp 3

Công nghệ ở lớp 2 phải thỏa mãn các ñiều kiện như: ðơn giản, tối

ưu hóa truyền tải gói dữ liệu, có khả năng giám sát chất lượng, giám sát lỗi

và bảo vệ, khôi phục mạng khi có sự cố Hiện tại công nghệ RPT (Resilient Packet Transport) ñang phát triển nhằm ñáp ứng các chỉ tiêu này

Thứ 2 là: Phát triển mạng truyền dẫn: Tín hiệu từ các cổng trung kế tích

hợp hoặc ñộc lập ñược chuyển ñến mạng IP hoặc ATM (Asynchronous Transfer Mode), ñồng thời sử dụng chuyển mạch mềm ñể ñiều khiển luồng và cung cấp dịch vụ Sử dụng phương thức này có thể giải quyết vấn ñề tắc nghẽn trong chuyển mạch kênh (Xem hình 1.3)

Hiện tại các mạng dịch vụ riêng lẻ Tương lai mạng ña dịch vụ

ðiều khiển và quản lý các dịch vụ truy nhập

Media Gateway

Wireless Access

Cable Access

Các mạng truy nhập, truyền dẫn, chuyển mạch riêng lẻ Liên mạng trên cơ sở IP

Hình 1.3 Sự hội tụ giữa các mạng

Bảng 1-1 dưới ñây so sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai

Thành phần mạng Công nghệ hiện tại Công nghệ tương lai

Truyền hình cáp số

và tương tự chuyên dụng

Truyền hình cáp số

và tương tự chuyên dụng

Chuyển mạch Frame Relay

Bảng 1-1 So sánh công nghệ mạng hiện tại và tương lai

1.4 CÁC THAM SỐ ðÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG

Như ñã phân tích ở trên, mạng NGN là mạng hạ tầng thông tin dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, nên việc ñánh giá chất lượng mạng chủ yếu dựa trên 4 tham số cơ bản là: Băng thông, ñộ trễ gói, trượt (jitter) và tỉ lệ mất gói

Ví dụ một mạng có kiến trúc ña truy nhập ví dụ như Frame Relay, ATM Băng thông thực tế ñạt ñược dựa trên thỏa thuận kết nối dịch vụ giữa nhà cung cấp với khách hàng hay giữa các nhà cung cấp khác nhau

Hình 1.4 Băng thông trong mạng ña truy nhập

Như vậy cách tốt nhất ñể giải quyết vấn ñề băng thông là dành càng nhiều băng thông cho các kết nối càng tốt Tuy nhiên thực tế ñể tăng băng thông, ngoài chi phí phát triển mạng lưới còn phát sinh các vấn ñề trễ như trong các mạng hội tụ nhiều dịch vụ

1.4.2 Trễ

Tất cả các gói tin trong mạng ñều trải qua những khoảng trễ nhất ñịnh trước khi tới ñược ñích, hay nói cách khác trễ có rất nhiều loại, chung ta nêu

ra một số hiện tượng gây trễ cơ bản sau:

Trễ lan truyền (Propagation Delay): ðược ñịnh nghĩa là khoảng thời gian cần thiết ñể truyền 1 bit thông tin từ nơi gửi ñến ñích trên một liên kết môi trường vật lý

Trễ mạng (Network Delay): ðây là thời gian ñể một thiết bị nhận và chuyển một gói ñi Khoảng thời gian này thường nhỏ hơn 10µs Tất cả các gói trong một luồng không có cùng ñộ trễ trong mạng ðộ trễ của mỗi gói biến ñổi

tuỳ theo ñiều kiện của từng chặng trên nút mạng Nếu mạng không bị tắc nghẽn, các router sẽ không cần có hàng ñợi, do ñó trễ chuyển gói sẽ không còn ðiều này làm giảm rất nhiều ñộ trễ gói trong mạng Nếu mạng bị tắc nghẽn, trễ hoặc tràn hàng ñợi sẽ ảnh hưởng rất lớn tới gói và gây ra sự biến ñổi trễ của gói Sự biến ñổi trễ của mỗi gói là khác nhau và ñiều này gọi là jitter Tóm lại trễ mạng là biến ñổi và khó xác ñịnh trước nó phụ thuộc vào nhà cung cấp, trạng thái các tuyến trong mạng, vấn ñề tắc nghẽn, Trong một số trường hợp nhà cung cấp có thể giới hạn trễ này tùy theo thỏa thuận mức dịch

vụ giữa nhà cung cấp và khách hàng hay giữa các nhà cung cấp với nhau (xem hình 1.5) Ngoài ra còn có các trễ cố ñịnh có thể xác ñịnh ñược như: Trễ mã

hóa, trễ hàng ñợi, trễ sửa dạng và trễ nén

Hình 1.5 Một ví dụ về trễ mạng

Trễ chuyển tiếp và xử lý ( Forwading/ Processing Delay): Trễ xuất hiện

do nút nguồn gửi gói ñi chậm so với tốc ñộ quy ñịnh Loại trễ này phụ thuộc vào băng thông của kết nối cũng như kích thước gói ñược gửi ñi

1.4.3 Trượt (Jitter)

Jitter ñược ñịnh nghĩa là sự biến ñổi trễ xuyên qua mạng trong quá trình truyền dữ liệu Nguyên nhân chính của Jitter là thời gian trễ của các gói tin khi ñược phân phát từ nơi gửi ñến ñích là khác nhau Trong mạng chuyển mạch gói, với các thành phần có trễ biến ñổi thì hiện tượng Jitter luôn xảy

ra Bởi vậy một vấn ñề cần ñặt ra là làm sao cho ảnh hưởng của Jitter

không ñủ ñể làm suy giảm chất lượng dịch vụ

1.4.4 Mất gói (Loss Packet)

Tỉ lệ mất gói chỉ ra số lượng gói bị mất trong mạng trong suốt quá trình truyền dẫn Mất gói do hai nguyên nhân chính: gói bị loại bỏ khi mạng bị tắc nghẽn nghiêm trọng hoặc gói bị mất khi ñường kết nối bị lỗi Loại bỏ gói có thể xảy ra tại các ñiểm tắc nghẽn do kỹ thuật QoS khi số lượng gói ñến nút vượt quá kích thước hàng ñợi và khả năng xử lý của nút tại ñầu ra

Kết luận: QoS có thể giúp giải quyết một số vấn ñề như: mất gói, jitter, và

xử lý trễ Nhưng một số vấn ñề mà QoS không thể giải quyết ñược như là trễ lan truyền, trễ do mã hóa/ giải mã, trễ lấy mẫu và trễ do số hóa ðiều quan trọng là phải biết phần nào không thể thay ñổi và phần nào có thể ñiều khiển

ñược theo như: bảng 1-2(trích tài liệu: Tiêu chuẩn G.114 “One-way transmission time”).

Trễ ñóng gói bao gồm trong trễ mã hóa

Trễ chuyển nối tiếp trên trung kế 64 kbps 3 ms

Trễ truyền lan (trên các dây riêng) 32 ms

Trễ mạng (Vd Frame Relay)

Tổng cộng – Giả sử Jitter Buffer 50 ms 110 ms

Bảng 1-2 Thống kê các loại trễ từ ñầu cuối ñến ñầu cuối

Khuyến nghị G.114 của ITU-T cho rằng trễ từ ñầu cuối ñến ñầu cuối không vượt quá 150ms là duy trì ñược chất lượng thoại tốt

CHƯƠNG 2 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS)

Một trong những vấn cần giải quyết trong mạng NGN là tránh sự ảnh hưởng giữa các dịch vụ và đảm bảo chất lượng dịch vụ của chúng ở mức người dùng

cĩ thể chấp nhận được ðiều này khĩ cĩ thể đảm bảo được nếu mạng NGN khơng áp dụng các kỹ thuật QoS

Thuật ngữ “kỹ thuật QoS” được đề cập đến xuyên suốt trong nghiên cứu

và thực hiện luận văn và được hiểu là kỹ thuật đảm bảo QoS cho phép mạng cĩ thể ước lượng và dự đốn chi tiết những thay đổi của dịch vụ về các ứng dụng, lưu lượng và sử dụng nĩ để nâng cao các tính năng như điều khiển nguồn tài nguyên, dự trữ băng thơng và đáp ứng các yêu cầu đặc biệt Ngồi ra QoS cịn gĩp phần nâng cao độ an tồn và tin cậy trong mạng và

cĩ thể mở rộng các dịch vụ trong tương lai Trong chương này chúng ta tìm hiểu và nghiên cứu khái niệm QoS, các kỹ thuật QoS và ứng dụng Ngồi ra các giao thức báo hiệu trong QoS sẽ được phân tích trong nơi dung chương này

Cĩ nhiều cơng cụ cho phép cung cấp dịch vụ thực hiện QoS Trong một vài trường hợp cĩ thể khơng dùng đến cơng cụ nào mà vẫn đạt được QoS

2.2 CÁC KỸ THUẬT QoS (hay còn gọi là các mô hình dịch vụ QoS)

Một mô hình dịch vụ còn ñược gọi là một mức dịch vụ mô tả khả năng thiết lập từ ñầu cuối ñến ñầu cuối của QoS, ñầu cuối ñến ñầu cuối QoS là khả năng của mạng có thể phục vụ các yêu cầu ñặc biệt tới mạng khác Kỹ thuật QoS cung cấp 3 kiểu mô hình dịch vụ là: Best effort, Integrated và Differentiated services

Nhà cung cấp dịch vụ trên mạng NGN cần quan tâm ñến những dữ kiện sau khi xác ñịnh kỹ thuật QoS sẽ ñược triển khai trong mạng:

Các ứng dụng hoặc vấn ñề cần cố gắng giải quyết

Những khả năng cần thiết cho phân chia tài nguyên

Phân tích những lợi ích về giá, Vấn ñề giá thành cần thiết cho các phương tiện và triển khai dịch vụ Differentiated services chắc chắn là ñắt hơn rất nhiều so với dịch vụ Best effort

Các kỹ thuật Qos ñược mô tả trong hình 2.1

Hình 2.1 Các kỹ thuật QoS trong mạng IP

Không phải tất cả các công nghệ QoS ñều phù hợp cho tất cả các mạng

ñịnh tuyến Bởi vì ñịnh tuyến cho các nhánh và ñường trục trong một mạng không cần thiết thực hiện giống nhau QoS có thể thực hiện tốt các nhiệm vụ khác nhau Vấn ñề cấu hình lưu lượng thoại thời gian thực cho một mạng IP cần cân nhắc chọn lựa các chức năng ñịnh tuyến của cả ñường trục và ñường nhánh trong mạng, sau ñó lựa chọn các tính chất QoS cho phù hợp

2.2.1 Dịch vụ cố gắng tối ña (Best Effort)

Best Effort là mô hình dịch vụ ñơn và phổ biến trên mạng Internet hay mạng IP nói chung, cho phép ứng dụng gửi dữ liệu bất cứ khi nào với bất cứ khối lượng nào nó có thể thực hiện và không ñòi hỏi sự cho phép hoặc thông tin cơ sở mạng, nghĩa là mạng phân phối dữ liệu nếu nó có thể mà không cần

sự ñảm bảo về ñộ tin cậy, ñộ trễ hoặc khả năng thông mạng

QoS ñặc tả dịch vụ Best Effort là xếp hàng ñợi: firt - in, firt – out (FIFO) Dịch vụ Best Effort rất phù hợp cho những ứng dụng của mạng dải rộng như truyền file hoặc email Cho ñến thời ñiểm này ña phần các dịch vụ ñược cung cấp bởi mạng Internet ñang sử dụng mô hình dịch vụ này

2.2.2 Dịch vụ tích hợp (Integrated Service)

Hiện nay, trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp dịch vụ thời gian thực (Thoại, Video, ) và băng thông cao (ña phương tiện), dịch vụ tích

hợp IntServ ñã ra ñời (xem hình 2.2) ðây là sự phát triển của mạng IP nhằm

ñồng thời cung cấp dịch vụ truyền thống Best Effort và các dịch vụ thời gian thực Dưới ñây là những lý do và ñộng lực thúc ñẩy sự ra ñời của mô hình này:

Dịch vụ cố gắng tối ña không còn ñủ ñáp ứng nhu cầu: ngày càng có thêm nhiều ứng dụng khác nhau, các yêu cầu khác nhau về ñặc tính lưu lượng ñược triển khai, ñồng thời người sử dụng có yêu cầu chất lượng dịch vụ ngày càng cao hơn

Các ứng dụng ña phương tiện ngày càng xuất hiện phong phú: mạng

IP phải có khả năng hỗ trợ không chỉ ñơn dịch vụ mà còn hỗ trợ ña dịch vụ

của nhiều loại lưu lượng khác nhau từ thoại, số liệu ñến video

Tối ưu hóa hiệu suất sử dụng mạng và tài nguyên mạng: ñảm bảo hiệu quả sử dụng và ñầu tư Tài nguyên mạng sẽ ñược dự trữ cho lưu lượng

có ñộ ưu tiên cao hơn

Cung cấp dịch vụ tốt nhất: mô hình IntServ cho phép nhà cung cấp mạng mở rộng cung cấp những dịch vụ tốt nhất, khác biệt với các ñối thủ cạnh tranh khác

Hình 2.2 Mô hình dịch vụ IntServ

Một số thành phần trong mô hình 2.2 như:

Giao thức thiết lập Setup: cho phép các máy chủ và các router dự trữ ñộng tài nguyên mạng ñể xử lý các yêu cầu của các luồng lưu lượng riêng RSVP (Resource Reservation Protocol), Q2391 là một trong những giao thức ñó

ðặc tính luồng: xác ñịnh chất lượng dịch vụ QoS sẽ cung cấp cho các luồng xác ñịnh, luồng ở ñây ñược ñịnh nghĩa như một ñường truyền dẫn

có cùng yêu cầu về QoS như băng tần tối thiểu mà mạng bắt buộc phải cung cấp ñể ñảm bảo QoS dành cho các gói từ nguồn ñến ñích

ðiều khiển lưu lượng: Trong các thiết bị mạng (máy chủ, router, chuyển mạch) có thành phần ñiều khiển và quản lý tài nguyên mạng cần thiết ñể hỗ trợ QoS theo yêu cầu Các thành phần ñiều khiển lưu lượng này

có thể ñược khai báo bởi giao thức báo hiệu RSVP hay nhân công Thành

Setup Appl

ñịnh tuyến / ðiều khiển

chấp nhận Classifi

phần ñiều khiển lưu lượng bao gồm:

• ðiều khiển chấp nhận: Xác ñịnh các thiết bị mạng có khả năng hỗ trợ QoS theo yêu cầu hay không

• Thiết bị phân lớp (Classifier): Nhận dạng và chọn lựa lớp dịch vụ trên nội dung của một số trường nhất ñịnh trong mào ñầu gói

• Thiết bị lập lịch và phân phối (Scheduler): Cung cấp các mức chất lượng dịch vụ (QoS) ở kênh ñầu ra của thiết bị

Các mức QoS cung cấp bởi IntServ gồm:

Dịch vụ Best Effort

Dịch vụ ñảm bảo GS (Guaranteed Service)

Dịch vụ kiểm soát tải CL (Controlled Load)

Sau ñây chúng ta sẽ phân tích các dịch vụ ñược cung cấp bởi IntServ

2.2.2.1 Dịch vụ ñảm bảo GS (Guaranteed Service)

GS cung cấp các dịch vụ chất lượng cao như: Dành riêng băng thông, giới hạn ñộ trễ tối ña và không bị mất gói tin trong hàng ñợi Các ứng dụng có thể

kể ñến: Hội nghị truyền hình chất lượng cao, thanh toán tài chính thời gian thực,

2.2.2.2 Dịch vụ kiểm soát tải CL (Controlled Load)

CL không ñảm bảo về băng tần hay trễ, nhưng khác với Best Effort ở ñiểm không giảm chất lượng một cách ñáng kể khi tải mạng tăng lên Dịch vụ này phù hợp cho các ứng dụng không nhạy cảm lắm với ñộ trễ hay mất gói như truyền hình multicast audio/video chất lượng trung bình

2.2.2.3 Kết luận

Mô hình dịch IntServ có thể sử dụng giao thức báo hiệu RSVP cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau:

Guaranteed Rate Service loại hình này cho phép dành sẵn ñộ rông băng thông

ñể phù hợp với những yêu cầu của chúng, Vd ứng dụng VoIP có thể dành 32

Mbps từ ựầu cuối ựến ựầu cuối sử dụng loại hình dịch vụ này QoS sử dụngxếp hàng cân bằng trọng số (WFQ) kết hợp với giao thức dành sẵn tài nguyên (RSVP) ựể cung cấp loại hình dịch vụ này

Controlled Load Service, loại hình này cho phép các ứng dụng có ựộ trễ thấp và tốc ựộ lưu lượng cao thậm trắ ngay cả khi tắc nghẽn Vấn ựề các ứng dụng không nhạy cảm với thời gian thực như khi phát lại băng ghi âm cuộc hội thoại có thể sử dụng loại hình dịch vụ này QoS sử dụng RSVP kết hợp với Weighted Random early Detect (WRED) cung cấp loại hình dịch

vụ này

2.2.3 Mô hình Differentiated Service

Việc ựưa ra mô hình IntServ có vẻ như giải quyết ựược nhiều vấn ựề liên quan ựến QoS trong mạng IP Tuy nhiên trong thực tế mô hình này ựã không ựảm bảo ựược QoS xuyên suốt (end to end) đã có nhiều cố gắng nhằm thay ựổi ựiều này nhằm ựạt một mức QoS cao hơn cho mạng IP, và một trong những cố gắng ựó là sự ra ựời của DiffServ (xem hình 2.3)

DiffServ sử dụng việc ựánh dấu gói và xếp hàng theo loại ựể hỗ trợ dịch vụ

ưu tiên qua mạng IP Hiện tại IETF ựã có một nhóm nghiên cứu DiffServ ựể ựưa ra các khuyến cáo RFC về DiffServ

Nguyên tắc cơ bản của DiffServ như sau:

Phân loại và ựánh dấu các gói riêng biệt tại biên của mạng vào các lớp dịch vụ Việc phân loại có thể dựa trên nhiều cách thức như sửa dạng lưu lượng, loại bỏ gói tin, và cuối cùng là ựánh dấu trường DS (DiffServ) trong mào ựầu gói tin ựể chỉ thị lớp dịch vụ cho gói tin

điều chỉnh lưu lượng này tại biên mạng DS là mô hình có sự phân biệt dịch vụ trong mạng có nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm cả lưu lượng thời gian thực có thể ựược ựáp ứng mức dịch vụ của chúng trong khi vẫn có khả năng mở rộng các hoạt ựộng trong mạng IP lớn Khả năng mở rộng có thể ựạt ựược bằng:

• Chia nhỏ lưu lượng ra thành nhiều lớp khác nhau.

• Ánh xạ nhiều ứng dụng vào trong các lớp dịch vụ này trên biên mạng Chức năng ánh xạ này ñựơc gọi là phân loại (classification) và ñiều hoà (conditioning) lưu lượng

Cung cấp các xử lý cố ñịnh cho mỗi lớp dịch vụ tại mỗi hop (ñược gọi

là Per-hop behavior - PHB) tương ứng với các yêu cầu QoS của nó) PHB bao gồm hàng ñợi, phân lịch, và các cơ chế loại bỏ gói tin

Hình 2.3 Sơ ñồ khối kiến trúc DiffServ

2.2.3.1 Trường DS của DiffServ

Trường DS là trường ñược quá trình ñiều hoà và phân loại lưu lượng sử dụng tại biên mạng ñể mã hoá giá trị DSCP Giá trị này ñược các router DiffServ sử dụng tại mỗi lớp ñể lựa chọn PHB thích hợp cho mỗi gói tin DSCP là giá trị 6 bit, ñược mang trong trường ToS của mào ñầu gói tin Với 6 bit có thể tạo ra ñến 64 lớp dịch vụ Tuy nhiên, trong thực tế chỉ có một

số lớp dịch vụ ñược triển khai Giá trị IP Precedence (ñạt ñược từ 3 bit có trọng số lớn nhất trong trường ToS) có thể ñược ánh xạ ñến trường DSCP, vừa vặn với các bit trong trường này Tập hợp các gói tin có cùng giá trị DSCP, và di chuyển qua mạng theo cùng một hướng ñược gọi là tập hợp hành

vi (Behavior Aggregate - BA) PHB sẽ thực hiện các chức năng của nó (hàng ñợi, phân lịch, ñánh rớt) cho bất kì gói tin nào thuộc về một BA

2.2.3.2 Per-hop Behavior trong Diff Serv

Có 4 PHB quan trọng trong khi triển khai DiffServ là: Default PHB (PHB mặc ñịnh), Class – selector PHB (PHB lựa chọn theo lớp), Expedited Forwaring PHB (PHB chuyển tiếp ưu tiên nhất – EF PHB), Assured forwarding PHB (PHB chuyển tiếp ñược ñảm bảo – AF PHB) PHB không ñưa ra các cơ chế thực thi cụ thể cho gói tin ðể miêu tả cho một PHB cụ thể, nhà quản trị mạng kích hoạt, ñiều chỉnh, và kết hợp các cơ chế phân lịch gói tin thích hợp cũng như kích hoạt các cơ chế quản lý hàng ñợi (như Priority Queueing, Class-based Weight Fair Queue) hay các cơ chế tránh tắc nghẽn như (WRED, CAR, ) ñược các router Diff-serv hỗ trợ

Default PHB: Mặc ñịnh PHB tương ứng với tiến trình chuyển tiếp gói tin best-effort, nó là mặc ñịnh trên tất cả các router Nó chỉ ñơn giản phân phối càng nhiều gói tin càng tốt PHB này không có sự cam kết về chất lượng dịch vụ cho gói tin Các gói tin ñược ánh xạ ñến PHB này sẽ

có giá trị DSCP là 0

Class – selector PHB: Trong một vài triển khai IP QoS, giá trị

IP Precedence thường ñược sử dụng vì tính ñơn giản và dễ sử dụng của nó

Do ñó, ñể cho tương thích với các giá trị Precedence, các giá trị DSCP ñược ñịnh nghĩa dưới dạng xxx000 (trong ñó x có thể là 0 hay

1) Các giá trị ñó ñược gọi là class – selector codepoint Giá trị mặc ñịnh

là 0 PHB kết hợp với một class – selector codepoint ñược gọi là Class – selector PHB Các PHB này sẽ có cùng kiểu chuyển tiếp như các node sử dụng giá trị IP Precedence Ví dụ, các gói tin có giá trị DSCP là 101000 (IP Precedence là 101) sẽ có ñộ ưu tiên chuyển tiếp lớn hơn các gói tin có giá trị DSCP là 011000 (IP Precedence 011)

EF PHB: PHB chuyển phát nhanh EF PHB là PHB ñáp ứng cho gói tin các dịch vụ có việc mất gói tin thấp (low - loss), ñộ trễ thấp (low -

delay), ñộ jitter thấp (low - jitter) EF PHB ñảm bảo rằng lưu lượng của

nó ñược phục vụ ở tốc ñộ ít nhất là bằng với tốc ñộ dịch vụ cam kết

Các ứng dụng như VoIP, video, thương mại ñiện tử ñược sử dụng PHB này Bất kì lưu lượng nào vượt qúa hợp ñồng lưu lượng sẽ bị huỷ bỏ Giá trị DSCP (xem hình 2.4) cho EF là 101110

AF PHB: PHB chuyển phát ñảm bảo ðây là công cụ ñược sử dụng

ñể ñưa ra các mức dịch vụ ñảm bảo chuyển tiếp cho gói tin của người dùng Có tất cả 4 lớp AF Trong mỗi lớp AF, một gói tin ñược ñăng kí một trong 3 mức ưu tiên ñánh rớt, tức là gói tin có 3 giá trị ưu tiên ñánh rớt khác nhau trong cùng một lớp dịch vụ Mỗi PHB sẽ tương ñương với một lớp khác nhau và ñược gọi là AFij, trong ñó i là lớp AF, và j là ñộ ưu tiên ñánh rớt Mỗi lớp AF ñược chỉ ñịnh với số lượng nguồn tài nguyên nhất ñịnh phụ thuộc vào hợp ñồng mức dịch vụ SLA (Service Level Agreement) của khách hàng, gồm có băng thông và không gian bộ ñệm Việc chuyển tiếp ñược thực hiện ñộc lập dọc mỗi lớp AF

DSCP

DSCP

Hình 2.4 Mô tả cấu trúc bit trong trường DSCP

Vì có 4 lớp nên các lớp có thể là AF1y, AF2y, AF3y, AF4y Trong mỗi lớp Afx, có ñến 3 giá trị ưu tiên ñánh rớt Nếu có nghẽn xảy ra trong mạng Diff-serv trên một kết nối nào ñó, các gói tin thuộc về lớp AF nào ñó sẽ bị ñánh rớt ðộ ưu tiên ñánh rớt của các gói tin là như sau: dp(AFx1)<=dp(AFx2)<=dp(AFx3)<=dp(AFx4), trong ñó dp(AFxy) là xác suất mà các gói tin của lớp Afxy bị ñánh rớt

Ví dụ, AF23 sẽ bị ñánh rớt trước AF22, AF22 sẽ bị ñánh rớt trước AF21 Lớp AFx có thể ñược biểu diễn bằng giá trị DSCP xyzab0, trong ñó xyz là

001, 010, 011, 100 và ab là bit ưu tiên ñánh rớt

Bảng 2-1 là giá trị của IP Precedence và DSCP trong các PHB

ñó (ñiều hoà) Rõ ràng, chính sách phân loại và ñiều hoà lưu lượng ñáp ứng yêu cầu của khách hàng các các lớp dịch vụ do nhà cung cấp ñưa ra Hình 2.5

mô tả sơ ñồ khối cơ chế phân loại và ñiều hòa lưu lượng

Hình 2.5 Sơ ñồ cơ chế phân loại và ñiều hoà ñến lưu lượng

Cơ chế phân loại gói:

Việc phân loại có thể dựa trên trường DS, có thể dựa trên các giao thức ñược vận chuyển như SMTP, HTTP, hoặc là ñịa chỉ nguồn và ñích Phân loại lưu lượng ñược sử dụng ñể chuyển tiếp gói tin ñến trạng thái ñiều hoà lưu lượng thích hợp Bộ phân loại hoạt ñộng ở hai chế ñộ:

Bộ phân loại tổng hợp hành vi (BA) phân loại các gói tin chỉ dựa trên giá trị DSCP

Bộ phân loại ña trường (multifield) phân loại các gói tin bởi nhiều trường trong gói, như là ñịa chỉ, số cổng,…

Cơ chế ñiều hòa lưu lượng:

ðiều hoà lưu lượng bao gồm các thành phần sau : hoạt ñộng ño, hoạt ñộng ñánh dấu, hoạt ñộng sửa dạng, và hoạt ñộng ñánh rớt gói tin

Hoạt ñộng ño (meter): Sau khi gói tin ñược phân loại, meter sẽ ño tốc

ñộ luồng lưu lượng

Hoạt ñộng ñánh dấu thiết lập trường DS của mào ñầu gói tin dựa vào kết quả có ñược từ bộ ño

Hoạt ñộng sửa dạng sẽ làm trễ vài gói tin trong luồng dữ liệu ñược phân loại, ñịnh hướng lưu lượng trước khi ñi vào miền DiffServ

Hoạt ñộng ñánh rớt sẽ ñánh rớt gói tin trong luồng dữ liệu ñó (ví dụ các gói tin vượt quá profile ñược nhận diện trong bộ ño), tiến trình này ñược gọi là policing Nghĩa là các gói tin ñược ñưa ñến bộ ñiều hoà lưu lượng

có thể là in-profile hoặc là out-of-profile Các gói in-profile là các gói tuân thủ theo hợp ñồng mức dịch vụ giữa khách hàng và nhà cung cấp Các gói out-of-profile nằm bên ngoài hợp ñồng SLA, hoặc do hành vi mạng mà các gói này ñến bộ ñiều hoà, tại ñây bộ ñiều hoà sẽ có những xử lý thích hợp

2.2.3.4 Ưu nhược ñiểm của mô hình DiffServ

Ưu ñiểm: Với nguyên tắc này, Diffserv có nhiều lợi thế hơn so với IntServ:

Không yêu cầu báo hiệu cho từng luồng

Dịch vụ ưu tiên có thể áp dụng cho một số luồng riêng biệt cùng một lớp dịch vụ ðiều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng phân phối một số mức dịch vụ khác nhau cho khách hàng cho nhu cầu

Không yêu cầu thay ñổi tại các máy chủ hay các ứng dụng ñể hỗ trợ

dịch vụ ưu tiên ðây là nhiệm vụ của thiết bị biên

Hỗ trợ rất tốt dịch vụ VPN (Virtual Private Network)

Nhược ñiểm: Tuy nhiên có thể nhận thấy DiffServ cần vượt qua một số

Bởi vì ñối với dịch vụ Differentiated, mạng cố gắng phân loại dịch vụ dựa trên lý thuyết QoS cho mỗi gói tin ðặc ñiểm kỹ thuật này có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau, Vd sử dụng IP Precedence bit thiết lập trong gói

IP hoặc ñịa chỉ nguồn và ñích, mạng sử dụng ñặc ñiểm kỹ thuật QoS ñể phân loại, ñánh dấu, sửa dạng và chính sách ñiều khiển lưu lượng nhằm xếp hàng ñợi thông minh

Mô hình dịch vụ Differentiated ñược sử dụng dành cho những ứng dụng ñặc biệt và ñể cung cấp ñầu cuối tới ñầu cuối QoS Tiêu biểu cho loại hình dịch vụ này phù hợp cho việc tập trung lưu lượng, bởi vì nó thực hiện việc phân loại lưu lượng ở cấp ñộ thô

QoS cung cấp các mô hình dịch vụ Differentiated sau:

Committed access rate (CAR), loại hình này thực hiện phân loại gói thông qua IP Precedence và thiết lập nhóm QoS CAR thực hiện ño và ñiều khiển lưu lượng, quản lý ñộ rộng băng thông

Xếp hàng ñợi thông minh như WRED và WFQ và những ñặc tính tương ñương dựa trên bộ xử lý giao diện ña năng – Versatile Interface Processor (VIP) gọi là VIP – Distributed WRED và VIP – Distributed WFQ Những ñặc ñiểm này có thể ñược sử dụng với CAR ñể phân phối các dịch vụ Differentiated

2.2.4 So sánh hai mô hình kiến trúc QoS chính

Integrated Services (IntServ)

Differentiated Serviecs (DiffServ)

Vậy giữa chúng có những ñặc ñiểm gì khác nhau

Bảng 2-2 So sánh ñặc ñiểm cơ bản của hai mô hình trên:

Không có trạng thái bảo dưỡng trong

mạng

Trạng thái mềm dẻo bảo dưỡng ở

bất kỳ nút mạng nàoKhông có ựiều khiển quản trị nguồn tài

Nguyên

điều khiển quản trị nguồn tài

NguyênKhông có ựiều khiển quản trị chắnh sách điều khiển quản trị chắnh sách

Bảng 2-2 So sánh ựặc ựiểm cơ bản của hai mô hình QoS

Trong tương lai ựể cung cấp một giải pháp ựầy ựủ ựầu cuối tới ựầu cuối cần có sự kết hợp cả 2 mô hình kiến trúc trên

2.3 CÁC GIAO THỨC VÀ CƠ CHẾ BÁO HIỆU TRONG KỸ THUẬT QoS

Bên cạnh các ựặc tắnh về xử lý lưu lượng, báo hiệu cũng là một thành phần khá quan trọng của QoS Cũng như các dạng báo hiệu khác, báo hiệu QoS là một dạng của mạng thông tin mà cho phép các phần tử nút mạng, các trạm ựâu cuối bắt tay nhau ựể thực hiện quá trình truyền dữ liệu

Một mạng QoS end-to-end yêu cầu mỗi phần tử trong mạng, Router, Switch, Firewall, Host , ựóng vai trò như là một phần của QoS và tất cả các thành phần này ựược phối hợp liên kết bởi báo hiệu QoS

Có nhất nhiều giải pháp báo hiệu QoS ựược áp dụng trong mạng, tuy nhiên các giải pháp thường bị giới hạn bởi phạm vi hoạt ựộng của mạng

đối với mạng ứng dụng trên nền IP ựưa ra các tắnh năng cho phép ứng dụng báo hiệu QoS trên cơ sở của các mạng không ựồng nhất đó là các giải pháp báo hiệu QoS lớp 2 của RSVP (Resource Reservation Protocol) và