1

های در شبکه بهبود کیفیت سرویس کنفرانس ویدئویی هایای روشبررسی و ارزیابی مقایسه

افزارمبتنی بر نرم

2منیژه کشتگری، 1زادهمریم حاجی

دانشگاه صنعتی شیرازدانشکده مهندسی کامپیوتر و فناوری اطالعات، جوی کارشناسی ارشد دانش-1

دانشگاه صنعتی شیرازعات، ده مهندسی کامپیوتر و فناوری اطالدانشک استادیار-2

چکیده

هاای اماروزی و اینترنار در های اخیر ادعاهای زیادی مبنی بر پاسخگو نبودن معمااری شابک در سال

ی بارای هاای ددیاد هاا و معمااری حال مقابل نیازهای روزافزون کاربران، شده اسر. در این راستا راه

هاای مبتنای بار هاا شابک وری بهتر از آن پیشنهاد شده اسر. یکی از این معماریآینده اینترنر و بهره

-پاییری، انعطاا ها دو سطح کنترلی و انتقال داده ب منظور بهبود مقیاا باشد ک در آنافزار مینرم

ی اینترنار داود در شابک اند. از طرفی اماروزه بیشاترین ترافیاو مو پییری و سرعر از هم ددا شده

باشاد. ایان کاربردهاا دهار اراوا خصوص انتقال ویادوو مای ای و بمربوط ب کاربردهای چندرسان

هاا در معمااری هاای آن اماا نیازمناد د.ندارسرویس مناسب، ب تضمین پارامترهای کیفیتی خاصی نیاز

شاوند. از خاوبی بارآورده نمای شود، باینترنر فعلی ک دریان داده ب صورت انتها ب انتها کنترل می

افازار باا ایجااد بیاتری مناساب بارای کاربردهاای هاای مبتنای بار نارم توان ب کمو شبک این رو می

ها فراهم نماود. ای همچون ترافیو کنفرانس ویدوویی، کیفیر سرویس مناسبی را برای آنچندرسان

بهبود آن و امروزیهای در شبک ویدوویی های برقراری کیفیر سرویس کنفرانسروش مقال در این

-ی پاسا ها از لحاا نحاوه عالوه بر آن، این روش. ندابررسی شده افزارهای مبتنی بر نرمشبک تحر

اند.باهم مقایی شده ،های مودود در این زمین چالش گویی ب

نفرانس ویدووییکسرویس،کیفیر ، OpenFlowپروتکل افزار،های مبتنی بر نرمشبک واژگان کلیدی:

2

مقدمه

هاای ویادوویی، ویادووی مبنای بار ای )دریاان هاای چندرساان را ترافیاو امروزه بیشترین ترافیو مودود در شابک

هاای ترافیاو 2112د. طبق تحقیقات سییکو، تا سال ندهدرخواسر، کنفرانس ویدوویی، تلفن اینترنتی و غیره( تشکیل می

هاای کنفارانس ویادوویی سرویس (.Cisco, 2112) دهنددرصد از ترافیو اینترنر را تشکیل می 21تا 01ویدوویی بین

اناد، دهار اراوا کاربران زیادی را در اینترنر با خاود اختصااص داده ک امروزه Skypeو +iChat ،Googleمانند

و نار خطاای خاصای را 1وساان تااخیر سرویس مناسب، نیازمند منابع شبک قابل اطمینانی هیتند چرا کا میازان تااخیر، ن

-اینترنر ب خوبی پشتیبانی نمای 2ها توسط سرویس بهترین تالشاما این نیازمندی (.et al Zhao ,4211) کنندتحمل می

.(Kim and Feamster, 2112) شود

رنا شاده و ک کمشود. از این رو نقش شبکنترل می 2در معماری اینترنر فعلی، دریان داده ب صورت انتها ب انتها

انتهایی کنترل بیشتر وظایف ارتباطی را بر عهده دارند. این پیکربنادی دو مزیار اصالی دارد. اول اینکا بارای هایمیزبان

کناد، شود. عالوه بر آن با اینکا قابلیار اعتمااد را حفا مای اراو می ی شبک سرویس بهترین تالشهای الی تمامی داده

ک این معماری برای انتقال داده بییار مناسب اسار، اماا چاون در دهد. با ایندر الی شبک کاهش میسربار و هزین را نیز

ای با کاربردهاای چندرساان کیفیتی های تواند پاسخگوی نیازمندیآن امکان مییریابی بر مبنای دریان ودود ندارد، نمی

(.Egilmez, 2112) های ویدوویی باشدخصوص ترافیو

ای از باین تماامی میایرهای در دساتر درون های ترافیو ویدوویی باید مییر بهین راهم نمودن نیازمندیب منظور ف

مقصد ممکن اسر مییرهای زیادی مودود از یو مبدا ب هر .(Civanlar et al, 2111) ها انتخاب شودشبک برای آن

رل کامال ب هم متصال هیاتند، مشاخر کاردن بهتارین باشد اما ب دلیل ساختار شبک فعلی ک دو بخش انتقال داده و کنت

دشوار خواهد بود. همچنین فرآیند انتخاب مییر عالوه بر آگاهی از وضاعیر هار یاو از میایرها )مانناد بس یر کاری می

هاای کنتارل شابک تاخیر و پهنای باند دردستر (، باید قابلیر تطبیق با تغییر وضعیر شبک را داشت باشد. امروزه پروتکل

ی زمانی بین ر دادن خرابی تا انتخااب میایر قادرند در صورت ر دادن خرابی در شبک خود را تطبیق دهند. اما در بازه

Owens) شاوند روند یا با سرویس بهترین خادمر تحویال داده مای شوند و از دسر میهای داده یا گم میددید، بیت

and Durresi, 2112). اخیر ب منظاور فاراهم نماودن کیفیار سارویس ماورد نیااز، چنادین در همین راستا، در دو ده

(.Egilmez, 2112) موفق نبودند ب طور کاملها کدام از آنمعماری پیشنهاد شده اسر ک هیچ

هاای کاامپیوتری اراوا شاده حلی نوظهور برای تیهیل توسع و تکامل شابک ک ب عنوان راه 4افزارشبک مبتنی بر نرم

-توسط اسااتید دانشاگاه 2110افزار در سال های مبتنی بر نرمی شبک ها را متحول سازد. ایدهواند معماری شبک تاسر، می

در .و گیاترش آن را بار عهاده گرفار یابیا بازار ریمیئول 2باز یشبک ها ادیسپس بنهای برکلی و استنفرد مطرح شد و

یاباد. بادین افازار کااهش مای وابیتگی کنترل شبک با ساخر ، این معماری با دداسازی سطح کنترل از سطح انتقال داده

1

Jitter 2 Best effort

3 End to End

1 Software Defined Network (SDN)

5 Open Networking Foundation (ONF)

3

,Hu)شود تر میپییرتر شده، همچنین مدیریر شبک و امکان نوآوری در شبک آسانها هوشمندتر و کنترلترتیب شبک

سرویس، های کیفیر توانند تعداد زیادی دستگاه شبک ، سیاسربنابراین ب کمو این چارچوب مدیران شبک می (.2114

از ایان رو باا اساتفاده از .(Nunes et al, 2114) مییریابی و غیره را ب صورت خودکار و پویا کنترل و مدیریر نمایناد

هاای ترافیاو کنفارانس ویادوویی توان چارچوب کیفیر سرویس ددیدی متناسب باا نیازمنادی می SDNماهیر شبک

بردها نیز بهبود یابد.اراو داد تا از این طریق کیفیر و کارایی این کار

-ر میمرو امروزیهای های برقراری کیفیر سرویس در شبک روشدر بخش دوم باشد. این مقال شامل پنج بخش می

ای ب خصوص بهبود کیفیر سرویس کاربردهای چندرسان دهرده های اراو شحلراهشوند. بخش سوم ب مروری بر

در بررسی شده در بخش سوم، هایروشپردازد. در بخش چهارم می افزارنرم ترافیو ویدوویی در شبک مبتنی بر

شود.گیری پرداخت میجم ب نتیج در بخش پنو در نهایر شوندهای دداگان مقایی میددول

های امروزیکیفیت سرویس در شبکه

از ، کنفارانس ویادوویی ای و ب خصاوص رسانچند هایترافیو تامین کیفیر سرویس همانطور ک قبال نیز اشاره شد،

هاای حال راه هاایی، چناین ترافیاو در انتقال کیفیر سرویس مناسببا تود ب عدم اراو ای برخوردار اسر.اهمیر ویژه

شود.ها پرداخت میحله اسر. در این بخش ب مرور این راهودود آمد دانبی ب

1های مجتمعسرویس :

هاد را اراوا کارد. IntServ ،ایهاای چندرساان برای انتقاال داده IETF2سازمان 1221تا 1222های در سال

اربردی قبال از کا برای هر دریاان اسار. در ایان مکاانیزم برناما مطلقکیفیر سرویس تضمین ،IntServ اصلی

2یحدهای صار کناد. درخواسار باا اساتفاده از سایگنال مای تقاضاا از شابک سرویس خاصی را شروع ارسال داده،

کناد. کابردی پس از دریافر تصدیق شبک شروع ب ارساال داده مای و برنام شده انجام ( 4)پروتکل رزرو کردن

شاود. کاربردی از پاییرش کنتارل اساتفاده مای در این روش با استفاده از اطالعات شبک و منابع درخواستی برنام

شاود. دو وضعیر هار دریاان در شابک اساتفاده مای بندی بر اساگیاری و صفبندی، سیاسرچنین از دست هم

6های باار کنتارل شاده و سرویس 2های بالدرن های تضمینی برای دریانمکانیزم اصلی این روش شامل سرویس

از دو نوع پیام بارای رزرو میایر RSVPبا استفاده از IntServهای غیر بالدرن اسر. در معماری برای دریان

میایر معکاو روی برقاراری از سامر فرساتنده بارای 1هاای میایر شاود. پیاام ه استفاده مای بین فرستنده و گیرند

1 Integrated Services (IntServ)

2 Internet Engineering Task Force (IETF)

3 Explicit signaling

4 Resource Reservation Protocol (RSVP)

5 Real time

6 Controlled load

7 PATH

4

بارای درخواسار 1هاای رزرو شاوند. پیاام رسانی وضعیر ترافیو مییر ب گیرنده استفاده مای ها و اطالعمییریاب

وان ب ودود ساربار تاز معایب این روش می .شودیانی توسط گیرنده استفاده میهای ماز مییریاب کیفیر سرویس

زیاد پردازش در مییریاب، عدم ودود امنیر کاافی و نیااز با تباادل اطالعاات قبال از ارساال داده اصالی و عادم

(.Kurose, 2112)های با عمر کوتاه اشاره کرد پشتیبانی از بیت

2تمایزمهای سرویس:

تواناد با صاورت مای DiffServ اراوا شاد. کیفیار سارویس تضمین برای IETFنیز توسط سازمان این روش

در ایان روش سازی شود. پیاده AQMبندی و ها، زمانبندی بیت با استفاده از دست محلی و مجزا در هر مییریاب

و متنااظر باا شاده های متفاوت سرویس ایجااد ای از کال مجموع ،اسا اولویر صف و تخصیر پهنای باندبر

میازان ی از دملا های متفاوت دارای خادمات متفااوت شود. کال تعریف می هابیت و ارسال ها قواعد هدایرآن

هاای تعیاین شاده بار اساا باشاد. اعطاای خادمات کاال تاخیر، احتمال گم شدن بیت و غیره می نوسانتاخیر،

و بنادی هاای مارزی باا گاروه هاا اسار. بناابراین میایریاب ( بیات 2گیاری )با استفاده از فیلد شناس کال عالمر

ها بار اساا های هیت شبک هدایر بیت فرستند و مییریابها را ب درون ناحی خود میها آنگیاری بیت عالمر

DSCP ع و اتال وقر برای مایاکره باین ابوش نیازی ب تنظیمات رزروسازی منها را برعهده دارند. در این رآن

مانناد عادم وداود امنیار کاافی و گرسانگی اسار اماا ایان مکاانیزم نیاز دارای مشاکالتی . طرفین نهاایی نییار

(Kurose, 2112.)

4و هدایتبرچسبMPLS :

های مرزی بار اساا مییریابدر این روش .عنوان شد IETFمبنای این پروتکل نیز توسط مشاب دو روش پیش،

کا آن ، با داای MPLSدرون شابک کنند و در ابتدای هر بیت یو برچیب اضاف می ،2کال همتای هدایر

)این برچیاب باین الیا گیردصورت میاسا برچیب بر ،اسا آدر مقصد باشدها برمییریابی و هدایر بیت

بخاش در ایان معمااری .بخش کنترل و داده تشاکیل شاده اسار (. هر مییریاب از دوداردداده و شبک قرار پیوند

-ها دداول برچیاب مییریابی و با استفاده از آندداول اسر. در این بخش پس از نوشتن مییریابی میئول کنترل

باین هاا برچیب ،6با استفاده از پروتکل توزیع برچیب شود. همچنینمی( نوشت LFIBو FIB ،LIBزنی شامل )

شاود. باا انجاام مای MPLSها بر اسا داداول بیت و ارسال هدایر در بخش دادهاما .یابدها انتقال میمییریاب

خرودی صحیح و مناسب برای درگاهعنوان یو اندیس در ددول داخلی هر مییریاب، رچیب ب استفاده از این ب

کناد. شود. الزم ب ذکر اسر ک استفاده از برچیب نیاز ب دیتجو در ددول مییریابی را رفع مای هر بیت پیدا می

1

RESV 2

Differentiated Services (DiffServ)

3 Differentiated Service Code point (DSCP)

4 Multi-Protocol Label Switching

5 Forwarding Equivalence Class (FEC)

6 Label distribution protocol (LDP)

5

MPLS های تواند با هریو از روشمیIntServ وDiffServ تلفیق شود (Ding, 2112)

دهنده یو سرویس خاص ک منجار با ایجااد های اراو با رزرو کردن مییرIntServو MPLSتلفیق -

شود.اراو می MPLSهای یکپارچ و شود، تلفیقی از سرویسمی 1تونل

هاای سارویس متماایزی در نظار هاای متفااوت کاال اگر برای برچیبDiffServو MPLSتلفیق -

دلیل عدم دیاتجو، با سارعر انجاام شاده و ب MPLSهای درون شبک ت گرفت شود، آنگاه ارسال بی

شوند.منابع مورد نیاز در طول مییر حف می

هاای متفااوت اساتفاده از روش از قبیال معاایبی دارای کیفیر سرویس، او در کنار ار MPLSمکانیزم بطور کلی

(.Ding, 2112) باشدمی هزین مدیریر، ودود سربار امنیتی، افزایش پیچیدگی و

افزارهای مبتنی بر نرمکیفیت سرویس در شبکه

افزار، های مبتنی بر نرماما در شبک ، مییریابی بر اسا دریان بییار دشوار اسر. های امروزیشبک در معماری

و از این سازد تا قوانین مییریابی متفاوتی مرتبط با هر دریان تعریف کنند کاربران را قادر می OpenFlowپروتکل

های معماری اینترنر را رفع کنند. بنابراین اموری همچون پیکربندی شبک و کنترل ترافیو ب راحتی قابل طریق کاستی

افزارمبتنی بر نرمتوان معماری کیفیر سرویس ددیدی تحر شبک پروتکل میاین گرفتن از انجام اسر. در واقع با بهره

های مییریابی متفاوت ترین مییر، امکان استفاده از پروتکلها ب دای الگوریتم کوتاهدر این شبک طراحی نمود. بنابراین

های هایی با نیازمندیشوند ک قادر ب کنترل دریانشود و از این طریق دداول دریانی تولید میمهیا می رکنترل در

کنفرانسبهبود کیفیر سرویس های اندکی در حوزهدایی ک تالشاز آن(. Rowshanrad, 2114)مختلف هیتند

ب منظور برآورده ساختن SDNهای تضمین کیفیر سرویس تحر بیتر شبک توان از ایدهویدوویی انجام شده اسر می

بهره گرفر. این نوع ترافیوهای نیازمندی

های ی معمول در شبک رویSDN گون اسر ک با رسیدن هر بیت ب سوویچ اینOpenFlowان ، ددول دری

-OpenQFlow (Namگیارد. اماا چاارچوب کیفیار سارویس بر اسا دوازده فیلد مورد دیتجو قارار مای

2112Seok et al, ) توانیات ساربار ،ی یادگیری دریاندر سوویچ و ایده 2سازبا کمو گرفتن از ددول درهم

گاران باودن لار عپردازش مربوط ب عملیات دیتجو در ساوویچ را کااهش دهاد. از طرفای دادول دریاان با

، OpenQFlowهای دریان مطلوب نییر. اما در معمااری داری تعداد زیاد مدخلنگ اش برایساختمان داده

از طریق شکیتن این ددول ب س ددول حالر دریان، قوانین هدایر و قوانین کیفیر سارویس، با دداساازی

سااز اسار کا با دریان یو ددول درهام قوانین ارسال از قوانین کیفیر سرویس پرداخت اسر. ددول حالر

کل اطالعات ارسال و کیفیر سرویس اشاره دارد. بنابراین با پردازش اولین بیت از هار دریاان و بدسار آوردن

هاای متاوالی را ارساال کارد. تاوان بیات راحتی و بدون فراخوانی مکرر کنترلر می هم اطالعات مربوط ب آن ب

های منفرد را کنترل کناد. همچناین بادون اینکا نگاران خواهد بود تمامی دریانقادر OpenQFlowبنابراین

1

Tunnel 2

Hash Table

6

دارد.ها نگ میپییری باشد اطالعات ارسال و کیفیر سرویس را برای هر یو از دریانمقیا

افازار چناد دامنا و بازر های مبتنای بار نارم تواند پاسخگوی شبک اسر ک تنها یو کنترلر مرکزی نمی بدیهی

-ی دوری از کنترلر قرار دارند قطعا با تااخیر هماراه مای هایی ک در فاصل روزرسانی مییریاب. ب طور مثال ب باشد

شود. این روند برای ترافیو کنفرانس ویدوویی ک بییار حیا ب تاخیر هیتند خوشایند نخواهاد باود. از ایان رو

هاای ای تحار شابک هاای چندرساان ای دریاان ای برشدهمعماری کیفیر سرویس توزیع (Egilmez, 2114)در

SDN ی کنترلای توساط کند. هر دامن ی کنترلی تقییم میاراو شده اسر. این معماری کل شبک را ب چند دامن

ی هر کنترلر این اسر ک درون دامن خود مییریابی را انجام دهاد. همچناین بایاد شود. وظیف یو کنترلر اداره می

ها نیز پشتیبانی کنناد. در ها مبادل کند تا بدین وسیل بتوانند از مییریابی بین دامن را با سایر کنترلراطالعات تجمیعی

پاییر ک کاامال مقیاا دهند در حالیها از دید منطقی یو واحد کنترلی مرکزی را تشکیل میاین معماری، کنترلر

باشند.نیز می

ی کاربردی متفاوت آن هم از طریق پیکربندی دستی هار یاو از هاهای کیفیر سرویس برنام تضمین نیازمندی

پییری، کااهش هزینا با هد مقیا (Kim et al, 2111)های شبک بییار دشوار اسر. از این رو در دستگاه

های مودود در شبک بهره گرفت تاا از طریاق آن بتاوان تحار و سادگی امور مدیریتی از ایده همگرایی سرویس

های کاربردهای مختلف سرویس داد. از این رو در ایان طراحای، کنترلار افزار ب ترافیوبتنی بر نرمبیتر شبک م

هاای نظیرشاان اختصااص های ترافیکی مختلاف را با بارش کند و سپس دریانروی شبک ایجاد می 1هاییبرش

ی کیفیتای تماامی کاربردهاا را هاا اند تا بتوانند بصورت پویا نیازمنادی ای طراحی شدهها بگون دهد. این برشمی

هاای هاای منفارد را بار اساا نیازمنادی گون اسر ک ابتدا دریانبرآورده سازند. اسا کار در این کنترلر این

گیارد. هاا صاورت مای کند. سپس اختصاص منابع متناسب با آن گاروه بندی میهایی دست سطح باال درون گروه

های بعدی بادون برقاراری ارتبااط باا کنترلار ریان انجام شد، تمامی دریانبنابراین وقتی پیکربندی برای اولین د

هاا و کنند. در این ساختار تنها کافی اسر مدیر شابک نیازمنادی بصورت اشتراکی از منابع رزرو شده استفاده می

در واقاع ها ب رزرو منابع بپاردازد. ها را بصورت سطح باال تعریف کند، سپس کنترلر طبق آنمشخصات سرویس

های سرویس سطح باال، پارامترهای کیفیر سرویس ک اساسا سطح پایین هیاتند بصاورت با استفاده از نیازمندی

شوند. ریزی میهای شبک برنام پویا در دستگاه

ویژه مدیریر کیفیر سارویس با اماری بیایار مهام پییری مدیریر شبک ب با افزایش پیچیدگی شبک ، انعطا

های دامع برای مدیریر و کنترل شبک اسار افزار ک یکی از تکنولوژیه اسر. شبک مبتنی بر نرمتبدیل گردید

های نیل آینده با ارمغاان های شبک خودکار، خود مدیریتی را برای شبک تواند با ترکیب شدن با تکنولوژیمی

افازار باا مبتنی بار نارم با ادغام شبک ،( ,2114Wendong et al) طراحی شده در AQSDN2 آورد. معماری

مدیریر خودکار توانیت از مزایای هر دو استفاده کند و مدیریر کیفیر سرویس را کامال خودکار تحر شبک

SDN و بار اساا آن یر سرویس را بصورت پویا انتخاب کارده انجام دهد. در این معماری کنترلر قوانین کیف

1

Slice

2 Autonomic QoS Management in Software Defined Network (AQSDN)

7

کند. همچنین در این معماری، با هد بهبود کیفیر سارویس یها را بصورت خودکار پیکربندی مقوانین سوویچ

اراوا شاده اسار PCaQoS1ای یو مدل کیفیر سرویس آگاه ب موقعیر بیت ب اسام کاربردهای چندرسان

سازد تا با وضاعیر کند. این مدل کیفیر سرویس، سوویچ را قادر میشان پردازش میها را طبق اولویرک بیت

این اسر ک عالوه بر طول صف کا در PCaQoSبصورت محلی ب آن پاس دهد. مزیر مدل بیت پی برد و

هاا شود، از اولویر بیت ی اتال بیت استفاده میاکثر الگوهای مدیریر صف ب عنوان تنها پارامتر برای محاسب

باا اساتفاده از مادل ، کیفیار سارویس دریاان ویادوویی کناد. طباق ارزیاابی ب عناوان پاارامتر دوم اساتفاده مای

PCaQoS های متمایز بهبود یافت اسر.نیبر ب مدل سرویس

های انجام شده از دید معماری مربوط ب واسط بین الی کنترل و الی زیرساخر هیاتند در حالی ک اکثر فعالیر

اسام ، چاارچوب کنترلای با 2هاای واکنشای سازی سیاسرب منظور پیاده ( ,2112Kim and Feamster)در

Procera طراحی شده اسر ک بیشتر مرباوط با واساط باین الیا کااربرد و کنتارل اسار. در ایان چاارچوب

ای را بهبود بخشاند. افزار، کیفیر تحویل چندرسان ء مدیریر شبک مبتنی بر نرماند تا با ارتقامحققان تالش کرده

هاا را با تعیین کنند. سپس کنترلر این سیاسر های سطح باالییتوانند سیاسردر این چارچوب مدیران شبک می

هاای بارای تیاهیل در کاار مادیران شابک از دامنا Proceraکناد. ها تردم مای قوانین سطح پایین ارسال بیت

ی ی کنترلای زماان، میازان داده کند. در حال حاضر این چارچوب دارای چهار دامن کنترلی متفاوتی استفاده می

باشد.متیاز و دریان میمصرفی، وضعیر حق ا

هاای قادم با قادم وری لینو نقش مهمی دارد، سربار اسار. از ایان رو تکنیاو یکی از پارامترهایی ک در بهره

های سانتی ی بیت اراو شده اسر. اما چنین تکنیوسازی سرآیند بیت ب منظور کاهش اندازهزیادی برای فشرده

کارایی زمانی مناسبی ندارند چرا ک نیازمند زمان زیادی برای پردازش هیاتند. با منظاور بهباود کاارایی زماانی

تواناد اند ک میسازی سرآیند بیت اراو دادهمکانیزم ددیدی برای فشرده SDNهای محققان با استفاده از شبک

بیت و تااخیر زماانی تواند اندازه. این مکانیزم می(Jivorasetkul et al, 2112) های انتهایی واقع شوددر گره

را کاهش دهد. طبق ارزیابی بدسر آمده این روش در مقایی با الگوریتم مییریابی اینترنار و مکاانیزم قادم با

را ب خود اختصاص داده اسر. بنابراین نیابر با 2سازی سرآیند بیت ، کمترین زمان رفر و برگشرقدم فشرده

ها کارایی زمانی بهتری خواهد داشر از این رو بییار مناسب برای کاربردهای حیا ب زماان مانناد سایر روش

کنفرانس ویدوویی خواهد بود.

ویدوو، سازیسازی و فشردهذخیره تکنولوژی کی از ددیدترینی SVC4 و 2اسر ک ویدوو را ب یو الیا پایا

وری اسر ک انتقال الی پای دچار هیچگون اتال بیت و نوساان تااخیر کند. ضرکد می 6یو یا چند الی بهبود

1 Packet Context-Aware QoS Model

2 Reactive Policy

3 Round-Trip Time (RTT)

4 Scalable Video Coding (SVC)

5 Base Layer

6 Enhancement Layer

8

ای برای کنترلر چارچوب بهین (Egilmez and Civanlar, 2112)نشود. با الهام گرفتن از چنین مفهومی در

راحای ی اصلی در ایان ط کند. ایدهپییر پشتیبانی میهای ویدوویی مقیا اراو شده ک از کیفیر سرویس دریان

این اسر ک الی پای را ب عنوان ترافیو حیا ب کیفیر سرویس و الیا بهباود را با عناوان ترافیاو میاتعد

گیرد. بنابراین تفاوت این طراحی با معماری کیفیر سرویس فعلی این اسر ک از اتال یا بهترین تالش در نظر

گیارد کا معیاار آن ای در نظار مای و بهبود میایرهای بهینا کند و برای هر دو الی پای مییریابی پویا استفاده می

هاای ویادوویی تحار کوتاهی مییر نییر. این چارچوب توانیت بهبود قابل تودهی در کیفیر سرویس دریاان

ازدحام شبک بدسر آورد.

یااری با ناام ای توقعات کیفی متفاوتی از آنها دارناد بادین منظاور مع رسان کاربران بیت ب نوع کاربردهای چند

از کاربردها ادازه دارند بدون اطالع OpenFlowمعرفی شده اسر. از طرفی ب کمو پروتکل کیفیر تجرب

کیفیر تجربا در (Kassler et al, 2112)استفاده کنند. در این راستا در های آناز سرویسوپولوژی شبک ، ت

و QMOF1دن چنین شارایطی دو تاابع با اسام سازی شده ک برای فرآهم آوردو سطح سرویس و شبک پیاده

PAF2 اسر. تابع اول موظف اسر ب محض اینک درخواسر سروییی دریافر کرد فرآیندهایی را لحا شده

ی بهتارین تنظیماات سارویس کنندهبرای انجام تنظیمات مورد نیاز آن سرویس فعال کند و همچنین فرآیند تعیین

ای از شاود. ایان تاابع پایگااه داده ی مییر بهین اسر در کنترلر ادرا میئول محاسب را بهین سازد. تابع دوم ک می

های فعال در شابک در اختیاار دارد. در ایان کند و از این طریق دید کلی از دریانداری میتوپولوژی شبک نگ

کیفیر تجربا را شود ومی داده تخصیر کاربران ب ایبهین مییرهای OpenFlowکمو پروتکل ساختار با

سازی مییرهای اختصاص داده شده با تود ب توابع عملیااتی حل بهین رساند. در این راهبرای آنها ب حداکثر می

شاود. هاا و تااخیر موداود در شابک انجاام مای های مودود در شبک ، توپولوژی شابک ، ظرفیار لیناو سرویس

رسد.وری منابع نیز ب حداکثر میبنابراین بهره

افزار یو امار بیایار ضاروری ها برای پشتیبانی کامل از کاربردهای مختلف در شبک مبتنی بر نرمبندی بیت زمان

-خارو با بنادی ، تنها زمانOpenFlowزیرساخر کیفیر سرویس با استفاده از پروتکل اسر. با این ودود

هاای کیفیار توانناد نیازمنادی نمای wOpenFloهاای هماین دلیال ساوویچ کند. ب را پشتیبانی می 2ترتیب ورود

در چنین محادودیتی، ودودسرویس برخی کاربردها مانند کنفرانس ویدوویی را ب خوبی تضمین کنند. ب علر

(Ishimori et al, 2112) معماریQoSFlow ای روی پروتکال کا توساعOpenFlow اسار، طراحای

دهای ک ب ترتیب میئول شاکل RED6و HTB4 ،SFQ2 هایشده اسر. در این معماری با استفاده از مکانیزم

پییری کیفیار سارویس موداود را باشند، انعطا ها و دلوگیری از ازدحام میدهی ب ترافیوها، نوبرترافیو

1 QoS Matching and Optimization Function

2 Path Assignment Function

3 First-In First-Out (FIFO)

4 Hierarchical Token Bucket

5 Stochastic Fairness Queuing

6 Random Early Detection

9

بخشد.بهبود می

هاای میایریابی متفااوتی در تاوان از پروتکال های کیفیر سرویس در الی زیرساخر، میب منظور کنترل دریان

باا هاد بهباود کیفیار سارویس OpenQoS (Egilmez et al, 2112)ش کنترلر استفاده کرد. کنترلار بخ

ی دریاان داده و دریاان اسار. ایان کنترلار ترافیاو ورودی را با دو دسات ای طراحی شاده چندرسان ترافیو

دهاد س عباور مای ای را از میایرهای تضامینی کیفیار ساروی های چندرساان کند. دریانای تقییم میچندرسان

. مزیار اصالی کنترلار گیارد در نظار مای هاای داده تارین میایر را بارای دریاان درحالی ک مکانیزم سنتی کوتاه

OpenQoS ب حداقل رساندن میزان اتال بیت و تاخیر اسر. این طراحی قابلیار پروتکالOpenFlow را

ای از ساایر ازی و تفکیاو ترافیاو چندرساان دهد. چرا ک امکاان دداسا در مییریابی بر مبنای دریان نشان می

روز از ی مییرهای کیفیر سرویس، کنترلار بایاد اطالعاات با ها را فراهم ساخت اسر. ب منظور محاسب ترافیو

وضعیر کلی شبک بدسر آورد. پس از دریافر اطالعاتی نظیر تاخیر، پهنای باند و نر گام شادن بیات در هار

شود. رین مییر توسط کنترلر محاسب میها، بهتلینو از مییریاب

ای و ارزیابیبررسی مقایسه

ای ب خصوص های کاربردهای چندرسان متناسب با نیازمندی های امروزی دهر برقراری کیفیر سرویسشبک

شود ها پرداخت میترین آنب برخی از مهم ادام ک در مواد اسر های متفاوتی چالشترافیو ویدوویی با

تری پییر باشند؛ یعنی بتوان آن را در محدوده وسیعباید مقیا کیفیر سرویسهای تضمین پییری روشقیا م -

پییری مقیا هیتند. یکی از دالیل عدمی خاصی گوی شبک با اندازهپاس ها تنها تعمیم داد. اما برخی از روش

های میانی اسر. /دریان در مییریابازای هر بیتب کیفیر سرویسذخیره تنظیمات زیاد روش تضمین

ها فرستنده/گیرنده متفاوت اسر. در برخی از روش ،های مختلفدر روش کیفیر سرویسهزین هزین انجام -

کل شود اما در برخی دیگر شوند چون درخواسر از سمر فرستنده/گیرنده ارسال میمتحمل هزین اضافی می

-کننده از سرویس پخش میبران استفادهره اسر و هزین بین تمامی کاشبک برای اراو این خدمات تنظیم شد

شود.

ددا کیفیر سرویسها فرایند مییریابی از درخواسر در اکثر روشکیفیر سرویسمجزا بودن مییریابی و -

یسکیفیر سرو پیدا شده،و سپس بر اسا مییر شود میابتدا مییریابی انجام . این امر بدین معنی اسر ک اسر

اسر. هامودود در آنها و منابع شود. یکی از دالیل ودود این مشکل عدم آگاهی از کلی مییراراو می

-می کیفیر سرویسحمالتی ک باعث از بین رفتن مکانیزم برقراری در برابرامنیر ایجاد امنیر و مقاوم بودن -

تان باعث افزایش پیچیدگی و سربار امنیر سرسخچرا ک شود. های مهم محیوب میشود نیز یکی از چالش

شود.اضافی می

های قبل مورد بررسی قرار گرفتناد، از های امروزی ک در بخشهای برقراری کیفیر سرویس در شبک روش 1در ددول

شوند.های ذکر شده مقایی میلحا چالش

های امروزیبرقراری کیفیت سرویس در شبکههای روش: مقایسه 1جدول

11

شچال

روش

مجزا بودن

مییریابی و

کیفیر سرویس

-مقیا

پییری امنیر هزین

1

IntServ بل چندین

دریان فرستنده/گیرنده

حمالتی در ظاهر علی رزرو منابع ولی

از کار انداختن ب منظوردر اصل

های میانیمییریاب

2

DiffServ شبک دامن بل

-عدم ودود امنیر الزم بین مییریاب

زی و مرکزی شبک و امکان های مر

ودود حمالت مختلف

2 MPLS شبک دامن خیر

های مرزی و از کار حمل ب مییریاب

زنیانداختن سییتم برچیب

ای های کیفیر سرویس کاربردهای گیتردهافزار با هد برآورده ساختن نیازمندیاستفاده از بیتر شبک مبتنی بر نرم

اند هایی همراه خواهد بود ک در ادام شرح داده شدهکنفرانس ویدوویی، قطعا با چالش ویژهای و ب چون چندرسان

های بزر بدیهی اسر ک کنترلر قادر نخواهد بود ب ازای هر دریان دداگان ، پییری در شبک مقیا -

د. زیرا چنین روندی اختصاص منابع را محاسب و اقدام مناسب با کیفیر سرویس آن دریان را در سوویچ تنظیم کن

های منجر ب ایجاد سربار محاسباتی بر روی کنترلر خواهد شد. عالوه بر آن با ایجاد حجم بییار زیاد مدخل

سازی بودود آمده متوقف خواهد کرد.دریان درون سوویچ آن را با سربار ذخیره

بندی، مدیریر یین الگوهای زمانافزار عمل پیکربندی سوویچ ک شامل تعخودکارسازی در شبک مبتنی بر نرم -

کار سوویچ و یا بر اسا دستور هاسر کامال ب صورت دستی و تنها در لحظ آغاز ب صف و پارامترهای آن

شود. بنابراین بییار مهم اسر ک کنترلر بتواند بصورت کامال خودکار بهترین پیکربندی را مدیر شبک انجام می

سرویس پیدا کند. های حیا ب کیفیربرای دریان

های ای، کنترلر باید منابع را بصورت بهین ب دریانوری منابع ب منظور تضمین کیفیر سرویس چندرسان بهره -

تواند اختصاص منابع را تر باشد میچنین کاربردهایی اختصاص دهد. از طرفی هر چ دید کنترلر از شبک دامع

وط ب خودش )طول صف، میزان حافظ ( و همچنین اطالعاتی از هر بهتر انجام دهد. سوویچ نیز اطالعات مرب

ای ب کنترلر گزارش باند دردستر ( را بصورت دورهلینو )تاخیر، نوسان تاخیر، نر گم شدن بیت و پهنای

-ن تر باشد اختصاص منابع بهیروزتر و دقیقگیری شده در سوویچ ب کند. بنابراین هر چ اطالعات آماری اندازهمی

تر خواهد بود.

ترتیب ورودفقط از مکانیزم خرو ب OpenFlowهای پروتکل بندی دقیق ترافیو در تمامی نیخ دست -

گیرد این اسر ک بیت ب صف خرودی خاصی شود در واقع تنها عملی ک درون سوویچ صورت میپشتیبانی می

11

های کیفیر توانند ب خوبی نیازمندینمی OpenFlowهای همین دلیل سوویچ کند. ب اختصاص پیدا می

سرویس کاربردهایی نظیر کنفرانس ویدوویی را تضمین کنند.

های اراو شده در زمین تضمین و بهبود کیفیر سرویس ترافیو کنفرانس ویدوویی ها طرحتود ب سایر ترافیو -

ها شوند.روی آن های منجر ب ایجاد ازدحام شدیدنباید با نادیده گرفتن سایر ترافیو

قبال ماورد بررسای قارار افزار کا در بخاش های مبتنی بر نرمهای بهبود کیفیر سرویس در شبک روش 2در ددول

شوند.های ذکر شده مقایی میگرفتند، از لحا چالش

افزارمبتنی بر نرم هایکیفیت سرویس در شبکهبهبود های روش: مقایسه 2جدول

چالش

روش

-مقیا

ییریپ سازیخودکار

-بهره

وری

منابع

بندی دست

دقیق

ترافیو

تود ب

سایر

هاترافیو

1 AQSDN + PCaQoS (Wendong et

al, 2114) بل بل بل بل بل

2 OpenQFlow (Nam-Seok et al, 2112) بل بل بل خیر بل

2 OpenQoS (Egilmez et al, 2112) بل خیر بل خیر خیر

4 Procera (Kim and Feamster, 2112) بل خیر بل بل خیر

2 QMOF + PAF (Kassler et al, 2112) بل خیر بل خیر خیر

6 QoSFlow (Ishimori et al, 2112) بل بل بل خیر خیر

Jivorasetkul et)سازی سرآیند بیت فشرده 1

al, 2112) خیر خیر بل خیر خیر

بل خیر بل خیر بل (Egilmez, 2114)کیفیر سرویس توزیعی 0

SVC (Egilmez andمییریابی پویا برای 2

Civanlar, 2112) بل خیر بل خیر خیر

1

1 بل خیر بل بل بل (Kim et al, 2111)ها همگرایی سرویس

گیرینتیجه

های بهبود آن تحر شبک و مروزیاهای در شبک ویدوویی های برقراری کیفیر سرویس کنفرانسروش مقال در این

مورد ارزیابی ، های مودودچالش گویی ب ی پاس ها از لحا نحوهعالوه بر آن، این روش. ندبررسی شد افزارمبتنی بر نرم

کیفیر سرویسبرای اراو بهتر .ها ب دیگری اردحیر مطلقی نداردیو از این روشهیچقابل ذکر اسر ک قرار گرفتند.

ها تقییم شود و متناسب با گرهپییری افزایش یابد، هزین در شبک و بین تمامی مقیا الزم اسر امروزی در شبک

ب صورت قابل قبول کیفیر سرویستضمین ، درخواستی باشد، امنیر با ایجاد سربار اضافی حاصل نشودکیفیر سرویس

12

پییری و خودکارسازی روش بهبود کیفیر مقیا تود ب ضمن SDNشبک در پییرد.انجام ا آنو مییریابی بر اس

-ب عنوان کار آینده میها نیز تود نمود. بندی دقیق ترافیووری منابع و دست سرویس کنفرانس ویدوویی، باید ب بهره

بینی این پارامتر بهره گرفر و اقدام کیفیرسازی برای پیشهای گم شده، از مدلتوان ب منظور کنترل تعداد بیت

از توانمی سوویچ در بینی انجام داد. همچنین ب دای تعیین سقف باالی هر صفسرویس مربوط را بر اسا پیش

های مختلف را کنترل کرد. ترافیو های نر استفاده کرد تا ب کمو آن بتوان دریانکنندهمحدود

13

منابع

The Zettabyte Era—Trends and Analysis. (2112, May). Retrieved September 4, 2112,

from http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/visual-

networking-index-vni/VNI_Hyperconnectivity_WP.html Zhao, M., Jia, B., Wu, M., Yu, H., & Xu, Y. (2114). Software defined network-enabled

multicast for multi-party video conferencing systems. In Communications (ICC),

2114 IEEE International Conference on (pp. 1122-1122). IEEE.

Kim, H., & Feamster, N. (2112). Improving network management with software

defined networking. Communications Magazine, IEEE, 21(2), 114-112.

Egilmez, H. E. (2112). Adaptive video streaming over openflow networks with quality

of service (Doctoral dissertation, Koc University). Civanlar, S., Parlakisik, M., Gorkemli, B., Kaytaz, B., & Onem, E. (2111). A qos-

enabled openflow environment for scalable video streaming. In GLOBECOM

Workshops, 2111 IEEE (pp. 221-226). IEEE.

Owens, H., & Durresi, A. (2112). Video over software-defined networking (VSDN).

In Network-Based Information Systems (NBiS), 2112 16th International Conference

on (pp. 44-21). IEEE.

Hu, F. (2114). Network Innovation through OpenFlow and SDN: Principles and

Design. CRC Press. Nunes, B., Mendonca, M., Nguyen, X. N., Obraczka, K., & Turletti, T. (2114). A

survey of software-defined networking: Past, present, and future of programmable

networks. Communications Surveys & Tutorials, IEEE, 16(2), 1611-1624.

Kurose, J. F. (2112). Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the

Internet, 2/E. Pearson Education India.

Ding, J. (2112). Advances in network management. CRC press.

Rowshanrad, S., Namvarasl, S., Abdi, V., Hajizadeh, M., & Keshtgary, M. (2114). A

survey on SDN, the future of networking. Journal of Advanced Computer Science &

Technology, 2(2), 222-240. Nam-Seok, K. O., Hwanjo, H. E. O., Jong-Dae, P. A. R. K., & Hong-Shik, P. A. R. K.

(2112). OpenQFlow: Scalable OpenFlow with Flow-Based QoS. IEICE transactions

on communications, 26(2), 412-400.

Egilmez, H. E. (2114). Distributed QoS architectures for multimedia streaming over

software defined networks. Multimedia, IEEE Transactions on, 16(6), 1221-1612.

14

Kim, W., Sharma, P., Lee, J., Banerjee, S., Tourrilhes, J., Lee, S. J., & Yalagandula, P.

(2111). Automated and scalable QoS control for network convergence. Proc.

INM/WREN, 11, 1-1.

Wendong, W., Qinglei, Q., Xiangyang, G., Yannan, H., & Xirong, Q. (2114).

Autonomic QoS Management Mechanism in Software Defined Network.

Communications, China, 11(1), 12-22.

Jivorasetkul, S., Shimamura, M., & Iida, K. (2112). End-to-end header compression

over software-defined networks: A low latency network architecture. In Intelligent

Networking and Collaborative Systems (INCoS), 2112 4th International Conference

on (pp. 422-424). IEEE.

Egilmez, H. E., & Civanlar, S. (2112). An optimization framework for QoS-enabled

adaptive video streaming over OpenFlow networks. Multimedia, IEEE Transactions

on, 12(2), 111-112.

Kassler, A., Skorin-Kapov, L., Dobrijevic, O., Matijasevic, M., & Dely, P. (2112).

Towards QoE-driven multimedia service negotiation and path optimization with

software defined networking. In Software, Telecommunications and Computer

Networks (SoftCOM), 2112 21th International Conference on (pp. 1-2). IEEE.

Ishimori, A., Farias, F., Cerqueira, E., & Abelém, A. (2112). Control of multiple packet

schedulers for improving QoS on OpenFlow/SDN networking. In Software Defined

Networks (EWSDN), 2112 Second European Workshop on (pp. 01-06). IEEE.

Egilmez, H. E., Dane, S. T., & Bagci, K. T. (2112). OpenQoS: An OpenFlow controller

design for multimedia delivery with end-to-end Quality of Service over Software-

Defined Networks. In Signal & Information Processing Association Annual Summit

and Conference (APSIPA ASC), 2112 Asia-Pacific (pp. 1-0). IEEE.