QoS ATM

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

0

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGUYỄN TƢ KHOA

CÁC KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ

TRONG MẠNG IP

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 60.48.01

Lớp Cao học K6

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN GIA HIỂU

Thái Nguyên - 2009


1

LỜI CẢM ƠN

Trƣớc hết tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt nhất tới Thầy giáo PGS.TS Nguyễn

Gia Hiểu, Viện Công Nghệ Thông Tin, ngƣời đã định hƣớng đề tài và tận tình hƣớng

dẫn chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện luận văn cao học.

Tôi xin đƣợc cảm ơn tới các Thầy cô trong Viện Công Nghệ Thông Tin và

Khoa Công Nghệ Thông Tin - Đại học Thái Nguyên đã tận tình giảng dạy và truyền

đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt 2 năm học Cao học.

Cuối cùng tôi xin dành một tình cảm biết ơn tới gia đình và bạn bè, những

ngƣời đã luôn luôn ở bên cạnh tôi, động viên, chia sẻ cùng tôi trong suốt thời gian học

Cao học cũng nhƣ quá trình thực hiện luận văn này.

Thái Nguyên, ngày 04 tháng 11 năm 2009

Học viên:

Nguyễn Tƣ Khoa


2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ của Thầy

hƣớng dẫn và những ngƣời tôi đã cám ơn. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong

đề tài này là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào.

Thái Nguyên, ngày 04 tháng 11 năm 2009

Học viên:

Nguyễn Tƣ Khoa


3

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ 1

LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. 2

MỤC LỤC ............................................................................................................................. 3

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ...................................................................................................... 6

DANH SÁCH HÌNH VẼ ....................................................................................................... 9

ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................................... 12

CHƢƠNG I: ........................................................................................................................ 13

CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG ........................................ 13

Nhập đề: .......................................................................................................................... 13

1.1 Khái niệm về chất lƣợng dịch vụ ............................................................................... 14

1.2 Các thông số QoS ....................................................................................................... 15

1.2.1 Băng thông .......................................................................................................... 16

1.2.2 Trễ ....................................................................................................................... 16

1.2.3 Jitter (Biến động trễ) ........................................................................................... 17

1.2.4 Mất gói ............................................................................................................... 18

1.2.5 Tính sẵn sàng (Độ tin cậy) ................................................................................... 19

1.2.6 Bảo mật .............................................................................................................. 19

1.3 Yêu cầu QoS đối với các dịch vụ khác nhau ............................................................... 20

1.3.1 Ứng dụng E-mail, FTP ........................................................................................ 20

1.3.2 Ứng dụng Streaming, âm thanh hình ảnh lưu trước.............................................. 21

1.3.3 Ứng dụng Streaming cho âm thanh, hình ảnh sống .............................................. 22

1.3.4 Ứng dụng Hình ảnh âm thanh tương tác thời gian thực ....................................... 22

1.3.5 Ví dụ về điện thoại VOIP: .................................................................................... 23

1.3.6 Các lớp dịch vụ .................................................................................................... 30

1.4 Một số kỹ thuật hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ .................................................................. 32

Kết luận chƣơng ............................................................................................................... 34

CHƢƠNG II: ....................................................................................................................... 35

CÁC KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ .................................................. 35

Nhập đề: .......................................................................................................................... 35

2.1 Kỹ thuật đo lƣu lƣợng và mầu hóa lƣu lƣợng .............................................................. 35

2.1.1 Đánh dấu ba mầu tốc độ đơn ............................................................................... 35

2.1.2 Đánh dấu ba mầu hai tốc độ ................................................................................ 37

2.2 Kỹ thuật quản lý hàng đợi tích cực ............................................................................. 39

2.2.1 Kỹ thuật loại bỏ gói ngẫu nhiên sớm RED .......................................................... 39

2.2.2 Kỹ thuật loại bỏ gói sớm theo trọng số WRED .................................................... 40

2.2.3 Thông báo tắc nghẽn hiện ECN .......................................................................... 40

2.3 Lập lịch gói ................................................................................................................ 41

2.3.1 FIFO ................................................................................................................... 42

2.3.2 Hàng đợi ưu tiên PQ ............................................................................................ 42

2.3.3 Hàng đợi công bằng FQ ...................................................................................... 43

2.3.4 Vòng quay trọng số Robin (WRR) ........................................................................ 44

2.3.5 Hàng đợi công bằng có trọng số WFQ ................................................................. 45

2.3.6 Hàng đợi công bằng có trọng số dựa trên cơ sở lớp (CB WFQ) ........................... 47

2.4 Trafic Shaping ............................................................................................................ 48

2.4.1 Bộ định dạng lưu lượng thường ........................................................................... 48

2.4.2 Bộ định dạng lưu lượng gáo rò ............................................................................ 49

Kết luận chƣơng ............................................................................................................... 51

CHƢƠNG 3: ........................................................................................................................ 52


4

CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP ................................................................... 52

Nhập đề: .......................................................................................................................... 52

3.1 Các dịch vụ tích hợp ................................................................................................... 52

3.2 Giao thức dành riêng tài nguyên (RSVP) .................................................................... 52

3.2.1 Tổng quan về RSVP ............................................................................................. 52

3.2.2 Hoạt động của RSVP ........................................................................................... 53

3.2.3 Các kiểu RSVP dành riêng ................................................................................... 53

3.2.4 Các ví dụ về IntSer .............................................................................................. 54

3.2 Các dịch vụ phân biệt ................................................................................................. 57

3.2.1 Tổng quan DiffServ .............................................................................................. 57

3.2.2 Cấu trúc DiffServ ................................................................................................. 58

3.2.3 Cư sử từng chặng (PHB) ..................................................................................... 63

3.2.4 Ví dụ về Differentiated Services ........................................................................... 66

Kết luận chƣơng ............................................................................................................... 68

CHƢƠNG IV:...................................................................................................................... 69

CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG ATM .............................................................. 69

Nhập đề: .......................................................................................................................... 69

4.1 Nền tảng về ATM ....................................................................................................... 69

4.1.1 Nguồn gốc của ATM ............................................................................................ 69

4.1.2 Giao diện mạng ATM........................................................................................... 69

4.2 Giao thức ATM .......................................................................................................... 70

4.2.1 Lớp tế bào ATM....................................................................................................... 71

4.2.2 Lớp tương thích ATM........................................................................................... 72

4.3 Các kết nối ảo ATM ................................................................................................... 72

4.3.1 Kênh ảo và đường ảo ........................................................................................... 72

4.3.2 Liên kết ảo ........................................................................................................... 73

4.3.3 Kết nối ảo (Virtual Connection) ........................................................................... 75

4.3.4 Kết nối chuyển mạch ảo (SVC) ............................................................................ 76

4.4 Các loại dịch vụ ATM ................................................................................................ 77

4.4.1 Các loại dịch vụ ATM .......................................................................................... 77

4.4.2 Miêu tả lưu lượng ................................................................................................ 78

4.4.3 Các kiểu AAL ....................................................................................................... 79

Kết luận chƣơng: .............................................................................................................. 80

CHƢƠNG 5: ........................................................................................................................ 81

QOS TRONG GIAO THỨC CHUYỂN MẠCH NHÃN MPLS ............................................ 81

Đặt vấn đề: ....................................................................................................................... 81

5.1 Cơ sở lý thuyết của MPLS .............................................................................................. 81

5.1.1 Sự chuyển tiếp gói IP thông thường ......................................................................... 81

5.1.2 Các cải tiến của MPLS ........................................................................................ 82

5.1.3 Kiến trúc MPLS ................................................................................................... 83

5.2 Mã hóa nhãn ............................................................................................................... 83

5.2.1 MPLS shim header .............................................................................................. 83

5.2.2 Mã hóa nhãn qua mạng ATM............................................................................... 84

5.3 Hoạt động của MPLS ................................................................................................. 85

5.3.1 Ánh xạ nhãn......................................................................................................... 85

5.3.2 Một ví dụ về các đường hầm phân cấp MPLS ...................................................... 87

5.4 MPLS hỗ trợ DiffServ ................................................................................................ 88

5.4.1 E-LSP .................................................................................................................. 88

5.4.2 L-LSP .................................................................................................................. 90

Kết luận chƣơng ............................................................................................................... 91


5

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN ............................................. 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 93

PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 94


6

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ARED Adapted Random Early Detection Tìm kiếm sớm ngẫu nhiên thích

ứng

ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giai địa chỉ

ARPA Advance Research Projects Agency Trung tâm nghiên cứu cấp cao

ATM Assyschronous Tranfer Mode Chế độ truyền bất đồng bộ

AF Assured Forwarding Chuyển tiếp đảm bảo

BB Bandwidth Brokering Thu hồi băng thông

BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến ngòai

CBQ Class Base Queuing Hàng đợi cơ sở lớp

CBR Contant Bitrate Rate tốc độ bit cố định

CL Controlled Load Tải điều khiển

CPU Center Processor Unit Khối xử lí trung tâm

CQS Classify Queue Shedule Lập lịch hàng đợi phân loại

CAC Call Adminission Contron Điều khiến xác nhận cuộc gọi

CE Congestion Experience Nghẽn trải qua

DFF Drop from Front Loại bỏ phía trƣớc

DiffServ Differentiated Service Dịch vụ khác biệt

DNS Domain Name System Hệ thống tên miền

DOD Deparment of Defense thuộc bộ quốc phòng Mĩ

DRR Deficit Round Robin

DSCP Difserv Code-Point Điểm mã dịch vụ khác biệt

ECN Explicit congestion notification Thông báo nghẽn cụ thể

EF Expedited Forwarding Chuyển tiếp ngay

FBI Forwarding information base Khối chuyển tiếp

FIFO First in first out Hàng đợi theo nguyên tắc vào

trƣớc ra trƣớc

FRED Flow Random Early Detection Tìm kiếm ngẫu nhiên sớm theo

luồng

FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file


7

GS Guaranteed Service Dịch vụ đảm bảo vụ

HL Header length Độ dài tiêu đề

ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức tín hiệu điều khiển

Internet

IHL Identifed Header Length Trƣờng xác nhận độ dài tiêu đề

Intserv Intergrated Service Dịch vụ tích hợp

IP Internet Protocol Giao thức Internet

LSP Label-switching Paths Đƣờng dẫn chuyển mạch nhãn

MF Multi field Đa trƣờng

MPLS Multi protocol lable Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MTU Maximum Transfer Unit Đơn vị truyền tối đa

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp

OSI Open Systems Interconection Mô hình tham chiếu “liên kết hệ

thống mở”

OSPF Open Sortest Path First Đƣờng dẫn đầu tiên ngắn nhất mở

PHB Per-Hop Behavior Cƣ sử từng chặng

PNNI Private network Node Interface Giao diện node mạng riêng

PQ Priority Queue Hàng đợi ƣu tiên

QoS Quality of service Chất lƣợng dịch vụ

RAP Resource Allocation Protocol Giao thức phân phát tài nguyên

RARP Reverse Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ngƣợc

RED Random Early Detection Tìm kiếm ngẫu nhiên sớm

RIO RED With IN/ OUT Tìm kiếm ngẫu nhiên sớm theo vào

ra

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trƣớc tài nguyên

SDH Synchronous Digital Hiearachy Phân cấp số đồng bộ

SLA Service level agreement Thỏa thuận mức dịch vụ

SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền thƣ điện tử đơn

giản

TCP Tranmission Control Protocol Gíao thức điều khiển truyền dẫn

Telnet Terminal NETwork Mạng đầu cuối


8

TL Total length Độ dài tổng

TOS Type Of Service Loại dịch vụ

TTL Time-to-live Thời gian sống

UDP User Datagram protocol Giao thức ngƣời sử dụng

VCI Virtual circuit Identify Nhận biết kênh ảo

VPI Virtual Path Identify Nhận biết đƣờng ảo

VPN IP virtual private Network IP virtual private Network

WRED Weight Random Early Detection Tìm kiếm ngẫu nhiên sớm theo

trọng số

WRED Weighted Random Early Detection Tìm kiếm sớm ngẫu nhiên theo

trọng số


9

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình Nội dung

Hình 1.1 Băng thông, trễ

Hình 1.2 FTP truyền file giữa các hệ thống

Hình 1.3 Phân loại các kỹ thuật sửa đổi dữ liệu phía ngƣời gửi

Hình 1.4 Sửa đổi dữ liệu sử dụng FEC

Hình 1.5 Sửa chữa sử dụng FEC phụ thuộc môi trƣờng

Hình 1.6 Các khối đƣợc đan xen trong nhiều gói

Hình 1.7 Phân loại các kỹ thuật che dấu lỗi

Hình 2.1 Khoản thời gian đo CBS và CIR

Hình 2.2(a) Gáo C và gáo E ở chế độ mù mầu

Hình 2.2(b) srTCM ở chế độ mù mầu

Hình 2.3 srTCM ở chế độ rõ mầu

Hình 2.4(a) Gáo rò C và P trong trTCM

Hình 2.4(b) trTCM ở chế độ mù mầu

Hình 2.5 Chế độ rõ mầu với trTCM

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của RED

Hình 2.7 Hồ sơ RED

Hình 2.8 Khái niệm ECN

Hình 2.9 Biểu đồ khái niệm của lập lịch gói

Hình 2.10 FIFO

Hình 2.11 Hàng đợi ƣu tiên PQ

Hình 2.12 Ảnh hƣởng của kích thƣớc gói với phân bổ băng thông

Hình 2.13 WRR

Hình 2.14 Vòng quay Robin trọng số theo từng bit

Hình 2.15 WFQ

Hình 2.16 CB WFQ

Hình 2.17 Bộ định dạng lƣu lƣợng thƣờng

Hình 2.18 Gáo rò token traffic shaper


10

Hình 3.1 Hoạt động của RSVP

Hình 3.2 Các kiểu dàng riêng RSVP

Hình 3.3 Các ống chia sẻ đƣợc dành riêng

Hình 3.4 Ví dụ 1 về RSVP trong IntServ

Hình 3.5 Ví dụ 2 về RSVP trong IntServ

Hình 3.6 Ví dụ về RSVP Style

Hình 3.7 Dành riêng Wildcard filter

Hình 3.8 Dành riêng Fixed filter

Hình 3.9 Dành riêng Shared-explicit

Hình 3.10 Các bƣớc của DiffServ

Hình 3.11 Miền IP

Hình 3.12 Một miền DS và các mạng con

Hình 3.13 Miền DiffServ

Hình 3.14 Vùng DS

Hình 3.15 IPv4 Header 24 byte

Hình 3.16 Các trƣờng TOS trong Ipv4 header

Hình 3.17 IPv6 Header 48 byte

Hình 3.18 Trƣờng DS

Hình 3.19 Ví dụ về cài đặt EF

Hình 3.20 Một ví dụ cài đặt AF

Hình 3.21 Ví dụ về DiffServ

Hình 4.1 Các giao tiếp ATM

Hình 4.2 Xếp chồng giao thức ATM

Hình 4.3 Cấu trúc tế bào ATM

Hình 4.4 Tế bào ATM cắt và lắp ghép

Hình 4.5 Kết nối kênh ảo

Hình 4.6 Biên dịch VPI/VCI

Hình 4.7 Liên kết đƣờng ảo (VPL)

Hình 4.8 Quan hệ giữa VCL và VPL

Hình 4.9 Kết nối đƣờng ảo (VPC)


11

Hình 4.10 Kết nối kênh ảo (VCC) trong một VPL

Hình 4.11 VCC đƣợc tạo từ các VCL của các VPL khác nhau

Hình 4.12 SVCC

Hình 5.1 Chức năng định tuyến IP chuẩn

Hình 5.2 Kiến trúc của MPLS

Hình 5.3 Đầu mào MPLS

Hình 5.4 Xếp chồng nhãn độ sâu m

Hình 5.5 MPLS LSP sử dụng ATM SVC

Hình 5.6 MPLS LSP sử dụng ATM SVP

Hình 5.7 MPLS LSP sử dụng ATM SVP mã hóa đa điểm

Hình 5.8 Ánh xạ nhãn vào

Hình 5.9 Ánh xạ FTN

Hình 5.10 Trao đổi nhãn

Hình 5.11 Đẩy nhãn

Hình 5.12 Một ví dụ về LSP phân cấp

Hình 5.13 Ánh xạ giữa DiffServ PBH với các bit MPLS EXP

Hình 5.14 E-LSP

Hình 5.15 L-LSP


12

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong xu hƣớng phát triển bùng nổ thông tin ngày này, các nhu cầu về thông tin

liên lạc ngày càng mở rộng. Nó đi đôi với nhu cầu đòi hỏi cao về chất lƣợng dịch vụ.

Đối với nhà khai thác mạng nâng cao chất lƣợng dịch vụ đồng nghĩa với khả năng tăng

khả năng cạnh tranh. Đó là điều tất yếu mà một nhà khai thác phải làm tốt để tồn tại.

Việt Nam đƣợc đánh giá là một quốc gia có nhu cầu về thông tin lớn. Hệ thống

viễn thông mạng Việt Nam rất đa rạng, phong phú, trong đó công nghệ mạng trên nền

chuyển mạch gói là rất phổ biến. Song song với việc cung cấp nhiều loại hình dịch vụ

mục tiêu nâng cao chất lƣợng dịch vụ đang là một vấn đề trọng tâm của các nhà cung

cấp đặt ra.

Mạng hiện thời đang tồn tại ở Việt Nam so với một số nƣớc trong khu vực còn

chƣa thật sự ổn định, vẫn còn nhiều hiện tƣợng nghẽn mạng hay tốc độ truy cập mạng

còn thấp. Ngoài biên pháp cải thiện băng thông (rất tốn kém), chƣa thể đáp ứng ngay

thì chúng ta cần phải cải thiện chất lƣợng dịch vụ theo một số hƣớng khác. Bản luận

văn này tìm hiểu về QoS trong mạng IP và một số giải pháp nâng cao QoS phổ biến

đang đƣợc áp dụng.

Đƣợc sự hƣớng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Gia

Hiểu, bản luận văn với đề tài “Các kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng

IP” đã đề cập đến những vấn đề cơ bản về chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP. Sau một

thời gian tìm hiểu và nghiên cứu bản luận văn đã hoàn thành với những nội dung chính

sau đây:

Chƣơng 1: Chất lƣợng dịch vụ trong mạng Viễn thông.

Chƣơng 2: Các kỹ thuật đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP.

Chƣơng 3: Chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP.

Chƣơng 4: Chất lƣợng dịch vụ trong mạng ATM.

Chƣơng 5: QOS trong giao thức chuyển mạch nhãn MPLS.


13

CHƢƠNG I:

CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG

Nhập đề:

Trong những năm gần đây, tầm quan trọng của các công nghệ về chất lƣợng dịch vụ

(QoS) đối với các mạng truyền thông đã tăng lên đáng kể, đặc biệt là trong các mạng chuyển

mạch gói. Trƣớc đây, các mạng ra đời với một mục đích là chuyền tải một loại thông tin

nhất định. Mạng điện thoại đã ra đời dựa trên một phát minh của Bell vài trăm năm

trƣớc đây, đã đƣợc thiết kế để truyền tải âm thanh. Còn mạng IP thì khác, nó ra đời với

mục đích truyền tải dữ liệu.

Đối với mạng điện thoại, khi thiết lập một cuộc gọi mạng sẽ phải dành riêng

một kênh kết nối trong suốt quá trình hội thoại. Khi cuộc gọi kết thúc, các kênh này sẽ

đƣợc tiếp tục sử dụng cho một cuộc gói khác. Có thể đƣa ra hai phép đo chính đối với

chất lƣợng dịch vụ trong mạng điện thoại, thứ nhất là tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành

công và thứ hai là chất lƣợng các cuộc gọi, những vấn đề này sẽ chịu ảnh hƣởng bởi

dung lƣợng truyền dẫn trung kế của mạng và các vấn đề nhƣ lỗi đƣờng truyền hay

nhiễn mạch.

Với đặc tính nhƣ vậy, mạng điện thoại đã đƣợc thiết kế với hai vấn đề chính,

thứ nhất là làm sao để cung cấp đủ các mạch trung kế phục vụ cho nhiều cuộc gọi

đồng thời qua đó năng cao tỷ lệ kết nối thành công. Thứ hai là phải tối ƣu mạng để

giảm tối đa những vấn đề nhƣ suy hao, nhiễu, vọng và trễ. Thoại là một loại dịch vụ

thời gian thực và nó không cần hàng đợi để lƣu trữ tín hiệu âm thanh.

Mạng IP ra đời có rất nhiều điểm khác so với mạng điện thoại. Thứ nhất mạng

IP đƣợc thiết kế để truyền tải dữ liệu. Thứ hai các dịch vụ truyền dữ liệu đa phần là các

dịch vụ không thời gian thực, dữ liệu có thể đƣợc lƣu lại trong mạng và truyền đi sau,

khi dữ liệu truyền đi bị lỗi nó có thể đƣợc truyền lại. Các dịch vụ truyền dữ liệu còn

đƣợc gọi là dịch vụ “lƣu và chuyển tiếp”. Mô hình hoạt động của mạng IP nhƣ vậy sẽ

đƣợc gọi là best-effort.

Việc thiết kế các mạng khác nhau sẽ tạo ra những vấn đề nhƣ kinh phí đầu tƣ hạ

tầng sẽ lớn, khi kết nối các mạng với nhau sẽ trở nên phức tạp. Vào giữa những năm

90 các nhà thiết kế mạng đã đƣa ra một ý tƣởng là tạo ra một mạng duy nhất dựa trên

chuyển mạch gói để truyền tải cả âm thanh và dữ liệu. Và mạng này thƣờng đƣợc gọi

mà mạng thế hệ mới Next-Generation-Network. Mạng này đƣợc thiết kế chủ yế dựa

trên nền mạng IP, nhƣng những nhƣợc điểm của mô hình best-effort của mạng IP

không phù hợp với các loại dịch vụ âm thanh, hình ảnh, đa phƣơng tiện cần thời gian

thực. Để khắc phục những hạn chế này, các mô hình chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP

đã phát triển và đóng một vai trò then chốt trong vấn đề phát triển mở rộng của mạng

cũng nhƣ khả năng cung cấp các loại dịch vụ khác nhau trên cùng một hạ tầng mạng.


14

Những nghiên cứu dƣới đây sẽ đi vào những vấn đề mà mạng IP cần quan tâm

đề đảm bảo chất lƣợng dịch vụ.

1.1 Khái niệm về chất lƣợng dịch vụ

Chất lƣợng dịch vụ là một vấn đề rất khó cho sự định nghĩa chính xác, bởi vì

nhìn từ góc độ khác nhau ta có quan điểm về chất lƣợng dịch vụ khác nhau. Ví dụ nhƣ

với ngƣời sử dụng dịch vụ thoại chất lƣợng dịch vụ cung cấp tốt khi thoại đƣợc rõ

ràng, tức là chúng ta phải đảm bảo tốt về giá trị tham số trễ, biến động trễ. Nhƣng giá

trị tham số mất gói thông tin về một tỉ lệ tổn thất nào đó có thể chấp nhận đƣợc.

Nhƣng giả dụ, đối với khách hàng là ngƣời sử dụng trong truyền số liệu ở ngân hàng

thì điều tối quan trọng là độ tin cậy, họ có thể chấp nhận trễ lớn, độ biến động trễ lớn,

nhƣng thông số mất gói, độ bảo mật kém thì họ không thể chấp nhận đƣợc .v.v..

Từ góc nhìn của nhà cung cấp dịch vụ mạng. Nhà cung cấp dịch vụ mạng đảm

bảo QoS cung cấp cho ngƣời sử dụng, và thực hiện các biện pháp để duy trì mức QoS

khi điều kiện mạng bị thay đổi vì các nguyên nhân nhƣ nghẽn, hỏng hóc thiết bị hay

lỗi liên kết, v..v. QoS cần đƣợc cung cấp cho mỗi ứng.

Chất lƣợng dịch vụ chỉ có thể đƣợc xác định bởi ngƣời sử dụng, vì chỉ ngƣời sử

dụng mới có thể biết đƣợc chính xác ứng dụng của mình cần gì để hoạt động tốt. Tuy

nhiên, không phải ngƣời sử dụng tự động biết đƣợc mạng cần phải cung cấp những gì

cần thiết cho ứng dụng, họ phải tìm hiểu các thông tin cung cấp từ ngƣời quản trị

mạng và chắc chắn rằng, mạng không thể tự động đặt ra QoS cần thiết cho một ứng

dụng của ngƣời sử dụng. Để giải quyết vấn đề đó nhà cung cấp và khách hàng họ lập

ra một bản cam kết, trong đó nhà cung cấp phải thực hiện đầy đủ cung cấp các thông

số thoả mãn chi tiết bản cam kết đặt ra. Còn phía đối tác cũng phải thực hiện đầy đủ

điều khoản của mình.

Nếu một mạng đƣợc tối ƣu hoàn toàn cho một loại dịch vụ, thì ngƣời sử dụng ít

phải xác định chi tiết các thông số QoS. Ví dụ, với mạng PSTN, đƣợc tối ƣu cho thoại,

không cần phải xác định băng thông hay trễ cần cho một cuộc gọi. Tất cả các cuộc gọi

đều đƣợc đảm bảo QoS nhƣ đã đƣợc quy định trong các chuẩn liên quan cho điện thoại.

Nếu nhìn từ góc độ mạng thì bất cứ một mạng nào cũng bao gồm:

- Hosts (chẳng hạn nhƣ: Servers, PC…).

- Các bộ định tuyến và các thiết bị chuyển mạch.

- Đƣờng truyền dẫn.

Nếu nhìn từ khía cạnh thƣơng mại:

- Băng thông, độ trễ, jitter, mất gói, tính sẵn sàng và bảo mật đều đƣợc coi là tài

nguyên của mạng. Do đó với ngƣời dùng cụ thể phải đƣợc đảm bảo sử dụng các

tài nguyên một cách nhiều nhất.

- QoS là một cách quản lý tài nguyên tiên tiến của mạng để đảm bảo có một chính


15

sách ứng dụng đảm bảo.

Vậy sự định nghĩa chính xác QoS là rất khó khăn nhƣng ta có thể hiểu chúng gần

nhƣ là khả năng cung cấp dịch vụ (ở lớp phần tử mạng, vvv...) đƣa ra cho khách hàng

thông qua những yêu cầu chính xác (trên khả năng thực tế hay lý thuyết) có thể đáp

ứng dựa trên bản hợp đồng về thoả thuận lƣu lƣợng. Sự định nghĩa khuôn dạng của nó

kết thành chất lƣợng dịch vụ của lớp mạng do sự phân phát chất lƣợng dịch vụ của

peer-to-peer (ngang hàng) edge-to-edge (biên tới biên) hay end-to-end (đầu cuối tới

đầu cuối). Lẽ tự nhiên những yêu cầu này có thể thay đổi từ phía ứng dụng cho ứng

dụng hay từ phân phối dịch vụ.

Vậy trong tất cả những điều đã nêu về cấp QoS, đảm bảo chất lƣợng và Service

Level Agreement SLA thỏa thuận mức độ dịch vụ, để thoả mãn ta phải làm nhƣ thế

nào? Vấn đề là bản chất định hƣớng IP là một mạng nỗ lực tối đa do đó “không tin

cậy" khi yêu cầu nó đảm bảo về QoS. Cách tiếp cận gần nhất để các nhà cung cấp

dịch vụ IP có thể đạt tới đảm bảo QoS hay SLA giữa khách hàng và ISP là với dịch vụ

mạng IP đƣợc quản lý. Thuật ngữ đƣợc quản lý ở đây là bất cứ cái gì mà nhà cung cấp

dịch vụ quản lý thay mặt cho khách hàng , điều đó cũng làm nâng cao đƣợc chất lƣợng

dịch vụ.

1.2 Các thông số QoS

Phần này sẽ giới thiệu qua về các thông số của QoS. Sáu thông số chung về

chất lƣợng dịch vụ:

- Băng thông.

- Độ trễ (delay).

- Jitter (biến động trễ).

- Mất gói.

- Tính sẵn sàng (tin cậy).

- Bảo mật.

Các giá trị ví dụ, đƣợc liệt kê trong Bảng 1.1.

Bảng 1.1: Sáu thông số của QoS

Thông số QoS Các giá trị ví dụ

Băng thông (nhỏ nhất) 64 kb/s, 1.5 Mb/s, 45 Mb/s

Trễ (lớn nhất) 50 ms trễ vòng, 150 ms trễ vòng

Jitter (biến động trễ) 10% của trễ lớn nhất, 5 ms biến động

Mất thông tin (ảnh hƣởng của lỗi) 1 trong 1000 gói chƣa chuyển giao

Tính sẵn sàng (tin cậy) 99.99%


16

Bảo mật Mã hoá và nhận thực trên tất cả các luồng

lƣu lƣợng

1.2.1 Băng thông

Băng thông là một thông số quan trọng nhất, nếu chúng ta có băng thông dùng

rộng rãi thì mọi vấn đề coi nhƣ không cần phải quan tâm đến, nhƣ nghẽn, kỹ thuật lập

lịch, phân loại, trễ….tuy nhiên điều này là không thể xẩy ra.

Băng thông chỉ đơn giản là thƣớc đo số lƣợng bit trên giây mà mạng sẵn sàng

cung cấp cho các ứng dụng. Các ứng dụng bùng nổ (bursty) trên mạng chuyển mạch

gói có thể chiếm tất cả băng thông của mạng nếu không có ứng dụng nào khác cùng

bùng nổ với nó. Khi điều này xảy ra, các bùng nổ phải đƣợc đệm lại và xếp hàng chờ

truyền đi, do đó tạo ra trễ trên mạng. Để giải quyết sự hạn chế băng thông này mà

nhiều giải pháp tiết kiệm, hay khắc phục băng thông đƣợc đƣa ra.

Khi đƣợc sử dụng nhƣ là một thông số QoS, băng thông là yếu tố tối thiểu mà

một ứng dụng cần để hoạt động. Ví dụ, thoại PCM 64 kb/s cần băng thông là 64 kb/s.

Điều này không tạo ra khác biệt khi mạng xƣơng sống có kết nối 45 Mb/s giữa các nút

mạng lớn. Băng thông cần thiết đƣợc xác định bởi băng thông nhỏ nhất sẵn có trên

mạng. Nếu truy nhập mạng thông qua một MODEM V.34 hỗ trợ chỉ 33.6 kb/s, thì mạng

xƣơng sống 45 Mb/s sẽ làm cho ứng dụng thoại 64 kb/s không hoạt động đƣợc. Băng

thông QoS nhỏ nhất phải sẵn sàng tại tất cả các điểm giữa các ngƣời sử dụng. Các ứng

dụng dữ liệu đƣợc lợi nhất từ việc đạt đƣợc băng thông cao hơn. Điều này đƣợc gọi là

các “ứng dụng giới hạn băng thông”, bởi vì hiệu quả của ứng dụng dữ liệu trực tiếp liên

quan tới lƣợng nhỏ nhất của băng thông sẵn sàng trên mạng. Mặt khác, các ứng dụng

thoại nhƣ thoại PCM 64 kb/s đƣợc gọi là các “ứng dụng giới hạn trễ”. Thoại PCM 64

kb/s này sẽ không hoạt động tốt hơn chút nào nếu có băng thông 128 kb/s. Loại thoại

này phụ thuộc hoàn toàn vào thông số QoS trễ của mạng để có thể hoạt động đúng đắn.

1.2.2 Trễ

Trễ liên quan chặt chẽ với băng thông khi nó là một thông số QoS. Với các ứng

dụng giới hạn băng thông thì băng thông càng lớn trễ sẽ càng nhỏ. Đối với các ứng dụng

giới hạn trễ, nhƣ là thoại PCM 64 kb/s, thông số QoS trễ xác định trễ lớn nhất các bit

gặp phải khi truyền qua mạng. Tất nhiên là các bit có thể đến với độ trễ nhỏ hơn.

Trễ đƣợc định nghĩa là khoảng thời gian chênh lệch giữa hai thời điểm của cùng

một bít khi đi vào mạng (thời điểm bít đầu tiên vào với bít đầu tiên ra) .

Với băng thông có nhiều cách tính, giá trị băng thông có thể thƣờng xuyên thay

đổi. Nhƣng thông thƣờng giá trị băng thông đƣợc định nghĩa là số bit của một khung

chia cho thời gian trôi qua kể từ khi bit đầu tiên rời khỏi mạng cho đến khi bit cuối

cùng rời mạng.


17

n 6 5 4 3 2 1

1 1

Bít cuối cùng raBít đầu tiên ra

Bít đầu tiên vào Bít đầu tiên ra

X(bit)

t2 t3

t2t1

Hình (a)

Hình (b)

Hình 1.1 (a) băng thông , (b) trễ

Mối quan hệ giữa băng thông và trễ trong mạng đƣợc chỉ ra trong hình 2.1.

Trong phần (b), t2 – t1 = số giây trễ. Trong phần (a), X bit/ (t3 - t2) = bit/s băng thông.

Nhiều băng thông hơn có nghĩa là nhiều bit đến hơn trong một đơn vị thời gian, trễ

tổng thể nhỏ hơn. Đơn vị của mỗi thông số, bit/s với băng thông hay giây với trễ, cho

thấy mối quan hệ hiển nhiên giữa băng thông và trễ.

Các mạng chuyển mạch gói cung cấp cho các ứng dụng các băng thông biến đổi

phụ thuộc vào hoạt động và bùng nổ của ứng dụng. Băng thông biến đổi này có nghĩa

là trễ cũng có thể biến đổi trên mạng. Các nút mạng đƣợc nhóm với nhau cũng có thể

đóng góp vào sự biến đổi của trễ. Tuy nhiên, thông số QoS trễ chỉ xác định trễ lớn nhất

và không quan tâm tới bất kỳ giới hạn nhỏ hơn nào cho trễ của mạng. Nếu cần trễ ổn

định, một thông số QoS khác phải quan tâm đến yêu cầu này.

Một số nguyên nhân gây ra trễ trong mạng IP:

Trễ do quá trình truyền trên mạng.

Trễ do xử lý gói trên đƣờng truyền.

Trễ do xử lý hiện tƣợng jitter.

Trễ do việc xử lý sắp xếp lại gói đến (xử lý tại đích).

1.2.3 Jitter (Biến động trễ)

Biến động trễ là sự khác biệt về độ trễ của các gói khác nhau trong cùng một

dòng lƣu lƣợng. Biến động trễ có tần số cao đƣợc gọi là jitter với tần số thấp gọi là

eander. Nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tƣợng jitter do sự sai khác trong thời gian

xếp hàng của các gói liên tiếp nhau trong một hàng gây ra.Trong mạng IP jitter ảnh

hƣởng rất lớn tới chất lƣợng dịch vụ của tất cả các dịch vụ. Thông số QoS jitter thiết

lập giới hạn lên giá trị biến đổi của trễ mà một ứng dụng có thể gặp trên mạng. Jitter

không đặt một giới hạn nào cho giá trị tuyệt đối của trễ, nó có thể thể tƣơng đối thấp

hoặc cao phụ thuộc vào giá trị của thông số trễ.

Jitter theo lý thuyết có thể là một giá trị thông số QoS mạng tƣơng đối hay tuyệt

đối. Ví dụ, nếu trễ mạng cho một ứng dụng đƣợc thiết lập là 100 ms, jitter có thể đặt

là cộng hay trừ 10 phần trăm của giá trị này. Theo đó, nếu mạng có trễ trong khoảng

90 đến 110 ms thì vẫn đạt đƣợc yêu cầu về jitter (trong trƣờng hợp này, rõ ràng là trễ


18

không phải là lớn nhất). Nếu trễ là 200 ms, thì 10 phần trăm giá trị jitter sẽ cho phép

bất kỳ trễ nào trong khoảng 180 đến 220 ms. Mặt khác, jitter tuyệt đối giới hạn cộng

trừ 5 ms sẽ giới hạn jitter trong các ví dụ trên trong khoảng từ 95 tới 105 ms và từ

195 tới 205 ms.

Các ứng dụng nhạy cảm nhất đối với giới hạn của jitter là các ứng dụng thời gian

thực nhƣ thoại hay video. Nhƣng đối với các trang Web hay với truyền tập tin qua

mạng thì lại ít quan tâm hơn đến jitter. Internet, là gốc của mạng dữ liệu, có ít khuyến

nghị về jitter. Các biến đổi của trễ tiếp tục là vấn đề gây bực mình nhất gặp phải đối

với các ứng dụng video và thoại dựa trên Internet.

1.2.4 Mất gói

Mất thông tin là một thông số QoS không đƣợc đề cập thƣờng xuyên nhƣ là băng

thông và trễ, đặc biệt đối với mạng Internet. Đó bởi vì bản chất tự nhiên đƣợc thừa nhận

của mạng Internet là "cố gắng tối đa". Nếu các gói IP không đến đƣợc đích thì Internet

không hề bị đổ lỗi vì đã làm mất chúng. Điều này không có nghĩa là ứng dụng sẽ tất yếu

bị lỗi, bởi vì đối với những dịch vụ khác nhau đều đặt ra giá trị ngƣỡng của riêng mình.

Nếu các thông tin bị mất vẫn cần thiết đối với ứng dụng thì nó sẽ yêu cầu bên gửi gửi lại

bản sao của thông tin bị mất. Bản thân mạng không quan tâm giúp đỡ vấn đề này, bởi vì

bản sao của thông tin bị mất không đƣợc lƣu lại tại bất cứ nút nào của mạng.

Thực ra Internet là mạng của các mạng và không có cơ chế giám sát đầy đủ nào

đảm bảo chất lƣợng thông tin truyền. Hiện tƣợng mất gói tin là kết quả của rất nhiều

nguyên nhân :

Quá tải lƣợng ngƣời truy nhập cùng lúc mà tài nguyên mạng còn hạn chế.

Hiện tƣợng xung đột trên mạng LAN.

Lỗi do các thiết bị vật lý và các liên kết truy nhập mạng.

Cho một ví dụ nếu một kết nối bị hỏng, thì tất cả các bit đang truyền trên liên kết

này sẽ không, và không thể, tới đƣợc đích. Nếu một nút mạng ví dụ nhƣ bộ định tuyến

hỏng, thì tất cả các bit hiện đang ở trong bộ đệm và đang đƣợc xử lý bởi nút đó sẽ biến

mất không để lại dấu vết. Do những loại hƣ hỏng này trên mạng có thể xảy ra bất cứ

lúc nào, nên việc một vài thông tin bị mất do lỗi trên mạng là không thể tránh khỏi.

Tác động của mất thông tin là tuỳ thuộc và ứng dụng. Điều khiển lỗi trên mạng

là một quá trình gồm hai bƣớc, mà bƣớc đầu tiên là xác định lỗi. Bƣớc thứ hai là khắc

phục lỗi, nó có thể đơn giản là bên gửi truyền lại đơn vị bị mất thông tin. Một vài ứng

dụng, đặc biệt là các ứng dụng thời gian thực, không thể đạt hiệu quả khắc phục lỗi

bằng cách gửi lại đơn vị tin bị lỗi. Các ứng dụng không phải thời gian thực thì thích

hợp hơn đối với cách truyền lại thông tin bị lỗi, tuy nhiên cũng có một số ngoại lệ (ví

dụ nhƣ các hệ thống quân sự tấn công mục tiêu trên không thể sử dụng hiệu quả với

cách khắc phục lỗi bằng truyền lại).


19

Vì những lý do này, thông số QoS mất thông tin không những nên định rõ một

giới hạn trên đối với ảnh hƣởng của lỗi mà còn nên cho phép ngƣời sử dụng xác định

xem có lựa chọn cách sửa lỗi bằng truyền lại hay không. Tuy nhiên, hầu hết các mạng

(đặc biệt là mạng IP) chỉ cung cấp phƣơng tiện vận chuyển thụ động, còn xác định lỗi,

khắc phục lỗi thƣờng đƣợc để lại cho ứng dụng (hay ngƣời sử dụng).

1.2.5 Tính sẵn sàng (Độ tin cậy)

Là tỉ lệ thời gian mạng hoạt động để cung cấp dịch vụ. Yếu tố này bất kỳ nhà

cung cấp dịch vụ nào tối thiểu cũng phải có. Tổn thất khi mạng bị ngƣng trệ là rất lớn.

Tuy nhiên, để đảm bảo đƣợc tính sẵn sàng chúng ta cần phải có một chiến lƣợc đúng

đắn, ví dụ nhƣ: định kỳ tạm thời tách các thiết bị ra khỏi mạng để thực hiện các công

việc bảo dƣỡng, trong trƣờng hợp mạng lỗi phải chuẩn đoán trong một khoảng thời

gian ngắn nhất có thể để giảm thời gian ngừng hoạt động của mạng. Tất nhiên, thậm

chí với một biệt pháp bảo dƣỡng hoàn hảo nhất cũng không thể tránh đƣợc các lỗi

không thể tiên đoán trƣớc.

Đối với mạng PSTN vì là mạng thoại nên điều này luôn luôn chiếm một vị trí

quan trọng. Mạng đảm bảo hoạt động 24/24 trong ngày , tất cả những ngày lễ, kỉ niệm,

khi nhu cầu lớn hay ngay cả khi nhu cầu giảm xuống rất thấp. Thông thƣờng tỉ lệ thời

gian hoạt động là 99,999% hay 5,25‟/ năm.

Mạng dữ liệu thực hiện công việc đó dễ hơn. Hầu hết mạng dữ liệu dành cho

kinh doanh, và do đó hoạt động trong những giờ kinh doanh, thƣờng là từ 8 giờ sáng đến

5 giờ chiều, từ thứ Hai đến thứ Sáu. Hoạt động bổ trợ có thể thực hiện "ngoài giờ", và

một tập kiểm tra đầy đủ với mục đích phát hiện ra các vấn đề có thể chạy trong ngày

nghỉ.

Internet và Web đã thay đổi tất cả. Mọi mạng toàn cầu phải giải quyết vấn đề

rằng thực sự có một số ngƣời luôn cố gắng truy nhập vào mạng tại một số địa điểm. Và

thậm chí Internet có thể thậm chí có ích ở nhà vào 10 giờ tối hơn là ở cơ quan vào 2 giờ

chiều.

Tuy nhiên, nếu ngƣời sử dụng nhận thức rõ rằng họ không thể có mạng nhƣ

mong muốn trong tất cả thời gian

Tuy nhiên thông số QoS khả dụng thƣờng đƣợc quy cho mỗi vị trí hoặc liên kết

riêng lẻ.

1.2.6 Bảo mật

Bảo mật là một thông số mới trong danh sách QoS, nhƣng lại là một thông số

quan trọng. Thực tế, trong một số trƣờng hợp độ bảo mật có thể đƣợc xét ngay sau

băng thông. Gần đây, do sự đe doạ rộng rãi của các hacker và sự lan tràn của virus trên

mạng Internet toàn cầu đã làm cho bảo mật trở thành vấn đề hàng đầu.


20

Hầu hết vấn đề bảo mật liên quan tới các vấn đề nhƣ tính riêng tƣ, sự tin cẩn và

xác nhận khách và chủ. Các vấn đề liên quan đến bảo mật thƣờng đƣợc gắn với một

vài hình thức của phƣơng pháp mật mã, nhƣ mã hoá và giải mã. Các phƣơng pháp mật

mã cũng đƣợc sử dụng trên mạng cho việc xác nhận (authentication), nhƣng những

phƣơng pháp này thƣờng không liên quan chút nào đến vấn đề giải mã.

Toàn bộ kiến trúc đều xuất phát từ việc bổ sung thêm tính riêng tƣ hoặc bí mật

và sự xác nhận hoặc nhận thực cho mạng Internet. Giao thức bảo mật chính thức cho

IP, gọi là IPSec, đang trở thành một kiến trúc cơ bản để cung cấp thƣơng mại điện tử

trên Internet và ngăn ngừa gian lận trong môi trƣờng VoIP. Thật trớ trêu là mạng

Internet công cộng toàn cầu, thƣờng xuyên bị coi là thiếu bảo mật nhất, đã đƣa vấn

đề về bảo mật trở thành một phần của IP ngay từ khi bắt đầu. Một bit trong trƣờng

loại dịch vụ (ToS) trong phần tiêu để gói IP đƣợc đặt riêng cho ứng dụng để có thể

bắt buộc bảo mật khi chuyển mạch gói. Tuy nhiên lại nảy sinh một vấn đề là không

có sự thống nhất giữa các nhà sản xuất bộ định tuyến khi sử dụng trƣờng ToS.

Ngƣời sử dụng và ứng dụng có thể thêm phần bảo mật của riêng mình vào

mạng, và trong thực tế, cách này đã đƣợc thực hiện trong nhiều năm. Nếu có chút nào

bảo mật mạng, thì nó thƣờng dƣới dạng một mật khẩu truy nhập vào mạng. Các mạng

ngày nay cần một cơ chế bảo mật gắn liền với nó, chứ không phải thêm vào một cách

bừa bãi bởi các ứng dụng.

Một thông số QoS bảo mật điển hình có thể là "mã hoá và nhận thực đòi hỏi

trên tất cả các luồng lƣu lƣợng". Nếu có lựa chọn, thì truyền dữ liệu có thể chỉ cần mã

hoá, và kết nối điện thoại Internet có thể chỉ cần nhận thực để ngăn gian lận.

1.3 Yêu cầu QoS đối với các dịch vụ khác nhau

1.3.1 Ứng dụng E-mail, FTP

E-mail là một dịch vụ phổ biến nhất trên Internet trƣớc khi World Wide Web ra

đời, nó đƣợc đƣa ra để ngƣời sử dụng trên mạng có thể trao đổi các thông báo cho

nhau trên phạm vi thế giới. Bằng dịch vụ này, mọi ngƣời sử dụng máy tính kết nối với

Internet đều có thể trao đổi thông tin với nhau. Đây là một dịch vụ mà hầu hết các

mạng diên rộng đều cài đặt và cũng là dịch vụ cơ bản nhất của một mạng khi gia nhập

Internet. Nhiều ngƣời sử dụng máy tính tham gia mạng chỉ dùng duy nhất dịch vụ này.

Dịch vụ này sử dụng giao thức SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) trong họ giao

thức TCP/IP.

Một điểm mạnh của thƣ điện tử là nó là phƣơng thức trao đổi thông tin nhanh

chóng và thuận tiện. Ngƣời sử dụng có thể trao đổi những bản tin ngắn hay dài chỉ

bằng một phƣơng thức duy nhất. Rất nhiều ngƣời sử dụng thƣờng truyền tập tin thông

qua thƣ điện tử chứ không phải bằng các chƣơng trình truyền tập tin thông thƣờng.

Đặc điểm của dịch vụ thƣ điện tử là không tức thời (off-line) - tất cả các yêu

cầu gửi đi không đòi hỏi phải đƣợc xử lý ngay lập tức. Khi ngƣời sử dụng gửi một bức


21

thƣ, hệ thống sẽ chuyển thƣ này vào một vùng riêng (gọi là spool) cùng với các thông

tin về ngƣời gửi, ngƣời nhận, địa chỉ máy nhận... Hệ thống sẽ chuyển thƣ đi bằng một

chƣơng trình không đồng bộ (background). Chƣơng trình gửi thƣ này sẽ xác định địa

chỉ IP máy cần gửi tới, tạo một liên kết với máy đó. Nếu liên kết thành công, chƣơng

trình gửi thƣ sẽ chuyển thƣ tới vùng spool của máy nhận. Nếu không thể kết nối với

máy nhận thì chƣơng trình gửi thƣ sẽ ghi lại những thƣ chƣa đƣợc chuyển và sau đó sẽ

thử gửi lại một lần nó hoạt động. Khi chƣơng trình gửi thƣ thấy một thƣ không gửi

đƣợc sau một thời gian quá lâu (ví dụ 3 ngày) thì nó sẽ trả lại bức thƣ này cho ngƣời

gửi. Với cơ chế hoạt động nhƣ trên thì rõ ràng đối với dịch vụ E-mail không đòi hỏi

yếu tố thời gian thực do vậy yêu cầu QoS đòi hỏi không quá lớn. Khi mạng xẩy ra tắc

nghẽn các mail có thể ngừng chuyển đi mà có thể đợi khi mạng rỗi trở lại thì thực hiện

truyền đi. Tuy nhiên một yêu cầu đối vơi E-mail đó là độ tin cậy, các gói gửi đi phải

đảm bảo đến đích và nội dung cần phải chính xác hòan toàn. Do vậy đòi hỏi mạng

không bị mất gói, hoặc khi có xẩy ra mất gói thì phải có cơ chế truyền lại an toàn do

vậy E-mail sử dụng TCP.

FTP (File Transfer Protocol) là giao thức truyền một file từ một host tới một

host khác. Hình 1.2 diễn tả tổng quan về FTP

User

Giao tiếp

ngƣời dùng

FTP

FTP Client

`

FTP Server

Server

Ngƣời dùng

tại trạm

File hệ thống

local

File hệ thống

remote

Truyền file

Hình 1.2: FTP truyền file giữa các hệ thống

Dịch vụ FTP có những yêu cầu giống với dịch vụ E-mail về chất lƣợng truyền

dẫn, nó không đòi hỏi nhiều về độ trễ hay jitter, các file có thể đến đích nhanh khi có

nhiều băng thông hay chậm khi băng thông bị hạn chế nhƣng quan trọng các gói nhận

đƣợc phải đầy đủ và không có lỗi. FTP cũng sử dụng giao thức TCP để khi có mất gói

hay lỗi gói thì có sự truyền lại.

1.3.2 Ứng dụng Streaming, âm thanh hình ảnh lưu trước

Có rất nhiều ứng dụng khác nhau chạy trên nền mạng Internet nhƣ Streaming,

Stored Audio và video. Trong các ứng dụng này, các client đƣa ra yêu cầu các file âm

thanh hình ảnh nén đƣợc lƣu trữ trong máy chủ. Các file âm thanh đƣợc lƣu trƣớc có

thể gồm thu thanh bài giảng của một giáo sƣ, một bài hát, một bản giao hƣởng, nội

dung từ một kênh radio quảng bá, hoặc một đoạn ghi âm lịch sử. Các file video đƣợc

lƣu trƣớc có thể gồm có các video về một bài giảng của giáo sƣ, đủ một bộ phim, các

chƣơng trình tivi đã ghi lại từ trƣớc, phim tài liệu, các hình ảnh về các sự kiện lịch sử,


22

các clip nhạc hình hay hoạt hình. Có ba đặc tính quan trọng để phân biệt các lớp ứng

dụng này.

Stored Media: các nội dung media đã đƣợc ghi trƣớc và đƣợc lƣu tại máy chủ.

Do vậy, ngƣời dùng có thể tạm dừng, tua lại và tua nhanh cũng nhƣ chọn điểm xem

của chƣơng trình. Thời gian từ khi một client đƣa ra yêu cầu đến khi hình ảnh hiện ra

tại client vào khoảng 1 tới 10 giây là có thể chấp nhận đƣợc.

Streaming: Trong hầy hết các ứng dụng âm thanh, hình ảnh một máy khách bắt

đầu hiển thị các âm thanh hình ảnh sau khi nó nhận file từ máy chủ. Bằng cách này mà

máy khách sẽ hiển thị đƣợc hình ảnh, âm thanh từ chỗ trong file trong khi nó vẫn nhận

phần còn lại của file từ máy chủ. Kỹ thuật này gọi là streaming, để tránh việc phải

dowload toàn bộ file (và phải chịu độ trễ lớn) trƣớc khi bắt đầu hiển thị ra. Có nhiều

sản phẩm phần mền phục vụ cho streaming đa phƣơng tiện, gồm có RealPlayer của

hãng RealNetwork vàWindows Media của Microsoft. Tuy nhiên cũng có các ứng dụng

nhƣ Napster yêu cầu tòan bộ file phải đƣợc dowload trƣớc khi bắt đầu hiện thị.

Continuous phayout: Khi bắt đầu hiển thị một hình ảnh, nên bắt đầu dựa vào

định thời gốc của hình ảnh. Cách này tạo ra một độ trễ đáng kể cho việc phân phát dữ

liệu. Dữ liệu phải đƣợc nhận từ máy chủ kịp thời cho việc hiển thị ở máy khách; ngƣợc

lại thì mọi thứ trở nên vô nghĩa. Trễn end to end là bắt buộc đối với streaming, stored

media thƣờng ít liên tục hơn so với các chƣơng trình trực tuyến, các ứng dụng tƣơng

tác nhƣ là thoại trên internet và hội nghị truyền hình.

1.3.3 Ứng dụng Streaming cho âm thanh, hình ảnh sống

Lớp ứng dụng này tƣơng tự nhƣ các chƣơng trình radio và tive quản bá cổ điển,

ngoại trừ việc truyền dẫn là thông qua Internet. Các ứng dụng này cho phép một ngƣời

dùng nhận live radio hoặc tivi truyền từ bất cứ nơi nào trên thế giới. Có thể xen trên

Yahoo !Broadcast 2000 và Netradio 2000 trên Internet.

Bởi vì streaming của âm thanh hình ảnh sống không đƣợc lƣu trƣớc, một máy

khách không thể tua nhanh. Hơn nữa với phần dữ liệu đã đƣợc lƣu trong bộ nhớ của

máy khách, thì các hành động tƣơng tác nhƣ là dừng và tua lại là có thể thực hiện ở

một số ứng dụng. Các ứng dụng sống, quảng bá online thƣờng có nhiều máy khách

nhận cùng một chƣơng trình. Việc phân bố ânh thanh/ hình ảnh tới nhiều nơi nhận có

thể đạt đƣợc bằng kỹ thuật multicast.

1.3.4 Ứng dụng Hình ảnh âm thanh tương tác thời gian thực

Lớp ứng dụng này cho phép ngƣời dùng sử dụng âm thanh hình ảnh để kết nối

với ngƣời khác theo thời gian thực. Âm thanh tƣơng tác thời gian thực thƣờng đƣợc đề

cập tới là điện thoại Internet, theo quan điểm từ phía ngƣời dùng, nó tƣơng đƣơng nhiƣ

dịch vụ điện thoại chuyển mạch kênh cổ điển. Điện thoại internet có thể cung cấp bằng

các tổng đài nội bộ PBX, dịch vụ điện thoại đƣờng dài với giá cả thấp. Nó cũng cung

cấp cả dịch vụ tích hợp điện thoại máy tình, kết nối nhóm thời gian thực, các dịch vụ


23

chuyển huớng, định danh ngƣời gọi, lọc ngƣời gọi và nhiều dịch vụ khác. Hiện nay đã

có nhiều sản phẩn điện thoại Internet. Với các video tƣơng tác hay còn gọi là hội nghị

truyền hình thì có sản phẩm NetMeeting của Microsoft. Chú ý rằng các ứng dụng âm

thanh hình ảnh tƣơng tác, một user có thể nói hoặc di chuyển bắt cứ lúc nào. Với một

cuộc hội thoại tƣơng tác giữa nhiều ngƣời, trễ từ lúc một ngƣời nói và di chuyển cho

tới khi hành động đó đƣợc chuyển tới đầu nhận nên nhỏ hơn một vài trăm ms. Với âm

thanh, độ trễ nhỏ hơn 150ms là không thể cảm nhận đƣợc đối với ngƣời nghe. Độ trễ

từ 150ms tới 400ms là có thể chấp nhận đƣợc, và độ trễ lớn hơn 400ms là có thể dẫn

đến cuộc hội thoại mà các bên không hiểu nhau nói gì.

1.3.5 Ví dụ về điện thoại VOIP:

Tầng IP cung cấp các dịch vụ best-effort. Với best-effort các gói đƣợc truyền đi

từ nguồn tới đích một cách nhanh nhất có thể. Hơn nữa, best-effort không đảm bảo bất

cứ điều gì về độ trễ end to end của các gói, hay biến động trễ hay việc mất gói trong

luồng dữ liệu.

Các ứng dụng đa phƣơng tiện tƣơng tác thời gian thực, nhƣ là điện thoại

internet và hội nghị truyền hình thời gian thực thƣờng rất nhẩy cảm với trễ gói, biến

động trễ và mất gói. Chính vì vậy cần phải có các kỹ thuật để đảm bảo các ứng dụng

âm thanh hình ảnh khi truyền qua mạng mà các giá trị về trễ, jitter và mất gói không

vƣợt quá mức quy định. Chúng ta sẽ xem xét một kỹ thuật trong ngữ cảnh là ứng dụng

điện thoại Internet và trong hội nghị truyền hình thời gian thực thì cũng tƣơng tự.

Một ngƣời gọi điện trong ứng dụng VOIP sinh ra một tín hiệu âm thanh gồm có

khoảng có âm và các khoảng lặng. Để tiết kiệm băng thông, ứng dụng điện thoại

internet chỉ sinh ra các gói trong khi nói. Trong khi nói ngƣời gửi sinh ra các byte với

tốc độ 8Kbyte/s, và cứ 20 ms ngƣời gửi tập hợp các byte thành các đoạn. Bởi vậy, số

lƣợng byte trong một đoạn là (20ms).(8byte)=160 byte. Một đoạn đầu mào đƣợc gắn

vào mỗi đoạn. Các đoạn và đầu mào của nó đƣợc đóng gói trong khung UTP, rồi các

khung UTP đƣợc gửi tới giao diện Socket. Bởi vậy trong quá trình nói, một khung

UTP đƣợc gửi định kỳ 20ms.

Nếu nhƣ mỗi gói truyền tới phía nhận với độ trễ cố định, các gói đƣợc nhận ở

phía ngƣời nghe định kỳ 20ms trong quá trình nói. Trong điều kiện lý tƣởng, phía nhận

có thể nghe lại các đoạn một cách đơn giản. Nhƣng, một số gói có thể bị mất và các

gói sẽ không có cùng độ trễ, đặc biệt trong khi xẩy ra tắc nghẽn trên mạng. Vì vậy phía

nhận phải quan tâm tới việc xác định khi nào diễn tả lại đoạn và xác định làm gì với

các đoạn mất.

Hạn chế của dịch vụ Best-effort

Nhƣ đã đề cập dịch vụ best-effort có thể dẫn đến mất gói, trễ lớn và biến động

trễ lớn. Bây giời ta sẽ xem xét vấn đề này một cách chi tiết hơn


24

Mất gói: Giả sử một khung UDP đƣợc sinh ra bởi ứng dụng VOIP. Các khung

UDP đƣợc đóng gói trong IP packet. Khi các packet truyền đi trong mạng, nó phải đi

qua các buffer (hành đợi) trong các router để đi tới đƣờng ra. Hoàn toàn có thể là một

hoặc nhiều hàng đợi trong router bị đầy và không thể tiếp nhận các IP packet. Trong

trƣờng hợp này, các IP packet sẽ bị loại bỏ và phía nhận sẽ không thể nhận đƣợc.

Mất gói có thể loại bỏ bằng cách gửi các gói thông qua TCP mà không dùng

UDP. Bởi TCP truyền lại các gói không nhận đƣợc từ phía đích. Hơn nữa, kỹ thuật

truyền lại không phù hợp với các ứng dụng tƣơng tác thời gian thực nhƣ là VOIP bởi

vì chúng sẽ tăng độ trễ. Hơn nữa, bởi vì đặc tính điều khiển tắc nghẽn của TCP, sau

khi gói mất tốc độ truyền tại phía gửi có thể giảm và làm cho tốc độ này nhỏ hơn tốc

độ ở phía nhận. Điều này có thể có một số trở ngại trong vấn đề nhận dạng âm thanh

tại phía thu. Với lý do đó, hầu hết các ứng dụng VOIP thƣờng chạy trên UDP và

không thực hiện việc truyền lại gói tin.

Thực ra vấn đề mất gói không nghiêm trọng nhƣ chúng ra nghĩ. Thực ra, tỷ lệ

mất gói nằm trong khoảng từ 1% đến 20% có thể chấp nhận đƣợc, dựa vào cách mà

âm thanh mã hóa và truyền đi, và cách mà mất gói có thể che giấu ở phía thu. Ví dụ,

forward error correction (FEC) có thể giúp cho việc che giấu đƣợc sự mất gói. Với

FEC, các thông tin dƣ thừa đƣợc truyền cùng với thông tin gốc để mà một số dữ liệu

gốc lỗi có thể khôi phục lại từ các dữ liệu dƣ thừa. Tuy nhiên, nếu một hoặc một số

đƣờng link giữa ngƣời nhận và ngƣời gửi có tắc nghẽn, các gói mất vƣợt quá 20% thì

khó có thể đảm bảo chất lƣợng âm thanh.

Trễ end to end:

Trễ end to end là gồm có trễ xử lý và trễ hàng đợi trên router, trễ lan truyền, và

các trễ xử lý tại đầu cuối dọc theo đƣờng từ nguồn tới đích. Với những ứng dụng

tƣơng tác cao, nhƣ là VOIP, trễ end to end nhỏ hơn 150ms thì ngƣời nghe sẽ không

cảm nhận đƣợc; trễ giữa 150ms và 400ms có thể chấp nhận đƣợc nhƣng chƣa lý tƣởng;

và trễ vƣợt quá 40 ms sẽ làm hỏng các cuộc hội thoại tƣơng tác bằng âm thanh.

Biến động trễ :

Một thành phần chủ yếu đối với trễ end to end là trễ hành đợi ngẫu nghiê trong

một router. Bởi vì trễ là khác nhau trong mạng, thời gian từ lúc một gói đƣợc sinh ra ở

nguồn cho đến khi nó nhận ở phía thu có thể giao động giữa các gói với nhau. Hiện

tƣợng này đƣợc gọi là jitter.

Một ví dụ, giả sử hai gói liên tiếp nhau trong lúc phát tiếng nói đi vào ứng dụng

VOIP. Ngƣời gửi gửi gói thứ hai 20ms sau khi gửi gói thứ nhất. Nhƣng ở phía nhận,

khoảng thời gian giữa các gói có thể lên đến hơn 20ms. Để làm rõ điều này, giả sử gói

đầu tiên ở gần hàng đợi trống của router, nhƣng sau khi gói thứ nhất rời đi thì tại hàng

đợi có nhiều gói từ nguồn khác đến cùng hàng đợi đó. Do vậy gói thứ hai phải chịu độ

trễ hàng đợi lớn hơn, gói thứ nhất và thứ hai trở nên xa nhau hơn 20ms. Khoảng thời


25

gian giữa các gói cũng có thể nhỏ hơn 20ms. Để thấy rõ điều này, lại giả sử hai gói

liên tiếp trong đó gói thứ nhất đi vào phần cuối của hàng đợi với một số lƣợng lớn các

gói, và gói thứ hai đến hàng đợi trƣớc khi các gói từ nguồn khác tới. Trong trƣờng hợp

này, hai gói đang xét sẽ ở gần kề nhau trong hàng đợi. Nếu nhƣ thời gian để truyền

một gói trong đi ra ngoài nhỏ hơn 20ms thì gói thứ nhất và thứ hai sẽ cách nhau

khoảng thời gian nhỏ hơn 20ms.

Nếu nhƣ phía nhận bỏ qua sự tồn tại của jitter, và khôi phục các đoạn nhƣ là

những gì nhận đƣợc, khi đó sẽ dẫn đến chất lƣợng âm thanh trở nên không nhận ra tại

phía thu. Tuy nhiên jitter có thể đƣợc loại bỏ bằng cách sử dụng sequence number,

timestamps và plauout delay.

Loại bỏ jitter tại đầu thu đối với âm thanh

Đối với ứng dụng âm thanh nhƣ VOIP hoặc âm nhạc theo yêu cầu, phía nhận

nên cung cấp khả năng phát đồng bộ các đoạn âm thanh khi mà vẫn tồn tại jitter mạng.

Điều này thực hiện đƣợc bằng việc kết hợp ba kỹ thuật sau :

Gán vào mỗi đoạn một số liên tục. Ngƣời gửi tăng dãy số liên tục lên một đối

với các gói tin sinh ra.

Gán cho mỗi đoạn một nhãn thời gian. Phía gửi gán mỗi đoạn một thời gian cho

mỗi đoạn đƣợc sinh ra.

Hiển thị trễ các đoạn ở phía nhận. Hiển thị trễ các đoạn âm thanh nhận đƣợc

phải đủ dài để cho các gói nhận đƣợc trƣớc khi lên lịch hiển thị. Trễ hiển thị có thể

đƣợc cố định trong khoảng thời gian trong suốt toàn bộ thời gian hội nghị, hoặc có thể

thay đổi tùy biến trong thời gian hội nghị. Các gói không đến đƣợc trƣớc khi thời gian

lên lịch hiển thị sẽ bị coi là mất; nhƣ đã đề cập, phía nhận có thể sử dụng một số dạng

nội suy tiếng nói để cố gắng làm ẩn đi sự mất gói.

Khôi phục lại gói mất:

Chỉnh sửa dữ liệu phía người gửi (Sender-Based Repair)

Một số kỹ thuật chỉnh sửa dữ liệu với sự tham gia của bên gửi luồng dữ liệu có

thể để phục hồi các gói bị mất. Các kỹ thuật này có thể chia thành hai loại: sự truyền

lại tích cực và mã hoá kênh thụ động. Mã hoá kênh thụ động lại đƣợc chia làm hai

dạng là sửa lỗi trƣớc (FEC: Forward Error Correction) và sự sắp xếp đan xen. FEC có

thể là : không phụ thuộc môi trƣờng (media-independent) hay phụ thuộc môi trƣờng

(media-specific). Sự phân loại này đƣợc thể hiện ở hình 1.3.


26

Sửa lỗi dựa trên ngƣời gửi

Chủ động Thụ động

Truyền lại Đan xen Sửa lỗi trƣớc

Phụ thuộc môi

trƣờng

Độc lập môi

trƣờng

Hình 1.3: Phân loại các kỹ thuật sửa đổi dữ liệu phía người gửi

Để đơn giản cho thảo luận tiếp theo chúng ta tách biệt khái niệm đơn vị dữ liệu

và gói dữ liệu. Một đơn vị là một khoảng thời gian dữ liệu về âm thanh, chúng đƣợc

lƣu trữ ở thiết bị đầu cuối tại công cụ audio. Một gói bao gồm một hay nhiều đơn vị

liên kết với nhau để truyền dẫn trên mạng.

- Sửa lỗi trƣớc (Forward Error Correction)

Một số kỹ thuật hiệu chỉnh lỗi trƣớc đã đƣợc phát triển để khắc phục sự mất

mát dữ liệu trong thời gian truyền dẫn. Bằng cách đƣa thêm dữ liệu vào luồng gửi đi ta

có thể phục hồi đƣợc nội dung của các gói bị mất.

+ FEC độc lập với môi trƣờng (Media-independent FEC)

Có nhiều phƣơng pháp mã hoá FEC không phụ thuộc vào dữ liệu nhƣ là mã hoá

đại số hay mã khối để thêm vào các gói tin trong quá trình truyền dẫn giúp chúng ta

hiệu chỉnh sự mất gói. Mỗi mã có một từ mã riêng và kết hợp với k gói dữ liệu để tạo

ra n-k gói kiểm tra, kết quả là số gói đƣợc truyền trên mạng là n gói.

1 2 3 4

1 2 3 4 FEC

1 2 3 4

1 2 4 FEC

Luồng gốc

Hiệu chỉnh lỗi trƣớc

Mất gói

Luồng khôi phục

Hình 1.4: Sửa đổi dữ liệu sử dụng FEC

Có rất nhiều cách mã hoá khối song ở đây chỉ đề cập đến hai cách là : mã hoá

chẵn lẻ và mã Reed-Solomon. Các cách mã hoá khối này đầu tiên đƣợc sử dụng để

phát hiện và hiệu chỉnh các lỗi trong luồng bít truyền dẫn bằng cách tạo ra các bít kiểm

tra từ các bít dữ liệu. Một luồng các gói đƣợc truyền đi chúng ta quan tâm tới sự mất

mát các gói tin của nó vì vậy chúng ta phải áp dụng cách mã hoá khối thông qua các

các bít trong các khối của các gói tin.


27

Trong mã hoá chẵn lẻ các thao tác XOR đƣợc áp dụng cho một nhóm các gói để

tạo ra các gói tin chẵn lẻ phù hợp. Trong giản đồ hình 1.4 thì cứ n-1 gói dữ liệu lại

truyền đi một gói chẵn lẻ. Với điều kiện chỉ mất một gói trong n gói dữ liệu đƣợc

truyền đi thì gói mất đó sẽ đƣợc phục hồi lại. Có nhiều cách mã hoá chẵn lẻ khác nhau

bắt nguồn từ sự tổ hợp khác nhau về XOR của các gói. Một vài cách mã hoá kiểu này

đƣợc đề cập bởi Budge và đã đƣợc tổng kết bởi Rosenberg và Schulzrinne.

Mã Reed- Solomon (RS) rất nổi tiếng về việc hiệu chỉnh các lỗi. Việc mã hoá

dựa trên thuộc tính của các đa thức. Bản chất của mã hoá RS là lấy một số từ mã và sử

dụng chúng làm hệ số của đa thức f(x).

Phƣơng pháp FEC có nhiều ƣu điểm. Trƣớc tiên, về cách mã hoá độc lập với

môi trƣờng, các thao tác của FEC không phụ thuộc vào nội dung gói tin và khi sửa

chữa sẽ lập lại chính xác vị trí của gói tin bị mất. Các thao tác tính toán nhằm khắc

phục gói tin bị mất và khôi phục chúng là rất đơn giản. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp

này là thêm độ trễ, tăng băng thông và công cụ mã hoá khó khăn.

+ FEC phụ thuộc vào môi trƣờng (Media-specific FEC)

Một cách đơn giản để chống lại sự mất gói tin là truyền mỗi khối audio trong

nhiều gói. Nếu một gói bị mất thì nội dung của gói khác có khối tƣơng tự sẽ khôi phục

lại gói bị mất đó. Nguyên lý này đƣợc minh hoạ trong hình 1.5. Cách làm này đƣợc đề

nghị bởi Hardman và Bolot và đƣợc mở rộng bởi Podolsky.

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 4

Luồng gốc

Môi trƣờng riêng FEC

Mất gói

Khôi phục luồng

1

1 2 3

3

Hình 1.5: Sửa chữa sử dụng FEC phụ thuộc vào môi trường.

Bản sao truyền dẫn đầu tiên của dữ liệu audio đƣợc truyền nhƣ là mã hoá chính

và sau đó truyền tiếp theo nhƣ là mã hoá phụ. Ta có thể gửi lƣợc đồ mã hoá phụ giống

nhƣ lƣợc đồ mã hoá chính. Nhƣng thƣờng thì sơ đồ mã hoá phụ có băng thông nhỏ

hơn và chất lƣợng thấp hơn sơ đồ mã hoá chính.

Lựa chọn sơ đồ mã hoá là vấn đề khó khăn và phụ thuộc vào cả yêu cầu băng

thông và độ phức tạp tính toán của bộ mã hoá (Erdol sử dụng phƣơng pháp mã hóa và

giải mã thông qua việc đo và thống kê các bit 0 (zero) trong khoảng thời gian ngắn).

Ƣu điểm của việc sử dụng sơ đồ này là ít phải thực hiện tính toán và có thể nhanh


28

chóng đƣợc mã hoá. Hardman và Bolot đề nghị sử dụng cách mã hoá phân tích-tổng

hợp tốc độ bít thấp chẳng hạn nhƣ LPC (2,4-5,6 kb/s) và mã hoá GSM toàn tốc

(13kb/s).

Nếu bộ mã hoá chính dùng bộ xử lý mạnh để cho ta chất lƣợng vừa phải và

băng thông thấp thì bộ mã hoá phụ có thể sử dụng giống nhƣ bộ mã hoá chính. Một ví

dụ của trƣờng hợp này là bộ mã hoá G.723.1 của hiệp hội viễn thông quốc tế ITU sử

dụng một phần lớn sức mạnh tính toán của bộ xử lý cá nhân, nó cho ta độ rộng băng

thông thấp (5,3/6,3 kb/s).

Sử dụng FEC phụ thuộc vào môi trƣờng thì ta phải chịu một tiêu đề gói lớn.

Trong ví dụ sử dụng 8 kHz PCM (64 kb/s) nhƣ là sơ đồ mã hoá chính và GSM (13

kb/s ) làm mã hoá phụ thì kết quả là kích thƣớc của gói dữ liệu sẽ tăng thêm 20%.

Giống nhƣ sơ đồ FEC độc lập với môi trƣờng thì tiêu đề của FEC phụ thuộc vào môi

trƣờng có thể thay đổi. Tuy nhiên, không giống nhƣ các giản đồ mã hoá khác, tiêu đề

của gói tin trong FEC phụ thuộc vào môi trƣờng có thể giảm đi mà vẫn có thể phục hồi

đƣợc gói bị mất nhƣng với mức chất lƣợng thấp hơn. Giảm tiêu đề gói đã đƣợc sử

dụng cho các ứng dụng audio.

Khác với nhiều công nghệ phía đầu gửi khác đã đƣợc thảo luận, sử dụng FEC

phụ thuộc vào môi trƣờng có ƣu điểm là độ trễ thấp chỉ có độ trễ gói đơn đƣợc thêm

vào. Điều này phù hợp cho các ứng dụng mang tính tƣơng tác.

- Đan xen (Interleaving)

Khi kích thƣớc của khối nhỏ hơn kích thƣớc của gói tin và trễ từ đầu cuối tới

đầu cuối là không quan trọng, đan xen (interleaving) là kỹ thuật hữu ích cho việc giảm

hiệu ứng mất gói. Trƣớc khi truyền các khối đƣợc sắp xếp lại. Các khối cạnh nhau

đƣợc tách ra xa nhau với khoảng cách đảm bảo trong luồng đƣợc truyền dẫn và lập lại

thứ tự các gói tin tại bên nhận. Đan xen làm giảm hiệu ứng mất gói. Nếu cho ví dụ các

khối có chiều dài là 5ms và các gói chiều dài 20 ms (tức là 4 khối trong một gói) thì

gói thứ nhất chứa các khối 1, 5, 9, 13; các khối của gói thứ hai là 2, 4, 6, 14. Thí dụ

minh hoạ đƣợc thể hiện trên hình 1.6.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 5 9 13 2 6 10 14 3 7 11 15 4 8 12 16

1 5 9 13 2 6 10 14 4 8 12 16

1 2 4 5 6 8 9 10 12 13 14 16

Luồng ban đầu

Đan xen luồng

Mất gói

Khôi phục luồng

Hình 1.6: Các khối được đan xen trong nhiều gói


29

Khi xuất hiện mất một gói đơn từ dòng lƣu lƣợng đƣợc đan xen thì kết quả là

tạo ra nhiều các khe nhỏ trong dòng dữ liệu khôi phục, khác với xuất hiện một khe lớn

trong dòng dữ liệu không đan xen.

Nhƣợc điểm của đan xen là nó làm tăng thêm độ trễ. Đây là giới hạn của sử

dụng kỹ thuật cho các ứng dụng tƣơng tác. Bởi vậy nó thƣờng chỉ đƣợc sử dụng cho

các ứng dụng không tƣơng tác. Ƣu điểm chính của đan xen là nó không yêu cầu dùng

thêm băng thông cho dòng dữ liệu truyền.

- Sự phát lại gói tin (Retransmission)

Các ứng dụng audio tƣơng tác bị giới hạn độ trễ và yêu cầu trễ từ đầu cuối tới

đầu cuối nhỏ hơn 250 ms. Đây là lý do không thể sử dụng việc truyền lại cho các gói

bị mất. Nếu trễ từ đầu cuối tới đầu cuối nhỏ thì vẫn có thể chấp nhận đƣợc.

Sơ đồ multicast tin cậy đƣợc phát triển rộng khắp dựa trên việc truyền lại các

gói bị mất là SRM (Scaleble Reliable Multicast). Khi các phần tử của một SRM phát

hiện ra mất gói, nó sẽ đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên xác định bởi khoảng cách

từ nguồn có dữ liệu bị mất và sau đó truyền đa hƣớng các yêu cầu sửa chữa.

Trong khi các giao thức SRM và tƣơng tự sẽ phù hợp cho truyền đa hƣớng tin

cậy của dữ liệu, chúng không phù hợp cho các luồng đa phƣơng tiện chẳng hạn nhƣ là

audio. Điều này là bởi vì chúng không giới hạn trễ truyền dẫn và khắc phục gói bị mất

có thể lấy một lƣợng bất kỳ của thời gian. Một số lƣợng lớn các giao thức truyền đa

hƣớng tin cậy. Có rất nhiều các giao thức truyền đa hƣớng tin cậy đã đƣợc biết tới

nhƣng mà không phù hợp cho luồng đa phƣơng tiện do đó sẽ không đƣợc nghiên cứu ở

đây. Lý do tƣơng tự nhƣ vậy TCP là không phù hợp cho audio truyền đẫn đơn hƣớng.

Nói nhƣ vậy không có nghĩa là các giản đồ truyền lại gói tin không đƣợc sử

dụng cho luồng đa phƣơng tiện, Các giao thức có thể đƣợc sử dụng để truyền dẫn lại

nhƣng giới hạn cho phép yêu cầu truyền lại cho một khối dữ liệu. Giản đồ truyền dẫn

lại làm việc tốt khi tỉ lệ mất gói là tƣơng đối nhỏ. Khi tỉ lệ mất gói tăng lên thì yêu cầu

truyền dẫn lại gói tin tăng lên.

Việc truyền đẫn lại một khối tín hiệu audio không cần thiết phải truyền dẫn gói

tin nguồn mà khối có thể mã hoá lại với băng thông nhỏ hơn. Có sự tƣơng đồng về

truyền lại và truyền thêm thông tin dƣ thừa và một giao thức có thể có cả truyền dẫn

lại và truyền dẫn dƣ thừa thông tin. Điều này cho phép bên nhận không tham gia vào

việc xử lý các gói tin truyền lại nếu trễ xuất hiện là lớn.

Các kỹ thuật sửa lỗi phía người nhận (Receiver-based repair)

Chúng ta có một số kỹ thuật để che giấu lỗi có thể sử dụng tại bên nhận của

dòng audio và không yêu cầu sự giúp đỡ từ bên gửi. Kỹ thuật này sử dụng khi sơ đồ

phục hồi ở bên gửi thất bại trong hiệu chỉnh tất cả các lỗi hoặc khi bên gửi của dòng

dữ liệu không thể tham gia vào quá trình phục hồi.


30

Sơ đồ che giấu lỗi dựa vào kết quả lặp lại gói tin bị lỗi trong luồng lƣu lƣợng

truyền dẫn. Điều này có thể thực hiện đƣợc với tín hiệu âm thanh. Kỹ thuật này sử

dụng cho luồng lƣu lƣợng có tỉ lệ mất gói nhỏ (<15%) và dùng cho các gói nhỏ (4-40

ms). Khi mà gói tin có độ dài lớn thì kĩ thuật này sẽ không áp dụng đƣợc vì nó gây lỗi

ở phía ngƣời nghe.

Phân loại kỹ thuật phục hồi phía nhận đƣợc thể hiện trong hình 1.7. Các kỹ

thuật này đƣợc phân làm 3 loại:

Sửa lỗi dựa trên

đầu thu

Chèn Nội suy Phục hồi

Nối Mô phỏng

góiThay thế Nội suy trạng

thái phát

Khôi phục

dựa trên mô

hình

Thay thế

bƣớc sóngTái tạo cƣờng độ

bƣớc sóng

Cải thiện thang

thời gian

Hình 1.7: Phân loại các kỹ thuật che dấu lỗi

Chèn: Sửa chữa trên cơ sở chèn (Insertion-Based) đƣợc thực hiện chèn bằng

cách chèn các gói lấp đầy vào các vị trí gói mất. Các gói đƣợc sử dụng để chèn có thể

là khoảng lặng, tiếng ồn hoặc gói nhận đƣợc trƣớc đó. Với kỹ thuật lặp sẽ thay thế các

gói bị mất bằng các gói ngay trƣớc gói đó. Nó có độ phức tạp thấp và thực hiện dễ

dàng. Trong một số trƣờng hợp phƣơng pháp này có thể cho kết quả tốt.

Nội suy: Phƣơng pháp này sử dụng một vài dạng tính toán và nội suy để đƣa ra

đƣợc gói tin tƣơng tự nhƣ gói bị mất. Các kỹ thuật này gặp nhiều khó khăn trong thực

hiện và yêu cầu tính toán nhiều so với sơ đồ chèn.

Tái tạo lại: Máy thu sẽ tìm cách tái tạo lại gói tin bị mất từ các gói tin nhận

đƣợc. Cách này cũng khó thực hiện nhƣng nó có thể cho kết quả tốt.

1.3.6 Các lớp dịch vụ

Dƣới đây là bảng phân ra một số loại ứng dụng phổ biến cũng nhƣ các yêu cầu

tài nguyên của chúng.

Bảng 1.2: Các ứng dụng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ

STT Tên ứng dụng Mất gói Băng thông Nhậy cảm với trễ

và jitter

1 Truyền file

FTP

Không mất gói Không đòi hỏi cố định Không

2 E-mail Không mất gói Không đòi hỏi cố định Không

3 WEB Không mất gói Không đòi hỏi cố định Không


31

4 Âm thanh hình

ảnh thời gian

thực

Có thể mất gói

ở một mức

nhất định

Đòi hỏi cố định

Âm thanh: từ vài Kb

đến 1Mb

Hình ảnh: từ 10Kb đến

8Mb

Có, khoảng 100ms

5 Âm thanh hình

ảnh đƣợc lƣu

trƣớc


ở một mức

nhất định

Đòi hỏi cố định

Âm thanh: từ vài Kb

đến 1Mb

Hình ảnh: từ 10Kb đến

8Mb

Có, khoảng vài

giây

6 Game tƣơng

tác


ở một mức

nhất định

Có, khoảng 100ms

7 Ứng dụng tài

chính

Không mất gói Không đòi hỏi cố định Đối với các loại

giao dịch thì có.

Đối với các trao

đổi dữ liệu thì

không

Tất cả các ứng dụng đều yêu cầu một mức chất lƣợng dịch vụ nhất định, mỗi

úng dụng đều có một số đặc tính cơ bản khác nhau. Để nhận biết các các yêu cầu chất

lƣợng dịch vụ, hệ thống thƣờng nhận biết qua các lớp dịch vụ. Theo quan điểm của

ITU-T, khuyến nghị I-1541 các lớp dịch vụ đƣợc chia thành các mức nhƣ trên bảng

1.3 dƣới đây:

Bảng 1.3 : Các mức chất lượng dịch vụ

Lớp QoS Các đặc tính QoS

0 Thời gian thực, nhậy cảm với jitter, tƣơng tác cao

1 Thời gian thực, nhậy cảm với jitter, tƣơng tác

2 Dữ liệu chuyển giao, tƣơng tác cao

3 Dữ liệu chuyển giao, tƣơng tác

4 Tổn hao thấp (chuyển giao ngắn, dữ liệu video)

5 Các ứng dụng nguyên thủy của IP

Nhƣ vật tham số thời gian thực và tƣơng tác cao đƣợc đặt lên hành đầu đối với

mạng IP, phần lớn các ứng dụng thực hiện tốt trong các mạng chuyển mạch hƣớng kết


32

nối (chuyển mạch kênh và ATM) đáp ứng tốt đƣợc các yêu cầu này. Trong khi mạng

IP truyền thống không hỗ trợ QoS cho các dịch vụ thời gian thực.

1.4 Một số kỹ thuật hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ

Phân loại-Nhận dạng luồng: Để cung cấp sự ƣu tiên cho một số luồng nhất định,

thì luồng phải đƣợc nhận dạng và nếu cần còn phải đánh dấu. Hai nhiệm vụ này lại

thƣờng liên quan đến việc phân loại luồng. Khi gói đƣợc nhận dạng nhƣng không đƣợc

đánh dấu, thì phân loại đƣợc gọi là trên cơ sở từng chặng. Đó là khi việc phân loại chỉ

liên quan đến thiết bị chứa gói đó mà không đƣợc chuyển tới bộ định tuyến kế tiếp.

Điều này xảy ra cùng với cơ chế xếp hàng theo yêu cầu (CQ) và xếp hàng ƣu tiên

(PQ). Khi các gói đƣợc đánh dấu cho việc sử dụng trong toàn mạng, các bit ƣu tiên IP

có thể đƣợc thết lập.

Xếp hàng: Do bản chất cụm của lƣu lƣợng audio/video/data, thỉnh thoảng lƣu

lƣợng vƣợt quá tốc độ của đƣờng truyền (hay băng thông), ở trƣờng hợp này thì bộ

định tuyến sẽ phải làm gì? Một cách để các phần tử mạng giải quyết vấn đề tràn lƣu

lƣợng là sử dụng thuật toán hàng đợi để sắp xếp lƣu lƣợng và sau đó xác định một số

phƣơng pháp để ƣu tiên ở đầu ra hàng đợi. Một số cơ chế hàng đợi hiện nay là:

Xếp hàng theo nguyên tắc vào trƣớc ra trƣớc (FIFO).

- Xếp hàng ƣu tiên (PQ).

- Xếp hàng theo yêu cầu (CQ).

- Xếp hàng theo trọng số phù hợp (WFQ).

- Xếp hàng theo tải trọng phụ thuộc vào lớp (CB-WFQ).

Mỗi thuật toán xếp hàng đƣợc thiết kế để giải quyết các vấn đề lƣu lƣợng mạng

cụ thể và có ảnh hƣởng đặc biệt lên chất lƣợng của mạng. Thuật toán xếp hàng có hiệu

lực khi xảy ra tắc nghẽn. Nếu hàng đợi không tắc nghẽn, không cần phải xếp các gói

trong hàng đợi mà phân phát trực tiếp các gói tới giao diện.

Quản lý hàng đợi: Do các hàng đợi có kích thƣớc hữu hạn nên chúng có thể bị

tràn khi ta chèn đầy lƣu lƣợng quá mức. Khi hàng đợi đầy, các gói tin đến sẽ không

đƣợc xếp vào hàng đợi mà sẽ bị bỏ đi (thậm chí đó là các gói đó có độ ƣu tiên cao).

Do đó các cơ chế quản lý hàng đợi cần thiết phải thực hiện hai việc sau:

- Đảm bảo hàng đợi không đầy để còn có chỗ cho các gói có độ ƣu tiên cao.

- Đƣa ra một số tiêu chuẩn cho phép loại bỏ các gói có độ ƣu tiên thấp trƣớc các

gói có độ ƣu tiên cao.

Tránh tắc nghẽn là một hình thức của quản lý hàng đợi. Kỹ thuật tránh tắc nghẽn

giám sát tải trọng lƣu lƣợng trên mạng nhằm cố gắng tiên đoán trƣớc và tránh xảy ra

nghẽn tại những nút cổ chai của mạng, điều này ngƣợc lại kỹ thuật quản lý tắc nghẽn,

bởi vì kỹ thuật quản lý tắc nghẽn chỉ hoạt động sau khi tắc nghẽn xảy ra. Công cụ

tránh tắc nghẽn cơ bản của Cisco là WRED .


33

Lập chính sách: Lập chính sách bao gồm các bƣớc sau:

- Một vài lƣu lƣợng có thể đƣợc hạn chế tới một tốc độ cụ thể.

- Những gói vƣợt quá mức quy định có thể bị huỷ hay đánh dấu đặc biệt.

Các bƣớc trong việc định dạng lƣu lƣợng:

- Lƣu lƣợng đƣợc hạn chế tới một tốc độ cụ thể đảm bảo phù hợp với các chính

sách định ra cho nó.

- Những gói vƣợt quá mức quy định sẽ đƣợc xếp vào hàng đợi chứ không bị huỷ

hay đánh dấu giống nhƣ việc lập chính sách.

Có thể sử dụng định dạng lƣu lƣợng để:

- Kiểm soát việc sử dụng băng thông hiện có.

- Thiết lập chính sách lƣu lƣợng.

- Điều phối luồng lƣu lƣợng để tránh tắc nghẽn.

Lập lịch: Lập lịch đặc trƣng về điều khiển thời gian của việc lƣu thoát gói khỏi

mỗi hàng đợi. Lập lịch liên quan mật thiết tới hàng đợi-thƣờng tại giao diện đầu ra

hƣớng tới router hoặc host tiếp theo, nhƣng cũng có thể là tại các điểm hàng đợi trong

một router. Nhƣ vậy lập lịch có nhiệm vụ đơn giản là lôi các gói ra khỏi hàng đợi

nhanh bằng khả năng kết nối có thể chuyển đƣợc. Bộ lập lịch tồn tại trong các router

có kiến trúc CQS, mỗi giao diện có một tầng bộ lập lịch chia sẻ khả năng chứa của kết

nối đầu ra giữa sự kết hợp các hàng đợi trong giao diện.

Bộ lập lịch chủ yếu cƣỡng chế quyền ƣu tiên tƣơng đối, hạn chế trễ, hoặc băng

thông chủ định giữa các lớp lƣu lƣợng khác nhau. Một bộ lập lịch có thể thiết lập băng

thông khả dụng nhỏ nhất cho một lớp đặc biệt bằng cách đảm bảo rằng các gói đƣợc

lấy ra khỏi hàng đợi có quan hệ với các lớp đó một cách thông thƣờng.


34

Kết luận chƣơng

Chƣơng I nói về tổng quan chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP. Trình bày khái

niệm chất lƣợng dịch vụ, với các thông số, các nguyên tắc với những đặc tính kỹ thuật

cơ chế của nó. Ngoài ra đề cập đến một số ứng dụng thực tế và phân tích các yêu cầu

khác nhau của chúng về chất lƣợng dịch vụ. Ở các chƣơng sau sẽ trình bày chi tiết

hơn những vấn đề trình trên.


35

CHƢƠNG II:

CÁC KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ

Nhập đề:

Sau khi kết thúc chƣơng I chúng ta đã có cái nhìn tổng quan về các yêu cầu về

chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP khi mà mạng phải hỗ trợ truyền tải cùng lúc nhiều

lại dịch vụ khác nhau. Mỗi loại dịch vụ khác nhau đều có những đòi hỏi khác nhau về

độ trễ, jitter, tỷ lệ mất gói và độ lƣu thoát. Trong chƣơng II chúng ta sẽ nghiên cứu về

những phƣơng pháp kỹ thuật đƣợc cài đặt trên các bộ định tuyến, đây là nội dung

quan trọng nhất để thể hiện trong các mô hình đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trong

mạng IP.

2.1 Kỹ thuật đo lƣu lƣợng và mầu hóa lƣu lƣợng

Để thực hiện việc hạn chế lƣu lƣợng, các bộ định tuyến thƣờng sử dụng kỹ

thuật đo lƣu lƣợng nhằm xác định tốc độ dữ liệu đầu vào có phù hợp với tốc độ cam

kết hay không. Các khối đo lƣu lƣợng thƣờng sử dụng mô hình toán gọi là góa rò

token để xác định và hạn chế lƣu lƣợng. Mô hình gáo giò token gồm hai thành phần:

Token mang ý nghĩa về số bit đƣợc đƣa vào mạng; góa giò là nơi lƣu trữ các token và

độ sâu của gáo thể hiện kích thƣớc của gói. Có hai dạng đo lƣu lƣợng và màu hóa lƣu

lƣợng: Đánh dấu ba mầu tốc độ đơn srTCM (single rate Three Color Marker) và đánh

dấu ba mầu hai tốc độ trTCM (two rate Three Color Marker).

2.1.1 Đánh dấu ba mầu tốc độ đơn

Kỹ thuật đánh dấu ba mầu tốc độ đơn đƣợc định nghĩa trong RFC 2696,

srTCM dùng để đặt chính sách cho một luồng đơn tốc độ CIR. Nó đo tốc độ lƣu

lƣợng dựa vào kết quả đánh dấu các gói theo ba mầu. Ba mầu là xanh đỏ vàng thể

hiện tốc độ tƣơng thích tốc độ theo cấp độ giảm dần.

srTCM có hai chế độ là chế độ mù mầu và chế độ rõ mầu. Chế độ mù mầu thì

coi các gói đến không có mầu, còn chế độ rõ mầu thì các gói đến sẽ đƣợc quan tâm

tới mầu đã đƣợc đánh dấu từ trƣớc.

Mục đích của scTCM là đảm bảo tốc độ lƣu lƣợng trung bình dài hạn của

ngƣời sử dụng trong tốc độ thông tin cam kết CIR. Khoảng thời gian dài hạn không

tƣơng thích với khoảng thời gian áp dụng chính sách vì mục đích của chính sách là

xác định các luồng lƣu lƣợng vi phạm các tốc độ thỏa thuận trƣớc và đánh dấu các gói

tin để chuyển chúng đi. Do đó các gói tin sẽ chuyển đi ngay mà không lƣu lại ở bộ

định tuyến một thời gian dài để chờ CIR đƣợc 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 CBS và CIR thay cho CIR.


36

Hình 2.1 dƣới đây chỉ ra khoảng thời gian CBS trong CIR của tốc độ lƣu lƣợng

đầu vào đơn.

Thời gian…….

Vị trí byte

Thời gian đo CIR

Thời gian đo CBS

Hình 2.1: Khoảng thời gian đo CBS và CIR

Đánh dấu 3 mầu tốc độ đơn srTCM gồm 2 kiểu gáo token, gáo token C và gáo

token E nhƣ trên hình 2.2. Độ sâu gáo C là kích thƣớc bùng nổ cam kết CBS, gáo C

đƣợc khởi tạo đầy với số token Tc=CBS. Độ sâu của gáo E là kích thƣớc bùng nổ quá

hạn EBS. Gáo E cũng đƣợc khởi tạo đầy với số lƣợng Te+EBS. Cả hai bộ đếm token

Tc và Te đƣợc cập nhật tại tốc độ CIR, ví dụ tại thời điểm 1/CIR giây.

Gáo rò C Gáo rò E

CBS EBS

Thời gian

CIR/sec

1/CIR sec

Hình 2.2 (a): Gáo C và gáo E ở chế độ mù mầu

B byteSo sánh B

với Tc và Te

Tc >=B

Xanh Vàng Đỏ

Te>=B Te<B

Tc<B

Gói vào

không bị

đánh dấu

Gói ra bị đánh dấu

Hình 2.2 (b): srTCM ở chế độ mù mầu

Thuật toán cập nhật của hai gáo nhƣ sau:

Tại khoảng thời gian cập nhật, nếu gáo C không đầy (Tc<CBS) thì Tc sẽ tăng

lên 1 (Tc:=Tc+1).

Nếu gáo C đầy mà gáo E không đầy (Tc=CBS và Te<EBS) thì Tc không thay

đổi và Te tăng lên1 (Te:=Te+1).

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


37

Hình 2.2 (b) chỉ ra phƣơng pháp hoạt động của chế độ mù mầu srTCM, một

gói không đánh dấu có kích thƣớc B byte đến tại thời điểm t.

Đầu tiên, bộ đếm so sánh kích thƣớc B với token hiện thời của gáo C (Tc), nếu

gáo C đủ chỗ (BTc) thì gói đƣợc đánh dấu mầu xanh, Tc sẽ giảm đi một lƣợng B

(Tc:=Tc-B).

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

E còn đủ chỗ (BTe) gói sẽ đƣợc đánh dấu mầu vàng và Te:=Te-B. Khi đó gáo C

không sử dụng nên Tc không thay đổi trạng thái.

Cuối cùng, nếu gáo E cũng không đủ chỗ (B>Te), gói sẽ đƣợc đánh dấu mầu

đỏ và cả Tc và Te không thay đổi trạng thái.

Hình 2.3 thể hiện chế độ họat động rõ mầu của srTCM, nó tƣơng ứng nhƣ

trong chế độ mù mầu. Các gói mầu xanh kích thƣớc B bytes đến tại thời điểm t.

Vẫn giữ mầu xanh nếu TcB và Tc:=Tc-B.

Đƣợc đánh dấu mầu vàng nếu Tc BTe và Te:=Te-B.

Đánh dấu mầu đỏ nếu Te=B Tc=B Te<B

Đỏ Đỏ Đỏ Đỏ

Vàng Vàng Vàng Đỏ

Xanh Xanh Vàng Đỏ

Hình 2.3: srTCM ở chế độ rõ mầu

Các gói mầu vàng có thể giữ nguyên mầu vàng hoặc chuyển sang mầu đỏ và

không thể chuyển sang mầu xanh. Các gói đỏ luôn giữ mầu đỏ và không bao giờ

chuyển sang tới cấp độ mầu xanh hoặc vàng.

2.1.2 Đánh dấu ba mầu hai tốc độ

Bộ đánh dấu 3 mầu hai tốc độ đƣợc định nghĩa bởi RFC 2698. trTCM sử dụng

cho cả tốc độ thông tin đỉnh PIR và tốc độ thông tin cam kết. Giống nhƣ srTCM,

trTCM có hai chế độ họat động: Chế độ mù mầu và chế độ rõ màu. Đánh dấu 3 mầu

hai tốc độ đƣợc cấu hình bởi các chế độ hoạt động và các tham số PIR, CIR, PBS và

CBS.

Bộ đánh dấu 3 mầu hai tốc độ trTCM hoạt động với hai gáo rò: Gáo rò token C

và gáo rò token P. Gáo rò token C đƣợc dùng để điều khiển CIR và góa rò token P

điều khiển PIR.Gáo rò C trong trTCM tƣơng tự nhƣ trong srTCM, gáo rò P có độ sâu


38

cân bằng với kích thƣớc bùng nổ đỉnh PBS và đƣợc cập nhật tại tốc độ PIR (thí dụ tại

thời điểm 1/PIR giây nhƣ trên hình 2.4(a)).

Gáo rò C Gáo rò P

CBS EBS

Thời gian

CIR/sec

1/CIR sec

Thời gian

PIR/sec

1/PIR sec

Hình 2.4 (a): Gáo rò C và P trong trTCM

B byteSo sánh với

Tp

So sánh

với Tc

Tp>=B Tp=B

Vàng Đỏ

Xanh Đỏ

Gói vào

không tô mầu

Gói ra tô mầu

Hình 2.4 (b): trTCM ở chế độ mù mầu

Chế độ hoạt động mù màu đƣợc mô tả trên hình 2.4(b). Giả thiết các gói không

màu có kích thƣớc B đến tại thời điểm t. Gói tin kích thƣớc B sẽ so sánh với token

trong gáo rò P.

Nếu gáo rò P không đủ chỗ (B > Tp), gói tin sẽ đƣợc đánh dấu bằng màu đỏ

bất kể C có đủ hay không.

Nếu gáo P đủ chỗ (Tp ≥ B), gói kích thƣớc B đƣợc so sánh với bộ đếm token

trong gáo C, Tc.

Nếu (Tc ≥ B), gói đƣợc đánh dấu màu xanh và Tp:=Tp-B và Tc:=Tc-B.

Nếu (Tc < B), gói đƣợc đánh dấu màu vàng và Tp:=Tp-B.

Chế độ hoạt động rõ màu chỉ ra trên hình 2.5. Giống nhƣ chế độ hoạt động của

srTCM, các gói đến không thể cải thiện cấp độ tốt hơn (luôn luôn bằng hoặc nhỏ hơn

cấp độ đƣa tới). Giả thiết các gói đã đƣợc đánh dấu màu tới:

Nếu gói đã đƣợc đánh dấu màu đỏ, gói sẽ đƣợc đánh dấu lại màu đỏ và các gáo

rò đƣợc bỏ qua.

Nếu gói đã đƣợc đánh dấu màu vàng, nó đƣợc đánh dấu màu đỏ khi B≤ Tp và

Tp:=Tp-B; đƣợc đánh dấu màu vàng nếu Tp>B.

Nếu gói đã đƣợc đánh dấu màu xanh, nó đƣợc chuyển sang màu:

Đỏ, nếu Tp=B

Tp=B Tc<B

Đỏ Đỏ Đỏ Đỏ

Vàng Vàng Vàng Đỏ

Xanh Xanh Vàng Đỏ

Hình 2.5: Chế độ rõ mầu với trTCM

2.2 Kỹ thuật quản lý hàng đợi tích cực

Trong kỹ thuật quản lý hàng đợi tích cực gồm có 3 kiểu cơ bản: RED, WRED

và ECN. Dƣới đây, chúng ta xem xét chi tiết các kiểu hàng đợi này.

2.2.1 Kỹ thuật loại bỏ gói ngẫu nhiên sớm RED

RED phát hiện nguy cơ tắc nghẽn và loại bỏ gói ngẫu nhiên từ bộ đệm. Hình

2.6 thể hiện sơ đồ nguyên lý hoạt động của kỹ thuật loại bỏ gói ngẫu nhiên sớm. Nhƣ

chỉ ra trên hình, phần quan trọng nhất của RED là dự đoán tắc nghẽn và hồ sơ loại bỏ

gói.

Khối dự đoán

tắc nghẽnHồ sơ loại bỏ

gói

Bộ loại bỏ gói

% bộ đệm đầy

α

Xác suất loại gói

pChiều dài

hàng đợi tức thời

N

X X

Kích thước bộ đệm B

Chiều dài hàng đợi N

X Gói loại bỏ ngẫu nhiênX

Các gói vào

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của RED

Chức năng của khối dự đoán tắc nghẽn là đánh giá lƣu lƣợng trong bộ đệm

theo thời gian và phát hiện khả năng tắc nghẽn.

Tiếp cận đơn giản nhất là dựa vào chiều dài hàng đợi (N) và xác định trạng

thái tắc nghẽn dựa trên cơ sở hàng đợi đầy (so sánh với kích thƣớc bộ đệm (B)).

Một phƣơng pháp khác sử dụng để dự đoán tắc nghẽn là dựa trên thuật toán

tính toán thời gian trung bình của hàng đợi, đầu ra của khối dự đoán tắc nghẽn là

chiều dài hàng đợi trung bình trọng số (nN). Mặc dù nó phản ánh độ dài hàng đợi hiện

thời, nhƣng (nN) không phải là chiều dài hàng đợi thực tế mà là phép đo cho hiện


40

tƣợng tắc nghẽn. Gọi α là phần trăm (%) bộ đệm sử dụng đƣợc tính theo công thức

sau:

B

nN Công thức (2.1)

Trong đó, B là kích thƣớc bộ đệm

Hồ sơ loại bỏ gói là một phƣơng pháp tham chiếu giữa % bộ đệm đầy và xác

suất loại bỏ gói, khi α đạt một giá trị nào đó thì RED đƣợc kích hoạt, khi α đạt giá trị

lớn nhất (<100%) thì xác suất loại bỏ gói bằng 1. Cơ chế loại bỏ gói chuyển sang theo

phƣơng pháp cắt đuôi lƣu lƣợng.

% bộ đệm đầy

100%α max% bộ đệm

hiện thờiα min

RED kích hoạt

0%

1

Xác suất loại bỏ gói

RED Kết thúc và loại

bỏ đuôi

Hình 2.7: Hồ sơ RED

2.2.2 Kỹ thuật loại bỏ gói sớm theo trọng số WRED

Kỹ thuật loại bỏ gói sớm theo trọng số WRED là kỹ thuật loại bỏ gói sớm

RED với nhiều hồ sơ loại bỏ gói. Thay vì sử dụng một hồ sơ loại bỏ gói cho tất cả các

hàng đợi, WRED sử dụng nhiều hồ sơ loại bỏ gói cho một hàng đợi (Ví dụ, 3 hồ sơ

loại bỏ gói khác nhau có thể sử dụng cho 3 màu của các gói).

2.2.3 Thông báo tắc nghẽn hiện ECN

Phƣơng pháp thông báo tắc nghẽn hiện ECN đƣợc ứng dụng cho các lƣu lƣợng

TCP, ECN đƣợc đề xuất từ năm 1999 trong RFC 2481 nhƣ là một bổ sung trong kiến

trúc IP. Hình vẽ 2.8 dƣới đây chỉ ra phƣơng pháp ECN. Trong ECN, tắc nghẽn đƣợc

thông tin tới các hệ thống kết cuối bằng cách đánh dấu trong trƣờng hợp chức năng

đặc biệt của tiêu đề IP và TCP với các chỉ thị tắc nghẽn thay vì loại bỏ gói. Một thuật

toán tƣơng tự nhƣ trong kỹ thuật loại bỏ gói sớm đƣợc thực hiện để chỉ ra ngƣỡng và

thời điểm thông báo tắc nghẽn.

ECN yêu cầu đánh dấu trên cả hai tiêu để IP và TCP. ECN sử dụng hai bit dự

phòng trong tiêu đề TCP và hai bit dự phòng trong tiêu đề IP. Hai bit dự phòng cuối


41

cùng trong 8 bit của trƣờng kiểu dịch vụ ToS trong tiêu đề IPv4 và 8 bit trƣờng phân

lớp lƣu lƣợng trong IPv6 sử dụng để đánh dấu ECN.

Thuật toán RED

ECN

Xác suất loại gói

pChiều dài

hàng đợi tức thời

N

X X

Chiều dài hàng đợi N

X Gói ngẫu nhiên với chỉ thị tắc nghẽn

Các gói vào

X

Hình 2.8: Khái niệm ECN

2.3 Lập lịch gói

Lập lịch gói điều khiển đặc trƣng thời gian của việc lƣu thoát gói khỏi mỗi

hàng đợi - thƣờng tại giao diện đầu ra hƣớng tới router hoặc host tiếp theo, nhƣng

cũng có thể là tại các điểm hàng đợi trong một router. Các router truyền thống chỉ có

một hàng đợi đơn trên một giao diện kết nối đầu ra. Nhƣ vậy lập lịch có nhiệm vụ đơn

giản là chuyển các gói ra khỏi hàng đợi nhanh bằng khả năng kết nối có thể chuyển

đƣợc.

Các hàng đợi

Lập lịch gói

Phân loại

gói

Cổng ra 1

Các hàng đợi

Lập lịch gói

Phân loại

gói

Cổng ra m

.

.

.

Đường ra

Đường ra

Cổng vào 1

Cổng vào n

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Hình 2.9: Biểu đồ khái niệm của Lập lịch gói

Hình 2.9 là sơ đồ khái niệm của lập lịch gói. Lập lịch gói đƣợc áp dụng cho

mỗi đầu ra cơ sở, các gói đi đến các cổng vào (từ 1 đến n) trƣớc tiên đƣợc định tuyến

đến các cổng ra (từ 1 đến m) dựa vào bảng định tuyến của router. Với mỗi cổng ra,

các gói đƣợc phân loại gói và đƣợc xếp hàng trên các hàng đợi trƣớc khi đi qua bộ lập

lịch gói.

Dƣới đây là một số phƣơng pháp lập lịch gói phổ biến sẽ đƣợc đề cập:


42

- Vào trƣớc ra trƣớc (First-in-first-out FIFO).

- Hàng đợi ƣu tiên (Priority queuing PQ).

- Hàng đợi công bằng (Fair-queuing FQ).

- Vòng tròn trọng số Robin (Weighted Round Robin WRR).

- Hàng đợi công bằng có trọng số (Weight Fair Queuing WFQ).

- WFQ dựa trên lớp (CBWFQ).

2.3.1 FIFO

FIFO đƣợc trình bày trong hình 2.10. FIFO là kỹ thuật mặc định khi không có

mặt thuật toán lập lịch gói đặc biệt nào. Với FIFO, các gói đƣợc xếp hàng trong một

hàng đợi đơn theo thứ tự đến của chúng và đƣợc gửi đi trên các liên kết ra theo cùng

trình tự trong hàng đợi của chúng. Từ việc gói đến trƣớc là gói đƣợc phục vụ trƣớc,

hàng đợi FIFO cũng đƣợc biêt đến là hàng đợi đến trƣớc phục vụ trƣớc.

Lập lịch gói

Phân loại

gói

Cổng ra Hàng đợi FIFO

Các luồng vào

IP Router

Hình 2.10: FIFO

Ƣu điểm lớn nhất của FIFO là sự đơn giản. Không thuật toán đặc biệt nào cần

thiết để cài đặt FIFO. Nó chỉ cần một bộ đệm có thể lƣu các gói đến khi chúng đến và

gửi đi theo cùng một trình tự.

FIFO đối xử công bằng với tất cả các gói, theo đó nó thích hợp nhất với các

mạng best effort. Nhƣợc điểm lớn nhất của FIFO là nó không phân biệt (hay có khả

năng phân biệt rất hạn chế) các lớp lƣu lƣợng. Bởi vì FIFO không cung cấp sự phân

biệt các lớp, tất cả các luồng lƣu lƣợng đều chịu mức tắc nghẽn nhƣ nhau

2.3.2 Hàng đợi ưu tiên PQ

FIFO đặt tất cả các gói trong một hàng đợi đơn mà không quan tâm đến sự

phân biệt các lớp lƣu lƣợng. Một cách đơn giản để phân chia các lớp là sử dụng hàng

đợi ƣu tiên. Trong phƣơng pháp PQ, N hàng đợi đƣợc tạo ra nhƣ trong hình 2.11 với

thứ tự ƣu tiên xếp từ 1 đến N. Thứ tự sắp xếp đƣợc xác định bởi thứ tự ƣu tiên và nhờ

đó có các gói trong các hàng đợi ƣu tiên cao hơn. Các gói trong hàng đợi thứ j đƣợc

xử lý chỉ khi không có gói nào trong bất kỳ 1 hàng đợi nào có ƣu tiên cao hơn, cụ thể

các hàng đợi từ 1 đến j-1. Ví dụ, nếu 1 gói đến bất kỳ hàng đợi nào ở trên hàng j, ví

dụ hàng j-3, trong khi đó bộ sắp xếp đang ở hàng j, bộ sắp xếp nhảy tới hàng j-3, cụ

thể, không có thứ tự nào thiết lập trƣớc nhƣ thứ tự vòng quay robin sử dụng trong các

kỹ thuật lên lịch gói khác đƣợc thảo luận sau đây.


43

Các hàng đợi

Lập lịch gói

Phân loại

gói

Cổng ra

Ưu tiên 1

Ưu tiên 2

Ưu tiên N

Các luồng vào

.

.

.

IP Router

Hình 2.11: Hàng đợi ưu tiên (PQ)

Nhƣ trong FIFO, ƣu điểm cơ bản của PQ là sự đơn giản của nó: nó cung cấp

một định nghĩa đơn giản để tạo ra sự phân chia các lớp lƣu lƣợng. Nhƣợc điểm cơ bản

của PQ là PQ có thể gây ra hiện tƣợng đƣợc gọi là sự “thiếu đói” của các hàng đợi có

ƣu tiên thấp. Nhƣ tên gọi của hiện tƣợng đã gợi ý, nếu các hàng đợi có ƣu tiên cao

hơn luôn có các gói đƣợc xử lý, thì các hàng đợi có ƣu tiên thấp có thể không bao giờ

có cơ hội để gửi gói đi: các hàng đợi ƣu tiên thấp có thể bị hoàn toàn mất khả năng

truy nhập tới băng thông của các cổng ra. Vì nguy cơ của vấn đề thiếu đói, phải cẩn

thận khi áp dụng PQ.

PQ đặc biệt phù hợp nếu các lƣu lƣợng ƣu tiên cao chỉ chiếm một phần nhỏ

trong toàn bộ lƣu lƣợng của các hàng đợi. PQ thích hợp cho việc tạo ra các hàng đợi

chuyên dụng cho các lƣu lƣợng thời gian thực, nhƣ thoại và video qua IP bởi PQ luôn

cố gắng đạt đƣợc chất lƣợng nhƣ các mạng chuyển mạch kênh. Lƣu lƣợng thời gian

thực nhƣ thoại và video thông thƣờng sử dụng UDP. Việc sử dụng PQ cho lƣu lƣợng

TCP là không hợp lý bởi vì đặc tính của TCP khi xảy ra tắc nghẽn sẽ thực hiện truyền

lại nen có thể làm nghiêm trọng hơn vấn đề “thiếu đói” cho các lƣu lƣợng khác trong

các hàng đợi khác.

2.3.3 Hàng đợi công bằng FQ

Một phƣơng pháp hàng đợi khác đƣa ra đối với việc phân chia các lớp lƣu

lƣợng là hàng đợi công bằng FQ, hay còn biết đến nhƣ là xếp hàng dựa trên luồng lƣu

lƣợng. Với hàng đợi FQ, các gói đến đƣợc phân loại vào N hàng đợi. Mỗi hàng đợi

đƣợc chỉ định 1/N băng thông của cổng ra. Bộ lập lịch ghé thăm các hàng đợi tùy

thuộc vào việc bỏ qua các hàng đợi rỗng của trình tự vòng quay robin. Mỗi khi bộ lập

lịch ghé thăm một hàng đợi, một gói của hàng đợi đó đƣợc chuyển đi.

Hàng đợi FQ đơn giản. Nó không yêu cầu 1 kỹ thuật phân phát băng thông

riêng biệt. Nếu một hàng đợi mới đƣợc thêm vào N hàng đã có sẵn để tạo ra một lớp

lƣu lƣợng mới, bộ lập lịch tự động điều chỉnh băng thông cho mỗi hàng đợi thành

1/(N+1) băng thông của cổng ra. Tính đơn giản này là ƣu điểm cơ bản của FQ.

Hàng đợi FQ có hai nhƣợc điểm chính. Đầu tiên, khi băng thông của cổng ra

đƣợc chia đều cho N hàng đợi thành 1/N, nếu các lớp lƣu lƣợng đến có yêu cầu băng


44

thông khác nhau, hàng đợi FQ sẽ không thể phân phối băng thông của cổng ra cho các

luồng đến tùy theo yêu cầu băng thông của chúng đƣợc.

Thứ hai, khi toàn bộ một gói đƣợc chuyển đi mỗi khi bộ lập lịch ghé thăm một

hàng đợi không cần quan tâm đến kích thƣớc gói tin, kích thƣớc gói tin sẽ tác động

đến sự phân phối băng thông thực tế giữa các hàng đợi mặc dù mỗi hàng đợi đƣợc

chia đều là 1/N. Ví dụ, nếu 1 hàng đợi cụ thể phục vụ các gói có kích thƣớc lớn hơn

các hàng đợi khác, hàng đợi đó sẽ chiếm lấy nhiều hơn 1/N băng thông đƣợc chia sẻ

của cổng ra. Điều này đƣợc minh họa trong hình 2.12.

Phân bố đều băng thông

50%

50%

50%

50%

Phân bố không đều băng thông

Hình 2.12: Ảnh hưởng của kích thước gói với phân bố băng thông

2.3.4 Vòng quay trọng số Robin (WRR)

Hàng đợi WRR đƣa ra để giải quyết vấn đề thứ nhất trong hai nhƣợc điểm của

FQ đã đƣợc thảo luận trong phần 2.3.3, đó là FQ không có khả năng phân phối băng

thông đầu ra cho các lớp lƣu lƣợng đến tùy theo yêu cầu của chúng. Hàng đợi WRR

chia băng thông đầu ra cho các lớp lƣu lƣợng đến tùy theo yêu cầu băng thông của

chúng. Hàng đợi WRR cũng đƣợc biết đến nhƣ hàng đợi dựa trên lớp hay hàng đợi

điều chỉnh.

Hình 2.13 trình bày về WRR. Đầu tiên, các luồng lƣu lƣợng đến đƣợc phân

nhóm vào m lớp và băng thông cổng ra đƣợc phân bố cho m lớp tùy theo trọng số

thích hợp đƣợc xác định bởi yêu cầu băng thông của m lớp. Trọng số có thể nâng lên

tới 100%:

Lớp 1

Lập lịch gói

Phân loại

gói

Số lượng

các hàng

đợi FQ

Cổng ra

Lớp i

Lớp m

N1

Ni

Nm

Thứ tự

Round Roubin

.

.

.

.

.

.

W1

Wi

Wm

IP Router

Các luồng

gói vào

Hình 2.13: WRR


45

m

i

iW1

= 100% (Công thức 2-2)

Trong đó m là số lớp lƣu lƣợng và Wi là phần trăm trọng số của lớp i. Trong

mỗi lớp, các luồng riêng biệt đƣợc sắp xếp bởi FQ. Ni biểu hiện số lƣợng FQ trong

lớp i, tổng số FQ trong trình tự WRR đƣợc đƣa ra trong công thức sau đây:

WRR =

m

i

iN1

(Công thức 2-3)

trong đó m là tổng số lớp lƣu lƣợng.

Nhƣ trình bày trong hình 2.13, hàng đợi WRR bao gồm 2 lớp lập lịch vòng

quay robin. Đầu tiên, các lớp 1 đến m đƣợc ghé thăm bởi bộ lập lịch trong trình tự

vòng quay robin. Hay ta còn coi chúng là tầng vòng quay robin đầu tiên. Khi bộ lập

lịch làm việc với một lớp cụ thể, hàng đợi FQ của lớp đó đƣợc ghé thăm bởi bộ lập

lịch trong trình tự vòng quay robin, đó là tầng vòng quay robin thứ hai.

Phần trăm băng thông cổng ra đƣợc phân cho lớp i, cụ thể là trọng số cho lớp i,

Wi, có thể thực hiện bởi việc chỉ rõ lƣợng thời gian đƣợc sử dụng của bộ sắp lịch với

lớp i. Ví dụ, giả sử là lớp i đƣợc cho 20% băng thông của cổng ra, cụ thể Wi =20%,.

Bộ xếp lịch phải sử dụng 20% thời gian trong khi tầng vòng quay robin đầu tiên quay

vòng với lớp i. Trong khi bộ xếp lịch làm việc với lớp i, nó sử dụng 1 lƣợng cân bằng

thời gian với mỗi hàng đợi trong số Ni hàng đợi FQ, cụ thể là 1/Ni. Vì vậy, trọng số

đƣợc cấp phát cho mỗi hàng đợi FQ riêng biệt trong lớp i là:

Wij = Wi *(1/Ni) (Công thức 2-4)

trong đó Wi là trọng số của lớp i, Ni là số hàng đợi FQ trong lớp i, và Wij là

trọng số của hàng đợi thứ j trong lớp i. Công thức trên có thể đƣợc viết là :

Wij = Wi * wij (Công thức 2-5)

trong đó wij là phần trăm phân phối (trọng số) băng thông của lớp i cho hàng

đợi thứ j trong lớp i, và hàng đợi FQ phân cho các hàng đợi 1 trọng số bằng nhau:

wij = 1/Ni (Công thức 2-6)

Và công thức sau cũng đúng:

Wi =

N i

iiiw

1

(Công thức 2-7)

Bằng việc sử dụng các Wi, hơn là sự chia đều 1/m, hàng đợi WRR có thể tạo ra

m lớp lƣu lƣợng với nhu cầu băng thông cổng ra khác nhau, nhờ đó khắc phục đƣợc

nhƣợc điểm của hàng đợi FQ đã thảo luận trong phần 2.3.3.

2.3.5 Hàng đợi công bằng có trọng số WFQ

WRR đã giải quyết nhƣợc điểm thứ nhất của FQ, nhƣng WRR không giải

quyết đƣợc nhƣợc điểm thứ hai của FQ, đó là ảnh hƣởng của kích thƣớc gói tới băng


46

thông chia sẻ, vì WRR sử dụng hàng đợi FQ bên trong các lớp. Phƣơng pháp hàng

đợi công bằng có trọng số WFQ chú tâm vào nhƣợc điểm này của FQ. Trong hàng

đợi WFQ, cũng giống nhƣ FQ, các luồng lƣu lƣợng vào đƣợc nhóm vào m hàng đợi;

tuy nhiên, băng thông của cổng ra bị phân phối tới m hàng đợi tùy thuộc vào trọng số

thích hợp đƣợc xác định bởi yêu cầu băng thông của m lớp thay vì chia đều, và trọng

số có thể lên tới 100%:

%1001

m

i

iW (Công thức 2-8)

trong đó m là số lớp lƣu lƣợng trong hàng đợi WFQ và Wi là phần trăm trọng

số của lớp i. Trong phƣơng pháp hàng đợi FQ, mỗi hàng đợi gửi đi trọn vẹn một gói

tin khi bộ lập lịch ghé thăm. Trong phƣơng pháp hàng đợi WFQ, bộ lập lịch gửi đi

các gói từ các hàng đợi dựa trên cơ sở thứ tự đã đƣợc tính toán thời gian hoàn tất gói.

Hàng đợi WFQ cố gắng làm gần đúng một mô hình lý thuyết biết đến nhƣ bộ lập lịch

vòng quay robin trọng số theo bit (weighted bit-by-bit) đƣợc trình bầy trong hình

2.14.

Lập lịch gói

Phân loại

gói

IP Router

Các luồng

gói vào

Bộ ghép

gói

Cổng ra

Các hàng đợi

Bít cuối

cùng

gói 1

Bít cuối

cùng

gói M

Bít cuối

cùng

gói j

Gói 1

Gói 2

Gói M

Hình 2.14: Vòng quay Robin trọng số theo từng bít

Lập lịch gói

Phân loại

gói

IP Router

Các luồng

gói vào

Ứớc lượng

thời gian kết

thúc gói

Pij

Cổng ra

Các hàng đợi

. . .

. . .

. . .

.

.

.

.

.

.

Hình 2.15: WFQ

Nhƣ đã trình bày trong hình vẽ, bộ lập lịch vòng quay robin trọng số theo bit

ghé thăm các hàng đợi trong thứ tự vòng quay Robin; tuy nhiên, mỗi lần ghé thăm, bộ

lên lịch chỉ lấy đi từ hàng đợi 1 bit; bộ ghép gói sẽ thu thập tất cả các bit của 1 gói,

khi gói đã đƣợc ghép lại, nó sẽ đƣợc gửi đi. Do đó, 1 gói có kích thƣớc lớn phải đợi


47

lâu hơn để đƣợc ghép lại. Bộ lập lịch bit-by-bit này chỉ là 1 mô hình lý thuyết và nó

không thực tế.

Hình 2.15 mô tả về hàng đợi WFQ. Hàng đợi WFQ tính toán thời gian kết thúc

của các gói và gửi chúng tới cổng ra theo thứ tự thời gian hoàn thành đã đƣợc tính

toán bởi bộ lập lịch.

2.3.6 Hàng đợi công bằng có trọng số dựa trên cơ sở lớp (CB WFQ)

Hình 2.16 trình bày về hàng đợi công bằng có trọng số dựa trên cơ sở lớp CB

WFQ. Trong hàng đợi CB WFQ, cũng nhƣ trong WRR, các luồng lƣu lƣợng vào

đƣợc nhóm vào m lớp và băng thông cổng ra đƣợc phân phối tới m lớp tùy thuộc vào

trọng số thích hợp đƣợc xác định bởi yêu cầu băng thông của m lớp, trong đó trọng số

có thể tăng đến 100%:

m

i

iW1

%100 (Công thức 2-9)

trong đó m là số lớp lƣu lƣợng và Wi là phần trăm trọng số của lớp i. Theo

điểm này, hàng đợi CBWFQ và WRR là nhƣ nhau. Sự khác nhau là ở trong mỗi lớp.

Với hàng đợi CB WFQ, trong một lớp, các luồng riêng biệt đƣợc lên lịch bởi hàng đợi

WFQ, trong khi đó với hàng đợi WRR, chúng đƣợc lên lịch bởi hàng đợi FQ.

Lớp 1

Lập lịch gói

Phân loại

gói

Số luợng

hàng đợi

WFP

Cổng ra

Lớp i

Lớp m

N1

Ni

Nm

Thứ tự

Round Roubin

.

.

.

.

.

.

W1

Wi

Wm

IP Router

Các luồng

gói vào

Hình 2.16: CB WFQ

Biểu thị số hàng đợi WFQ trong lớp i là Ni, tổng số hàng đợi WFQ trong hàng

đợi CB WFQ đƣợc tính theo công thức sau:

Tổng số hàng đợi FQ trong hàng đợi CB WFQ =

m

i

iN1

(Công thức 2-10)

trong đó m là tổng só lớp lƣu lƣợng. Băng thông cấp cho lớp i đƣợc phân phối

giữa Ni hàng đợi trong lớp i tùy thuộc vào trọng số thích hợp, wij. Trọng số cấp cho

hàng đợi WFQ j trong lớp i đƣợc cho bởi công thức:


48

Wij = Wi * wij (Công thức 2-11)

trong đó

Wi - là phần trăm phân phối (trọng số) băng thông cổng ra cho lớp i

wij – là phầm trăm phân phối (trọng số) băng thông lớp i cho hàng đợi thứ j

trong lớp i

Wij – là phần trăm phân phối băng thông cổng ra cho hàng đợi thứ j trong lớp i

Ni – tổng số hàng đợi trong lớp i

m – số lƣợng lớp

Tống của các trọng số (của cổng ra chia sẻ) của các hàng đợi trong 1 lớp bằng

trọng số (của cổng ra chia sẻ) của lớp đó:

Wi =

iN

j

ijW1

(Công thức 2-12)

2.4 Trafic Shaping

Traffic shaping là thay đổi tốc độ luồng lƣu lƣợng đến để điều chỉnh tốc độ

theo cách mà luồng lƣu lƣợng ra chuyển tiếp trôi chảy hơn. Nếu lƣu lƣợng đến tăng

cao đột ngột, nó cần đƣợc đƣa vào bộ đềm và nhƣ thế đầu ra bộ đệm sẽ bớt tăng đột

ngột và êm ả hơn.

Theo cách này, traffic shaping tạo ra luồng lƣu lƣợng hoạt động nhƣ 1 profile

lƣu lƣợng đã xác định trƣớc, ví dụ 1 SLA. Traffic shaping giống nhƣ là việc lái xe

xuyên thẳng “stop and go”, ví dụ, đƣờng hầm Lincoln tới Manhattan. Ngƣời tài xế

đƣợc yêu cầu trƣớc tiên dừng lại trong giây lát tại lối vào đƣờng hầm và đi với 1 tốc

độ cố định là 30 dặm 1 giờ. Traffic shaping sẽ đƣa vào một độ trễ thông qua bộ đệm.

Có 2 loại bộ định dạng lƣu lƣợng: bộ định dạng lƣu lƣợng thƣờng và bộ định

dạng lƣu lƣợng dùng thẻ bài. Trƣờng hợp sau đôi khi đƣợc biết tới nhƣ bộ định dạng

lƣu lƣợng gáo rò.

2.4.1 Bộ định dạng lưu lượng thường

Hình 2.17 trình bày bộ định dạng lƣu lƣợng thƣờng. Các gói đến đƣợc đặt vào

một bộ đệm, hay một “cái gáo”, có độ sâu là d, và đƣợc gửi đi theo đƣờng liên kết ra

theo một tốc độ cố định. Tốc độ cố định này còn gọi là tốc độ “rò”, r. Bộ định dạng

lƣu lƣợng thƣờng không cho phép bùng nổ ở dòng lƣu lƣợng ra. Thông thƣờng, tốc

độ rò, r, nhỏ hơn nhiều so với tốc độ của liên kết, C. Tuy nhiên, với bộ định dạng lƣu

lƣợng thƣờng, tốc độ rò r thay thế giới hạn trên của tốc độ đi ra của luồng lƣu lƣợng,

bởi vì nó không cho phép bùng nổ ở liên kết ra. Nếu mức bùng nổ vƣợt quá chiều sâu

của “gáo”, d, các luồng gói tràn sẽ bị hủy.


49

Độ sâu gáo d

Tốc độ đường ra, C

Tốc độ rò, r

Tốc độ gói ra, r

Gói vào bùng nổ

Hình 2.17: Bộ định dạng lưu lượng thường

2.4.2 Bộ định dạng lưu lượng gáo rò

Hình 2.18 trình bày bộ định dạng lƣu lƣợng gáo rò. Bộ định dạng lƣu lƣợng

gáo rò sử dụng một gáo chứa các thẻ bài, tƣơng tự nhƣ gáo C đƣợc sử dụng cho việc

kiểm soát CIR trong srTCM và trTCM.

Các thẻ bài đƣợc đặt vào gáo thẻ bài với một tốc độ cố định gọi là tốc độ thẻ

bài r. Tốc độ thẻ bài r tƣơng tự nhƣ CIR. Gáo thẻ bài có một kích thƣớc giới hạn gọi

là độ sâu của gáo d. Độ sâu gáo tƣơng tự nhƣ kích thƣớc của gói C, CBS. Nếu gói thẻ

bài bị đầy, không có thẻ bài nào đƣợc đặt vào gáo.

Mỗi thẻ bài cho phép bộ đệm lƣu lƣợng đến gửi đi một byte của gói. Khi

không có gói nào trong bộ đệm để gửi đi, đáy của gáo thẻ bài đƣợc đóng lại và không

có thể bài nào đƣợc phát ra. Khi có các gói trong bộ đệm, các thẻ bài đƣợc thu hồi với

tốc độ liên kết ra C, và do đó các gói đƣợc “đi ra” ở liên kết ra. Nếu gáo thẻ bài đƣợc

xả ra hoàn toàn không để lại thẻ bài nào, các gói trong bộ đệm phải đợi các thẻ bài

đƣợc đặt lại vào gáo.


50

Độ sâu gáo d

Tốc độ đường, C

Tốc độ rò, C

Thẻ sẵn sàng

Kích thước bộ đệm, B

Các gói vào

Tràn bộ đệm

Tốc độ thẻ bài, r

Hình 2.18: Gáo rò token traffic shaper

Kết quả của hoạt động này là các gói bật ra đƣợc cho phép chiếm liên kết ra

với tốc độ liên kết C. Kích cỡ bùng nổ bị giới hạn bởi độ sâu của gáo d. Khi các thẻ

bài đƣợc đƣa vào trong gáo với tốc độ thẻ bài là r, tốc độ trung bình của chu kỳ lâu

dài của các gói trên liên kết ra sẽ là r. Do đó, bộ định dạng lƣu lƣợng gáo rò làm việc

chính xác nhƣ gáo C của srTCM và trTCM không kể đến việc gáo rò đƣợc áp dụng ở

cổng ra trong khi đó gáo C đƣợc áp dụng ở cổng vào.


51


Chƣơng II tập trung vào các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo chất lƣợng dịch

vụ trong mạng IP. Từ các đặc điểm cơ bản của chất lƣợng dịch vụ IP, các yêu cầu

QoS IP đã đƣợc thể hiện qua mô hình định tuyến dƣới khía cạnh khối chức năng cơ

bản. Các giải pháp kỹ thuật nhƣ phân lớp dịch vụ, chính sách loại bỏ gói, lập lịch và

chia cắt lƣu lƣợng đƣợc trình bầy dựa trên mô hình chức năng bộ định tuyến IP. Các

kỹ thuật này sẽ đƣợc áp dụng trong các mô hình thực tế triển khai QOS đó là IntServ

và DiffServ sẽ đƣợc trình bầy dƣới đây.


52

CHƢƠNG 3:

CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP

Nhập đề:

Chƣơng này trình bầy hai mô hình triển khai IP QoS khác nhau đó là: IntServ

và DiffServ. Mỗi mô hình sẽ có những đặc điểm riêng để phù hợp với những yêu cầu

chức năng IP QoS của các loại dịch vụ nhƣ đã trình bày trong chƣơng I. Trong khi mô

hình IntServ đi theo hƣớng dành trƣớc tài nguyên thì DiffServ thì đi theo hƣớng phân

lớp lƣu lƣợng và đƣa ra các ứng xử khác nhau với các lƣu lƣợng khác nhau. Các kỹ

thuật đảm bảo chất lƣợng đã đƣợc trình bầy trong chƣơng II sẽ đƣợc áp dụng cài đặt

trong mô hình DiffServ một cách đầy đủ và chi tiết hơn.

3.1 Các dịch vụ tích hợp

Trong IntServ, một luồng IP riêng biệt đƣợc nhận dạng bởi 5 thông số sau:

- Nhận dạng giao thức

- Địa chỉ IP đích

- Địa chỉ cổng đích

- Địa chỉ IP nguồn

- Địa chỉ cổng nguồn

Để tạo một tài nguyên dành riêng cho một luồng, nguồn ứng dụng phải đƣợc

cung cấp một luồng xác định. Luồng xác định này bao gồm một đặc trƣng lƣu lƣợng

và các yêu cầu dịch vụ cho luồng. Mô tả lƣu lƣợng bao gồm tốc độ đỉnh, tốc độ trung

bình, kích cỡ cụm; và các yêu cầu dịch vụ bao gồm băng thông nhỏ nhất đƣợc yêu

cầu và các yêu cầu hiệu năng, ví dụ nhƣ trễ, jitter và tỷ lệ mất gói. IntServ sử dụng

giao thức dành riêng tài nguyên (RSVP) cho việc dành riêng các tài nguyên cho một

luồng.

3.2 Giao thức dành riêng tài nguyên (RSVP)

3.2.1 Tổng quan về RSVP

RSVP đƣợc định nghĩa trong chuẩn RFC 2205. RSVP là một giao thức thiết

lập dành riêng cho IP QoS. Nó hỗ trợ cả IPv4 và IPv6 và thích hợp cho cả multicast

và unicast IP. Trong RSVP, tài nguyên đƣợc dành riêng cho mỗi một định hƣớng cụ

thể.

Các trạm nguồn và đích trao đổi bản tin RSVP để thành lập phân lớp dịch vụ

và trạng thái chuyển tiếp tại mỗi nút. Nguồn khởi tạo yêu cầu dành riêng nhƣng việc

xác định các tài nguyên sẵn sàng và sự dành riêng thực tế bắt đầu từ đầu cuối thu.

Trạng thái của tài nguyên dành riêng tại các node RSVP không cố định và đƣợc thay

đổi một cách định kỳ.


53

RSVP không phải là một giao thức định tuyến. Các bản tin RSVP có hƣớng

giống với hƣớng các gói IP đƣợc xác định bởi các bảng định tuyến trong các router

IP. RSVP cung cấp một vài kiểu dành riêng. RSVP là một giao thức phức tạp. Do mỗi

một nút trên tuyến phải giữ trạng thái dành riêng, với các mạng lớn, RSVP trở thành

không thực tế, bởi khả năng mở rộng.

3.2.2 Hoạt động của RSVP

Một phiên RSVP thƣờng đƣợc định nghĩa bởi ba tham số sau:

- Địa chỉ đích

- Nhận dạng giao thức

- Cổng đích

Host nguồn Host đíchPATH PATH PATH PATH

RESV RESV RESV RESV

Data Data Data Data

Mạng InterSer IP

Hình 3.1: Hoạt động của RSVP

Hình 3.1 chỉ ra hoạt động của RSVP. Phía trạm phát gửi đi một bản tin PATH

tới trạm đích với một luồng hay một “phiên”. Bản tin PATH bao gồm một chỉ thị

luồng xác định cho luồng đó Khi bản tin PATH đi qua các router trên một tuyến, các

router đăng ký nhận dạng luồng và chỉ thị luồng này, khi bản tin RESV tƣơng ứng tới

từ trạm thu, các router tạo sự tƣơng ứng thích hợp giữa thông tin đƣợc chứa trong các

bản tin PATH và RESV. Khi trạm thu nhận bản tin PATH, nó gửi một bản tin RESV.

Bản tin RESV mang thông tin nguồn dành riêng. Các gói IP của luồng gửi đi theo

hƣớng của bản tin PATH.

3.2.3 Các kiểu RSVP dành riêng

Có ba loại kiểu dành riêng đƣợc định nghĩa trong chuẩn RFC 2205 nhƣ đã chỉ

ra trong hình 3.2. Điều khiển ngƣời gửi sẽ điều khiển lựa chọn những ngƣời gửi. Hai

kiểu điều khiển ngƣời gửi đã đƣợc định nghĩa. Trong kiểu lựa chọn cụ thể, một dãy “

cụ thể” tất cả những ngƣời gửi đƣợc lựa chọn đƣợc chỉ ra. Trong lựa chọn bất kỳ, tất

cả những ngƣời gửi đến phiên đều đƣợc lựa chọn.

Điều khiển chia sẻ điều khiển việc xử lý dành riêng cho những ngƣời gửi khác

nhau trong cùng một phiên. Hai kiểu điều khiển chia sẻ đƣợc định nghĩa. Trong kiểu

dành riêng riêng biệt, việc dành riêng đƣợc thực hiện cho mỗi đƣờng lên của ngƣời

gửi. Trong kiểu dành riêng đƣợc chia sẻ, tài nguyên dành riêng đƣợc chia sẻ bởi nhiều

đƣờng lên của các ngƣời gửi.


54

Lựa chọn ngƣời

gửi

Sự dành riêng

Riêng biệt Chia sẻ

Toàn bộ Kiểu bộ lọc cố

định (FF)

Kiểu chia sẻ toàn

bộ (SE)

Lựa chọn Không định nghĩa Kiểu bộ lọc lựa

chọn (WF)

Hình 3.2: Các kiểu dành riêng của RSVP

Người nhận 1

Người nhận N

Các yêu cầu

dành riêngROUTER

Đường chia sẻ

dành riêng

Hình 3.3: Các ống chia sẽ được dành riêng

Nhƣ đã chỉ ra trong hình 3.2, có bốn sự kết hợp chia sẻ điều khiển và điều

khiển lựa chọn ngƣời gửi có thể xảy ra. Tuy nhiên, một trong bốn sự kết hợp này

chƣa đƣợc định nghĩa. Ba kiểu còn lại là kiểu Fixed – Filter, kiểu Shared – Explicit

(SE) và kiểu Wildcard – Filter (WF).

Hình 3.3 chỉ ra một băng thông “pipe” đƣợc dành riêng đƣợc chia sẻ bởi nhiều

ngƣời gửi.

3.2.4 Các ví dụ về IntSer

Để làm rõ hoạt động của RSVP trong IntSer chúng ta sẽ nghiên cứu một ví dụ

sau. Giả sử có một nguồn truyền video về một sự kiện thể thao lớn trên mạng Internet.

Phiên này đƣợc gán một địa chỉ multicast, và nguồn sẽ gán nhãn tất cả các gói tin đi

ra với địa chỉ multicast đó. Cũng giả sử rằng một giao thức định tuyến multicast đã

đƣợc thành lập để tạo ra một cây multicast từ ngƣời gửi tới bốn đầu nhận nhƣ trong

hình dƣới. Con số bên cạnh mỗi điểm là tốc độ mà nó muốn nhận dữ liệu. Cũng giả

sử rằng video đƣợc phân lớp và mã hóa để cung cấp sự không đồng nhất của phía

ngƣời gửi.

Và RSVP hoạt động nhƣ ví dụ dƣới đây. Mỗi ngƣời nhận gửi một bản tin dành

riêng reservation message lêm cây multicast. Bản tin reservation message này xác

định tốc độ của mà phía nhận muốn để nhận dữ liệu từ nguồn. Khi bản tin reservation

message đến router, router điều chỉnh bộ lập lịch gói của nó để tạo ra sự dành riêng.

Tiếp theo nó gửi một sự dành riêng đi lên. Tổng số băng thông sành riêng đi lên từ

router này tùy thuộc vào băng thông đã dành riêng ở đƣờng xuống. Trong ví dụ này,

phía nhận gồm có R1, R2, R3, và R4 dành 10Kbps, 100Kbps, 3Mbps, và 3Mbps. Do


55

vậy đƣờng xuống của router D yêu cầu tối đa 3Mbps. Do là truyền dẫn một tới nhiều,

router D gửi một bản tin dành riêng tới router B yêu cầu router B dành riêng 3Mbps

trên đƣờng link giữa hai router. Chú ý rằng 3Mbps đƣợc dành riêng mà không phải là

3+3=6Mbps; bởi lý do này phía nhận R3và R4 cùng xem một sự kiện thể thao nhƣ

nhau, do vậy sự dành riêng có thể đƣợc gộp lại. Tƣơng tự, router C yêu cầu router B

dành riêng 100Kbps trên đƣờng link giữa router B và C; mã hóa theo lớp đảm bảo

rằng bộ nhận của R1 với tốc độ 20Kbps đã nằm trong đƣờng xuông 100Kbps. Router

B nhận reservation message từ đƣờng xuống của nó và truyền reservation vào bộ lập

lịch của nó, nó gửi một bản tin reservation message mới vào đƣờng lên của nó để tới

router A. Bản tin này yêu cầu dành riêng 3Mbps băng thông giữa đƣờng link A và B,

đây cũng là băng thông tối đa của đƣờng dành riêng đi xuống.

A B

C

`

`

`

`

`

D

Nguồn

R1: 20 Kbps

R1: 100 Kbps

R1: 3 Kbps

R1: 3 Kbps

Hình 3.4: Ví dụ 1 về RSVP trong IntSer

Ở ví dụ trên loại RSVP sử dụng đƣợc gọi là receiver-oriented (hƣớng phía

nhận), ở đó, phía nhận dữ liệu khởi tạo và duy trì tài nguyên dành riêng cho luồng đó.

Chú ý rằng mỗi router nhận một reservation message từ đƣờng xuống của nó trong

cây multicast và gửi đi chỉ một reservation message theo đƣờng lên.

A

D

B

`

`

`

`

Người gửi/

Người nhận

Người gửi/

Người nhận

Người gửi/

Người nhận

Người gửi/

Người nhận


56

Hình 3.5: Ví dụ 2 về RSVP trong IntSer

Xét ví dụ khác, giả sử rằng bốn ngƣời tham gia một hội nghị truyền hình. Mỗi

ngƣời có ba cửa sổ trên màn hình để nhìn ba ngƣời khác. Giả sử rằng giao thức định

tuyến đã thành lập cây multicast giữa bốn host nhƣ hinh dƣới đây. Mỗi ngƣời muốn

nhìn thấy từng video ở tốc độ 3Mbps. Bởi vậy tại mỗi đƣờng link của cây multicast,

RSVP sẽ dành 9Mbps theo một hƣớng và 3Mbps theo hƣớng ngƣợc lại. Ở đây RSVP

không gộp các danh riêng trong ví dụ này, mỗi ngƣời muốn nhận ba luồng streaming

riêng biệt.

Ví dụ về RSVP Reservation Style

Tiếp theo chúng ta sẽ xem xét cac vài ví dụ về ba loại dành riêng trong RSVP.

Trong hình 3.6, một router có hai cổng vào, gán nhãn A và B và hai cổng ra gán nhãn

C và D. Phiên multicast nhiều tới nhiều có ba sender – S1 và S2, và S3; có ba receiver

là R1, R2 và R3. Cổng D nối với một mạng LAN.

A

B

C

D

S1

S2,S3

R1

R2

R3

Hình 3.6: Ví dụ về RSVP Style

Giả sử tất cả các receiver đều sử dụng dàng riêng wildcard-filter. Nhƣ hình 3.7,

các receiver R1, R2, R3 muốn dành 4b, 3b, và 2b với b là tốc độ bit. Trong trƣờng

hợp này, router dành 4b cho cổng C và 3b cho cổng D. Bởi vì kiểu dành riêng

wildcard-filter, hai dành riêng từ R2 và R3 gộp lại với nhau vào cổng D. Yêu cầu

dành riêng nào lớn hơn sẽ đƣợc sử dụng mà không phải là tổng số của hai dành riêng.

Khi đó router sẽ gửi một reservation message lên cổng A và reservation message còn

lại lên cổng B; mỗi reservation message yêu cầu là 4b.

4b

3b

4b

2b

3b

A:4b

B:4b

Phía gửi Phía nhận

Hình 3.7: Dành riêng Wildcard filter

Bây giờ giả sử rằng tất cả các receiver sử dụng dành riêng fixed-filter. Nhƣ

hình 3.8, R1 muốn dành 4b cho S1 và 5b cho S2; cũng nhƣ trong hình là yêu cầu dành


57

riêng từ R2 và R3. Bởi vì theo kiểu fixed-filter, các router dành hai luồng mà băng

thông không ghép đƣợc với nhau đi vào cổng C: một luồng là 4b cho S1 và luồng

khác là 5b cho S2. Tƣơng tự router sẽ dành hai luồng riêng đi vào cổng D: một luồng

là 3b cho S1 (giá trị lớn nhất giữa b và 3b) và một luồng b cho S3. Trên cổng A,

router gửi một thông báo với một dành riêng là 4b cho S1 (giá trị lớn nhất giữa 3b và

4b). Trên cổng B, router gửi một thông báo với một thông báo dàng riêng 5b cho S2

và b cho S3.

S1(4b), S2(5b)

S1(3b), S3(b)

S1(b)

A:S1(4b)

B:S2(5b), S3(b)


S1(3b)S2(5b)

S1(3b)S3(b)

Hình 3.8: Dành riêng fixed filter

Cuối cùng, giả sử tất cả các receiver sử dụng dành riêng shared-explicit. Nhƣ

hình 3.9, R1 muốn một luồng 1b để chia sẻ giữa S1 và S2; R2 muốn một luồng 3b để

chia sẻ giữa S1 và S3; R3 muốn một luồng 2b cho S2. Với shared-explicit, dành riêng

từ R2 và R3 đƣợc ghép laị tại cổng D. Chỉ có một luồng dành riêng trên cổng D có

tốc độ 3b. RSVP dành cho cổng B một luồng 3b để chia sẻ cho S2 và S3; chý ý rằng

3b là tốc độ xuồng lớn nhất dành riêng cho S2 và S3.

A:S1(3b)

B(S2,S3)(3b)


(S1,S2) (4b)

(S1,S3) (3b)

(S2)b (2b)

(S1,S2) (4b)

(S1,S2,S3) (3b)

Hình 3.9: Dành riêng Shared-explicit

3.2 Các dịch vụ phân biệt

Phần này trình bày các vấn đề sau:

- Kiến trúc các dịch vụ phân biệt (DiffServ)

- Đánh dấu gói DiffServ

- Các điểm mã DiffServ (DSCP‟s)

- Thực hiện theo từng chặng (PBH)

3.2.1 Tổng quan DiffServ


58

Ở DiffServ, các luồng lƣu lƣợng riêng biệt không đƣợc tách biệt mà đƣợc tổ

hợp lại thành một số lớp lƣu lƣợng. Trong DiffServ, các băng thông và các tài nguyên

mạng khác đƣợc cấp phát cho các lớp lƣu lƣợng đƣợc tổ hợp mà không dành cho các

luồng riêng. Trọng tâm chính của DiffServ là dựa trên miền DS mà không phải là các

đƣờng đi end to end của gói tin.

Thuật ngữ “DiffServ” mô tả toàn bộ xử lý lƣu lƣợng của khách hàng cùng với

một mạng của nhà cung cấp dịch vụ và định nghĩa dịch vụ mà khách hàng có thể

trông đợi từ nhà cung cấp dịch vụ, ví dụ một nhà cung cấp Internet (Internet Service

Provider-ISP). Một dịch vụ DiffServ đƣợc định nghĩa dựa theo thỏa thuận mức dịch

vụ (Service Level Agreement - SLA) giữa một khách hàng (ví dụ, một ứng dụng

khách hàng có thể nhƣ VoIP, TCP, vv…) và một mạng của nhà cung cấp dịch vụ

DiffServ.

Lập lịch gói

Phân

loại gói

BA

IP Router

DSCP 2 DSCP 1DSCP 3

Các gói của userCổng ra

Hàng đợi PHB

. . .

. . .

. . .

.

.

.

.

.

.

SLA

Giao tiếp

User-Network

Hình 3.10: Các bước của DiffServ

Một DiffServ đƣợc định nghĩa trong thuật ngữ của các tham số mà khách hàng

hiểu nhƣ thỏa thuận điều kiện lƣu lƣợng (Traffic Condition Ageement - TCA), các hồ

sơ lƣu lƣợng (ví dụ, các tham số gáo rò), thông số hiệu năng (ví dụ thông lƣợng, trễ,

ƣu tiên rớt gói), bằng cách đó các gói không đƣợc cấu hình sẽ bị xử lý, và thêm vào

đánh dấu và định dạng của lƣu lƣợng.

Hình 3.10 chỉ ra các bƣớc cơ bản trong việc cung cấp các dịch vụ DiffServ.

Các gói khách hàng đến tại router có đánh dấu (hoặc không) DSCP. Router kiểm tra

DSCP của các gói và phân lớp các gói bằng phƣơng thức Behavior Aggregation

(BA).

3.2.2 Cấu trúc DiffServ

Nhìn chung, một miền trong mạng IP thƣờng tƣơng ứng với một khu vực địa

lý có rang giới xung quanh và có một chính sách nhất định hoặc khả năng có thể thực

hiện đƣợc. Một miền IP là một mạng IP mà chịu sự điều khiển của một nhà quản lý

có thẩm quyền. Một miền IP có thể bao gồm một vài mạng, mà phân tán về mặt địa lý

nhƣng cùng đƣợc quản lý bởi một nhà quản trị.


59

Miền IP

Miền không DS Miền không DS

Hình 3.11: Miền IP

Miền DS Mạng con

Mạng con

Mạng con

Hình 3.12: Một miền DS và các mạng con

Một mạng IP có thể coi là một DS, nếu nó có khả năng cung cấp DiffServ. Một

miền IP có thể có một phần là DS và một phần không phải DS. Một miền DS là một

phần có chức năng DS của miền IP. Hình 3.11 minh họa một miền IP mà bao gồm cả

miền DS và không phải miền DS.

Node vào Node raNode

trong

Node

trong

Miền DS

Luồng

lưu lượng

Hình 3.13: Miền DiffServ

End User End User

Vùng DS

Miền DS 1 Miền DS 2

Các luồng

lưu lượng

SLA

End to End Diffserv

Hình 3.14: Vùng DS

Hình 3.13 chỉ ra một miền DS và các phần tử chính của nó. Thuật ngữ khóa

đƣợc sử dụng trong việc mô tả cấu trúc DS đã đƣợc định nghĩa trong chuẩn RFC

2457. Một node IP hay thiết bị đƣợc gọi là “DS–compliant” nếu nó hỗ trợ DifServ.


60

Nhƣ một miền IP có đƣờng bao, một miền DS phân ranh giới bởi một đƣờng bao DS.

Một node DS mà đƣợc định vị tại đƣờng bao DS đƣợc đƣa ra nhƣ một node đƣờng

bao DS; và một node DS ở bên trong miền DS, một node bên trong DS. Các node bao

DS thực hiện các chức năng cụ thể tất nhiên đƣợc yêu cầu nhƣ giám sát lƣu lƣợng.

Hình 3.14 chỉ ra một vùng DS. Một vùng DS bao gồm một hoặc nhiều hơn các

miền DS tiếp giáp phụ thuộc các quyền hạn hành chính khác. Vì thế, một vùng DS có

thể cung cấp DiffServ qua các tuyến IP mở rộng qua các mạng dƣới nhiều quyền hạn.

Nhìn chung, các miền DS riêng biệt hoạt động với chính sự giám sát của chúng

và PHB, mỗi miền DS có thể sử dụng DSCP của riêng nó. Để cung cấp DiffServ qua

một vùng DS, các miền DS peering phải thiết lập một SLA tại giao diện giữa các

miền DS.

3.2.3 Đánh dấu gói DiffServ

DiffServ sử dụng trƣờng Kiểu dịch vụ (ToS) của tiêu đề Ipv4 và trƣờng lớp

lƣu lƣợng (TC) của tiêu đề IPv6 cho đánh dấu các gói. Khi các router IPv4 và IPv6

hoạt động theo một phƣơng thức thông thƣờng và không nhận ra DiffServ, trƣờng

ToS và TC đƣợc sử dụng nhƣ mới đƣợc sử dụng lần đầu.

Version

4 bit

IHL

4 bit

Type of Service

(TOS) 8bit

Total length

16 bit

Identification

16 bit

Flags

4 bit

Fragment Offset

12 bit

TTL (8 bit) Protocol (8bit) Header Checksum (16 bit)

Source addres (32 bit)

Destination address (32 bit)

IP Option

Tải Trọng

Hình 3.15: IPv4 Header 24 byte

Khi các router IPv4 và IPv6 giống nhau hỗ trợ DiffServ và hoạt động nhƣ một

node DS, các trƣờng ToS và TC đƣợc ghi đè và đƣợc định nghĩa lại nhƣ các tiêu đề

IP.

3.2.3.1 Đánh dấu gói trong các router thông thường

Hình 3.16 chỉ ra tiêu đề IPv4 mà bao gồm trƣờng 8 bit đƣợc đƣa ra nhƣ trƣờng

ToS. Trong một router thông thƣờng (ví dụ nhƣ router non-DiffServ) 8 bit của trƣờng

ToS đƣợc định nghĩa theo chuẩn RFC 791 nhƣ trong bảng 3.4 và 3.5. Ba bit đầu tiên

(bit 0, 1, 2) của các trƣờng ToS đƣợc dành cho các bit ƣu tiên IP. Bảng 3.4 chỉ ra thiết

lập bit ƣu tiên IP và các kiểu lƣu lƣợng tƣơng ứng.

IP Header

24 byte


61

RFC 791 chỉ rõ rằng việc thiết kế ƣu tiên điều khiển mạng („111‟) đƣợc sử

dụng cùng với duy nhất một mạng riêng; và thiết kế điều khiển liên mạng („110‟) chỉ

bằng những ngƣời khởi tạo điều khiển gateway.

Precedence

3 bit

D

1 bit

T

1 bit

R

1 bit

0

1 bit

0

1 bit

Hình 3.16: Trường TOS trong IPv4 header

Version

4 bit

Traffic

Class

8 bit

Flow Label

20 bit

Payload

Length

16 bit

Next

Header

8 bit

Hop

limit

8 bit

Source Addess (128 bit)

Destination Addess (128 bit)

Hình 3.17: IPv6 Header 48 byte

Ba bit tiếp theo (bit 3, 4, 5) của trƣờng ToS định nghĩa các đặc điểm thực hiện

phát sinh dịch vụ các gói. Bảng 3.5 chỉ ra thiết lập D-bit, T-bit, và R-bit của trƣờng

ToS và các ý nghĩa tƣơng ứng. Hai bit cuối cùng (bit 6 và 7) của trƣờng ToS đƣợc

dành cho tƣơng lai.

Bảng 3.4: Các bit IP precedence

Các bit IP precedence Kiểu lƣu lƣợng

111 Điều khiển mạng

110 Điểu khiển kết nối liên mạng

101 Khẩn cấp

100 Ghi đè Flash

011 Flash

010 Trung bình

001 Ƣu tiên

000 Thông thƣờng

Bảng 3.5: Các chỉ thị về hiệu năng

Thiết lập bit Bit D Bit T Bit R

0 Trễ thƣờng Lƣu lƣợng thƣờng Độ tin cậy thƣờng

1 Trễ nhỏ Lƣu lƣợng cao Độ tin cậy cao


62

Trường IPv4 ToS

Trường IPv6 Traffic Class

Trường DS

CU 2bitDS Code Point (DSCP)

6 bit

Trường DS (8 bit)

Hình 3.18: Trường DS

Hình 3.17 chỉ ra tiêu đề IPv6. Nó bao gồm 8 bit trƣờng TC và 20 bit trƣờng

nhãn lƣu lƣợng (FL - Flow Label). Cả hai trƣờng này đều thích hợp cho QoS. Tuy

nhiên, tại thời điểm này, không có các ứng dụng quan trọng đƣợc nhận dạng cho

trƣờng FL. Trƣờng TC cung cấp khả năng tƣơng tự nhƣ trƣờng ToS của tiêu đề IPv4.

3.2.3.2 Trường DiffServ (DS)

Khi một router đƣợc sử dụng cho DiffServ nhƣ một nút DS, các trƣờng 8 bit

tƣơng tự, trƣờng ToS trong IPv4 và trƣờng TC trong IPv6, đƣợc ghi đè nhƣ trƣờng

DiffServ (DS). Hình 3.18 mô tả việc ghi đè của trƣờng ToS và trƣờng TC bởi trƣờng

DS, và việc định nghĩa trƣờng DS.

Trong 8 bit của trƣờng DS, 6 bit đƣợc sử dụng cho việc đánh dấu các gói

DiffServ và hai bit cuối dành cho tƣơng lai. 6 bit đƣợc sử dụng cho đánh dấu các gói

DiffServ đƣợc dành cho các điểm mã DS (DSCP). Vì vậy, đánh dấu các gói trong

DiffServ để thiết lập DSCP.

3.2.3.3 Các điểm mã DiffServ (DSCP)

Sáu bit trong trƣờng DSCP có thể cung cấp 64 giá trị DSCP. RFC 2474 có thể

phân chia 64 giá trị DSCP thành 3 nhóm đƣợc xem nhƣ “pools” nhƣ trong bảng 3.6.

Bảng 3.6: Các khối giá trị DSCP

Dải Không gian mã điểm Chính sách gán

1 xxxxx0 Hoạt động chuẩn

2 xxxx11 Thí nghiệm

3 xxxx01 Thí nghiệm

Bit cuối cùng (ví dụ , bit thứ 6) của Pool 1 DSCP đƣợc ấn định là bit 0. 5 bit

khác của Pool 1 DSCP có thể là bit 0 hoặc bit 1. Vì thế, Pool 1 có 32 giá trị của

DSCP.

Pool 1 DSCP yêu cầu các hoạt động tiêu chuẩn IETF và đƣợc nhận dạng phổ

biến. Hai bit cuối cùng của một Pool 2 DSCP đƣợc ấn định là “11”. 4 bit còn lại cho

phép 16 hoán vị của Pool 2 DSCP. Pool 2 DSCP không yêu cầu các hoạt động tiêu

chuẩn và đƣợc sử dụng cho thử nghiệm và mục đích nội bộ. Các gói DiffServ có một


63

mạng nội bộ riêng có thể đƣợc đánh dấu bởi Pool 2 DSCP‟s. Pool 2 DSCP chỉ đƣợc

nhận dạng trong mạng nội bộ và không đƣợc nhận dạng ra ngoài mạng nội bộ.

Pool 3 DSCP luôn luôn kết thúc với “01” và Pool 3 có 16 giá trị DSCP. Pool 3

DSCP tƣơng tự nhƣ Pool 2 DSCP trong việc chúng đƣợc dành cho việc thử nghiệm

và sử dụng nội mạng; tuy nhiên điểm khác biệt là Pool 3 DSCP có thể sử dụng cho

các hoạt động tiêu chuẩn nếu cần thiết.

3.2.3 Cư sử từng chặng (PHB)

DiffServ sử dụng phƣơng pháp phân lớp BA. Trong phƣơng pháp phân lớp

BA, các gói đƣợc phân lớp chỉ dựa trên các giá trị DSCP và không có các tham số

khác. Bằng việc các gói đƣợc xử lý tại một router dẫn đến một định nghĩa về hoạt

động của gói đƣợc mong đợi trƣớc đó mà dễ dàng mở rộng và việc thực hiện bên

trong nó cùng với router. Một PHB dễ mở rộng theo một hƣớng mà nó định nghĩa

hoạt động đƣợc tuân theo phía bên ngoài router. Một PHB mô tả kỹ thuật bên trong

một mạng và không tuân theo ngƣời sử dụng đầu cuối.

Có hai kiểu PHB tiêu chuẩn: PHB chuyển tiếp trƣớc (EF) và PHB bảo hiểm

trƣớc (AF).

3.2.3.1 PHB chuyển tiếp trước (Expedited Forwarding)

PHB chuyển tiếp trƣớc (EF) đƣợc xác định ban đầu bởi chuẩn RFC 2598, mà

sau đó đƣợc thay thế bởi chuẩn RFC 3246. Giá trị DSCP đƣợc đề nghị cho PHB EF là

“101110”. Với PHB EF, các gói đƣợc đẩy đi với tổn hao thấp, trễ thấp và jitter thấp.

PHB EF yêu cầu một số lƣợng cổng đầu ra kết nối băng thông để đƣa ra trễ thấp, tổn

hao thấp và jitter thấp.

PHB EF là có thể thực hiện đƣợc nếu cổng đầu ra kết nối băng thông cộng với

kích cỡ bộ đệm và các tài nguyên mạng khác đƣợc dành cho các gói EF cho phép tốc

độ dịch vụ, µ, của ngƣời lập biểu gói trong router cho các gói EF trên một cổng đầu ra

đã đƣa ra vƣợt quá tốc độ gói đến, λ, tại cổng đó, tải trọng lƣu lƣợng độc lập trên

PHB không EF khác. Cơ sở lý thuyết hàng đợi đã đƣợc trình bày trong chƣơng II.

Điều này có nghĩa là các gói với PHB EF đƣợc xem xét với một số lƣợng đã cấp phát

trƣớc băng thông đầu ra và một ƣu tiên mà sẽ bảo đảm tổn hao cực tiểu, trễ cực tiểu

và jitter cực tiểu trƣớc khi đƣa vào hoạt động.

PHB EF thích hợp cho mô phỏng kênh, mô phỏng đƣờng dây đƣợc thuê riêng,

và các dịch vụ thời gian thực nhƣ thoại, video mà không bỏ qua các giá trị tổn hao, trễ

và jitter cao.


64

Lập lịch gói

Bộ phân

loại gói

IP Router

Các luồng

gói vào

Cổng ra

Các hàng đợi

. . .

. . .

EF

Không EF

µl

Hình 3.19: Ví dụ về cài đặt EF

Hình 3.19 chỉ ra một ví dụ về sự thực hiện PHB EF. Đây là một kỹ thuật lập

lịch hàng đợi ƣu tiên đơn giản. Tại các biên của miền DS, các lƣu lƣợng gói EF đƣợc

ƣu tiên tùy theo các giá trị đã thỏa thuận bởi SLA. Hàng đợi EF trong hình cần đƣợc

đƣa ra cấp phát đủ băng thông cổng đầu ra vì thế tốc độ dịch vụ, µ, của hàng EF cao

hơn tốc độ đến của chúng, λ. Để cung cấp PHB EF qua một miền DS end to end, các

băng thông tại các cổng đầu ra tại các router lõi cần đƣợc cấp phát trƣớc đó để đảm

bảo yêu cầu µ > λ. Việc này có thể thực hiện bởi một quá trình cấu hình dự phòng từ

trƣớc.

Trong hình, các gói EF đƣợc đặt tại hàng ƣu tiên. Với chiều dài nhƣ vậy, hàng

đợi có thể hoạt động với µ > λ, hàng đợi ƣu tiên thấp hơn có thể đến thăm thậm chí

nếu có các gói trong hàng EF. Bằng cách này, sự thiếu hụt hàng đợi không EF có thể

đƣợc tránh. Kiểu hàng đợi ƣu tiên này là một hàng đợi ƣu tiên bị giới hạn tốc độ.

Khả năng này để sử dụng kỹ thuật lập biểu hàng đợi ƣu tiên chính xác. Với

phƣơng pháp này, việc giữ gìn phải đƣợc đƣa ra để tránh vấn đề thiếu hụt các hàng

không EF. Khả năng khác để thực hiện PHB EF là để sử dụng WFQ thay đổi.

Do EF đƣợc sử dụng trƣớc tiên cho các dịch vụ thời gian thực nhƣ thoại và

video và do các dịch vụ thời gian thực sử dụng các dịch vụ thời gian thực sử dụng

UDP thay thế cho TCP, RED nhìn chung không thích hợp cho các hàng đợi EF bởi vì

các ứng dụng sử dụng UDP sẽ không đáp ứng cho loại bỏ gói ngẫu nhiên và RED sẽ

tách các gói không cần thiết.

3.2.3.2 PHB chuyển tiếp đảm bảo (AF)

PHB AF đƣợc xác định bởi RFC 2597. Mục đích của PHB AF là để phân phối

các gói tin cậy và vì thế trễ và jitter không quan trọng bằng mất gói. PHB AF thích

hợp cho các dịch vụ không thời gian thực nhƣ các ứng dụng TCP.

PHB AF trƣớc tiên định nghĩa 4 lớp trƣớc đó, AF1, AF2, AF3, AF4. Cùng với

mỗi một trong những lớp AF này, các gói sau đó đƣợc phân lớp thành ba lớp con với

ba mức ƣu tiên tách.


65

Bảng 3.6 chỉ ra bốn lớp AF và 12 lớp AF con và các giá trị DSCP cho 12 lớp

con AF đƣợc xác định bởi RFC 2597. RFC 2597 cũng cho phép thêm vào nhiều hơn

ba mức ƣu tiên tách cho sử dụng nội bộ. Tuy nhiên, những mức ƣu tiên tách ra này sẽ

chỉ có ý nghĩa trong nội bộ.

Bảng 3.6: Các DSCP của AF

Lớp PHB Lớp con PHB Loại gói DSCP

AF4 AF41 Thấp 100010

AF42 Trung bình 100100

AF43 Cao 100110



AF33 Cao 011110



AF23 Cao 010110



AF13 Cao 001110

PHB AF đảm bảo rằng các gói đƣợc đẩy đi cùng với xác suất phân phối cao

nhƣ toàn bộ lƣu lƣợng giữ lại cùng với giới hạn của tốc độ đƣợc thoả thuận trong một

SLA.

Nếu lƣu lƣợng AF tại một cổng vào vƣợt quá tốc độ ƣu tiên trƣớc đó, việc

không tuân theo hay “ngoài hồ sơ”, các gói không đƣợc phân phối với xác suất cao

nhƣ lƣu lƣợng đã xác định hay các gói trong hồ sơ. Khi có tắc nghẽn mạng, các gói

ngoài hồ sơ đƣợc loại bỏ trƣớc khi các gói trong hồ sơ bị loại bỏ.

Một lần các mức dịch vụ đƣợc định nghĩa bằng cách sử dụng các lớp AF, định

lƣợng và chất lƣợng khác nhau giữa các lớp AF có thể đƣợc nhận biết bằng cách cấp

phát các số lƣợng băng thông khác nhau và không gian bộ đệm cho bốn lớp AF.

Không giống nhƣ EF, hầu hết lƣu lƣợng AF là lƣƣ lƣợng không thời gian thực

sử dụng TCP, và RED là một AQM thích hợp để sử dụng cho PHB AF. Bốn lớp PHB

AF có thể đƣợc thực hiện nhƣ bốn hàng đợi riêng biệt. Băng thông cổng đầu ra đƣợc

chia thành bốn hàng đợi AF. Với mỗi hàng đợi AF, các gói đƣợc đánh dấu bằng ba “

màu” hay ba mức ƣu tiên tách. Hình 3.20 chỉ ra một ví dụ về sự thực hiện AF bằng kỹ

thuật lập biểu WFQ.


66

Ngoài 32 Pool 1 DSCP đã đƣợc định nghĩa trong bảng 3.6, 21 DSCP đã đƣợc

chuẩn hoá nhƣ sau: một cho PHB EF, 12 cho PHB AF và 8 cho CSCP. Có 11 Pool 1

DSCP vẫn còn khả dụng cho các tiêu chuẩn cực.

Lập lịch góiPhân loại

gói

IP Router

Ước lượng

thời gian kết

thúc gói

Pij

Cổng ra

WFQ

. . .

. . .

. . .

. . .

AF 4

AF 3

AF 2

AF 1

Các luồng

gói vào

Hình 3.20: Một ví dụ cài đặt AF

3.2.4 Ví dụ về Differentiated Services

Chúng ta sẽ xem xét một ví dụ về mô hình và cơ chế hoạt động của

Differentatied Service.

Kiến trúc của Differentatied Service gồm hai tập chức năng cơ bản:

Chức năng biên: Packet classification và traffic conditioning. Ở biên vào của

mạng, các gói đến sẽ đƣợc đánh dấu. Đặc biệt, trƣờng DS nằm trên phần header gói

đƣợc thiết lập một vài giá trị. Ví dụ trên hình 3.21 các gói đƣợc gửi từ H1 tới H3 sẽ

đƣợc đánh dấu tại R1, trong khi các gói từ H2 tới H4 đƣợc đánh dấu tại R2. Những

nhãn đƣợc đánh dấu trên gói nhận đƣợc chính là định danh lớp dịch vụ mà nó thuộc

vào. Các lớp lƣu lƣợng khác nhau sẽ nhận đƣợc các dịch vụ khác nhau trong mạng

lõi. Trong định nghĩa của RFC sẽ sử dụng thuật ngữ behavior aggregate mà không

dùng class traffic. Sau khi đƣợc đánh dấu, một gói có thể đƣợc chuyển tiếp ngay lập

tức vào mạng, trễ một khoảng thời gian trƣớc khi đƣợc chuyển đi, hoặc có thể bị loại

bỏ. Chúng ta sẽ thấy có nhiều yếu tố ảnh huởng tới việc gói bị đánh dấu nhƣ thế nào,

và chúng đƣợc chuyển tiếp ngay, trễ lại hay bị loại bỏ.

` `

`

`

`

`

`

`

H1

H4

H3

H2

R4 R7

R5

R6

R1

R2

R3

Hình 3.21: Ví dụ về DiffServ


67

Chức năng lõi: Khi một gói đã đƣợc đánh dấu DS đi đến một router Diffserv-

capable, các gói đƣợc chuyển tiếp tới router kế tiếp dựa vào kỹ thuật cƣ xử từng

chặng (per-hop behavior) gắn với các lớp của gói. Ứng xử từng chặng ảnh hƣởng tới

bộ đệm của router và băng thông đƣờng truyền đƣợc chia sẽ giữa các lớp đang cạnh

tranh nhau về lƣu lƣợng. Một nguyên tắc quan trọng của kiến trúc Differentiated

Service là các cƣ xử từng chặng của router sẽ chỉ dựa vào đánh dấu gói hay lớp lƣu

lƣợng mà nó thuộc vào. Bởi vậy, nếu các gói đƣợc gửi từ H1 tới H3 nhƣ trong hình sẽ

nhận đƣợc cùng đánh dấu nhƣ các gói từ H2 tới H4, khi đó các router mạng cƣ xử các

gói hoàn toàn giống nhat, mà không quan tâm gói xuất phát từ H1 hay H2. Ví dụ, R3

không phân biệt giữa các gói từ h1 và H2 khi chuyển tiếp các gói tới R4. Bởi vậy,

kiến trúc Differentatied Service tránh đƣợc việc phải giữ trạng thái trên router về các

cặp nguồn đích riêng biệt - đây là vấn đề quan trọng đối với vấn đề mở rộng mạng.


68


Chƣơng III đã đƣa ra và làm rõ hai mô hình chính của việc triển khai, cài đặt

chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP. Khi mà mô hình truyền thống best-effort có nhiền

nhƣợc điểm thì các mô hình ra đời sau nhƣ IntServ và DiffServ đã giải quyết phần

nào các vấn đề mà best-effort không giải quyết đƣợc.

IntServ đi theo hƣớng đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cho từng luồng riêng, nó

đƣợc xây dựng gần giống với mô hình chuyển mạch kênh với việc sử dụng giao thức

dành trƣớc tài nguyên RSVP. IntSer phù hợp với các dịch vụ đòi hỏi băng thông cố

định không bị chia sẻ nhƣ các dịch vụ VOIP, dịch vụ multicast. Tuy nhiên IntSer có

những nhƣợc điểm nhƣ sử dụng nhiều tài nguyên mạng, khả năng mở rộng không cao

và không mền dẻo.

DiffServ ra đời với ý tƣởng giải quyết những nhƣợc điểm của mô hình IntServ.

Nó đi theo hƣớng đảm bảo chất lƣợng dựa trên nguyên lý cƣ sử theo từng chặng căn

cứ vào mức ƣu tiên của các gói tin đã đƣợc đánh dấu. Việc ra chính sách với các loại

lƣu lƣợng khác nhau là do ngƣời quản trị quyết định và có thể thay đổi theo thực tế

nên nó rất mền dẻo. DiffServ tận dụng tốt tài nguyên mạng hơn, tránh đƣợc tình trạng

nhàn rỗi băng thông và năng lực xử lý trên router, ngoài ra mô hình DifServ có thể

triển khai trên nhiều miền độc lập do vậy khả năng mở rộng mạng trở nên dễ dàng.


69

CHƢƠNG IV:

CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG ATM

Nhập đề:

ATM là mạng chuyển mạch gói, bởi vì giao thức ATM đƣợc cung cấp trên cơ

sở hƣớng kết nối, trong trƣờng hợp tổng quát mạng ATM dẽ dàng cung cấp dịch vụ

QOS hơn là mạng thuần kết nối IP. QOS trong mạng ATM đƣợc cung cấp bởi việc

chỉ rõ trƣớc tác vụ yêu cầu cho các yêu cầu kết nối vật lý cùng với lƣợng băng thông

cần thiết cho phù hợp với lớp thực thi và thực thi điều khiển kết nối để đảm bảo rằng

tác vụ của kết nối hiện tại là không bị ngắt bởi việc thêm vào các kết nối khác. Ý

tƣởng xây dựng nên ATM hƣớng theo mô hình chuyển mạch kênh nhƣng bản thân nó

lại là chuyển mạch gói. ATM là giao thức ở tầng liên kết dữ liệu, với những đặc điểm

hỗ trợ tốt QOS nó sẽ kết hợp với giao thức IP ở lớp 3 để truyền tải lƣu lƣợng IP đồng

thời sẽ nâng cao chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP.

4.1 Nền tảng về ATM

4.1.1 Nguồn gốc của ATM

ATM đƣợc phát triển để cung cấp dịch vụ tốc độ cao kết hợp giữa dữ liệu,

tiếng nói và hình ảnh. Mục đích chính đàng sau sự phát triển của mạng ATM là chỉ ra

sự thiếu hụt trong mạng ISDN. ISDN thiếu hụt trong việc cung cấp đa dịch vụ. Ví dụ,

Tốc độ cơ sở của ISDN chỉ hoạt động ở 128kb/s, và tốc độ đủ là 1,5Mb/s. Cả hai tốc

độ trên đều không đủ cho việc quảng bá hình ảnh chất lƣợng cao.

ITU-T, ở phần trƣớc đƣợc biết nhƣ là CCIT, chuẩn B-ISDN sử dụng trong

mạng ATM nhƣ là cơ sở để truyền dữ liệu và phƣơng thức kết nối. trong khoảng giữa

những năm 1980, một vài nguyên tắc cơ bản của ATM đã đƣợc hình thành và nó đã

đƣợc quyết định về kích thƣớc định dạng gói tin, thuật ngữ tế bào đƣợc sử dụng. Kích

thƣớc tế bào đƣợc xác định trên cơ sở xem xét việc truyền âm thanh tốc độ 64kb/s.

Danh sách ở trên chỉ cho ta một vài sự kiện chính. ATM là dịch vụ chuyển mạch gói.

Các gói đƣợc truyền đi trên cơ sở các tế bào ATM, và chuyển mạch gói, sử dụng các

mạch ảo. Khi mà dịch vụ ATM là hƣớng kết nối dịch vụ, ngƣời sử dụng đầu cuối cần

phải yêu cầu một kết nối dành cho ngƣời nhận. Nhƣ là một phần của yêu cầu kết nối,

ngƣời sử dụng cần phải chỉ rõ một tập hợp các miêu tả lƣu lƣợng. Trong mạng ATM,

QOS đƣợc bảo đảm bởi việc cung cấp đủ băng thông trên một kết nối ảo (VCs) và sử

dụng điều khiển kết nối (CAC) của Yêu cầu VC.

4.1.2 Giao diện mạng ATM

Trong hình 4.1 đƣa ra các kiểu giao diện trong mạng ATM. Giao diện UNI là

giao diện giữa ngƣời sử dụng đầu cuối và mạng ATM cái mà thuê bao kết nối tới.


70

Giao diện NNI là giao diện giữa các Switch ATM của cùng một nhà cung cấp dịch

vụ. ISDN băng rộng (BISDN). Giao diện B-ICI là giao diện giữa hai nhà cung cấp.

Computer Computer

Computer

UNI NNI B-ICI NNI UNI

Đầu cuối ATM Sitch ATM

B-ICI Giao tiếp ISDN băng rộng

UNI Giao tiếp ngƣời dùng - mạng

NNI Giao tiếp mạng - mạng

Mạng truyền tải ATM công cộng 2Mạng truyền tải ATM công cộng 1

Hình 4.1: Các giao tiếp ATM

Giao thức ATM là nội bộ hay quảng bá phụ thuộc vào kiểu giao diện kết nối.

Nếu UNI là giữa những ngƣời sử dụng đầu cuối và mạng ATM là công cộng, thì giao

thức UNI dùng chung đƣợc sử dụng. Nếu UNI là giữa những ngƣời sử dụng đầu cuối

và ngƣời sử dụng đầu cuối là nội bộ trong mạng ATM, giao thức riêng UNI sẽ đƣợc

sử dụng. Giao thức đƣợc sử dụng giữa các nút ATM trong phạm vi một mạng ATM là

giao thức NNI nội bộ, nó đƣợc biết đến nhƣ là các giao thức nội bộ NNI hoặc PNNI.

Giữa các nút ATM trong hai mạng ATM khác nhau, giao thức dùng chung NNI đƣợc

sử dụng. Giao thức dùng chung NNI đƣợc biết đến nhƣ là giao thức B-ICI

4.2 Giao thức ATM

Hình 4.2 cho ta biết giao thức ngan xếp ATM là giống với mô hình giao thức

ngăn xếp 7 lớp OSI. Nhƣ trong hình vẽ, Giao thức ATM nằm ở lớp 2 hay là lớp liên

kết. Lớp ATM đƣợc chia thành các lớp con: lớp con thấp hơn là lớp tế bào ATM, lớp

con cao hơn là lớp miêu tả ATM (AAL). AAL lại đƣợc chia thành hai lớp là lớp phân

đoạn và tái hợp (CS).

Vật lý

Liên kết

Mạng

Giao vận

Phiên

Trình diễn

Ứng dụng

Vật lý

Lớp tế bào

ATM

Lớp thích

ứng ATM

(AAL)

Các lớp cao

hơn (ngƣời

dùng AAL)

Lớp con hội

tụ(CS)

Phân đoạn

và tập hợp

lại

Hình 4.2: Xếp chồng giao thức ATM


71

4.2.1 Lớp tế bào ATM

Hình 4.3 định nghĩa định dạng tế bào ATM của lớp tế bào ATM. Không giống

với định dạng gói tin IP, các gói có chiều dài biến thiên, ATM sử dụng gói có chiều

dài cố định đƣợc gọi là tế bào. Một tế bào ATM có chiều dài 53 octet: phần mào đầu

gồm có 48 octet. Một trong những nhân tố chính trong việc lựa chọn kích thƣớc tế

bào là 53 octet là để thực hiện tác vụ âm thanh. Nguyên nhân chính của độ chễ gói tin

là thời gian để hình thành các tế bào ATM, các tế bào có kích thƣớc càng lớn thì độ

chễ của các gói tin càng cao. Chiều dài 53 octet của tế bào ATM đƣợc hình thành sau

một thời gian dài nghiên cứu.

Nhƣ đã trình bày trong hình 4.3, định dạng tế bào ATM là không khác biệt

nhiều giữa UNI và NNI. 4 bít dùng làm trƣờng điều khiển luồng (GFC) chỉ xuất hiện

tại UNI và không xuất hiện tại NNI. Trƣờng GFC đƣợc sử dụng nhƣ là không gian

lƣu trữ để cung cấp dung lƣợng mạng điều khiển luồng lƣu lƣợng từ mạng của ngƣời

sử dụng.

Một điểm khác nữa trong định dạng của tế bào ATM giữa UNI và NNI là

chiều dài của trƣờng VPI, của NNI đƣợc cấp phát 16 bit. Lí do là NNI cần nhiều VPI

hơn là UNI. Trƣờng VCI của NNI và UNI có chiều dài tƣơng tự nhau.

GFC (4 bit) VPI (4 bit)

VPI (4 bit) VCI (4 bit)

VCI (8 bit)

VCI (4 bit) PTI (3 bit) CLP (1 bit)

HEC (8 bit)

Trƣờng thông tin (48 bit)

UNI (giao diện Ngƣời dùng – Mạng)

VPI (8 bit)

VPI (4 bit) VCI (4 bit)

VCI (8 bit)

VCI (4 bit) PTI (3 bit) CLP (1 bit)

HEC (8 bit)

Trƣờng thông tin (48 bit)

UNI (giao diện Mạng – Mạng)

Hình 4.3: Cấu trúc tế bào ATM

Tám bit của trƣờng điều khiển lỗi mào đầu (HEC) chứa phần kiểm tra tính toán

cho 32 bit thông tin mào đầu ATM. Tám bit của trƣờng PTI chỉ ra kiểu tải trọng của

tế bào ATM. Ba bit của trƣờng PTI cung cấp 8 kiểu trọng tải. Có 4 mã PTI đƣợc sử


72

dụng cho ngƣời sử dụng thông tin tế bào, và còn 4 mã PTI đƣợc sử dụng cho hoạt

động quản trị, và duy trì tế bào (OAM).

Một bit của trƣờng CLP đƣợc sử dụng để đánh dấu các tế bào bị huỷ trong quá

trình truyền thông tin. Các tế bào vói các bit CLP đƣợc đặt về 0 và là các tế bào bình

thƣờng, các bit bị đặt giá trị là 1 là các tế bào bị huỷ.

4.2.2 Lớp tương thích ATM

Nhƣ đã trình bày ở hình 4.2 lớp AAL đƣợc chia thành 2 lớp con: lớp CS và lóp

SAR. Lớp con CS thực thi việc truyền các tế bào lỗi và bị mất, mối quan hệ thời gian

giữa ngƣời gửi và ngƣời nhận, và độ biến thiên trễ các tế bào; lớp SAR thực hiiện

việc phân đoạn các gói tin thành các tế bào khi gửi đi và gom các tế bào lại tại nơi

nhận. Hình 4.4 thể hiện dữ liệu của ngƣời sử dụng đƣợc phân đoạn thành các tế bào

ATM tại nơi gửi và đƣợc gom lại thành dữ liệu tại nơi nhận.

Dữ liệu ngƣời dùng

CS PDU

SAR PDU SAR PDU SAR PDU

ATM Cell ATM Cell ATM Cell

Phân đoạn Tập hợp

Đầu cuối phát Đầu cuối thu

Hình 4.4. Tế bào ATM cắt và lắp ghép

4.3 Các kết nối ảo ATM

Chìa khoá để hiểu đƣợc QoS trong mạng ATM là hiểu đƣợc các kết nối ảo

đƣợc tạo ra trong mạng ATM nhƣ thế nào và băng thông đƣợc cấp phát và quản lý

cho các kết nối ảo đó nhƣ thế nào. Trong phần này sẽ đề cập đến vấn đề đó.

4.3.1 Kênh ảo và đường ảo

Kênh ảo và đƣờng dẫn ảo đƣợc định nghĩa trong ITUT I.11324. Kênh ảo là

khái niệm đƣợc sử dụng để mô tả sự truyền theo một hƣớng duy nhất của các tế bào

ATM bởi một giá trị đƣợc xác định duy nhất. Đƣờng dẫn ảo là khái niệm đƣợc sử

dụng để mô tả sự truyền theo một hƣớng duy nhất của các tế bào ATM bởi một giá trị

đƣợc xác định duy nhất.

Một VC là tƣơng tự mạch đƣờng trục trong mạng chuyển mạch và một VP là

một nhóm các dƣờng trục. VPI và VCI trong mào đầu ATM đƣợc dùng để xác định

một VC và VP. Khi các VC sinh ra các nhóm VP, một VC không phải đƣợc xác định

duy nhất bởi sự kết hợp gữa VPI và VCI. một VCI độc lập không thể định nghĩa hoàn

chỉnh một VC. Cả VPI và VCI đều có ý nghĩa nội bộ, và vì vậy cả VC và VP đều có ý


73

nghĩa nội bộ. VC và VP nội bộ là những khái niệm để tổ chức các tế bào ATM trong

các kênh và đƣờng đi.

Những khái niệm trên giúp cho ta biết đƣợcc sự khác biệt giữa liên kết và kết

nối. Kết nối bao hàm cả các thực thể đầu cuối, trong khi liên kết là các thành phần của

kết nối, kết nối đƣợc tạo ra bởi các liên kết.

4.3.2 Liên kết ảo

Có hai kiểu liên kết ảo: đó là liên kết kênh ảo (VCL) và liên kết đƣờng ảo

(VPL). VCL có nghĩa là các tế bào ATM đƣợc vận chuyển theo một hƣớng giữa các

điểm nơi mà giá trị của VCI đƣợc gán và điểm mà giá trị đó đƣợc chuyển tiếp hay

huỷ bỏ. VPL là một nhóm các VCL đƣợc xác định bởi nhóm các giá trị VPI giữa

điểm mà VPI đƣợc gán và điểm mà VPI đƣợc chuyển tiếp hay phá huỷ.

Hình 4.5 minh hoạ một VCL. VCL trong hình mang các tế bào ATM với

VPI=j và VCI=x từ nút ATM A đến nút ATM C. Tại điểm trung gian B, cặp VPI/VCI

là không thay đổi và nút A, B, C có chung một VCL. tại nút C cặp VCI/VPI đƣợc

chuyển từ j/x thành giá trị khác và nút C là điểm kết thúc của VCL. Sự biến đổi của

VCI/VPI tại điểm C có thể đƣợc tiến hành theo ba khả năng nhƣ trong hình 4.6.

Trong trƣờng hợp đầu tiên một VCL mới tƣơng tự VPL đƣợc xác định bởi VPI=j.

Trong trƣờng hợp thứ hai và thứ ba VCL mới là khác với VPL đƣợc xác định bởi

VPL=k. Trong trƣờng hợp thứ hai, tại điểm biến đổi, khi VPI thay đổi từ j sang k,

VCI không cần thiết thay đổi để định nghĩa một VC mới bởi vì cặp VPI/VCI xác

định duy nhất một VCL.

VPI=j

VCI=x

VPI=j

VCI=x

VPI=j

VCI=x

New

VPI/VCI

VCL1 VCL2

Chuyển đổi

VPI/VCI

Node ATM VPI/VCI Tiêu đề Cell ATM

A B C D

Hình 4.5: Kết nối kênh ảo


74

VPI=j

VCI=x

VPI=j VCI=z

VPI=j VCI=x

VPI=j

VCI=y

VCL1 VCL mới

Chuyển đổi

VPI/VCI

C

Hình 4.6: Biên dịch VPI/VCI

Khi nhận dạng đƣợc một VPL, hoàn toàn có thể xác định đƣợc một VPI. Tất cả

các tế bào ATM có chung VPI đều có chung một VPL. Hình 4.7 thể hiện một VPL.

Tất cả các tế bào có VPI=j đều đặt vào VPL 1 từ nút A tới nút C. Tại nút D một VPL

mới đƣợc xác định bởi biến đổi VPI từ j sang k.

VPI=j VPI=j

VPI=j

VPI=k

VPL1 VPL

mới

Chuyển đổi VPI

Node ATM VPI Tiêu đề Cell ATM

A B C D

Hình 4.7: Liên kết đường ảo (VPL).

VCL1

(VPI=1 VCI=1)

VPL1

(VPI=1)

VCL2

(VPI=1 VCI=2)

VCL3

(VPI=1 VCI=3)

Điểm kết cuối VCL

Điểm kết cuối VPL

Hình 4.8: Quan hệ giữa VCL và VPL

Hình 4.8 thể hiện mối quan hệ giữa VCl và VPL.


75

4.3.3 Kết nối ảo (Virtual Connection)

Kết nối ảo đƣợc tạo ra bởi các liên kết ảo. Giống nhƣ liên kết ảo, có hai kiểu

kết nối ảo: VPC và VCC

4.3.3.1 Các kết nối đường ảo (Virtual Path Connection-VPC)

VPC đƣợc tạo ra bởi các VPL nhƣ ở trong hình 4.9. VPC đƣợc xác định bởi

một cặp giá trị VPI tại cổng vào và cổng ra. Cho một cặp VPI tại lối ra và lối vào, tại

nút trung gian tạo ra sự biến đổi thích hợp của VPI tại nối và và lói ra tạo ra VPC

mong muốn giữa một cặp VPI. sử dụng VPC làm đơn giản cấu trúc mạng, làm tăng

khả năng thực thi và độ tin cậy của mạng, tối thiểu hoá thời gian kết nối và cho phép

mở rộng dung lƣợng.

VPC

VPL1

(VPI=1)

VPL2

(VPI=2) VPL3

(VPI=3)

Cổng vào Cổng ra


Hình 4.9: Kết nối đường ảo (VPC)

4.3.3.2 Kết nối kênh ảo (Virtual Channel Connection -VCC)

Một VCC đƣợc tạo ra bởi một chuỗi các liên kết của VCL. Một VCC đƣợc xác

định bởi một cặp giá trị VPI/VCI tại lối ra và lối vào.

Hình 4.10 thể hiện một VCC đƣợc tạo ra bởi một chuỗi các VCL với cùng một

VPL. Hình 4.11 thể hiện VCC đƣợc tạo ra bởi một chuỗi các VCL từ các VPL khác

nhau.



VPL(VPI=1)

VCL1

(VPI=1

VCI=1)

Cổng vào Cổng ra

VCL2

(VPI=1

VCI=2)

VCL3

(VPI=1

VCI=3)

VCC 1

Hình 4.10: Kết nối kênh ảo (VCC) trong một VPL


76



VPL(VPI=1)

VCL1

(VPI=1

VCI=1)

Cổng vào

Cổng ra

VCL2

(VPI=1

VCI=2)

VCL3

(VPI=1

VCI=3)

VCC 2

VPL 2 (VPI=2)

VCL4

(VPI=2 VCI=1)

VCL5

(VPI=2 VCI=2)

Hình 4.11: VCC được tạo từ các VCL của các VPL khác nhau

4.3.4 Kết nối đường ảo cố định (Permanent Virtual Connection-PVC)

Một PVC là một kết nối ảo VC cố định. Nó đƣợc thiết lập và xoá bỏ qua các

tiến trình. Một PVC đƣợc thiết lập trƣớc khi kết nối đƣợc sử dụng. PVC đƣợc kích

hoạt cho đến khi nó thực sự không đƣợc sử dụng nữa.

4.3.4 Kết nối chuyển mạch ảo (SVC)

SVC là một kết nối ảo đƣợc thiết lập bởi quá trình chuyển mạch. SVC chỉ tồn

tại cho đến hết cuộc gọi. Sau khi quá trình gọi hoàn thành, SVC bị huỷ bỏ. Không

giống PVC, SVC đƣợc thiết lập trong khi có yêu cầu SVC. Chỉ có VCC đƣợc thiết lập

bởi chuyển mạch. Có hai kiểu báo hiệu đáng chú ý đƣợc sử dụng cho việc thiết lập

SVCC: B-ISDN và PNNI.

SVCC đƣợc thiết lập cùng với VPC, có nghĩa là SVCC có thể đƣợc tạo ra bởi

việc móc nối các VCL cùng với các VPC. Hình 4.12 thể hiện sự thiết lập SVCC trong

quá trình chuyển mạch. Nút A tạo ra SVCC từ lối vào 1 tới lối ra 1 tại nút D. SVCC

chỉ có thế hoạt động nếu có sự gán các VPC giữa lối vào 1 và lối ra 1.

VPL 1

A B C

D

Cổng vào 1

Cổng

ra 1

Cổng ra

2

VPL 2

VCL 1VCL 2

VCL 3

VCL 4

VPL 3

VPC đƣợc gán trƣớc

Hình 4.12: SVCC

Việc gán các VPC trong hình giống nhƣ việc liên kết các VLP 1 và chuyển

mạch VCL 2 tới VCL 4 trong VCL 3. SVCC từ lối vào 1 tại nút A tới lối ra 2 tại nút

D là không khả thi bởi vì quá trình gán VPC không tồn tại giữa cổng vào và cổng ra.


77

4.4 Các loại dịch vụ ATM

4.4.1 Các loại dịch vụ ATM

Các loại dịch vụ ATM sau đƣợc định nghĩa bởi FTC (Forum Technical

Committee):

-Tốc độ bit không đổi (CBR)

-Tốc độ bit thay đổi thời gian thực (rt- VBR)

-Tốc độ bit thay đổi không thời gian thực ( nrt- VBR)

-Tốc độ bit chƣa định rõ (UBR)

-Tốc độ bit khả dụng (ABR)

Dịch vụ tốc độ bit không đổi (CBR) cung cấp các kết nối yêu cầu một số lƣợng

cố định băng thông liên tục qua một chu kỳ tổng thể của kết nối. Số lƣợng cố định của

băng thông đƣợc yêu cầu là tốc độ cell đỉnh (PCR) của kết nối. Với dịch vụ CBR,

phía nguồn có thể phát ra các cell tại PCR qua chu kỳ của kết nối. Do PCR là tốc độ

cực đại có thể, nguồn có thể phát ra các cell dƣới PCR. Do các dịch vụ CBR hoạt

động tại tốc độ cực đại, trong đó PCR, thống kê ghép các kết nối là không thể thực

hiện đƣợc. Dịch vụ CBR có thể đƣợc sử dụng cho cả các VPC và VCC.

Dịch vụ CBR đƣợc dành để hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực nhƣ thoại,

video, và hoạt động kênh. Dịch vụ CBR cung cấp đủ băng thông cho tất cả các kết nối

chia sẻ một tuyến truyền dẫn vật lý tới các cell phát ra tại tốc độ riêng cực đại của

chúng, là các PCR. Trễ và jitter đƣợc giữ tại một mức cực tiểu, ví dụ, có thể không có

gói đệm trong mạng.

Dịch vụ tốc độ bit thay đổi không thời gian thực (nrt- VBR) cung cấp các kết

nối với băng thông yêu cầu đƣợc chỉ rõ bởi ba tham số: PCR, tốc độ cell xác định (

SCR), và kích cỡ cụm cực đại (MBS). Giống nhƣ dịch vụ CBR, rt- VBR cũng đƣợc

dành cho các ứng dụng thời gian thực, ví dụ, những yêu cầu này bắt buộc trễ và jitter

chặt chẽ, nhƣ các ứng dụng thoại, video; tuy nhiên, một cách khác là rt- VBR đó chỉ

rõ băng thông đƣợc yêu cầu đƣa vào đề cập đến tràn lƣu lƣợng đƣợc tải bởi dịch vụ.

Vì vậy, không giống nhƣ dịch vụ CBR, dịch vụ rt- VBR không thích hợp cho

kênh hoạt động. Do các dịch vụ rt- VBR hoạt động trên toàn bộ thời gian tại một tốc

độ thấp hơn, ví dụ SCR, các yêu cầu tốc độ cực đại, ghép kênh thống kê của các kết

nối là có thể thực hiện đƣợc. Một vài ví dụ của các ứng dụng thích hợp cho dịch vụ rt-

VBR đƣợc nén thoại, âm thanh, và thoại qua các mạng gói cùng với triệt tĩnh.

Giống nhƣ dịch vụ rt-VBR, dịch vụ nrt-VBR cũng chỉ rõ băng thông yêu cầu

đƣợc tính đến việc tràn lƣu lƣợng nguồn và chỉ rõ băng thông kết nối yêu cầu trong

những điều kiện của ba tham số tƣơng tự: PCR, SCR, và MBS. Giống nhƣ rt- VBR,

dịch vụ nrt VBR cũng cho phép ghép kênh thống kê các kết nối.


78

Tuy nhiên, không giống nhƣ dịch vụ rt-VBR, nrt VBR đƣợc đƣa ra cho các

ứng dụng không phải thời gian thực. Vì thế, các kết nối cho nrt- VBR không cần đƣợc

giới hạn bởi ràng buộc giữa trễ và jitter. Vì thế, để cân bằng những điều này, dịch vụ

nrt-VBR sẽ cần ít băng thông cho mạng tránh lãng phí không gian bộ đệm. Hệ thống

vận chuyển dành riêng và việc thực hiện giao dịch là một vài ví dụ của dịch vụ nrt

VBR. Với dịch vụ nrt- VBR, trễ và jitter không quan trọng và mất gói là phép đo hiệu

năng sơ cấp.

Dịch vụ UBR đƣợc đƣa ra cho các ứng dụng không phải thời gian thực mà

không có các yêu cầu trễ, mất gói và jitter xác định. Các ứng dụng truyền thông máy

tính truyền thống nhƣ chuyển đổi file, email, và các ứng dụng dựa trên TCP là các

ứng dụng thích hợp cho dịch vụ nrt- VBR. Dịch vụ UBR không hứa hẹn bất kỳ một

sự bảo đảm QoS nào trong giới hạn trễ, jitter và mất gói. Dịch vụ UBR tƣơng tự nhƣ

dịch vụ “best effort” của mạng IP đã trình bày trong chƣơng I.

Giống nhƣ dịch vụ nrt- VBR và UBR, dịch vụ ABR cũng đƣợc đƣa ra cho các

ứng dụng phi thời gian thực. Một cách khác đó là dịch vụ ABR yêu cầu phản hồi từ

mạng tới hệ thống cuối và kết hợp bởi hệ thống cuối trong suốt chu kỳ kết nối. Trong

dịch vụ ABR, sau khi thiết lập kết nối ban đầu, băng thông chuyển thành khả dụng tới

nguồn có thể đƣợc cải thiện dựa trên các điều kiện tài nguyên dao động cùng với

mạng ATM. Dịch vụ ABR cung cấp phản hồi tới nguồn sử dụng kỹ thuật điều khiển

lƣu lƣợng và các cell quản lý tài nguyên.

Dịch vụ ABR là ý tƣởng cho các ứng dụng mà đƣợc thiết kế để đáp ứng cho

mạng phản hồi cho điều khiển lƣu lƣợng. Ví dụ, TCP/IP đã xây dựng một kỹ thuật

cho việc đáp ứng sự tắc nghẽn mạng, nhờ đó, đáp ứng với mỗi một gói bị rơi, tốc độ

phát gói của trạm TCP nguồn chậm xuống. Dịch vụ ABR không yêu cầu giới hạn trễ

hay jitter.

Trong suốt pha thiết lập kết nối, một kết nối ABR đƣợc chỉ rõ tỏng giới hạn

của băng thông yêu cầu cực đại hay cực tiểu đƣợc thiết kế nhƣ PCR hay MCR, MCR

có thể là 0. Dịch vụ ABR có thể thay đổi băng thông tạo khả dụng cho nguồn trong

suốt chu kỳ kết nối nhƣng nó không thể giảm băng thông thấp hơn MCR.

4.4.2 Miêu tả lưu lượng

Một lƣu lƣợng nguồn ATM đƣợc đặc trƣng bởi những mô tả lƣu lƣợng sau:

Tốc độ cell đỉnh (PCR)

Tốc độ cell đƣợc duy trì (SCR)

Kích cỡ cụm cực đại (MBS)

PCR là tốc độ cell cực đại của nguồn. SCR là một tốc độ cell trung bình giới

hạn dài và vì thế, thấp hơn PCR. MBS chỉ rõ số các cell cực đại có thể đƣợc phát bởi

nguồn tại PCR trong khi vẫn tuân theo SCR thoả thuận. MBS miêu tả nhân tố tràn của


79

các kết nối. Lƣu lƣợng CBR đƣợc đặc trƣng bởi PCR. Lƣu lƣợng VBR đƣợc đặc

trƣng bởi PCR, SCR, và MBS. Với lƣu lƣợng UBR, không có đặc trƣng lƣu lƣợng

đƣợc cần đến. Bảng 4.1 chỉ ra các tham số QoS và lƣu lƣợng cho các loại dịch vụ

ATM.

Bảng 4.1 Các tham số QoS và mô tả lưu lượng cho các loại dịch vụ ATM

Thuộc tính CBR Rt-VBR Nrt- VBR UBR ABR

PCR,CDVT Đã xác định Đã xác định Đã xác định Đã xác định Đã xác định

SCR,

MBS,CDVT

n/a Đã xác định Đã xác định n/a n/a

MCR n/a n/a n/a n/a Đã xác định

CDV đỉnh-

đỉnh

Đã xác định Đã xác định Chƣa xác

định

Chƣa xác

định

Chƣa xác

định

MaxCTD Đã xác định Đã xác định Chƣa xác

định

Chƣa xác

định

Chƣa xác

định

CLR Đã xác định Đã xác định Đã xác định Chƣa xác

định

Mạng riêng

Phản hồi Chƣa xác

định

Chƣa xác

định

Chƣa xác

định

Chƣa xác

định

Đã xác định

4.4.3 Các kiểu AAL

Các dịch vụ ATM đƣợc hỗ trợ bởi lớp AAL nhƣ sau:

AAL loại 1: nguồn CBR, ví dụ nhƣ thoại qua ATM

AAL loại 2: các ứng dụng VBR bao gồm các gói PDU mà kích thƣớc ngắn

hơn một cell, ví dụ thoại qua ATM đã triệt khoảng lặng.

AAL loại 3 và 4: hƣớng kết nối hoặc không hƣớng kết nối

AAL loại 5: Các giao thức lớp cao hơn định hƣớng kết nối; Các ứng dụng

VBR bao gồm các PDU dài hơn một cell, ví dụ IP/ATM, FR/ATM.


80

Kết luận chƣơng:

Chƣơng IV đã trình bầy khá chi tiết về giao thức truyền bất đồng bộ ATM. So

với giao thức IP thì ATM có nhiều điểm khác biệt, thứ nhất ATM là giao thức lớp 2

nên hoạt động của các thiết bị ATM là chuyển mạch trong khi giao thức IP lại làm

việc ở lớp 3 và hoạt động chính là định tuyến. ATM là giao thức hƣớng kết nối còn IP

là giao thức không kết nối. So với giao thức IP thì ATM hỗ trợ QOS tốt hơn bởi

những lý do sau: thứ nhất ATM là giao thức hoạt động khá giống với chuyển mạch

kênh, trƣớc khi thực hiện truyền các tế bào thì mạng ATM đã thành lập trƣớc một

đƣờng ảo pvc, khi các gói đi qua các nút mạng có chỉ kiểm tra các địa chỉ vpi/vci rồi

tiến hành chuyển tiếp gói tin dựa vào địa chỉ đó; thứ hai kích thƣớc gói ATM nhỏ và

đồng nhất nên việc lƣu thoát gói tin dễ dàng và nhanh chóng. ATM cũng có chức

năng phân lớp các loại kênh truyền khác nhau để phục vụ cho các loại dịch vụ khác

nhau nhƣ CBR, rt-VBR, nrt-VBR, UBR. ATM rất phù hợp với các giao thức thời gian

thực nhƣ VOIP, truyền các dữ liệu đa phƣơng tiện. Giao thức ATM đƣợc ứng dụng

rất rộng rãi hiện nay trong các mạng băng rộng nhƣ mạng xDSL, mạng backbone, nó

đƣợc kết hợp với một số giao thức khác để ra đời những giao thức mới và đƣợc áp

dụng trong những mục đích khác nhau cụ thể là:

- IPoA (IP over ATM) – để truyền tải các gói IP qua mạng ATM

- IPoEoA (IP over Ethernet over ATM) – để truyền tải các khung Ethernet qua

mạng AMT

- PPPOA (Point-to-Point over ATM) – để truyền tải các khung point to point

qua mạng ATM


81

CHƢƠNG 5:

QOS TRONG GIAO THỨC CHUYỂN MẠCH NHÃN MPLS

Đặt vấn đề:

Lƣợng lƣu lƣợng trên mạng IP đang phát triển một cách bùng nổ, cứ vài tháng

là nó lại tăng gấp đôi. Và vào lúc này, mạng IP ngày nay không thay đổi đủ nhanh để

phù hợp với yêu cầu. Trong mạng hƣớng liên kết nhƣ là mạng chuyển mạch ghép

kênh phân chia theo thời gian TDM, nơi các kênh đƣợc tổ chức trong các nhóm trung

kế và thiết bị chuyển mạch có thể đƣợc sử dụng để lựa chọn định tuyến theo thời gian

thực, kỹ thuật lƣu lƣợng có thể đƣợc sử dụng để cân bằng lƣu lƣợng qua mạng.

Trong hầu hết các mạng IP thƣơng mại, định tuyến là tĩnh, và tất cả lƣu lƣợng

IP tự động chiếm lấy đƣờng “ngắn nhất”. Vì lý do này, băng thông trong các mạng IP

không đƣợc phân bố một cách tối ƣu. Trong khi một phần của mạng IP bị tắc nghẽn

thì các phần khác vẫn có dƣ thừa băng thông. Không giống nhƣ mạng chuyển mạch

kênh, mạng IP không dễ dàng hiện kỹ thuật lƣu lƣợng cho chính nó.

Chuyến mạch nhãn đa giao thức MPLS là một giải pháp cho vấn đề gặp phải

trong mạng IP và một số trƣờng hợp mở rộng trong mạng ATM. MPLS cung cấp 1 cơ

chế kỹ thuật lƣu lƣợng cho mạng chuyển mạch gói nhƣ mạng IP hay ATM.

Trong trƣờng hợp này, MPLS có thể hỗ trợ IP DiffServ, và có thể đƣợc sử

dụng kết hợp với IP DiffServ.

Mạng ATM có một cơ sở hạ tầng mạng hƣớng liên kết dựa trên các liên kết ảo

và phù hợp ý tƣởng với MPLS. Cụm từ “multiprotocol” trong MPLS nghĩa là MPLS

có thể tích hợp với bất kỳ giao thức lớp mạng nào, điều đó nghĩa là nó độc lập với các

giao thức lớp cao hơn trên lớp MPLS.

5.1 Cơ sở lý thuyết của MPLS

5.1.1 Sự chuyển tiếp gói IP thông thường

Để hiểu rõ những giá trị của MPLS, trƣớc hết chúng ta tìm hiểu xem các router

IP chuyển tiếp gói tin nhƣ thế nào. Hình 5.1 thể hiện cách định tuyến IP thông

thƣờng. Tại mỗi router trong mạng IP, một gói đƣợc chuyển tiếp tới router tiếp theo

dựa trên 1 bảng định tuyến. Một bảng định tuyến đƣợc lập trình trong router và còn

tồn tại cố định cho tới khi nó bị thay đổi bằng tay bởi ngƣời quản trị mạng

Tại mỗi router, có một số hạn chế port output mà một gói có thể đƣợc định

tuyến. Các gói đến trƣớc tiên đƣợc ánh xạ đến “các lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng”

(Forwarding Equivalence Classes - FEC). Tất cả các gói trong một lớp FEC đƣợc

định tuyến tới cùng một cổng ra. Theo quan điểm của định tuyến, tất cả các gói đƣợc

nhóm trong cùng một FEC là giống nhau và đƣợc chuyển tiếp theo cùng một đƣờng.

Nhƣ trong hình 5.1, khi một gói đến router, router trƣớc tiên kiểm tra header của gói


82

và dựa trên các thông tin có trong header, ánh xạ gói vào một FEC. Mỗi lần gói đƣợc

ánh xạ vào môt FEC, bảng định tuyến chỉ ra cổng ra nào mà gói của FEC đó có thể

đƣợc chuyển tiếp đến.

Gói

IP routerHop router

kế tiếp

Gói đến FEC Địa chỉ hop kế

tiếp

Phân chia gán

Các chức năng IP router thông thƣờng

Hình 5.1: Chức năng định tuyến IP chuẩn

Các router IP thông thƣờng chỉ hỗ trợ rất giới hạn số các FEC, ví dụ theo địa

chỉ IP đích. Sự phân chia FEC đa chiều là khó khăn vì việc xử lý gói mạng và vấn đề

mở rộng. Tại mỗi router, quá trình này đƣợc lập lại: header gói tin đƣợc kiểm tra lại,

và việc ánh xạ gói tin vào một FEC và ánh xạ tới cổng ra đƣợc lập lại. Quá trình kiểm

tra header của gói chiếm dụng nhiều tài nguyên và tốn nhiều thời gian.

5.1.2 Các cải tiến của MPLS

MPLS không bỏ qua chuyển tiếp gói. Vậy thì ƣu điểm của sử dụng MPLS là

gì? Bằng cách sử dụng nhãn hơn là sử dụng thông tin chứa trong header IP, quá trình

xử lý phức tạp trong chuyển tiếp gói đƣợc đơn giản hóa và nhanh gọn. Ƣu điểm này

tƣơng tự nhƣ ƣu điểm của hệ thống “zip code” đựoc sử dụng trong dịch vụ thƣ tín của

Mỹ. Sử dụng các zip code thay vì các điạ chỉ thông thƣờng làm cho việc chuyển phát

nhanh hơn.

Còn nhiều lợi ích khác khi sử dụng MPLS. MPLS cung cấp một định nghĩa kỹ

thuật lƣu lƣợng của mạng chuyển mạch gói. Bằng việc sử dụng các nhãn trên đỉnh các

header có sẵn của mỗi gói, MPLS có thể hƣớng dẫn các gói lƣu lƣợng tới các đƣờng

dẫn đã đƣợc tính trƣớc, mà nó có thể khác với các đƣờng dẫn các gói có thể sẽ tự

động nhận lấy. Các đƣờng lƣu lƣợng có thể dễ dàng đƣợc vẽ lại 1 cách đơn giản bằng

cách sử dụng các nhãn khác nhau mà không cần sự thay đổi nội dung của các header

của gói. Kể từ đây, với MPLS, chuyển tiếp gói đƣợc dựa trên việc xử lý nhãn đơn

giản và không còn dựa trên việc xử lý các header có sẵn của gói tin, chuyển tiếp trong

MPLS có thể đƣợc thực hiện tại các thiết bị không có khả năng chuyển tiếp gói

nguyên bản. Trong thực tế, cụm từ “multi-protocol” có nghĩa là MPLS có khả năng

độc lập với các giao thức gói ban đầu. Trong MPLS, các nhãn có thể đƣợc xác định

cho các gói dựa trên các yếu tố khác hơn là dựa trên nội dung header gói ban đầu, ví

dụ, xác định cổng đến, xác định router biên vào… Việc nhóm các lớp lƣu lƣợng cho


83

việc đánh nhãn rất linh hoạt và có thể đƣợc thực hiện không phụ thuộc vào các cấu

trúc định tuyến gói ban đầu.

5.1.3 Kiến trúc MPLS

Kiến trúc MPLS đƣợc định nghĩa trong văn bản RFC 3031. Liên hệ với hình

5.1, một node MPLS là một node có khả năng chuyển tiếp gói dựa trên nhãn. Một

vùng MPLS là một tập hợp liền kề các node MPLS và là một vùng định tuyến, quản

lý đƣợc, ví dụ, một ISP (Internet Service Provider).

Gói

Node

vào

Node

ra

LSR

LSP

Miền

MPLSLSR

LER LER

Hình 5.2: Khiến trúc của MPLS

Các node ingress, egress MPLS là các node biên mà lƣu lƣợng khi đi vào hoặc

đi ra khỏi miền MPLS phải thông qua nó. Một router chuyển mạch nhãn (LSR) là một

node MPLS có khả năng chuyển tiếp các gói lớp 3 truyền thống. Một router chuyển

mạch nhãn biên (LER) là 1 LSR tại biên vào hay biên ra.

Một chặng đƣờng chuyển mạch nhãn là một chặng giữa 2 node MPLS, mà ở

đó chuyển tiếp gói sử dụng các nhãn. Một đƣờng chuyển mạch nhãn (LSP) là một

đƣờng đƣợc định tuyến qua một hay nhiều LSR theo mức độ phân cấp của các gói

trong phần FEC.

Trong MPLS, mỗi gói đƣợc gán một nhãn. Các gói thuộc cùng một FEC đƣợc

gán cùng một nhãn. Một nhãn chỉ có giá trị nội bộ, và có thể đƣợc ánh xạ tới các nhãn

khác khi một gói đi qua mạng.

5.2 Mã hóa nhãn

Có hai kiểu kỹ thuật mã hóa nhãn trong MPLS:

Sử dụng một nhãn mới cho MPLS ví dụ nhƣ Shim header

Sử dụng thông tin có sẵn trong liên kết dữ liệu hoặc trong các nhãn của lớp

mạng nhƣ VCI hay VPI trong ATM header.

5.2.1 MPLS shim header

MPSL shim header đƣợc định nghĩa theo chuẩn RFC 3032. Hình 5.3 mô tả

MPLS shim header. Shim header đƣợc chèn vào header lớp 2 và lớp 3. Nó có độ dài

32 bit trong đó 20 bit đƣợc sử dụng để xác định nhãn. 3 bit trong trƣờng EXP đƣợc

dành riêng cho mục đích thử nghiệm. Trƣờng EXP sẽ đƣợc thảo luận sau trong phần


84

MPLS hỗ trợ DiffServ liên quan tới nhƣ E-LSP. Một bit trong trƣờng stack đƣợc sử

dụng để tạo một ngăn xếp nhãn, và chỉ ra sự hiện diện của một ngăn xếp nhãn. Tám

bít trƣờng Time to Live tƣơng tự nhƣ trƣờng TTL của các giao thức khác, ví dụ, IP

header, và nó bị giảm đi tại mỗi LSR.

Tiêu đề

lớp 2

Nhãn

20bit

EXP

3bit

S

1 bit

TTL

8 bit

Tiêu đề

lớp 3Dữ liệu

Chèn tiêu đề MPLS (32 bit)

Hình 5.3: Đầu mào MPLS

Tiêu đề

L2Lm Lm-1 . . . . L1 Tiêu đề

lớp 3

Tải

trọng

M nhãn

Hình 5.4: Xếp chồng nhãn độ sâu m

Các nhãn đƣợc tổ chức một cách có thứ tự trong ngăn xếp nhãn (stack). Hình

5.4 cho thấy tất cả m Shim header MPLS đƣợc xếp chồng lên nhau và ở trên header

lớp 3 nhƣ 1 ngăn xếp. Mỗi shim header xác định một nhãn riêng biệt. Nhãn ở dƣới

cùng của ngăn xếp hay là nhãn gần header lớp 3 nhất là nhãn level 1, và nhãn ở trên

đỉnh ngăn xếp là nhãn level m. Một ngăn xếp nhãn có độ dài 0 là một ngăn xếp rỗng

và nó liên kết với 1 gói không gán nhãn. Một ngăn xếp nhãn đƣợc sử dụng để tạo ra

một thứ tự các đƣờng hầm MPLS, nhƣ một đƣờng hầm trong một đƣờng hầm khác

nhà cứ nhƣ thế.

5.2.2 Mã hóa nhãn qua mạng ATM

5.2.2.1 Mã hóa ATM SVC

Từ khi ATM là 1 mạng chuyển mạch gói hƣớng liên kết, nó cung cấp 1 cơ sở

hạ tầng rất dễ dàng thích ứng với việc triển khai MPLS. Các trƣờng VPI và VCI trong

ATM đƣa ra một định nghĩa thích nghi với việc đánh nhãn MPLS. Hình 5.5 thể hiện

một LSP đƣợc tạo ra bằng việc sử dụng một SVC. Nhãn MPLS trong trƣờng hợp này

là sự kết hợp của VPI và VCI.

IP Packet

Switch ATM Switch ATM

SVC

VPI=3 VCI=7

Các cell ATM

VPI=3 VCI=7

Gói đến

Hình 5.5: MPLS LSP sử dụng ATM SVC


85

5.2.2.2 Mã hóa ATM SVP

Hình 5.6 thể hiện 1 LSP với 1 ngăn xếp nhãn có độ dài 2 đƣợc tạo ra bằng việc

sử dụng 2 trƣờng VPI và VCI. Trong ví dụ này, trƣờng VPI đƣợc sử dụng nhƣ là nhãn

level 2 và VCI là nhãn level 1. VPI xác định 1 đƣờng hầm LSP và VCI xác định 1

đƣờng hầm khác bên trong đƣờng hầm VPI.

SVP

Các cell ATM

VPI=3 VCI=7

IP Packet

Gói đến Switch ATM Switch ATM

LSP mức 2

VPI=3 VCI=7

LSP mức 1

VPI=3

Hình 5.6: MPLS LSP sử dụng ATM SVP

5.2.2.3 Mã hóa đa điểm ATM SVC

Hình 5.7 là sự hòa trộn của 2 ví dụ đã đề cập ở trên. Trong trƣờng hợp này,

trƣờng VPI đƣợc sử dụng nhƣ là nhãn level 2 nhƣ trong ví dụ hình 5.6. Tuy nhiên,

trong ví dụ ở hình 5.7 này, chỉ 1 phần của trƣờng VCI đƣợc sử dụng nhƣ là nhãn level

1. Phần còn lại của trƣờng VCI đƣợc sử dụng để nhận diện đầu vào LSP. Trong ví dụ

này, các tế bào ATM từ các gói khác nhau có thể mang các giá trị VCI khác nhau.

SVP

Các cell ATM

VPI=3 VCI=7

IP Packet

Gói đến Switch ATM Switch ATM

LSP mức 2

VPI=3 VCI=7

LSP mức 1

VPI=3

ID LSP đầu vào

VCI=59

Hình 5.7: MPLS LSP sử dụng ATM SVP mã hóa đa điểm

5.3 Hoạt động của MPLS

5.3.1 Ánh xạ nhãn

5.3.1.1 Ánh xạ nhãn vào (ILM)

Ánh xạ nhãn vào là 1 bảng chuyển mạch nhãn tƣơng tự nhƣ bảng định tuyến IP

trong các router IP. Nó thƣờng đƣợc MPLS dùng để chuyển tiếp các gói đã đƣợc dán

nhãn. Hình 5.8 trình bày về ILM. ILM ánh xạ nhãn của 1 gói đến tới NHLFE (Next

Hop Label Forwarding Entry). Trong các lối ra trong NHLFE là Hop tiếp theo và 1

ngăn xếp nhãn đƣợc thực hiện.


86

Gói đã dán nhãn Gói

LSRHop kế tiếp

LSR

Ánh xạ nhãn

vào (ILM)

Hình 5.8: Ánh xạ nhãn vào

5.3.1.2 Ánh xạ FEC tới NHLFE (FTN)

Phép ánh xạ từ FEC tới NHLFE (FTN) tƣơng tự nhƣ ILM. Sự khác biệt cơ bản

là ánh xạ FTN đƣợc sử dụng cho việc chuyển tiếp các gói không dán nhãn mà nó cần

phải đƣợc dãn nhãn trƣớc khi đƣợc chuyển tiếp. Hình 5.9 trình bày ánh xạ FTN.

Gói không gán nhãnGói

LSR Hop kế tiếp

Map FTN

LSR

Hình 5.9: Ánh xạ FTN

5.3.1.3 Sự tráo đổi nhãn

Hình 5.10 trình bày quá trình tráo đổi nhãn MPLS cho 1 gói đã đƣợc dán nhãn

sử dụng ILM. Một gói đã dán nhãn đến đƣớc xử lý bằng cách ánh xạ nhãn của nó tới

FEC tƣơng ứng và sau đó tới NHLFE. Lối ra NHLFE chỉ ra chặng tiếp theo cho gói.

Nó cũng trình bày hoạt động của ngăn xếp nhãn để trình diễn. Ví dụ, nhãn đến đã

đƣợc bóc ra (nhãn 1) và 1 nhãn mới (nhãn 2) đƣợc dán vào.

Gói đã gán

nhãn đến

L1

IP IP

L2

LSR

ILM

Hop kế tiếp

“Gói đã gán

nhãn mới”

đầu ra

“Đổi nhãn”

Hình 5.10: Trao đổi nhãn

Dựa trên FEC và thông tin về chặng tới thu đƣợc từ ILM, và dựa trên sự liên

kết nhãn giữa LSR hiện thời và LSR chặng tiếp theo, 1 nhãn mới đƣợc dán lên gói.

gói đƣợc dán nhãn mới sau đó đƣợc chuyển tiếp tới LSR chặng tiếp theo. Hình 5.11

trình bày sự chuyển tiếp của các gói không đƣợc dán nhãn.


87

Tráo đổi nhãn đƣợc thực hiện cho các gói đến đã đƣợc dán nhãn. Để chuyển

tiếp 1 gói không đƣợc gán nhãn, sự khác nhau là trong việc xác định FEC. Khi 1 gói

không đƣợc dán nhãn đến 1 LSR, LSR trƣớc tiên phải xác định FEC của nó không

phải từ nhãn vì không có nhãn nào trong header lớp 3 của gói. Một FEC cho gói

không dán nhãn đƣợc xác định, sự ngừng lại của quá trình tƣơng tự nhƣ quá trình tráo

đổi nhãn đã đƣợc thảo luận trƣớc đây không kể ánh xạ FTN đƣợc sử dụng thay vì ánh

xạ ILM. Trong trƣờng hợp này, không có nhãn nào để bóc. Một nhãn mới đƣợc dán

vào gói và gói đã dán nhãn đƣợc chuyển tiếp tới LSR chặng tiếp theo.

LSR

FTN

Hop kế tiếp

“Gói đã gán nhãn

mới” đầu ra

Gói đã gán

nhãn đếnIP

L

IP

“đẩy”

Hình 5.11: Đẩy nhãn

5.3.2 Một ví dụ về các đường hầm phân cấp MPLS

Tiêu chuẩn RFC 3031 đƣa ra 1 ví dụ về 2 cấp đƣờng hầm. Hình 5.12 minh họa

ví dụ bằng hình ảnh theo từng bƣớc một. Trong hình minh họa, các khóa sự kiện đƣợc

đánh số. 1 gói IP chƣa dán nhãn “P” đến router R1. Gói này nhận lấy 1 LSP level 1,

LSP 1, từ R1 đến R4. Bƣớc 1 trong hình minh họa là dán 1 nhãn level 1 L1-1 trên gói

P.

Gói đã đƣợc dán nhãn L1-1 đƣợc chuyển tiếp đến R2. Tại R2, bƣớc 2 là thực

hiện việc tráo đổi nhãn trên L1-1 và dán 1 nhãn level 1 mới L1-2 lên gói P. R2 cũng

nhận ra rằng gói P phải nhận lấy 1 đƣờng hầm LSP level 2, LSP 2, từ R2 đến R3.

Bƣớc 3 là dán 1 nhãn level 2 L2-2 lên trên L1-2. Gói có độ dài nhãn là 2 này sau đó

đƣợc chuyển tiếp đến R21.

Từ R21 đến R23, việc tráo đổi nhãn level 2 đƣợc thực hiện. Đến R23 là LSR áp

chót của LSP 2, bƣớc 4 ở R23 là bóc nhãn level 2 ra, và chuyển tiếp gói với nhãn level

1, L1-2, tới R3. Tại R3, LSR áp chót của LSP 1, bƣớc 5 là bóc nhãn level 1, L1-1, và

chuyển tiêp gói tin P không có nhãn tới R4. Ở bƣớc 6, gói lớp 3 không dán nhãn P

ban đầu đến điểm kết thúc của LSP 1.


88

IP

L1-1

IP IP IP IP IP

IP

IP

IPIPIP

IP

L1-1 L1-2

L1-1

L1-2

L1-2

L1-2

L2-21 L2-22

L1-2 L1-2

L1-2

L2-2

L2-22

L2-2

Gói IP không

gán nhãn

(1) Gán

nhãn

lớp 1

(2) Trao

đổi

nhãn

lớp 1 (5)

Nhãn

lớp 2

“POP

”

(6) Gói IP

không gán

nhãn

(3) Gán

nhãn

lớp 2

LSP 1 ( LSP

lớp 1)

LSP 2 ( LSP

lớp 2)

(4) Nhãn

lớp 2 “

POP”

Trao

đổi

nhãn

lớp 2

R1

R2 R3R4

R21R22 R23

Trao

đổi

nhãn

lớp 2

Hình 5.12: Một ví dụ về LSP phân cấp

5.4 MPLS hỗ trợ DiffServ

Ý tƣởng cơ bản của MPLS là sử dụng một nhãn và bỏ qua việc xử lý IP

header. Vì lý do đó, MPLS không biết dữ liệu gì đƣợc chuyển trong gói tin, mà điều

này có trong header của các gói IP. MPLS làm thế nào để hỗ trợ DiffServ? Khó khăn

cơ bản là DiffServ sử dụng DSCP và DSCP nằm trong IP header. DSCP làm thế nào

để có ý nghĩa với lớp MPLS? Tiêu chuẩn RFC 3270 cung cấp 1 giải pháp cho việc hỗ

trợ DiffServ trong mạng MPLS.

Có 2 cách cơ bản để trình bày vấn đề này. Một cách là sử dụng 1 trƣờng trong

shim header của MPLS để ánh xạ các PHB DiffServ tới DSCP tƣơng ứng trong IP

header; cách khác là tạo 1 LSP riêng biệt trên mỗi PHB đƣợc miêu tả bởi các DSCP.

Cách đầu tiên LSP đƣợc gọi là E-LSP, ở cách sau là L-LSP.

5.4.1 E-LSP

Shim header của MPLS chứa 3 bit dành riêng cho mục đích thử nghiệm.

Trƣờng 3 bit này đƣợc biết đến là trƣờng EXP. Trƣờng EXP có thể đƣợc sử dụng để

hỗ trợ DiffServ bởi MPLS. Một LSP có khả năng hỗ trợ các DiffServ PHB đƣợc tạo

ra bằng cách sử dụng trƣờng EXP nhƣ là E-LSP.

E-LSP giúp cho EXP suy luận ra danh mục lớp PHB trong các LSP. Trong E-

LSP, có tới 8 DiffServ PHB có thể đƣợc phân biệt trong 1 LSP vật lý bằng cách sử

dụng 23 hoán vị các bit trong trƣờng EXP. Hình 5.13 trình bày phép ánh xạ của các

DiffServ PHB tới trƣờng EXP trong shim header của MPLS. Cú ý rằng nhiều DSCP

có thể đƣợc nhóm vào 1 PHB.


89

Tiêu đề

lớp 2EXP

111

DSCP

101 110Tải trọng

IP

Sắp xếp từ PHB đến EXP

Chèn tiêu đề

MPLS (32 bit)Tiêu đề IP

Hình 5.13: Ánh xạ giữa DiffServ PBH với các bit MPLS EXP

Bảng 5.1 là một ví dụ của việc ánh xạ EF, 4 lớp AF và lớp best-effort tới EXP.

Hình 5.14 trình bày 1 E-LSP với 7 PHB khác nhau. Tại mỗi LSR, 7 PHB có thể đƣợc

sắp xếp trong 7 hàng đợi riêng biệt.

Bảng 5.1: Ánh xạ DiffServ với EXP

Lớp PHB Lớp con PHB DSCP EXP

EF 101110 111

AF4 AF41 100100 110

AF42 100100

AF43 100110

AF3 AF31 011010 101

AF32 011100

AF33 011110

AF2 AF21 010010 100

AF22 101000

AF23 010110

AF1 AF11 001010 011

AF12 001100

AF13 001110

BE 000000 010


90

Các hàng đợi Các hàng đợi Các hàng đợi

LSR đầu vào LSR đầu ra

Phân lớp gói

Các lƣu lƣợng

gói đến

Điều khiển mạng

Cổng ra

Lập

biểu

gói

EF

AF4

AF3

AF2

AF1

BE

Hình 5.14: E-LSP

5.4.2 L-LSP

Một phƣơng pháp khác hỗ trợ DiffServ PHB là L-LSP. L-LSP chỉ giúp cho

nhãn suy luận ra danh muc lớp PHB trong các LSP. Trong phƣơng thức L-LSP, nhiều

LSP đƣợc thiết lập giữa 1 LSR biên vào và 1 LSR biên ra. Mỗi LSP truyền tải lƣu

lƣợng thuộc về 1 lớp yêu cầu 1 PHB cụ thể. Các LSP đƣợc cấu hình trƣớc theo cách

nhãn chỉ định ra 1 lớp PHB cụ thể.

Các gói EF

Các gói AF

Các gói BE

Hình 5.15: L-LSP


91


Chƣơng V trình bầy về giao thức chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. Đây

là một giao thức mới hoạt động ở lớp 2,5 tức là giữa lớp 3 và lớp 2. Giao thức này là

sự kết hợp giữa kỹ thuật định tuyến lớp 2 và chuyển mạch lớp 2. Các thiết bị chuyển

mạch nhãn chỉ quan tâm tới địa chỉ IP ở các LSR biên, còn tại các LSR lõi sẽ chỉ thực

hiện chuyển mạch nhãn dựa trên các nhãn của gói tin. Việc hình thành các LSP sẽ

giúp gói tin đến đích nhanh hơn do các đƣờng này đã đƣợc thiết lập sẵn và các LSR

không phải thực hiện quá trình định tuyến nhiều lần nhƣ các router trong mạng IP.

MPLS là giao thức rất phổ biến hiện nay trong việc triển khai các mạng IP lõi

hay còn gọi là mạng Core IP/MPLS do nó có hỗ trợ các kỹ thuật lƣu luợng và dịch vụ

DifServ. Việc triển khai hạ tầng mạng IP trên nền mạng MPLS sẽ nâng cao đáng kể

hiệu năng mạng IP và qua đó góp phần năng cao chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP.

Ngòai ra do đặc tính hỗ trợ đa giao thức nên MPLS thích hợp với nhiều cấu trúc mạng

đã có nhƣ ATM, Frame Relay, Ethernet và IP nên nó đặc biệt phù hợp trong việc triển

khai các mạng tích hợp đa dịch vụ trên nền công nghệ chuyển mạch gói, điển hình là

mạng thế hệ mới NGN hay mạng MAN.


92

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN

Kết luận về luận văn

Trong thời gian làm luận văn, tác giả đã tìm hiểu về chất lƣợng dịch vụ, các

yêu cầu về chất lƣợng dịch vụ đối với các dịch vụ khác nhau, các các kỹ thuật đảm

bảo chất lƣợng dịch vụ, đặc biệt là tìm hiểu sâu về cách đảm bảo chất lƣợng dịch vụ

trong mạng IP với hai mô hình IntServ và DiffServ. Trong luận văn cũng mở rộng

vấn đề khi trình bầy về hai giao thức ATM và MPLS ở khía cạnh hỗ trợ giao thức IP

trong việc năng cao chất lƣợng dịch vụ trong các mạng lõi. Luận văn trình bầy đã đƣa

ra nhiều ví dụ thực tế để làm rõ vấn đề cần trình bầy. Đã xây dựng một cấu trúc mạng

thực tế để triển khai QOS trên nền mạng IP/MPLS, đã xây dựng đƣợc một chƣơng

trình mô phỏng một số kỹ thuật áp dụng trong VOIP.

Hƣớng nghiên cứu tiếp theo

Tìm hiểu sâu hơn nữa về các kỹ thuật quản lý lƣu lƣợng trong mạng MPLS.

Tìm hiểu kỹ hơn các kỹ thuật đảm bảo chất lƣợng dịch vụ đối với các mạng

truyền thông đa phƣơng tiện Multi-media.

Tìm hiểu về các vấn đề chất lƣợng dịch vụ đối với mạng sử dụng IP version 6.


93

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Kun I.Park, The MITRE Corporation USA: “QoS IN PACKET NETWORK”.

2. Michael E.Flannagan, “Cisco QoS in IP NETWORKS”, www.syngress.com

3. “Computer Networking: A Top-down Approach Featuring Internet”

4. Sybex - JNCIE - “Juniper Networks Certified Internet Expert (2003)”,

www.sybex.com

Report, CAIDA, December 2003, http://www.caida.org/analysis/security/sco-dos/.

5. Harry G. Perros, “Connection-Oriented NETWORKS Sonet/SDH, ATM, MPLS

and Optical Networks”. John Wiley & Sons, Ltd.

6. Santiago Alvaez, Cisco Press :“QoS for IP/MPLS Network”, June 02, 2006.

7. Vinod Joseph and Brett Chapman, Elsevier Inc “Deploying Qos for Cisco Ip and

Next Generation Networks” 2009

8. Cisco System, “Enterprise QoS Solution Reference Network Design Guide”

Version 3.3 November 2005

http://www.syngress.com/

http://www.sybex.com/

http://www.caida.org/analysis/security/sco-dos/


94

PHỤ LỤC

1. Triển khai QoS cho mạng băng rộng của VNPT Thái Nguyên

Với những nghiên cứu ở trên, tôi đã sử dụng những kiến thức và hiển biết về chất

lƣợng dịch vụ trong mạng IP để thiết kế nên mô hình triển khai QoS trên mạng băng

rộng của VNTP Thái Nguyên. Hiện nay, VNPT Thái Nguyên đang khai thác nhiều

dịch vụ trên nền mạng IP nhƣ dịch vụ Internet ADSL, dịch vụ Internet tốc độ cao

FTTH, dịch vụ IPTV, VOD, VPN, ….Việc khai thác nhiều loại hình dịch vụ trên

cùng một hạ tầng mạng đòi hỏi vấn đề QoS phải đƣợc quan tâm trong quá trình thiết

kế mạng.

Hình phụ lục 1: Cấu trúc chung mạng MANE và mô hình kết nối

Mạng MANE là mạng truyền tải Core cho các lƣu lƣợng băng rộng trong nội

bộ một tỉnh, thành phố. Mạng MANE sẽ đƣợc kết nối với mạng IP core ở lớp trên và

mạng truy nhập ở lớp dƣới. Và dƣới đây là cấu trúc mạng MANE Thái Nguyên:


95

Đán

Phú

Lương

Định

Hóa

Sông

Công

Phổ

Yên

Phú

Bình

Đồng

Hỷ

Lưu Xá

5Km

43Km9Km

18Km

5Km

31Km

23Km

35Km

15Km60Km

Hệ thống

quản lý

IP/MPLS BackBone

26

Km

0.0

5K

m

Đại Từ

La Hiên

30Km

Ring 2

1Gb

Ring 5

1Gb*2

Ring 4

1GB*2

Ring 3

1Gb*2

35Km

26Km

10Km

Trại

Cau

Bắc

Sơn31Km

CORE

1GbThái

Nguyên

Thái

Nguyên

Đại Từ

Ring 1

10Gb

36Km

BRAS PE

35K

m

Hình phụ lục 2: Cấu trúc mạng MANE Viễn thông Thái Nguyên

Chức năng của mạng MANE là để thu gom toàn bộ lƣu lƣợng Ethernet của

khách hàng trong nội tỉnh lên trên thiết bị BRAS và PE qua đó cung cấp các dịch vụ

khác nhau cho khách hàng. MANE đƣợc xây dựng trên nền tảng công nghệ chuyển

mạch nhãn MPLS. Các thiết bị truy nhập nhƣ thiết bị IPDSLAM/MSAN sẽ đƣợc kết

nối thẳng lên MANE.

Những thiết kế QoS trên mạng MANE Thái Nguyên:

- Cài đặt MPLS TE: để đảm bảo độ tin cậy của mạng và khả năng tối ƣu hóa

lƣu lƣợng:

Đối với mạng IP cổ điển, khi mạng xẩy ra mất kết nối ở một tuyến nào đó các

router phải tiến hành cập nhật lại bảng định tuyến và chuyển tiếp các gói tin theo

hƣớng khác. Nhƣ vậy thời gian hội tụ mạng sẽ lâu khi đó các dịch vụ thời gian thực

nhƣ VOIP, Streaming, … sẽ bị gián đoạn cho tới khi mạng hội tụ trở lại. Vấn đề thứ

hai là nguyên tắc định tuyến gói tin tại các router, các router luôn định truyến gói tin

theo đƣờng tốt nhất mà nó biết. Tuy nhiên khi mọi gói tin đều đi theo đƣờng này thì

chính đƣờng tốt nhất đó trở nên tắc nghẽn. Và MPLS TE sẽ giải quyết các vấn đề này

thông qua việc sử dụng giao thức RSVP-TE để thiết lập các đƣờng hầm LSP để xác

định một đƣờng trƣớc. Điền này sẽ giúp cho mạng không tắc nghẽn và cân bằng tải.


96

8

Thái

Nguyên

Đại Từ

Sông

Công

Tunnel 1

Phổ Yên

Bắc Sơn

Lưu Xá

BRAS

PE

Lo:123.29.22.151/32

IPDSLAM

Bình Sơn

Lo:123.29.22.150/32

Lo:123.29.22.152/32

Lo:123.29.22.153/32

Lo:123.29.22.128/32

Lo:123.29.22.129/32

10.23.0.58/3010.23.0.57/30

10.23.0.54/30

10.23.0.53/30

10.23.0.50/30

10.23.0.49/3010.23.0.46/30

10.23.0.45/30 10.23.0.42/30

10.23.0.41/30

Tunnel 2

Hình phụ lục 3: Đường hầm MPLS TE

Cấu hình tại UPE Sông Công:

mpls lsr-id 123.29.22.151

mpls

mpls te

mpls rsvp-te

mpls te cspf

mpls l2vpn

mpls ldp remote-peer 1

remote-ip 123.29.22.128

interface LoopBack 0

ip address 123.29.22.151 255.255.255.255

isis enable 1

interface GigabitEthernet 3/0/0.1

vlan-type dot1q 1

mpls l2vc 123.29.22.128 1 tunnel-policy tunnel0/0/0

interface GigabitEthernet1/0/0

ip address 10.23.0.50 255.255.255.252

isis enable 1

mpls

mpls te

mpls rsvp-te


ip address 10.23.0.53 255.255.255.252


97

isis enable 1

mpls

mpls te

mpls rsvp-te

isis 1

is-level level-1

cost-style wide

network-entity 49.0090.0101.0111.00

traffic-eng level-1

interface Tunnel0/0/0

ip address unnumbered interface LoopBack0

tunnel-protocol mpls te

destination 123.29.22.128

mpls te tunnel-id 1

mpls te path explicit-path 123.29.22.128_primary

mpls te path explicit-path 123.29.22.128_ secondary secondary

mpls te backup hot-standby

mpls te reserved-for-binding

mpls te commit

tunnel-policy tunnel0/0/0

tunnel binding destination 123.29.22.128te Tunnel0/0/0

explicit-path 123.29.22.128_primary

next hop 10.23.0.54

next hop 10.23.0.58

next hop 123.29.22.128

explicit-path 123.29.22.128_secondary

next hop 10.23.0.49

next hop 10.23.0.45

next hop 10.23.0.41

next hop 123.29.22.129

next hop 123.29.22.128

Cấu hình tại PE-AGG Thái Nguyên:

mpls lsr-id 123.29.22.128

mpls

mpls te

mpls rsvp-te

mpls te cspf

mpls l2vpn


98

mpls ldp remote-peer 1

remote-ip 123.29.22.151

interface LoopBack 0

ip address 123.29.22.128 255.255.255.255

isis enable 1

interface GigabitEthernet 3/0/0.1

vlan-type dot1q 1

mpls l2vc 123.29.22.151 1 tunnel-policy tunnel0/0/0


ip address 10.23.0.28 255.255.255.252

isis enable 1

mpls

mpls te

mpls rsvp-te


ip address 10.23.0.1 255.255.255.252

isis enable 1

mpls

mpls te

mpls rsvp-te

isis 1

is-level level-1

cost-style wide

network-entity 49.0090.0101.0112.00

traffic-eng level-1

interface Tunnel0/0/0

ip address unnumbered interface LoopBack0

tunnel-protocol mpls te

destination 1.1.1.1

mpls te tunnel-id 1

mpls te path explicit-path 123.29.22.151_primary

mpls te path explicit-path 123.29.22.151_ secondary secondary

mpls te backup hot-standby

mpls te reserved-for-binding

mpls te commit

tunnel-policy tunnel0/0/0

tunnel binding destination 1.1.1.1 te Tunnel0/0/0

explicit-path 123.29.22.151_primary


99

next hop 10.23.0.57

next hop 10.23.0.53

next hop 123.29.22.151

explicit-path 123.29.22.151_secondary

next hop 10.23.0.2

next hop 10.23.0.42

next hop 10.23.0.46

next hop 10.23.0.50

next hop 123.29.22.151

- Thiết kế QoS trong mạng IP/MPLS của MANE: MPLS DiffServ đƣợc đƣa

ra để đảm bảo QoS cho mỗi loại lƣu lƣợng gồm có lƣu lƣợng về quản trị và lƣu lƣợng

dịch vụ. Phân lớp lƣu lƣợng và đánh dấu gói có thể thực hiện ở các hệ thống cuối,

tƣờng lửa, node thu gom lớp 2, PE router, do vậy lập lịch có thể đƣợc thực hiện tại

mỗi giao tiếp đầu vào của router. Bảng dƣới đây là các ví dụ về chính sách dịch vụ và

định nghĩa PBH cho mỗi lớp dịch vụ.

Bảng phụ lục 1:

Các loại dịch vụ 802.1P IP-precedence EXP QoS Queue

Network Protocol and Signal 6 6 6 CS6 (PQ)

VoIP 5 5 5 EF (PQ)

BTV 4 4 4 AF4 (WFQ)

VoD 4 4 4 AF4 (WFQ)

Network

Management(DSLAM)

3 3 3 AF3 (WFQ)

Enterprise 1-2 1-2 1-2 AF1-2 (WFQ)

HIS (High Speed Internet) 0 0 0 BE (WFQ)

Cấu hình:

1. PIPE

[TNN01TNN] VSI VoIP_TNN01TNN static

[TNN01TNN-VSI-_TNN01TNN] diffserv-mode pipe AF4 green

#Cấu hình Pipe cho VPLS

[TNN01TNN-VSI-_TNN01TNN] quit

[TNN01TNN] interface gigabitethernet 4/0/2.1700

[TNN01TNN-gigabitethernet4/0/2.1700] diffserv-mode pipe AF4 green

#Cấu hình Pipe cho VLL


100

2. Hàng đợi khách hàng

[TNN01TNN] interface gigabitethernet 4/0/2.700

[TNN01TNN-gigabitethernet4/0/2.700] vlan-type dot1q 700

[TNN01TNN-gigabitethernet4/0/2.700] l2 binding vsi EP_VNPT

[TNN01TNN-gigabitethernet4/0/2.700] user-queue cir 10000 pir 20000 inbound

#Cấu hình SQ

[TNN01TNN-gigabitethernet4/0/2.700] user-queue cir 10000 pir 20000 outbound

3. Lập lịch

[TNN01TNN] interface gigabitethernet 4/0/0

[TNN01TNN-gigabitethernet4/0/0] port-queue af1 wfq weight 10 outbound




[TNN01TNN-gigabitethernet4/0/0] port-queue EF pq shaping shaping-percentage 70

[TNN01TNN-gigabitethernet4/0/0] trust upsteam default

- Thiết lập QoS trên lớp truy nhập:

Trên các thiết bị truy nhập nhƣ IPDSLAM, MSAN, Switch L2 sẽ định nghĩa

từng kênh dịch vụ khách với những mức ƣu tiên khác nhau tuân theo Bảng phụ lục 1.

Cấu hình:

+ Tạo profile cho dịch vụ thuê bao ADSL tốc độ download/upload

4.096/1.024Kbps:

TNN.TNN.H21(config)#adsl line-profile add 100

Start adding profile

> Do you want to name the profile (y/n) [n]:y

> Please input profile name:ADSL4M

> Please choose default value type 0-adsl 1-adsl2+ (0~1) [0]:1

> Will you set basic configuration for modem? (y/n)[n]:

> Please select channel mode 0-interleaved 1-fast (0~1) [0]:

> Will you set interleaved delay? (y/n)[n]:

> Please select form of transmit rate adaptation in downstream:

> 0-fixed 1-adaptAtStartup 2-adaptAtRuntime (0~2) [1]:

> Will you set SNR margin for modem? (y/n)[n]:

> Will you set parameters for rate? (y/n)[n]:y

> Minimum transmit rate in downstream (32~32000 Kbps) [32]:32

> Maximum transmit rate in downstream (32~32000 Kbps) [24544]:4096

> Minimum transmit rate in upstream (32~6000 Kbps) [32]:32

> Maximum transmit rate in upstream (32~6000 Kbps) [1024]:1024

Add profile 100 successfully

TNN.TNN.H21(config)#


101

+ Tạo traffic table cho lƣu lƣợng Internet:

TNN.TNN.H21(config)#traffic table index 100 ip car 4096 priority 0 priority-

policy pvc-Setting

Create traffic descriptor record successfully

-----------------------------------------------------------------------------

TD Index : 100

Priority : 0

Priority policy : pvc-pri

CAR : 4096 kbps

TD Type : NoClpNoScr

Service category : ubr

Referenced Status: not used

EnPPDISC : on

EnEPDISC : on

Clp01Pcr : 4096 kbps

-----------------------------------------------------------------------------

+ Khai báo thuê bao ADSL

TNN.TNN.H21(config)# service-port vlan 100 adsl 0/0/2 vpi 0 vc 35 rx-cttr 100 tx-

cttr 100

2. Xây dựng chƣơng trình mô phỏng thuật toán FEC, Interleaving và

Insert:

Chƣơng trình mô phỏng thuật toán FEC, Interleaving và Insert đƣợc viết bằng

ngôn ngữ Visual C để làm rõ hoạt động của các thuật toán này trong mô hình triển

khai dịch vụ VOIP. Chƣơng trình mô phỏng đƣợc thiết kế đơn giản và dễ sử dụng.

Hình phụ lục 4: Giao diện mô phỏng iFEC


102

Hình phụ lục 5: Giao diện mô phỏng sFEC

Hình phụ lục 6: Giao diện mô phỏng Interleaving


103

Hình phụ lục 7: Giao diện mô phỏng Insert

Documents

QoS ATM