Kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ IP

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RED Random Early Discarding Loại bỏ gói sớm RFC Request For Comments Các yêu cầu cần trả lời RSVP Resource reservation protocol Giao thức dành t

M ỤC L ỤC

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ 4

Chất lượng dịch vụ mạng luôn là một vấn đề quan tâm của cả người sử dụng dịch vụ và nhà cung cấp dịch vụ Cùng với sự phát triển bùng nổ các dịch vụ trên nền IP là hàng loạt các yêu cầu và giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ IP Sự phát triển mạnh mẽ của các giải pháp đã làm thay đổi rất lớn trong lĩnh vực này thậm chí cả những vấn đề khái niệm và định nghĩa 5

Cuốn đồ án này gồm 3 chương với nội dung như sau: 5

Nội dung chính của 3 chương tập trung vào các khía cạnh cơ bản của vấn đề QoS IP.Tiếp cận hướng từ những khái niệm và cấu hình chung nhất tới những giải pháp kỹ thuật thường sử dụng trong mạng IP hiện nay Các mô hình và xu hướng cải thiện chất lượng dịch vụ IP cũng sẽ được trình bày nhằm giúp người đọc thâu tóm các đặc điểm cơ bản, ưu nhược điểm của một số giải pháp hiện thời.! 5

Hà nội, Tháng 5 năm 2010 6

Sinh viên thực hiện 6

CHƯƠNG 1 7

TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS 7

1.1 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS VÀ CÁC THAM SỐ QoS 7

1.1.1 Các vấn đề chung của chất lượng dịch vụ QoS 7

1.1.2 Cấp độ dịch vụ GoS (Grade of Service) 10

1.1.3 Kiểu dịch vụ ToS và lớp dịch vụ CoS 11

1.1.4 Các tham số chất lượng dịch vụ 12

1.2 CÁC YÂU CẦU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 14

1.3 CÁC VẤN ĐỀ ĐỂ ĐẢM BẢO QOS 15

CHƯƠNG 2 18

KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ IP 18

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ QoS IP 18

CHƯƠNG 3 39

MĨ HÌNH ỨNG DỤNG ĐẢM BẢO QoS IP 39

3.1 MĨ HÌNH TÍCH HỢP DỊCH VỤ INTSERV 39

3.2 MĨ HÌNH PHÂN BIỆT DỊCH VỤ DIFFSERV 47

Thực hiện, cấu hình, vận hành và quản lý các nhóm PHB được hỗ trợ trong các nút của miền DS nên được phân một cách hiệu quả tài nguyên của các nút này và các liên kết nội vùng giữa các tập ứng xử, phù hợp với chính sách cung cấp dịch vụ của miền Các thành phần qui định lưu lượng có thể tăng mức điều khiển sử dụng các tài nguyên này qua sự ép buộc của các TCA và có thể qua hoạt động phản hồi từ các nút và các thành phần qui định lưu lượng trong miền Mặc dù các dịch vụ có thể được triển khai khi thiếu các chức năng qui định lưu lượng phức tạp, các chức năng như là định chính sách, định dạng, và đánh dấu lại động cho phép triển khai các hệ đo lượng thi hành việc cung cấp các dịch vụ Cấu hình và ảnh hưởng giữa các thành phần qui định lưu lượng và các nút nội vùng nên được quản lý bằng điều khiển quản trị của miền và có thể yêu cầu điều khiển vận hành qua các giao thức và một thực thể điều khiển 54

3.3 IP QoS VÀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 54

Tóm tắt chương 3 59

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Giải nghĩa tiếng Anh Giải nghĩa tiếng Việt

B-ISDN Broadband ISDN Mạng tích hợp đa dịch vụ băng rộng

CBS Committed Burst Size Kích thước bùng nổ cam kết

CIR Committed Information Rate Tốc độ thông tin cam kết

DiffServ Differential Service Dịch vụ phân biệt

DSCP Differential Service Code Point Điểm mã dịch vụ phân biệt

ECN Explicit Congestion Notification Thông báo tắc nghẽn hiện

EF Expedited Forwarding Chuyển tiếp nhanh

ETSI

European Telecommunications Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu

FIFO First In First Out Hàng đợi vào trước ra trước

FLOWSPEC Flow Specification Đặc tính luồng

IETF Internet Engineering Task Force Uỷ ban thực thi kỹ thuật Internet IntServ Intergrated Service Dịch vụ tích hợp

IPTD IP Packet Transfer Delay Trễ truyền tải gói tin IP

ISO International Standard Organization Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

ITU-T International Telecommunication Union Hiệp hội viễn thông quốc tế

MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NNI Network Node Interface Giao diện nút mạng

PBS Packet Burst Size Kích thước bùng nổ gói

PIR Peak Information Rate Tốc đô thông tin đỉnh

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RED Random Early Discarding Loại bỏ gói sớm

RFC Request For Comments Các yêu cầu cần trả lời

RSVP Resource reservation protocol Giao thức dành trước tài nguyên

SLA Service Level Argreement Thoả thuận mức dịch vụ

srTCM Single rate Three Color Marker Bộ đánh dấu 3 màu tốc độ đơnTCA Traffic Conditioning Agreement Thoả thuận điều kiện lưu lượng

trTCM Single rate Three Color Marker Bộ đánh dấu 3 màu hai tốc độUBR Undefined Bit rate Tốc độ bit không định nghĩa

UNI User Network Interface Giao diện người dùng mạng

VBR Variable Bit Rate Tốc độ bit thay đổi

WFQ Weighted Fair Queueing Hàng đợi cân bằng trọng số

WRED Weighted Random Early Discarding Loại bỏ gói sớm theo trọng sốWRR Weighted Round Robin Quay vòng theo trọng số

DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ

Hình 1.1: Các khía cạnh của chất lượng dịch vụ 8

Hình 1.2: Trường kiểu dịch vụ trong tiêu đề IPv4 11

Bảng 1.1: Thứ tự và ý nghĩa các giá trị ưu tiên trong trường ToS 11

Bảng 1.2: Các đặc tính phân lớp QoS cho mạng IP theo ITU-T 14

Bảng 1.3: Phân lớp QoS theo quan điểm của ETSI 14

Bảng 1.4: Các vùng dịch vụ của B-ISDN 15

Bảng 1.5: Phân vùng dịch vụ theo diễn đàn ATM 15

Hình 1.3: Các thành phần trong cơ cấu đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS 16

Hình 2.1: Các bước phát triển của mô hình QoS 18

Hình 2.2: Tích hợp dịch vụ IntServ và phân biệt dịch vụ DiffServ 19

Hình 2.3: Băng thông khả dụng 21

Hình 2.4: Trễ tích luỹ từ đầu cuối tới đầu cuối 22

Hình 2.5: Trễ xử lý và hàng đợi 22

Hình 2.6: Tổn thất gói vì hiện tượng tràn bộ đệm đầu ra 23

Hình 2.7: Các yêu cầu chức năng cơ bản của một bộ định tuyến IP 25

Hình 2.8: Phương pháp phân loại gói đa trường chức năng 26

Hình 2.9: Phương pháp phân loại gói theo hành vi kết hợp BA 26

Hình 2.10: Nguyên lý quản lý hàng đợi thụ động 27

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý của lập lịch gói tin IP 27

Hình 2.12: Khoảng thời gian CIR và CBS 29

Hình 2.13: Gáo C, gáo E và chế độ mù màu srTCM 29

Hình 2.14: Chế độ hoạt động rõ màu srTCM 30

Hình 2.15: Gáo rị C, P và chế độ hoạt động mù màu trTCM 31

Hình 2.16: Chế độ hoạt động rõ màu trTCM 32

Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của RED 32

Hình 2.18: Hoạt động thông báo tắc nghẽn hiện ECN 33

Hình 2.19: Hàng đợi ưu tiên PQ 34

Hình 2.20: Hàng đợi công bằng FQ 35

Hình 2.21: Hàng đợi quay vòng theo trọng số WRR 36

Hình 2.22: Chia cắt lưu lượng thuần 37

Hình 2.23: Chia cắt lưu lượng bùng nổ kiểu gáo rò 38

Hình 3.1: Mô hình tích hợp dịch vụ Intserv 39

Hình 3.2: Nguyên lý hoạt động của RSVP 43

Hình 3.3: Các kiểu dành trước tài nguyên 44

Hình 3.4: Khuôn dạng bản tin RSVP và tiêu đề chung RSVP 44

Hình 3.5: Khuôn dạng bản tin đối tượng RSVP 45

Hình 3.6: Khuôn dạng đối tượng kiểu 46

Bảng 3.1: Các bit sử dụng cho điều khiển chia sẻ 46

Bảng 3.2: Các bit sử dụng cho điều khiển lựa chọn máy gửi 46

Hình 3.7: Cấu trúc bản tin Path và Resv trong RSVP 47

Hình 3.8: Mô hình các bước phân biệt dịch vụ DiffServ 48

Hình 3.9: Xử lý gói trong mô hình DiffServ 49

Hình 3.10: Miền phân biệt dịch vụ DS 49

Hình 3.11: Cấu trúc của trường phân biệt dịch vụ DS 50

Bảng 3.3: Các khối điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP 50

Hình 3.12: Xử lý chuyển tiếp nhanh EF PHB 51

Hình 3.13: Các phân lớp chuyển tiếp đảm bảo AF PHB 52

Bảng 3.4: Chi tiết các phân lớp chuyển tiếp đảm bảo AF PHB 52

Hình3.14: Dịch vụ phân biệt với PHB và TCA 53

Hình 3.15: Thực hiện phân bổ nhãn qua RSVP-TE 56

Hình 3.16: Cấu trúc bản tin RSVP-TE 57

LỜI NÓI ĐẦU

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

vụ và nhà cung cấp dịch vụ Cùng với sự phát triển bùng nổ các dịch vụ trên nền IP là hàng loạt các yêu cầu và giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ IP Sự phát triển mạnh mẽ của các giải pháp đã làm thay đổi rất lớn trong lĩnh vực này thậm chí cả những vấn đề khái niệm và định nghĩa

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

Chương 1 : Tổng quan về chất lượng dịch vụ QoS

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

Chương 3 : Mô hình ứng dụng đảm bảo QoS IP

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

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

Do hạn chế về thời gian và kiến thức , đồ án tốt nghiệp của Em còn nhiều thiếu sót Kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy Cô và các Bạn để đề tài của Em được hoàn thiện hơn

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

Cơ trong trường Đại Học Dân Lập Phương Đông cũng như các trường đại học khác

đã giảng dạy và chỉ bảo Em suốt những năm qua để Em có kiến thức hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Qua đây , Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Th.S Nguyễn Đức Minh đã tận

tình chỉ bảo , giúp đỡ Em hiểu rõ hơn về vấn đề QoS trong mạng IP Em cũng xin cảm

ơn các Thầy Cô và Bạn bố trong khoa công nghệ thông tin đã tạo điều kiện để Em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn …!

Hà nội, Tháng 5 năm 2010

Sinh viên thực hiện

ĐỖ ĐÌNH KỲ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS

Chương đầu tiên của cuốn đồ án này giới thiệu các vấn đề tổng quan về chất lượng dịch vụ QoS, phương pháp tiếp cận trong chương này đi từ các thuật ngữ, định nghĩa, yêu cầu và các vấn đề cơ bản của chất lượng dịch vụ tới các mô hình và cơ cấu khung làm việc của chất lượng dịch vụ QoS trong mạng chuyển mạch gói nói chung, các vấn

đề chung sẽ được chi tiết hoá trong các chương tiếp theo

1.1 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS VÀ CÁC THAM SỐ QoS.

1.1.1 Các vấn đề chung của chất lượng dịch vụ QoS

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

khác nhau Theo khuyến nghị E 800 ITU-T chất lượng dịch vụ là “Một tập các khía cạnh của hiệu năng dịch vụ nhằm xác định cấp độ thoả mãn của người sử dụng đối với dịch vụ” ISO 9000 định nghĩa chất lượng là “cấp độ của một tập các đặc tính vốn

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

khả năng phân biệt luồng lưu lượng để mạng cú các ứng xử phân biệt đối với các kiểuluồng lưu lượng, QoS bao trùm cả phân loại hoá dịch vụ và hiệu năng tổng thể củamạng cho mỗi loại dịch vụ

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

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

sử dụng” Chất lượng dịch vụ QoS được nhìn nhận từ hai khía cạnh: phía người sử

dụng dịch vụ và phía mạng

Từ khía cạnh người sử dụng dịch vụ, QoS được coi là mức độ chấp nhận dịch vụcủa người sử dụng và thường được đánh giá trên thang điểm đánh giá trung bình MoS(Mean of Score) QoS cần được cung cấp cho mỗi ứng dụng để người sử dụng có thểchạy ứng dụng đó và mức QoS mà ứng dụng đòi hỏi chỉ có thể được xác định bởingười sử dụng, bởi vì chỉ người sử dụng mới có thể biết được chính xác ứng dụng củamình cần gì để hoạt động tốt Tuy nhiên, không phải người sử dụng tự động biết đượcmạng cần phải cung cấp những gì cần thiết cho ứng dụng, họ phải tìm hiểu các thôngtin cung cấp từ người quản trị mạng và chắc chắn rằng, mạng không thể tự động đặt raQoS cần thiết cho một ứng dụng của người sử dụng MOS dao động từ mức (1-tồi) đếnmức (5- xuất sắc) và các nhà cung cấp dịch vụ dựa vào mức MOS này để đưa ra mứcchất lượng dịch vụ phù hợp cho dịch vụ của mình

Khuyến nghị ITU-T G107 phát triển mô hình E để đánh giá chất lượng dịch vụthoại qua IP là một mô hình ưu việt trong phát triển kế hoạch truyền dẫn, kết quả của

mô hình E là một giá trị truyền dẫn chung gọi là nhân tố tốc độ truyền dẫn R(Transmission Rating Factor) thể hiện chất lượng đàm thoại giữa người nói và ngườinghe R dao động từ 1 đến 100 tuỳ thuộc vào các sơ đồ mạng cụ thể Giá trị R càng lớnthì mức chất lượng dịch vụ càng cao Đối với dịch vụ thoại qua IP, mô hình E là mộtcông cụ đắc lực để đánh giá chất lượng dịch vụ Mô hình E có thể được sử dụng đểhiểu các đặc điểm của mạng và thiết bị ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng thoạitrong mạng VoIP Các yếu tố ảnh hưởng đến sự suy giảm R là loại mã hoá, độ trễ,tiếng dội, mất gói, và thuật toán mã hoá thông tin Giá trị đầu ra của mô hình E có thểchuyển thành giá trị MOS tương ứng để đánh giá chất lượng dịch vụ [1].

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

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

 Thứ hai, một khi mạng có các lớp dịch khác nhau, mạng phải có cơ chế ứng xửkhác nhau với các lớp bằng cách cung cấp các đảm bảo tài nguyên và phân biệtdịch vụ trong mạng

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

Hình 1.1: Các khía cạnh của chất lượng dịch vụ

Các phương pháp cơ bản để xác định chất lượng dịch vụ mạng bao gồm quá trìnhphân tích lưu lượng và các điều kiện của mạng, thông qua các bài toán được mô hìnhhoá hoặc đo kiểm trực tiếp các thông số mạng để đánh giá các tiêu chuẩn khách quan.Mức độ chấp nhận dịch vụ từ phía người sử dụng có thể được kiểm tra qua các thông

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

 Các phương pháp để yêu cầu và nhận các mức của dịch vụ qua các hình thứcthỏa thuận mức dịch vụ SLA (Service Level Agreements) Một SLA là định dạng yêucầu mức dịch vụ gồm có các tham số QoS như băng thông, độ trễ Các thỏa thuận này

là một hình thức giao kèo dịch vụ giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ Các nhàcung cấp dịch vụ cần SLA để hướng lưu lượng đầu vào của khách hàng tới mạng phùhợp, còn người sử dụng cần SLA để hiểu các ứng dụng của mình nhận được các mứcdịch vụ như thế nào

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

 Điều khiển những ứng dụng có sai lệch trong việc thiết lập các mức dịch vụ,thông qua quá trình phân loại lưu lượng, hướng tới chính sách quản lý và thực thi đốivới từng luồng lưu lượng nhằm xác định kỹ thuật điều khiển lưu lượng phù hợp.Phânloại lưu lượng có thể sử dụng ở lớp liên kết, lớp mạng, truyền tải hoặc các lớp kháccao hơn Phương pháp sắp xếp cho luồng lưu lượng qua mạng trong một chừng mựcnào đó mà có thể đảm bảo thoả thuận các mức dịch vụ sử dụng, bằng các phương phápđịnh tuyến trên nền tảng QoS

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

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

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

quan các hoạt động của thiết bị xử lý gói tin và hiện trạng của mạng từ đó sẽ quyếtđịnh hình thức thỏa thuận mức dịch vụ

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

mô hình phân lớp trong mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI (Open SystemInterconnection), QoS được đánh giá trong một số lớp sau:

 Lớp ứng dụng AL (Application Layer): Chất lượng dịch vụ QoS được nhậnthức là “mức độ dịch vụ” Khái niệm này rất khó được định lượng chính xác, chủ yếudựa vào đánh giá của con người, mức độ hài lòng đối với dịch vụ đó

 Lớp truyền tải TL (Transport Layer): Chất lượng dịch vụ được thực hiện bởikiến trúc logic của mạng, các cơ chế định tuyến và báo hiệu đảm bảo chất lượng dịchvụ

 Lớp mạng NL (Network Layer): Chất lượng dịch vụ được thể hiện qua cáctham số lớp mạng tương đối gần với các tham số chúng ta thường gặp, được biểu diễnthông qua các đại lượng toán học như: Tỷ lệ lỗi, giá trị trung bình, giá trị lớn nhất củacác tham số như băng thông, độ trễ và độ tin cậy của luồng lưu lượng

 Lớp liên kết dữ liệu DLL (Data Link Layer): Chất lượng dịch vụ được thểhiện qua các tham số truyền dẫn, tỉ lệ lỗi thông tin, các hiện tượng tắc nghẽn và hỏnghóc của các tuyến liên kết

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

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

1.1.2 Cấp độ dịch vụ GoS (Grade of Service)

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

độ dịch vụ GoS, GoS thường được sử dụng trong cụng nghiệp viễn thông để chỉ ra cácthành phần bổ sung chất lượng dịch vụ tổng thể của người sử dụng nhận được Rấtnhiều các thành phần gồm cả phía kỹ thuật mạng và người sử dụng được đánh giỏ quacấp độ dịch vụ, chủ yếu là các thành phần kỹ thuật cú thể đo được như (băng thĩng,trễ) Cấp độ dịch vụ được định nghĩa dưới đõy:

Nếu cú một sự kiện lỗi xảy ra trong một mạng, hoặc một phần của mạng thì lưulượng sẽ tăng lờn rất nhanh vượt quá giới hạn xử lý của mạng, và kết quả là cú hiệntượng tắc nghẽn xảy ra, hoặc kiến trúc của các thành phần chuyển tiếp thông tin tạo ragiới hạn độ thĩng qua Các giới hạn này ảnh hưởng tới dịch vụ cung cấp tới kháchhàng, và cấp độ của các giới hạn này được giải thích bằng các tham số GoS thích hợp(vớ dụ như xác suất mất gói, trễ trung bình, tỉ lệ lỗi, v v) Vỡ vậy, cấp độ dịch vụ liânquan tới các khía cạnh thông tin cung cấp trờn luồng lưu lượng của chất lượng dịch vụQoS

GoS được sử dụng lần đầu trong các ứng dụng chuyển mạch kênh, GoS xác địnhkhả năng tắc nghẽn hoặc trễ của các cuộc gọi trong một khoảng thời gian và thườngđược biểu diễn dưới dạng phần trăm (%) Khả năng tắc nghẽn cuộc gọi hay cũn gọi làkhả năng tổn thất cuộc gọi xảy ra khi khụng thể thiết lập một cuộc gọi từ một tuyếnđầu vào rỗi ra một tuyến đầu ra thích hợp Các yếu tố ảnh hưởng chính tới GoS trongtrường hợp này là do cấu trúc trường chuyển mạch, kiến trúc điều khiển của hệ thốngchuyển mạch Khía cạnh trễ của các cuộc gọi trong chuyển mạch kênh là một tham sốđánh giỏ GoS bao gồm trễ thiết lập, trễ truyền và trễ giải phóng các kết nối cho cuộcgọi [2]

Một cách tổng thể, cấp độ dịch vụ GoS phụ thuộc rất lớn vào kiến trúc chuyển mạchtrờn cả phương diện phần cứng và phần mềm điều khiển, đồng thời phụ thuộc vào mẫulưu lượng đưa tới hệ thống Cùng với một kiến trúc xử lý với các mẫu lưu lượng khácnhau sẽ cú các cấp độ dịch vụ khác nhau

1.1.3 Kiểu dịch vụ ToS và lớp dịch vụ CoS

Khái niệm kiểu dịch vụ ToS (Type of Service) và lớp dịch vụ CoS (Class ofService) thường được mơ tả tường minh tại tiâu đề của các gói tin Để dễ dàng nhậnthức các vấn đề này ta xem xét tại tiâu đề gói tin IP Lớp dịch vụ chia lưu lượng mạngthành các lớp khác nhau và cung cấp các dịch vụ cho từng gói tin theo lớp dịch vụ màgói tin thuộc vào đó Mỗi một lớp dịch vụ xác định một mức yâu cầu chất lượng dịch

vụ Đề nhận dạng một lớp dịch vụ, các thiết bị mạng xác định theo một số yếu tố gồm:Kiểu dịch vụ ToS và thứ tự ưu tiân của dịch vụ; Nhận dạng của thiết bị gửi, nhận dạngcủa thiết bị nhận dịch vụ Các trường chức năng của ToS trong tiâu đề IPv4 được trìnhbày trong hình 1.2 dưới đõy

Hình 1.2: Trường kiểu dịch vụ trong tiêu đề IPv4

7 (111)6(110)5(101)4(100)3(011)2(010)1(001)0(000)

Điều khiển mạngĐiều khiển liân mạngTới hạn, đặc biệtTruyền nhanh (tràn lụt)Truyền nhanh

Lập tức

Ưu tiờnBình thường

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

Giỏ trị ưu tiân (IP precedence) gồm 3 bit xác nhận mức độ ưu tiân, dựa vào đó các

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

bảng 1.1, thứ tự ưu tiân cao nhất được gán cho các gói điều khiển mạng, điều đó đảmbảo các gói liân quan tới điều khiển và tái cấu hình mạng luơn cú cơ hội chuyển quamạng cao nhất ngay cả trong những trường hợp tắc nghẽn cục bộ Các gói cú thứ tự ưutiân thấp nhất là các gói sẽ được bỏ khi cú hiện tượng tắc nghẽn xảy ra Cùng với cácphân thứ tự ưu tiân cho các gói theo cỏch trờn, ToS xác định thứ tự ưu tiân theo mụctiâu chất lượng dịch vụ tương ứng với: Độ thĩng qua T (Throughput), trễ D (Delay)hoặc độ tin cậy R (Reliability) Các giỏ trị này đặt các bit T,D,R theo giỏ trị bit (0) chogiỏ trị bình thường và giỏ trị bit (1) cho các đặc tính ưu tiân tốt Một số bit trongtrường chức năng ToS để dự phòng trong tương lai.

Lớp dịch vụ CoS khi kết hợp với mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ(Differentiated Service) sẽ thay thế 3 trường chức năng IP precedence bằng các giá trịđiểm mã dịch vụ được định nghĩa riêng bởi DiffServ để mô tả các thứ tự ưu tiên lưulượng Vấn đề này sẽ được trình bày trong chương 3

1.1.4 Các tham số chất lượng dịch vụ

Các yêu cầu chất lượng dịch vụ phải được biểu thị theo các tham số QoS đo được.Các tham số thĩng thường nhất thường được biết đến là các tham số: Băng thĩng, độtrễ, trượt, giỏ và xác suất mất gói Các tham số sử dụng để tính toán QoS cú thể tuỳthuộc vào kiểu mạng: Băng thĩng, độ trễ, giỏ và độ tin cậy là các tham số thường được

sử dụng trong mạng IP; sự biến đổi tốc độ tế bào, tỉ lệ mất tế bào và trễ chuyển giao làcác tham số thường sử dụng trong mạng ATM; Trong khi đó đối với các mạng khôngdây, các tham số đo thường sử dụng là băng thĩng, nhiễu, suy hao và độ tin cậy Trongkhung làm việc chung của QoS , ba dạng tham số đo tổng quát gồm:

 Các tham số tính cộng (vớ dụ như trễ, trượt, giỏ và số bước nhảy)

 Các tham số tính nhõn (vớ dụ như độ tin cậy)

 Các tham số tính lịm (vớ dụ như băng thĩng)

(i) Độ tin cậy

Để xác định độ ổn định của hệ thống, người ta thường xác định độ khả dụng của hệthống, đồng nghĩa với độ khả dụng của hệ thống và được nhìn nhận từ khía cạnh mạng

là độ tin cậy của hệ thống Độ khả dụng của mạng càng cao nghĩa là độ tin cậy củamạng càng lớn và độ ổn định của hệ thống càng lớn Độ khả dụng của mạng thườngđược tính trờn cơ sở thời gian ngừng hoạt động và tổng số thời gian hoạt động Vớ dụ,

độ khả dụng của các hệ thống chuyển mạch gói hiện nay là 99,995% thì thời gianngừng hoạt động trong một năm vào khoảng 26 phút

(i) Băng thông

Băng thông biểu thị tốc độ truyền dữ liệu cực đại có thể đạt được giữa hai điểm kếtcuối Có thể giải thích qua các phép tính toán như sau: Một mô hình trạng thái QoScủa mạng thường được biểu diễn dưới dạng một đồ thị G (V,E) Trong đó, V là các nútcòn E các liên kết Lưu lượng vào mạng qua nút Vi và ra khỏi mạng ở nút Vj Mỗi liên

kết có 2 đặc tính: C(i,j) là dung lượng liên kết, f(i,j) là lưu lượng thực tế Gọi R(i,j) làbăng thông dư Khi đó, nếu một kết nối có yêu cầu băng thông là Dk, thì kết nối đượcgọi là khả dụng khi và chỉ khi R(i,j)≥Dk Một kết nối mới có thể được chấp nhận nếutồn tại ít nhất một đường dẫn khả dụng giữa 2 nút Vi và Vj Băng thĩng là tốc độ truyềnthông tin được tính theo (bit/s).

(ii) Độ trễ

Là khoảng thời gian chờnh lệch giữa các thiết bị phát và thiết bị thu Trễ tổng thể làthời gian trễ từ đầu cuối phát tới đầu cuối thu tín hiệu (cũn gọi là trễ tích luỹ) Mỗithành phần trong tuyến kết nối như thiết bị phát, truyền dẫn, thiết bị chuyển mạch vàđịnh tuyến đều có thể gây ra trễ Các thành phần gõy trễ chủ yếu gồm:

 Trễ hàng đợi: Là thời gian một gói phải trải qua trong một hàng đợi khi nó phải

đợi để được truyền đi trong một liên kết khác, hay thời gian cần thiết phải đợi để thựchiện quyết định định tuyến trong bộ định tuyến Nó có thể bằng 0 hoặc rất lớn vỡ phụthuộc vào số gói có trong hàng đợi và tốc độ xử lý

 Trễ truyền lan: Thời gian cần thiết để mĩi trường vật lý truyền dữ liệu Vớ dụ trễ

truyền lan trong các truyền dẫn quang thường nhỏ hơn trong mĩi trường vĩ tuyến

 Trễ chuyển tiếp: Thời gian sử dụng để chuyển gói tin từ một tuyến này sang

tuyến khác, hay thời gian được yêu cầu để xử lý các gói đã đến trong một nút Ví dụ,thời gian để kiểm tra tiêu đề gói và xác định nút tiếp theo để gửi đi

 Trễ truyền dẫn: Là thời gian được yêu cầu để truyền tất cả các bit trong gói qua

liên kết, trễ truyền dẫn được xác định trên thực tế của băng thông liên kết

(iii) Biến động trễ

Biến động trễ là sự khác biệt về thời gian truyền của các gói tin khác nhau cùngtrong một luồng lưu lượng Biến động trễ phát sinh chủ yếu do sự sai khác về thời gianxếp hàng của các gói liên tiếp trong một luồng gây ra và là một trong những vấn đềquan trọng nhất của QoS Khi biến động trễ nằm vào khoảng dung sai định nghĩatrước thì nó không ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ Nếu biến động trễ quá lớn sẽ làmcho kết nối trong mạng bị đứt quãng Các bộ đệm trễ thường được sử dụng để giảm tácđộng “trồi /sụt” của mạng và tạo ra dòng gói đến đều đặn hơn ở máy thu Trong một sốứng dụng thời gian thực không thể chấp nhận biến động trễ lớn, ta có thể xử lý bằng

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

(iv) Tổn thất gói

Tổn thất gói có thể xảy ra theo từng cụm hoặc theo chu kỳ do mạng bị tắc nghẽnliên tục, hoặc xảy ra trờn chính các trường chuyển mạch gỉi Mất gói theo chu kì ởkhoảng 5-10% số gói phát ra có thể làm giảm chất lượng mạng xuống cấp đáng kể.Từng gói bị mất không thường xuyên cũng khiến kết nối gặp khó khăn Xác suất mấtgói là giá trị giá trị được nhân lên từ xác suất mất gói được kỳ vọng ở mỗi một trongcác nút trung gian giữa một cặp nguồn và đích Xác suất tổn thất gói là một đại lượngquan trọng của QoS với cả các ứng dụng dữ liệu hay các dịch vụ thời gian thực Khi

kết nối yâu cầu truyền dữ liệu theo đúng thứ tự, thì tổn thất gói là nguyân nhõn củaquá trình truyền lại Điều này làm chậm lại quá trình xử lý truyền tin và làm giảm QoSnhận được Với các ứng dụng thời gian thực, sự truyền lại gói thường không khả thi

1.2 CÁC YÂU CẦU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ

Tất cả các ứng dụng đều yâu cầu một mức chất lượng dịch vụ nào đó, mỗi một ứngdụng đều cú một số đặc tính cơ bản khác nhau Để nhận biết các yâu cầu chất lượngdịch vụ, hệ thống thường nhận biết qua các lớp dịch vụ Theo quan điểm của ITU-T,khuyến nghị I-1541 các lớp dịch vụ được chia thành các vùng như trên bảng 1.2 dưới đây

Dữ liệu chuyển giao, tương tác cao

Dữ liệu chuyển giao, tương tác Tổn hao thấp (chuyển giao ngắn, dữ liệu bulk, video) Các ứng dụng nguyân thuỷ của mạng IP ngầm định

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

Như vậy, theo quan điểm của ITU các tham số thời gian thực và tương tác cao đượcđặt lờn hàng đầu đối với mạng IP, phần lớn các ứng dụng được thực hiện tốt trong cácmạng chuyển mạch hướng kết nối (chuyển mạch kênh và ATM) đáp ứng tốt được cácyâu cầu này Trong khi đó, mạng IP nguyân thuỷ khơng hỗ trợ các đặc tính trờn, haynói cách khác mạng IP nguyân thuỷ khơng hỗ trợ QoS cho các dịch vụ thời gian thực

Dự án TIPHON của ETSI đề xuất định nghĩa phân lớp QoS được chỉ ra trờn bảng1.3 dưới đõy:

Hội thoại thời gian thực

(thoại, video, hội nghị) Thoại, audio, Video,đa phương tiện Nhạy cảm với trễ và biến động trễ,cú giới hạn lỗi và tổn thất, tốc độ

bít thay đổi và cố định

Luồng thời gian thực

(quảng bỏ) Audio, Video, đaphương tiện Trễ và biến động trễ cú dung sainhất định, dung sai nhỏ đối với lỗi

và tổn thất, tốc độ bit thay đổi

Tương tác cận thời gian

thực (Web browsing)

Dữ liệu Nhạy cảm với trễ, biến động trễ và

tổn thất, tốc độ bit thay đổi

Phi thời gian thực

(Email)

Dữ liệu Khụng nhạy cảm với trễ và biến

động trễ, nhạy cảm với lỗi, nỗ lựctối đa

Bảng 1.3: Phân lớp QoS theo quan điểm của ETSI

Hướng tiếp cận của ETSI tập trung vào các dịch vụ thường sử dụng trờn mạng IP đểphân ra các loại dịch vụ yâu cầu thời gian thực và không yâu cầu thời gian thực Đốivới các yêu cầu thời gian thực ETSI-TR102 phân biệt dịch vụ qua các độ nhạy cảm với cáctham số QoS thông dung như : Trễ, biến động trễ, tổn thất gói và đặc tính tốc độ bit

Liân quan tới mạng tích hợp đa dịch vụ băng rộng B-ISDN, ITU-T định nghĩa cácvùng dịch vụ, theo hướng liân quan tới cơng nghệ lõi của B-ISDN là cụng nghệ ATMchỉ ra trờn bảng 1.4 dưới đõy.

Thoại và video hội nghị, truyền thĩng đa phương tiện tốc

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

Email, chat Truyền video, ảnh tĩnh, âm thanh và dữ liệu Phân bổ nội dung video, quảng bỏ TV

Bảng 1.4: Các vùng dịch vụ của B-ISDN

Từ các phân vùng dịch vụ của B-ISDN, diễn đàn ATM đưa ra các phân lớp dịch vụATM, các đặc tính ứng dụng cũng như đặc tính chất lượng dịch vụ được chỉ ra trongbảng 15 dưới đõy:

Lưu lượng gúi Tổn thất bình thường

Tốc độ bit khả dụng (ABR) Tương thích tốc độ

 Cung cấp QoS đưa ra hàng loạt các kỹ thuật nhằm thiết lập luồng và các giaiđoạn thoả thuận tài nguyân nhằm đảm bảo QoS từ đầu cuối tới đầu cuối

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

 Quản lý QoS nhằm giám sỏt, điều đình lại tài nguyên và duy trì các điều kiệnđảm bảo QoS

1.3.1 Cung cấp QoS.

Cơ cấu cung cấp QoS bao gồm ánh xạ QoS, kiểm tra quản lý và dành trước tài nguyân

 Module ánh xạ QoS thực hiện các chức năng biân dịch giữa các thể hiện QoSsang các mức hệ thống khác nhau, người sử dụng cú thể định rị chất lượng dịch vụthĩng qua các tham số trừu tượng như tốc độ trung bình, băng thĩng khả dụng, trễ, mấtgói tin và các yâu cầu về trễ; một thực thể sẽ biân dịch chúng thành các lớp dịch vụ để

sử dụng cho mục đích dành trước tài nguyên

 Module kiểm tra quản lý QoS chịu trách nhiệm kiểm tra độ khả dụng của nguồntài nguyân so với các yâu cầu và ra quyết định cú cho phép các yâu cầu mới hoặckhông Một khi yâu cầu đảm bảo QoS từ đầu cuối tới đầu cuối cần tài nguyân tổng thể,các nguồn tài nguyân được phục vụ dựa trân quyết định điều khiển quản lý nhưngchúng được cam kết khi kiểm tra điều khiển quản lý thành cơng

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

 Module báo hiệu và dành trước tài nguyên sắp xếp các nguồn tài nguyên thíchhợp với cỏc đặc tính QoS của người sử dụng Module quản lý QoS cần các dịch vụ này

để xác nhận các kiểm tra điều khiển quản lý thành cụng hoặc khụng Module ánh xạQoS cần phải quan tâm tới khả năng của các giao thức báo hiệu trước khi ghép các đặctính QoS vào mức chất lượng mạng

1.3.2 Điều khiển QoS

Thành phần điều khiển QoS hoạt động theo thước đo thời gian tại các tốc độ truyềnthông tin, thành phần này cung cấp điều khiển lưu lượng thời gian thực dựa trờn cácyâu cầu mức QoS từ giai đoạn cung cấp QoS Thành phần này gồm các module sau:

 Module lập lịch luồng quản lý các luồng chuyển tiếp theo cùng một cách thức ở

cả hệ thống kết cuối và mạng Các luồng cú đặc tính riêng tại hệ thống kết cuối sẽ tậphợp và liên kết trong lưu đồ được lập lịch bởi mạng

 Module định hướng luồng điều chỉnh các luồng lưu lượng dựa trờn các mức yâucầu QoS, nỉ bao gồm các thuật toán để phân tích và định hướng các luồng tổ hợp tạibiân mạng và lập lịch trong mạng để cung cấp hiệu năng cao nhất

 Module chính sách thường sử dụng trong điều kiện lưu lượng người dùngchuyển qua vùng biân quản lý và cần loại bỏ giám sát Chính sách được sử dụng đểtheo dõi khi nđo nhà cung cấp duy trì các điều kiện QoS hoặc không.

 Module đồng bộ luồng được yâu cầu để điều khiển các sự kiện tương tác đaphương tiện theo trình tự và thời gian chính xỏc

Module khả dụng QoS cho phép ứng dụng chỉ rị các tham số QoS giam sát vàphản hồi để nhận ra hiệu năng cần thiết

Module quản lý QoS cho phép so sánh mức QoS kiểm tra với hiệu năng mongmuốn và điều khiển tối ưu để đưa ra mức chất lượng dịch vụ Module này cũng đảmtrách các vấn đề liân quan tới xử lý và khơi phục lỗi trờn liên kết và tại các node Đểduy trỡ các mức QoS cung cấp cần sử dụng các phương pháp đo lưu lượng nhằm giámsát và điều khiển lưu lượng mạng

Modlue phân mức QoS gồm các phép đo để gia tăng sự phân mức cho kiến trúcQoS, các ứng dụng đa phương tiện cần cú các phân mức nhằm thoả món các yâu cầubăng thĩng dòi hỏi khác nhau Module này gồm các thành phầnnhư bộ lọc QoS, tậphợp và kiến trúc phân lớp QoS

Tóm tắt chương 1:

Chương này đã trình bày một số vấn đề cơ bản về chất lượng dịch vụ như: Các định nghĩa, thuật ngữ, các mô hình và tham số cơ bản Khung làm việc chung của chất lượng dịch vụ được trình bày cùng với một số quan điểm nhìn nhận của các tổ chức viễn thông lớn trên thế giới nhằm giúp người đọc nhận thức các hướng tiếp cận khác nhau đối với vấn đề chất lượng dịch vụ.

CHƯƠNG 2

KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ IP

Các kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ IP sẽ được trình bày trong chương này theo hướng tiếp cận từ đơn giản tới chi tiết Các mô hình chung của QoS IP được trình bày qua tiến trình lịch sử phát triển, các tham số ảnh hưởng tới chất lượng dịch

vụ IP trong thực tế được trình bày đơn giản qua các hình thái đơn giản nhất của mạng nhằm hướng người đọc dần tới các vấn đề kỹ thuật trong các bài toán đảm bảo chất lượng dịch vụ IP.Chương 2 tập trung vào các giải pháp kỹ thuật được trình bày từ góc

độ bộ định tuyến IP, đõy là các nội dung quan trọng nhất thể hiện trong các mô hình đảm bảo chất lượng dịch vụ IP

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ QoS IP

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

Các mạng IP vào khoảng giữa thập kỷ 1990 là các mạng nỗ lực tối đa giống nhưmạng internet hiện nay Các hệ thống mạng doanh nghiệp và các mạng cung cấp dịch

vụ đã phát triển từ các mô hình nỗ lực tối đa thành các mô hình dịch vụ phân biệt phứctạp Điều đó cú nghĩa là mạng chung phải đưa ra nhiều các ứng dụng với nhiều mứcdịch vụ khác nhau

Hình 2.1 dưới đõy chỉ ra các bước phát triển của khái niệm QoS từ khoảng giữathập kỳ 1990 tới đõy

Hình 2.1: Các bước phát triển của mô hình QoS

Nỗ lực tiâu chuẩn hoá chất lượng dịch vụ IP lần đầu tiân khi IETF phát hành RFC

1633 vào tháng 6 năm 1994 RFC 1633 đưa ra mô hình dịch vụ tích hợp IntServ(Integrated Sevices) và tập trung vào giao thức dành trước tài nguyên RSVP (Resource

Reservation Protocol) RSVP báo hiệu các yâu cầu về trễ và băng thơng cho các phiânriêng biệt tới từng nút dọc theo tuyến đường dẫn mà gói đi qua Tại thời điểm khởi tạo,RSVP yâu cầu các nút dự trữ tài nguyên, điều này gặp phải trở ngại rất lớn khi hoạtđộng trong các mĩi trường không gian lớn như Internet, vỡ số lượng các bộ định tuyến,máy chủ, thiết bị chuyển mạch lớn và đa dạng

Để giải quyết thách thức này, một tập tiâu chuẩn của mô hình phân biệt dịch vụđược đưa ra như một tiâu chuẩn thứ hai về chất lượng dịch vụ IP Mĩ hình Diffesrv(Differentiated Services) mĩ tả các hành vi khác nhau được đưa ra bởi mỗi nút Các nút

cú thể sử dụng các đặc tính cú sẵn (đặc tính chung hoặc riêng) được lựa chọn bởi cácnhà cung cấp thiết bị cho phù hợp với đặc tính luồng lưu lượng Mơ hình Diffserv địnhnghĩa các kỹ thuật đánh dấu gói, như thứ tự ưu tiân IPP (IP precendence) và nút kế tiếpcủa nỉ, các điểm mó dịch vụ phân biệt DSCP (Differentiated Services Code Points)phù hợp với các hành vi bước kế tiếp PHB (per-hop behaviors) cho các kiểu lưu lượng.Hai mĩ hình tích hợp dịch vụ IntServ và DiffServ cùng được phát triển và bổ sungcác tính năng cần thiết cho người sử dụng Cả hai mô hình đều đưa ra các giải pháphoàn thiện và các thành phần của hai mô hình cú thể tổ hợp để cung cấp các ứng dụngtổng quát nhất cho miền rộng các lưu lượng và kiểu ứng dụng

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

IntServ sử dụng khái niệm dựa trờn luồng cùng với giao thức báo hiệu dọc theođường dẫn gói tin Giao thức báo hiệu đảm bảo các nguồn tài nguyên thoả món yâucầu dịch vụ được cung cấp tại mỗi nút cho các luồng lưu lượng trước khi nó đượctruyền trờn mạng Trong giai đoạn đầu khởi tạo, mô hình IntServ bị hạn chế bởi vấn đề

mở rộng vỡ rất nhiều luồng lưu lượng cần phải quản lý trong mạng đặc biệt là trongmạng đường trục

DiffServ sử dụng phương pháp đánh dấu gói để phân loại và ứng xử với từng góitheo các hành vi độc lập Mặc dự tính mềm dẻo lớn, nhưng DiffServ khơng cung cấpđảm bảo băng thơng cho các gói trong cùng một luồng lưu lượng Các phân tích kỹlưỡng hơn về hai mô hình này sẽ được trình bày trong chương 3

Vào cuối những năm 1990, các kỹ thuật QoS được chơ trọng nhiều hơn và trở thànhvấn đề quan trọng khi tương thích với các công nghệ mạng tiân tiến như: Cụng nghệchuyển mạch nhón đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) và các côngnghệ mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network) Cỏc chiến lược phát triển môhình chất lượng dịch vụ IP trong các khoảng thời gian gần đõy tập trung vào tính đơngiản và tự động, với mục tiâu cung cấp các kỹ thuật đảm bảo QoS thĩng minh trờnmạng IP Các công nghệ QoS ngày càng đưa ra các mục tiâu quản lý chất lượng dịch

vụ rộng và chi tiết hơn, cú thể giải quyết được các vấn đề chất lượng dịch vụ IP ởnhững cấu hình phức tạp Rất nhiều nhà quản trị mạng khụng muốn cú các mức quản

lý phức tạp và họ muốn xu hướng của quản lý QoS càng đơn giản càng tốt, thậm chớphát triển các cụng nghệ QoS theo hướng cụng cụ bảo mật cho hệ thống

IP trung bình và biến động trễ gói tin IP

 Tỷ lệ lỗi gói tin IP IPER (IP packet Error Ratio): Đõy là tham số tính theo tỷ lệcủa các gói tin IP lỗi trờn tổng số gói tin IP nhận được:

(2.1)Trong đó:

Nerr: Số lượng gói tin IP lỗi

Nsuc: Số lượng gói tin IP truyền thành cơng

 Tỷ lệ tổn thất gói IP IPLR (IP Loss Ratio): Tỷ số các gói tổn thất trờn tổng số cácgói tin IP truyền

(2.2)Trong đó:

Nloss: Số lượng gói tin tổn thất

Ntran: Số lượng gói tin truyền

Tỷ lệ tổn thất gói ảnh hưởng bởi chất lượng kết nối, các ứng dụng trờn IP thườngtính trờn 3 khía cạnh ảnh hưởng tỷ lệ mất gói: Giỏ trị ngưỡng của tỷ lệ mất gói, dungsai của tỷ lệ mất gói và ảnh hưởng của tỷ lệ mất gói đối với hiệu năng ứng dụng

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

Cùng với các ứng dụng mới được bổ sung vào mạng internet là các yâu cầu chấtlượng dịch vụ Một số vấn đề liân quan tới chất lượng dịch vụ IP được nhìn nhận từ

phía người sử dụng là: Một số ứng dụng chậm; các ứng dụng video cú chất lượng thấp;các dịch vụ IP telephony cú chất lượng khụng đảm bảo; thời gian chuyển giao vàtruyền tải lưu lượng lớn cú thời gian dài Từ góc độ mạng, các vấn đề trờn cú thể địnhlượng qua các tham số QoS của mạng như: Băng thĩng, độ trễ, trượt mất gói và điềukhiển quản lý [4]

(i) Băng thông

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

Sự thiếu hụt băng thơng trong mạng Internet thường xuyân xảy ra do rất nhiều nguyânnhõn, bản thân nguồn tài nguyân mạng khơng đủ đáp ứng hoặc các luồng lưu lượngcùng tranh chấp một số nguồn tài nguyên Một thể hiện rị nhất về băng thĩng khả dụngđược chỉ ra trờn các tài nguyên liên kết trong hình 2.3 dưới đõy

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

và người sử dụng với một số lượng băng thĩng dư Giải pháp này gặp phải một số điểmhạn chế thực tế như thời gian, tiền và đôi khi cũn từ giới hạn của cơng nghệ trong quátrình nõng cấp hệ thống

 Một lựa chọn khác là sử dụng phân loại lưu lượng thành các lớp QoS và sắp xếpthứ tự ưu tiân các luồng lưu lượng quan trọng Đõy là giải pháp thường sử dụng hiệnnay với rất nhiều cơ cấu kỹ thuật thường được các nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ trựctiếp trờn hệ thống của họ

 Tối ưu đường liên kết bằng cách nén các khung tải tin nhằm tăng băng thĩng khảdụng của liên kết Nén dữ liệu cú thể thực hiện bằng phần cứng hoặc phần mềm quacác thuật toán nén Vấn đề khỉ khăn nảy sinh trong giải pháp này là quá trình nén vàgiải nén sẽ làm tăng thời gian trễ vỡ độ phức tạp của thuật toán nén

 Tối ưu đường liên kết bằng các kỹ thuật nén tiâu đề Kỹ thuật này đặc biệt hiệuquả tại mơi trường truyền thơng cú các gói tin cú tỉ số tiâu đề / tải tin lớn Vớ dụ điểnhình của nén tiâu đề là nén tiâu đề giao thức truyền tải tin cậy TCP (Transfer ControlProtocol) và giao thức thời gian thực RTP (Real Time Protocol)

(ii) Độ trễ

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

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

xử lý và trễ hàng đợi trong các bộ định tuyến là các tham số cú giỏ trị thay đổi do cácđiều kiện thực tế của mạng

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

Trễ xử lý là khoảng thời gian cần thiết của một bộ định tuyến để chuyển một gói từgiao diện đầu vào tới hàng đợi đầu ra và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Tốc độ

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

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

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

 Tăng dung lượng liên kết, băng thơng đủ sẽ khiến hàng đợi ngắn lại và các góikhơng phải đợi trước khi truyền dẫn Tăng băng thĩng cũng đồng nghĩa làm giảm trễnối tiếp nhưng mặt khác, giải pháp này cũng làm tăng giỏ thành hệ thống khi phảinõng cấp

 Một tiếp cận hiệu quả hơn khi sử dụng cỏc hàng đợi hợp lý Các hàng đợi ưu tiân

là một trong những thành phần chủ yếu trong tiếp cận này Các phân tích chi tiết sẽđược trình bày trong mục 2.3 dưới đõy

 Phương pháp nén tải tin và nén tiâu đề gói tin là một tiếp cận cú các ưu và nhượcđiểm trái ngược nhau cùng tồn tại Việc nén thông tin làm kích thước gói nhỏ đi đồngnghĩa với thời gian trễ thấp đi, đồng thời các kỹ thuật nén sẽ làm gia tăng trễ vỡ chính

kỹ thuật nén cần phải cú thời gian thực hiện

(iii) Tổn thất gói

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

vẽ 2.6 dưới đõy chỉ ra trong trường hợp hàng đợi đầu ra đầy và các gói tin mới đến bịloại bỏ

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

Các bộ định tuyến IP thơng thường loại bỏ gói vỡ một số lý do như: Loại bỏ gói tạihàng đợi đầu vào vỡ bộ xử lý tắc nghẽn và khơng thể xử lý gói (hàng đợi đầu vàođầy), các gói bị loại bỏ tại đầu ra vỡ bộ đệm đầu ra đầy, bộ định tuyến quá tải khơngthể chỉ định được không gian đệm rỗi cho các gói đầu vào và một số hiện tượng lỗikhung truyền dẫn

Ngoài việc tăng dung lượng liên kết, một số tiếp cận sau được sử dụng để giảm độtổn thất gói:

 Đảm bảo băng thĩng và tăng không gian đệm để tương thích với các ứng dụng cú

độ bùng nổ lưu lượng cao Một vài kỹ thuật hàng đợi thường sử dụng trong thực tế:Hàng đợi ưu tiân, hàng đợi theo yâu cầu, hàng đợi công bằng trọng số và hàng đợiphân lớp

 Chống tắc nghẽn bằng phương pháp loại bỏ gói sớm trước khi cú hiện tượng tắcnghẽn xảy ra qua cỏc kỹ thuật loại bỏ gói sớm

 Chia cắt lưu lượng và trễ lưu lượng thay vỡ loại bỏ gói, giải pháp này thườngđược sử dụng cùng với cỏc hàng đợi phân lớp và cú thứ tự ưu tiân

 Chính sách lưu lượng cú thể giới hạn tốc độ của các gói tin ít quan trọng hơn đểcung cấp chất lượng dịch vụ tốt nhất cho các gói tin cú yâu cầu cao (Tốc độ truy nhậpcam kết và chính sách phân lớp).

(iv) Điều khiển quản lý

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

lý QoS thường được phân tại mức tổng thể toàn mạng và tại từng thiết bị mạng cụ thể.Trong các bộ định tuyến thường cú các công cụ hỗ trợ quản lý tắc nghẽn, hàng đợi,hiệu năng liên kết và các chính sách phân chia lưu lượng Quản lý chất lượng dịch vụtổng thể nhằm đặt ra các chính sách và mục tiâu quản lý chung liân quan tới lưu lượngtổng thể trờn mạng, các kỹ thuật QoS được sử dụng và đánh giỏ hiệu quả của cácphương pháp quản lý

2.2 CÁC YÊU CẦU CHỨC NĂNG CHUNG CỦA IP QoS

Như chương 1 đã trình bày, để cung cấp chất lượng dịch vụ QoS qua mạng IP,mạng phải thực hiện hai nhiệm vụ cơ bản:

 (1) Phân biệt các luồng lưu lượng hoặc các kiểu dịch vụ để người sử dụng đưa các ứng dụng vào các lớp hoặc luồng lưu lượng phân biệt với các ứng dụng khác;

 (2) Phân biệt các lớp lưu lượng bằng các nguồn tài nguyên và ứng xử dịch vụ khác nhau trong một mạng

Nhiệm vụ (1) thường được thực hiện tại giao diện người sử dụng và mạng UNI(User Network Interface) Khả năng thực hiện nhiệm vụ (2) của mạng là sự khác biệt

cơ bản của các công nghệ mạng, nỉ thể hiện các đặc điểm ưu việt và nhược điểm củacác giải pháp công nghệ khác nhau

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

IP Bộ định tuyến IP trờn hình vẽ thể hiện dưới góc độ các khối chức năng sắp xếptheo hướng đi của luồng dữ liệu từ đầu vào bộ định tuyến tới đầu ra bộ định tuyến Cácgói tin IP đi vào từ các cổng đầu vào của bộ định tuyến tới các khối chức năng đánhdấu gói và phân loại gói, hai khối chức năng này của bộ định tuyến thực hiện nhiệm vụ(1) Các khối chức năng: Chính sách lưu lượng, quản lý hàng đợi tích cực, lập lịch gói

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

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

(i) Đánh dấu gói tin IP

Đánh dấu gói tin IP là chức năng đầu tiên mà các bộ định tuyến IP áp dụng vào cácluồng lưu lượng người sử dụng Chức năng đánh dấu gói đặt các bit nhị phân vào cáctrường chức năng đặc biệt của của tiêu đề gói tin IP để phân biệt kiểu của gói tin IPvới các gói tin IP khác Một gói có thể phân biệt bởi địa chỉ nguồn, địa chỉ đích hoặc

tổ hợp cả hai, hoặc giá trị DSCP của trường chức năng IP precedence, kỹ thuật đánhdấu DSCP sẽ được trình bày trong mục sau Các gói tin IP đến một cổng đầu vào cóthể được đánh dấu hoặc không Nếu gói tin đã được đánh dấu, nó có thể được đánhdấu lại nếu các giá trị đã được đánh dấu chỉ ra các đặc điểm vi phạm chính sách của bộđịnh tuyến đang thực hiện chuyển gói Nếu một gói chuyển qua nhiều vùng dịch vụphân biệt, các gói tin sẽ được đánh dấu theo cách phù hợp với các thoả thuận mức dịch

vụ SLA giữa các vùng Các gói tin chưa được đánh dấu sẽ được đánh dấu để nhận cácgiá trị phụ hợp với chính sách của bộ định tuyến

(ii) Phân loại gói tin IP

Phân loại gói sử dụng để nhóm các gói tin IP theo luật phân lớp dịch vụ Điểm khởitạo phân lớp lưu lượng có thể đặt tại thiết bị đầu cuối Trong mạng, các gói tin IP đượclựa chọn dựa trên các trường chức năng của tiêu đề IP sử dụng cho đánh dấu gói tin IP.Hai phương pháp phân loại gói tin là:

 Phân loại đa trường MF (Multi-Field)

 Phân loại kết hợp hành vi BA (Behavior Aggregate)

Phương pháp phân loại đa trường chức năng được chỉ ra trờn hình 2.8 dưới đõy.Các gói được phân loại dựa trờn tổ hợp các giỏ trị của một hoặc nhiều trường chứcnăng trong tiâu đều IP Thờm vào đó là các tham số khác như nhận dạng giao diệncổng vào cũng cú thể sử dụng cho mục đích phân loại

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

Phương pháp phân loại kết hợp hành vi BA thực hiện phân loại các gói dựa trờntrường chức năng chứa giỏ trị điểm mó dịch vụ phân biệt DSCP Chi tiết kỹ thuật phânloại này sẽ được trình bày trong mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ trong chương 3.Hình vẽ 2.9 dưới đõy mơ tả đơn giản của phương pháp phân loại gói theo hành vi kếthợp

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

(iii) Chính sách lưu lượng

Chính sách lưu lượng được sử dụng để kiểm tra các luồng lưu lượng gói tin IP đếntrờn các cổng đầu vào của bộ định tuyến cú phù hợp với các tốc độ lưu lượng đã đượcthoả thuận và xác định hay không Chính sách lưu lượng gồm bộ đo lưu lượng để xácđịnh lưu lượng đầu vào và đầu ra, trờn cơ sở đó áp dụng chính sách điều khiển tốc độlưu lượng phù hợp với đầu ra bởi bộ đánh dấu gói Các gói tin cú thể đánh dấu lại hoặc

bị loại bỏ nếu khơng phù hợp với lưu lượng đầu ra Thĩng thường chính sách lưulượng kiểm tra tốc độ lưu lượng đầu vào theo một vài tham số lưu lượng như: Tốc độthông tin cam kết CIR (Committed Information Rate); tốc độ thông tin đỉnh PIR (PeakInformation Rate); hoặc một số tham số phụ: Kích thước bùng nổ đỉnh PBS ( PeakBurst Size), kích thước bùng nổ cam kết CBS (Committed Burst Size) và kích thướcbùng nổ vượt ngưỡng EBS (Excess Burst Size) [5]

(iv) Quản lý hàng đợi tích cực

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

là phương pháp loại bỏ “đuơi” lưu lượng Đõy là kiểu hàng đợi thụ động, các gói tin tựđộng bị loại bỏ khi hàng đợi đầy Ưu điểm cơ bản nhất của phương pháp này là xử lýđơn giản, tuy nhiân phương pháp này cú thể gõy ra các hiện tượng xấu ảnh hưởng tớiđồng bộ Hình 2.10 dưới đõy chỉ ra mô hình của hàng đợi thụ động

Hình 2.10: Nguyên lý quản lý hàng đợi thụ động

Kỹ thuật quản lý hàng đợi tích cực AQM (Active Queue Management) là một kỹthuật điều khiển chống tắc nghẽn, ý tưởng chính của AQM là dự đoán trước khả năngtắc nghẽn và đưa ra một số hoạt động điều khiển để chống lại hoặc giảm thiểu khảnăng tắc nghẽn Cú 3 kỹ thuật cơ bản là: Kỹ thuật loại bỏ gói sớm ngẫu nhiân RED(Random Early Discarding); Kỹ thuật loại bỏ gói sớm ngẫu nhiân theo trọng sốWRED (Weighted Random Early Discarding); Thĩng báo tắc nghẽn hiện ECN(Explicit Congestion Notification) Kỹ thuật RED và WRED liân quan tới các hoạtđộng của các gói loại bỏ trong hàng đợi và không liân quan trực tiếp tới thiết bị đầucuối ECN đưa ra tiếp cận khác liân quan trực tiếp tới các thành viân của người sửdụng đầu cuối

(v) Lập lịch cho gói tin

Lập lịch cho các gói tin IP thể hiện cách thức thiết lập thứ tự cho các gói đi ra khỏicác hàng đợi, dựa trờn các đặc tính của các cổng đầu ra, các gói tin sẽ được phân bố vàchuyển tới đầu ra theo luật Thĩng thường, kỹ thuật lập lịch không cần phải tiâu chuẩnhoá và phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị Kỹ thuật lập lịch là mấu chốt trung tâmcủa chất lượng dịch vụ và là thước đo công nghệ giữa các nhà cung cấp khác nhau.Hình 2.11 dưới đõy chỉ ra sơ đồ nguyân lý của một dạng lập lịch, nỉ khụng đại diệncho kỹ thuật trong thực tiễn

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

Như chỉ ra trờn hình vẽ 2.11 lập lịch gói được ứng dụng trờn từng cổng đầu ra Các

gói đến tại các cổng vào (1-n) được định tuyến tới các cổng đầu ra (1-m) theo đích và

được xác định bởi bảng định tuyến trong bộ định tuyến Tại mỗi cổng đầu ra, các góiđược phân loại và xếp hàng Lập lịch được áp dụng cho các hàng đợi này kết cuối tạimột cổng đầu ra thực tế Một số kiểu hàng đợi lập lịch thường sử dụng gồm: Hàng đợivào trước ra trước FIFO (First In First Out); Hàng đợi ưu tiân PQ (Priority Queueing);Hàng đợi công bằng FQ (Fair Queuing); hàng đợi quay vòng trọng số WRR (WeightedRound Robin); Hàng đợi công bằng trọng số WFQ (Weighted Fair Queuing) và hàngđợi dựa theo lớp công bằng trọng số (Class – based WFQ).

(vi) Chia cắt lưu lượng

Chia cắt lưu lượng là để thay đổi tốc độ luồng lưu lượng đến nhằm điều hoà lưulượng với đầu ra Nếu lưu lượng đầu vào cú độ bùng nổ cao, luồng lưu lượng cần phảiđệm để đầu ra bớt bùng nổ và mềm hơn Theo ý tưởng như vậy, các hành vi lưu lượngđược điều chỉnh theo các dạng lưu lượng đã xác định trước, vớ dụ theo các thoả thuậnmức dịch vụ SLA Việc điều chỉnh tốc độ lưu lượng giống như một quá trình dừng và

đi, thời gian trễ tại bộ đệm sẽ làm các gói tại đầu ra được điều chỉnh theo yâu cầu Cúhai dạng chia cắt lưu lượng thường sử dụng là: chia cắt lưu lượng thuần và chia cắt lưulượng gáo rì Các kỹ thuật này sẽ được trình bày trong mục 2.3 dưới đõy

2.3 CÁC KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ IP

Mục 2.2 trờn đõy đã chỉ ra các khối chức năng cơ bản của một bộ định tuyến IP đượcnhìn dưới khía cạnh chất lượng dịch vụ, các kỹ thuật cơ bản sẽ được trình bày dướiđõy chỉ ra các giải pháp đảm bảo QoS thường được áp dụng

2.3.1 Kỹ thuật đo lưu lượng và màu hoá lưu lượng

Để thực hiện hạn chế lưu lượng, bộ định tuyến sử dụng kỹ thuật đo lưu lượng nhằmxác định tốc độ lưu lượng đầu vào cú phù hợp với tốc độ thực tế hay không Các khối

đo lưu lượng thường sử dụng mĩ hình toán gọi là gáo rì token để xác định và hạn chếtốc độ lưu lượng Mĩ hình gáo rì token gồm hai thành phần: Token mang ý nghĩa về sựcho phép một số lượng bit được đưa vào mạng; Gáo rì là nơi lưu trữ các token, độ sâucủa gáo thể hiện các kích thước của gói Cú hai dạng đo lưu lượng và màu hoá lưulượng: Đánh dấu 3 màu tốc độ đơn srTCM (single rate Three Color marker) và đánhdấu 3 màu hai tốc độ trTCM (two rate Three Color marker)

(i) Đánh dấu 3 màu tốc độ đơn

Kỹ thuật đánh dấu 3 màu tốc độ đơn được định nghĩa trong RFC 2696 [6], như tờncủa nỉ đã ngụ ý, srTCM được sử dụng để đặt chính sách cho một luồng đơn tốc độ vàcùng CIR Nỉ đo tốc độ lưu lượng và dựa trờn kết quả đo đánh dấu các gói theo 3 màu

hoặc các cấp độ Ba màu là xanh, vàng và đỏ thể hiện cấp độ tương thích lưu lượng

theo thứ tự giảm dần

srTCM cú hai chế độ điều hành: Chế độ mù màu và chế độ rị màu Chế độ mù màugiả thiết các gói tin đến chưa được đánh dấu màu, trong khi chế độ rị màu giả thiết cácgói tin IP đến đã được đánh dấu màu từ thực thể phía trước

Mục tiâu của srTCM là đảm bảo tốc độ lưu lượng trung bình dài hạn của người sửdụng trong tốc độ thông tin cam kết CIR Khoảng thời gian dài hạn khơng tương thích

với khoảng thời gian áp dụng chính sách vỡ mục tiâu của chính sách là xác định cácluồng lưu lượng vi phạm các tốc độ thoả thuận trước và đánh dấu các gói tin đểchuyển chúng đi Do đó các gói sẽ chuyển đi ngay mà khơng lưu tại bộ định tuyến mộtthời gian dài để chờ CIR được xác định dựa trờn thời gian dài hạn Vỡ vậy, áp dụngchính sách phải dựa trờn một khoảng thời gian ngắn, sử dụng hai tham số phụ là CBS

và EBS thay cho CIR

Hình 2.12 dưới đõy chỉ ra khoảng thời gian CBS trong CIR của tốc độ lưu lượngđầu vào đơn

Hình 2.12: Khoảng thời gian CIR và CBS

Đánh dấu 3 màu tốc độ đơn srTCM gồm hai kiểu gáo token, gáo token C và gáotoken E như chỉ ra trờn hình 2.13(a) Độ sâu của gáo C là kích thước bùng nổ cam kếtCBS, gáo C được khởi tạo đầy với số lượng token Tc=CBS Độ sâu của gáo E là kíchthước bùng nổ quá hạn EBS Gáo E cũng được khởi tạo đầy với số lượng Te=EBS Cảhai bộ đếm token Tc và Te được cập nhật tại tốc độ CIR, vớ dụ tại các thời điểm 1/CIRgiây

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

Thuật toán cập nhật của hai gáo như sau:

 Tại khoảng thời gian cập nhật, nếu gáo C khụng đầy (Tc<CBS) thì Tc sẽ tăng lờn 1 (Tc:=Tc+1)

 Nếu gáo C đầy mà gáo E khụng đầy (Tc= CBS và Te<EBS) thì Tc khụng thay đổi và Te tăng lờn 1 (Te:=Te+1)

 Nếu cả hai gáo đầy thì khụng cú gáo nào thay đổi trạng thái.

Hình 2.13(b) chỉ ra phương pháp hoạt động của chế độ mù màu srTCM một gói khơng đánh dấu cú kích thước B byte đến tại thời điểm t

 Đầu tiờn, bộ đếm so sánh kích thước B với token hiện thời của gáo C (Tc), Nếu gáo C đủ chỗ (B≤ Tc) thì gói được đánh dấu màu xanh, Tc sẽ giảm đi một lượng B

(Tc:=Tc-B)

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

E cũn đủ chỗ (B≤Te) gói sẽ được đánh dấu màu vàng và Te:=Te-B Khi đó gáo C

không sử dụng nờn Tc không thay đổi trạng thái

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

và cả Tc và Te khơng thay đổi trạng thái

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

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

 Vẫn giữ màu xanh nếu Tc≥ B và Tc:=Tc-B

 Được đánh dấu màu vàng nếu Tc≤B≤Te và Te:=Te-B

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

Hình 2.14: Chế độ hoạt động rõ màu srTCM Các gói màu vàng cú thể giữ nguyân màu vàng hoặc chuyển sang màu đỏ và không thể chuyển sang màu xanh Các gói màu đỏ luơn giữ màu đỏ và không bao giờ được chuyển lờn cấp độ cao hơn ( màu xanh hoặc màu vàng).

(ii) Đánh dấu 3 màu hai tốc độ

Bộ đánh dấu 3 màu hai tốc độ được định nghĩa bởi RFC 2698 [6] trTCM được sửdụng cho cả tốc độ thông tin đỉnh PIR và tốc độ thông tin cam kết CIR Giống nhưsrTCM, trTCM cú hai chế độ hoạt động : Chế độ mù màu và chế độ rị màu Đánh dấu

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

Bộ đánh dấu 3 màu hai tốc độ trTCM hoạt động với hai gáo rì: Gáo rì token C vàgáo rì token P Gáo rì C được sử dụng để điều khiển CIR và gáo dì P điều khiển PIR.Gáo rì C trong trTCM tương tự như trong srTCM, gáo rì P cú độ sâu công bằng với