3 Đảm bảo an ninh và tính sẵn sàng của dịch vụ đáp ứng QoS
2.19 Các thành phần chức năng của Q-MOF
Đầu tiên các yêu cầu về dịch vụ được phân tách thành dữ liệu vào với các tham số biến đổi như dung lượng, tài nguyên, chi phí và chính sách...Các dữ liệu này được tập hợp lại và chuyển đến quá trình so khớp để xác định tập các dịch vụ và tham số sẽ được đáp ứng trong danh sách các dịch vụ khả thi (Feasible Service Profile-FSP). Thông tin về các dịch vụ này được lưu lại trong SLA đầu cuối với người dùng. Người dùng có thể chấp nhận, từ chối hay thay đổi các tham số sau khi nhận được các tài nguyên. Quá trình đánh giá, cân đối và thỏa hiệp các tham
số của dịch vụ được thực thi ở bộ máy tối ưu. Tại đây, hệ thống sẽ tính toán các cấu hình dịch vụ tối ưu và cấp phát tài nguyên cho các luồng đa phương tiện dựa vào lợi nhuận và lưu lại trong profile thỏa thuận sử dụng dịch vụ (Agreed Service Profile-ASP) theo thứ tự ưu tiên.
Việc lựa chọn gọi đến tiến trình so khớp hay tối ưu phụ thuộc vào chức năng truyền tín hiệu logic (Signaling logic function). Thuật toán so khớp và tối ưu được khai báo độc lập với các thành phần dịch vụ. Tùy theo sự khác nhau về mức độ QoS được yêu cầu bởi các dịch vụ sẽ quyết định đến độ phức tạp của các thuật toán được sử dụng. Mục tiêu của thuật toán so khớp là phân tích yêu cầu dữ liệu vào nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu người dùng thỏa mãn các ràng buộc về chất lượng trên từng dịch vụ dựa trên tập các tham số dịch vụ. Gọi (p1, ...,pk) là tập các tham số cần đáp ứng cho mỗi dịch vụ được sử dụng, việc xác định giá trị cho các tham số này được thực hiện qua chức năng định danh so khớp nội dung (Matching Context Identification Function-MCIF). Tập các tham số yêu cầu dịch vụ đươc đáp ứng dựa trên các luật có dạng: if <p_i==p> then <Hành động>; để tối ưu phân bố theo ràng buộc tài nguyên cho đa luồng dịch vụ. Chúng ta giả sử rằng các dịch vụ đa phương tiện trong một phiên kết nối có thể đáp ứng bởi ít nhất một hoặc nhiều khả năng khác nhau với tài nguyên của mạng. Sự khác nhau giữa các khả năng đáp ứng được đặc tả quả các yêu cầu về từng thành phần đa phương tiện (media flows). Mỗi thành phần đa phương tiện được đặc tả bằng các tham số hoạt động yêu cầu cụ thể như: tốc độ truyền frame, độ phân giải, sự khác biệt về codec... [56, 57, 60, 74].
Để mô hình hóa bài toán, chúng ta qui ước ý nghĩa của các ký hiệu được sử dụng trong Bảng 2.21.
Bảng 2.21: Các ký hiệu dùng trong tối ưu QoS cho các luồng đa phương tiện
Ký hiệu Ý nghĩa
F= (f1, ...,fn) Tập các luồng đa phương tiện (n là số luồng)
(f1, ...,fh) Tập các luồng theo hướngDownlink
(fh+1, ...,fn) Tập các luồng theo hướngUplink
wi Trọng số mô tả sự quan trọng của luồngfi,∀i= 1..n p= (p1, ...,pk) Tập các hành động (operating points) của các luồng
pi Hành động của luồngfi,∀i= 1..n
rij = (rij1, ...,rijq, ...,rijm) Tập các tài nguyên yêu cầur của hoạt độngpj và luồngfi R= (Rq+1, ...,Rm) Lượng tài nguyên giới hạn đối với tất cả các yêu cầu
Ri = (Ri1, ...,Rim) Lượng tài nguyên tiêu thụ đối với mỗi luồngfi
Bdownlink Băng thông tối đa dành cho Download
Buplink Băng thông tối đa dành cho Upload
ui(rij) Giá trị hữu dụng đối với điểm hoạt độngpj và luồngfi
Trong đó,(rij1, ...,rijq)tương ứng là giá trị băng thông trong những lớp QoS khác nhau (như độ trễ, tỷ lệ mất gói, jitter, băng thông yêu cầu...). Với mỗi điểm hoạt động, chúng ta giả sử rằng chỉ có một giá trị(rij1, ...,rijq)lớn hơn 0 còn lại là
bằng 0. Bởi vì, chỉ có một lớp QoS được chọn cho mỗi điểm của luồng đa phương tiện. Bdownlink và Buplink xác định bởi khả năng của thiết bị đầu cuối người dùng và mạng truy cập là ràng buộc đối với các tài nguyên (rij1, ...,rijq).
Gọi xij =
1 Nếu điểm hoạt độngpj được chọn bởi luồng fi
0 Ngược lại
Khi đó, bài toán tối ưu đáp ứng QoS cho các luồng đa phương tiện có thể được mô hình hóa tương tự bài toán xếp ba lô bị chặn dạng nhị phân 0-1 nhiều chiều, nhiều lựa chọn (Multi-choice Multi-dimension 0-1 Knapsack-MMKP) với hàm mục tiêu tối đáp ứng yêu cầu của các luồng đa phương tiện dựa trên việc đánh giá sự quan trọng của các luồng để phân bố tài nguyên hợp lý. Bài toán xếp ba lô dạng 0-1 sẽ hạn chế mỗi luồng đa phương tiện fi sẽ chỉ được kích hoạt bởi hành động pj thông qua biến xij, còn bị chặn thể hiện qua ràng buộc về tài nguyên, ràng buộc về băng thông của mỗi luồng đa phương tiện.
Định nghĩa 2.5 (Tối ưu QoS cho các luồng đa phương tiện [56]).
max n X i=1 pi X j=1 wixijui(rij) (2.38) thỏa mãn các ràng buộc: h X i=1 pi X j=1 q X k=1 xijrijk 6Bdownlink (2.39) n X i=h+1 pi X j=1 q X k=1 xijrijk 6Buplink (2.40) n X i=1 pi X j=1 xijrijk 6Rk, ∀k =q+1, ..,m (2.41) pi X j=1 xijrijk 6Rik, ∀k = 1..m, ∀i = 1..n (2.42) n X i=1 pi X j=1 xij = 1 (2.43) xij ∈ {0,1},∀i = 1..n,∀j = 1..pi (2.44)
2.3.2 Các nghiên cứu liên quan
Các nghiên cứu về QoS trong IMS hướng đến gồm các giải pháp tự động đáp ứng với nội dung đa phương tiện phù hợp với tài nguyên sẵn có mạng trong mạng. Trong [74], Ozcelebi và cộng sự đã đưa ra giải pháp để tăng cường QoS E2E cho các luồng đa phương tiện trong IMS. Tiếp đó, Boula và cộng sự cũng cải tiến kiến
trúc IMS nhằm nâng cao tính năng giám sát giữa các lớp và cơ chế thích ứng để tối đa QoS nhận được [13]. DAIDALOS, INTERMON và ENTHRONE là các dự án lớn tập trung nghiên cứu về điều khiển phiên đa phương tiện đáp ứng theo nội dung gồm các agent giám sát mức nút mạng (NodeMon), mức mạng (NetMon), mức dịch vụ (ServMon) [31, 56]. Trong đó, DAIDALOS và ENTHRONE hướng đến việc giám sát QoS trong một vùng mạng còn INTERMON giám sát giữa các vùng mạng dựa trên việc ánh xạ về mặt không gian và thời gian giữa lưu lượng, topo mạng và QoS toàn trình. Ngoài ra, ta có thể kể đến giải pháp đáp ứng giữa yêu cầu và nội dung, giải pháp ra quyết định tối ưu thông số dịch vụ, tiếp cận mô tả cấu hình dịch vụ chuyển tiếp dựa trên đàm phán dịch vụ trong [43, 50, 51, 87]. Tuy nhiên, hạn chế của các giải pháp trên là chưa thống nhất được những tiêu chí để hỗ trợ cung cấp dịch vụ đa phương tiện theo hướng cá nhân.
Mô hình QoSM (QoS Monitoring) giám sát các tham số QoS tại nút biên mạng (Customer Edge-CE) theo luồng tin như Hình 2.20.