Chương 2: CÁC VẤN ĐỀ VỀ QoS TRONG MẠNG IPT
2.2.2.5. Lập chính sách (policy) và định hình lưu lượng:
Cơ chế lập chính sách và định hình lưu lượng thường được dùng để thay đổi điều kiện của lưu lượng trước khi truyền hoặc sau khi đã nhận được.
- Policy: khống chế lưu lượng mạng để đảm bảo rằng một loại lưu lượng nào đó nhận đúng băng thông của nó. Công cụ để thực hiện policy bao gồm policing phân lớp và cam kết tốc độ truy nhập CAR( Committed Access Rate).
Hình 2.15: Cơ chế lập chính sách cho lưu lượng
- Định hình: là cơ chế dùng để giới hạn tốc độ của luồng dữ liệu bằng cách sử dụng các hàng đợi, thường được sử dụng khi dữ liệu đi từ đường truyền có tốc độ cao đến đường truyền có tốc độ thấp.
Đồ án tốt nghiệp Chương 2: Các vấn đề về QoS trong mạng IPTV
Hình 2.16: Cơ chế định hình cho lưu lượng 2.2.3. Mô hình ứng dụng đảm bảo QoS trong mạng IP:
• Mô hình nỗ lực tốt nhất (Best Effort): là mô hình không có cơ chế QoS nào được áp dụng, chất lượng hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng truyền dẫn của mạng.
• Mô hình tích hợp dịch vụ IntServ (Intergrated Services): ứng dụng thông báo với mạng về yêu cầu QoS của mình.
• Mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ (Difference Services): mạng nhận dạng dữ liệu và yêu cầu QoS ứng với dữ liệu đó.
2.2.3.1. IntServ:
Mô hình tích hợp dịch vụ là một cấu trúc cho phép đảm bảo chất lượng cho các dịch vụ có yêu cầu đặc biệt về băng thông và độ trễ, chẳng hạn các dịch vụ video của IPTV. IntServ còn được biết đến là QoS “cứng” (Hard Qos), gồm 2 thành phần chính là giao thức dành trước tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol) và Điều khiển quản lý cuộc gọi CAC (Cal Control Adminssion).
RSVP: được xem là trung tâm của mô hình IntServ. Nó được dùng để một dịch vụ thông báo về yêu cầu của mình, mạng xác định tài nguyên có đủ cung cấp hay không và nếu có đủ thì cho phép dịch vụ “giành trước” tài nguyên. RSVP hỗ trợ các loại bản tin: PATH, RESV, Error and Confirmation, Teardown
Hình 2.17: Các bản tin RSVP
Đồ án tốt nghiệp Chương 2: Các vấn đề về QoS trong mạng IPTV
• Bản tin dẫn đường PATH (Path messages): bản tin dùng để lưu lại trạng thái đường truyền ở mỗi node, giúp định tuyến cho các bản tin yêu cầu chiếm dụng ở hướng ngược lại.
• Bản tin yêu cầu chiếm dụng RESV (Reservation-request messages): bản tin được đầu nhận (receiver) gửi trở lại cho đầu gửi (sender), bản tin phải được gửi đến sender qua các tuyến có trạng thái chiếm dụng được với mục đích yêu cầu thiết lập trạng thái “giành” tài nguyên.
• Bản tin báo lỗi và xác nhận (Error and Comfirmation messages): gồm các bản tin trả lời cho RESV và PATH.
- RESV: bản tin xác nhận được gửi đi cho biết đường truyền có khả năng đáp ứng và có thể bắt đầu thực hiện “giành trước” tài nguyên. Các bản tin lỗi bao gồm: gửi thất bại, không đủ băng thông, dịch vụ không cho phép, luồng dữ liệu không phù hợp và đường đi không xác định.
- PATH: chỉ được trả lời khi xảy ra lỗi trong quá trình truyền từ sender đến receiver.
• Bản tin xóa chiếm dùng TearDown: là bản tin dùng để gỡ bỏ trạng thái chiếm dùng, có thể được gửi đi bởi một ứng dụng hay hệ thống ở cả sender và receiver, gồm có bản tin xóa trạng thái dẫn đường (path-teardown messages) và bản tin xóa trạng thái chiếm dùng (reservation-request teardown message).
CAC được dùng để đảm bảo không có lưu lượng mới chiếm phần tài nguyên đã được giành trước.
Hình 2.18: Mô hình ứng dụng chất lượng dịch vụ IntServ
IntServ có thể được ví như sử dụng máy bay hay xe tải riêng cho việc vận chuyển hàng hóa, nó an toàn, hiệu quả nhưng rất tốn kém.
Trong mô hình IntServ, RSVP có thể dùng kết hợp với các cơ chế xếp hàng thông minh để cung cấp các cấp độ cho dịch vụ:
• Best-Effort: không sử dụng các cơ chế QoS
• Đảm bảo tốc độ (Guaranteed-rate) theo cấp độ dịch vụ: cho phép dịch vụ
Đồ án tốt nghiệp Chương 2: Các vấn đề về QoS trong mạng IPTV
sử dụng đủ băng thông để đảm bảo yêu cầu chất lượng của nó. Đảm bảo tốc độ được thực hiện bằng cách kết hợp RSVP với hàng đợi LLQ.
• Điều khiển tải (Controlled-load) theo cấp độ dịch vụ: cho phép các dịch vụ đạt được trễ nhỏ và thông lượng lớn, thậm chí trong thời gian xảy ra nghẽn. RSVP và WRED được sử dụng kết hợp để cung cấp điều khiển tải.
Nhược điểm của IntServ là chi phí cao và không có khả năng mở rộng (RSVP là tín hiệu liên tục, đảm bảo QoS cho một cỏc dũng dữ liệu trên mạng diện rộng sẽ tạo ra hàng nghìn dòng tín hiệu RSVP).
2.2.3.2. DiffServ:
Là mô hình QoS khắc phục được những nhược điểm của cả Best-Effort và IntServ. Cung cấp “gần như đảm bảo” QoS, trong khi vẫn giữ được chi phí hợp lý và có khả năng mở rộng.
- DiffServ còn được gọi là QoS “mềm” (Soft QoS). Với Soft QoS, các cơ chế QoS được thực hiện mà không sử dụng báo hiệu. Các tham số QoS (ví dụ băng thông và trễ) được quản lý theo chính sách độc lập ở từng vùng của mạng mà không được quản lý end-to-end.
- Lưu lượng trên mạng được chia thành các lớp trên cơ sở các yêu cầu về kinh tế, mỗi lớp được chỉ định một cấp độ dịch vụ, khi gói tin được truyền qua mạng, các thiết bị mạng xác định gói tin đó thuộc lớp nào mà cú cỏch “đối xử” phù hợp.
- Có thể liên hệ DiffServ với dịch vụ vận chuyển bưu kiện, đường đi, phương tiện vận chuyển và “cỏch đối xử” đối với gói tin là do khách hàng lựa chọn, nếu muốn bưu kiện được gửi nhanh và an toàn thì khách hàng phải chấp nhận chi phí cao hơn.
DiffServ có thể cung cấp rất nhiều lớp dịch vụ khác nhau và có khả năng triển khai diện rộng, tuy nhiên, nhược điểm của DiffServ là chất lượng dịch vụ không được bảo đảm end-to-end và đòi hỏi các cơ chế hoạt động phức tạp.
Cỏc gói tin thường được phân lớp dựa vào trường DSCP (Differential Service Code Point), DSCP (trường gồm 6 bit) thay thế IP Precedence.
Đồ án tốt nghiệp Chương 2: Các vấn đề về QoS trong mạng IPTV
Hình 2.19: DSCP
Những gói tin được chia vào cùng lớp tạo thành nhóm hành vi BA (Behavior Aggregate), mỗi nhóm hành vi này được chỉ định cách “đối xử” tại Hop PHB (Per Hop Behavior), mỗi PHB sử dụng một hay một nhúm cỏc cơ chế QoS.
Hình 2.20: DSCP và các PHB
Các PHP dùng trong DiffServ:
- PHB mặc định (Default PHB): FIFO, loại bỏ gói tin mới đến, sử dụng dịch vụ Best-Effort.
- Chuyển tiếp khẩn cấp EF (Expedited Forwarding PHB): sử dụng cho các dịch vụ nhạy cảm với trễ.
- Chuyển tiếp đảm bảo AF (Assured Forwarding PHB): sử dụng cho những dịch vụ cần băng thông ổn định
- Chọn lớp (Class-selector PHB): sử dụng đối với các thiết bị không hỗ trợ DiffServ.
Trong mô hình QoS DiffServ, mạng được chia thành các miền QoS (QoS Domain), mỗi miền QoS cú cỏc router biên và router lỗi, router biên chịu trách nhiệm nhận lưu lượng, dựa vào Code point (mã điểm) QoS trong DSCP ban đầu của nó mà ấn định một code point mới (code point riêng) phù hợp với khả năng phục vụ của miền, router lõi chỉ chứa các bảng PHB để có cách ứng xử phù hợp với cỏc gúi tin có code point khác nhau.
Đồ án tốt nghiệp Chương 2: Các vấn đề về QoS trong mạng IPTV
Hình 2.21: Mô hình DiffServ
Quá trình xử lý gói tin ở Edge được thực hiện ở khối điều khiển lưu lượng, sử dụng các biện pháp đo lường khác nhau để “đo đạt” tình trạng mạng và áp dụng chính sách phù hợp đối với gói tin. Code point của một gói tin có thể được giữ nguyên hay bị thay đổi tùy theo khả năng phục vụ của mạng.
Hình 2.22: Khối điều khiển lưu lượng DiffServ
Đồ án tốt nghiệp Chương 2: Các vấn đề về QoS trong mạng IPTV