3.7.1 Tổng quan
Khi kích hoạt các tính năng CoS, EVNTelecom bảo đảm được rằng các gói tin ưu tiên sẽ được truyền đi với độ trễ tối thiểu mà mạng có thể cung cấp được. Có 3 nhân tố chính tạo ra trễ là trễ trên hàng chờ, trễ truyền dẫn và trễ do lan truyền. Trong các loại trễ này, tính năng QoS chỉ kiểm soát trễ trên hàng chờ.
Trễ hàng chờ phát sinh do gói tin phải nằm trong hàng chờ sau các gói tin khác đểđược truyền đi. Trễ hàng chờ thường tăng lên khi tải trên mạng tăng cao và là trễ lớn nhất trong cả 3 loại trễ.
Trễ truyền dẫn là thời gian cần thiết đểđặt gói tin lên đường truyền serial, nó tỷ lệ nghịch với tốc độ của đường truyền, do vậy sẽ có biến động khá lớn. Ví dụ, một gói tin 532 byte khi đặt lên đường DS-1 sẽ mất 3 mili giây trong khi với đường truyền STM4 chỉ mất có 7 micro giây.
Trễ do lan truyền là thời gian cần thiết để gói tin di chuyển qua một khoảng cách với một môi trường truyền dẫn cụ thể. Tốc độ lan truyền của sóng trên các môi trường luôn chậm hơn so với môi trường chân không. Ví dụ, thời gian để ánh sáng truyền đi và về trên một chặng đường 1000km trên cáp quang sẽ là 11 mili giây.
Với dịch vụ thời gian thực như thoại, trễ một chiều trên hạ tầng mạng IP không nên vượt quá 50ms.
Để hệ thống hoạt động hiệu quả, việc phân loại và đánh dấu nên được thực hiện ở các CE, tuy nhiên việc phân loại, đánh dấu và giới hạn tốc độ cũng có thể
thực hiện tại các router PE nhằm đảm bảo băng thông cam kết cho VPN khác nhau.
3.7.1.1 Trễ (delay)
ToS là một trường 8 bit nằm trong phần header của gói IP như hình vẽ. Nó bao gồm 2 trường phụ: precedence và kiểu của dịch vụ.
Precedence bao gồm 3 bit đầu tiên (MSB), các bit này được dùng để phân loại ưu tiên các gói dữ liệu trong cùng một hàng chờ. Các gói có độưu tiên cao hơn sẽđược truyền đi trước những gói khác.
Kiểu của dịch vụ bao gồm 5 bit phía sau (LSB), nhằm hỗ trợ cho việc quyết
định định tuyến. Ví dụ, một số ứng dụng IP có thể chấp nhận kết nối có độ trễ cao hơn và việc này có thể được mô tả trong trường Kiểu của dịch vụ. Tuy nhiên trong thực tế thì 5 bit giá trị này không được sử dụng nhiều.
Trường DiffServ được định nghĩa trong RFC 2474 và 2475 với ý định thay thế cho ToS, cũng ở chung một vị trí trên header của gói IP, bao gồm 6 bit phân loại và 2 bit hiện tại chưa được sử dụng
Hình 3-32: Trường Diffserv trong header gói IP
3.7.1.2 Trượt (Jitter)
Hình 3-33: Hiện tượng Jitter
Jitter phát sinh chủ yếu là do thời gian chờ khác nhau trong hàng chờ cũng như do các gói tin đi nhiều đường khác nhau để tới đích.
Jitter sẽ có ảnh hưởng xấu đến những dịch vụ thời gian thực. Đối với dịch vụ
thoại trên nền internet, giá trị jitter nhỏ hơn 5ms là lý tưởng nhất theo yêu cầu của ITU.
3.7.1.3 Mất gói (packet loss)
Mất gói có thể phát sinh do nhiều nguyên nhân, tuy nhiên trong phạm vi của chủ đề QoS, nguyên nhân chính yếu nhất là do nghẽn đường truyền, dẫn đến nghẽn bộ đệm của thiết bị định tuyến. Do tải của hệ thống IP mang tính chất “burst”, do vậy tải trên hệ thống sẽ biến động theo thời gian. Khi việc này xảy ra, nút mạng bị
nghẽn sẽ hủy bỏ bớt các gói tin.
Vấn đề quan trọng ởđây là khi mạng tắc nghẽn, câu hỏi đặt ra làcác gói tin nào sẽ bị hủy bỏ trước. Ởđây, các gói tin có độưu tiên thấp sẽ bị hủy bỏ trước hoặc
được thay đổi giá trịđánh dấu để hủy bỏ sau này khi lưu lượng vượt quá giá trị cam kết ban đầu.
Thông thường, việc xử lý mất gói TCP sẽ được đảm nhiệm bởi các lớp ứng dụng phía trên, thường là gói bị mất sẽ được gủi lại. Bản thân TCP cũng có cơ chế để thay đổi tốc độ dữ liệu khi có tắc nghẽn xảy ra.
Còn với các dữ liệu UDP, vd nhưứng dụng thoại, các gói mất sẽ không được truyền lại vì đây là ứng dụng thời gian thực. Các ứng dụng thời gian thực sẽ thường có khả năng nội suy để tạo ra các gói tin thay thế cho gói đã mất.
3.7.1.4 Kích hoạt các tính năng CoS
Các tính năng CoS bao gồm Policing, chọn lựa hàng chờ, WRR (Weighted Round Robin), sửa đổi giá trị của precedence hay/và Exp bit, RED (Random Early Detection).
Một vấn đề quan trọng là phải xem xét thiết kế QoS của toàn mạng và phải cấu hình trên tất cả các thiết bị. QoS là một vấn đề tổng thể chứ không phải là riêng lẻ của từng thiết bị.
Hình vẽ dưới đây mô tả sơđồ kết nối logic giữa các tính năng CoS của thiết bịđịnh tuyến Juniper.
Hình 3-34: Tính năng QoS trên thiết bị của Juniper
• Behavior Aggregate Classifier: Giai đoạn xử lý đầu tiên của CoS ở tại
đầu vào, các gói tin được phân loại theo giá trị Precedence, DiffServ, Exp hay là 802.1p. Kiểu phân loại này thường được sử dụng trên các router PE và P vì các gói tin đã được đánh dấu ở tại router CE.
• Multifield Classifier: Giai đoạn phân loại gói tin theo chi tiết các trường trong overhead của gói IP hay Mpls, thường được thực hiện ở tại router CE. Nếu như có sự xung đột giữa 02 loại phân loại thì Multifield Classifier sẽ có quyền
ưu tiên cao hơn. Kết quả của quá trình phân loại là các gói tin với những giá trị Loss priority khác nhau sẽ tương ứng với các Forwarding class khác nhau.
• Policing: Việc giới hạn lưu lượng có thể thực hiện theo 2 chiều khác biệt: giới hạn lưu lượng đi vào và shaping lưu lượng đi ra khỏi router. Trong đa số
các trường hợp, giới hạn lưu lượng đi vào chỉ thực hiện tại các router kết nối đến khách hàng. Giới hạn lưu lượng vào và ra có liên quan đến khối forwarding class/loss priority vì policer có khả năng thay đổi các giá trị này khi mà lưu lượng vượt quá giá trị ngưỡng.
• Forwaring policy: Tùy theo forwarding class của gói tin, next-hop của gói tin này có thể thay đổi. Điều này cho phép thực hiện CBF (Class-Based forwarding).
• Fabric Scheduler: tính năng này chỉ tồn tại trên router M-320 và T- series.
• Scheduler: Điều chỉnh khả năng phục vụ các hàng chờ với 3 độ ưu tiên: bình thường, cao và tuyệt đối cao. Việc phục vụ các hàng chờ với độ ưu tiên cho phép giảm thiểu tối đa thời gian trì hoãn cho các lưu lượng ưu tiên.
• Weighted RED: chống tắc nghẽn thông qua cơ chế phát hiện ngẫu nhiên sớm, không để hiện tượng đồng loạt các phiên TCP bịđồng bộ lại
• Marker rewrite: khả năng cho phép router thay đổi các giá trị đánh dấu trong header của gói tin, chủ yếu là để các nút mạng ở phía sau xử lý tiếp. Trên thực tế, các router biên thực hiện việc Multifield classification khi lưu lượng đổ vào và ghi lại các giá trị QoS khi lưu lượng thoát ra khỏi router. Các router lõi ở phía sau sẽ dựa trên BA classification để tiếp tục phân loại gói tin.