Để đảm bảo QoS, các bộ định tuyến IP cần có các chức năng được chỉ ra trong hình vẽ dưới đây sắp xếp theo hướng đi của luồng dữ liệu từ đầu vào tới đầu ra của bộ định tuyến.
Hình 2.10. Các chức năng đảm bảo QoS của bộ định tuyến IP
Hai nhiệm vụ của bộ định tuyến là phân loại gói và xử lý gói theo loại đã được phân chia. Nhiệm vụ thứ nhất bao gồm các khối chức năng đánh dấu gói và phân loại gói. Nhiệm vụ thứ hai gồm các khối chức năng chính sách lưu lượng, quản lý hàng đợi tích cực, lập lịch gói và chia cắt lưu lượng.
(i) Đánh dấu gói tin IP
Chức năng đánh dấu gói đặt các bít nhị phân vào trường chức năng đặc biệt của tiêu đề gói tin IP nhằm phân biệt kiểu của gói tin IP với các gói tin IP khác. Các gói tin đã được đánh dấu khi đến một cổng đầu vào vẫn có thể được đánh dấu lại nếu các giá trị đã được đánh dấu vi phạm chính sách của bộ định tuyến đang thực hiện chuyển gói. Ví dụ, nếu một gói được chuyển qua nhiều vùng dịch vụ phân biệt, các gói tin sẽ được đánh dấu nhiều lần để phù hợp với các thỏa thuận mức dịch vụ SLA giữa các vùng. Trường hợp các gói tin chưa được đánh dấu sẽ được đánh dấu để nhận giá trị phù hợp với chính sách của bộ định tuyến.
(ii)Phân loại gói tin IP
Phân loại gói được sử dụng để nhóm các gói IP theo luật phân lớp dịch vụ. Các gói IP được lựa chọn trên các trường chức năng của tiêu đề IP sử dụng cho đánh dấu gói IP. Phân loại gói tin IP thường sử dụng hai phương pháp:
Phân loại đa trường MF (Multi-Field)
Trong phương pháp này, các gói tin được phân loại dựa trên tổ hợp các giá trị của một hoặc nhiều trường chức năng trong tiêu đề IP. Bên cạnh đó, các tham số khác như nhận dạng giao diện cổng vào cũng có thể sử dụng cho mục đích phân loại.
Phân loại kết hợp hành vi BA (Behavior Aggregate)
Phương pháp này thực hiện phân loại các gói dựa trên trường chức năng chứa giá trị điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP.
Hình 2.12. Phương pháp phân loại gói theo kết hợp hành vi
(iii)Chính sách lưu lượng
Chính sách lưu lượng được sử dụng nhằm kiểm tra các luồng lưu lượng gói tin IP đến trên các cổng đầu vào của bộ định tuyến có phù hợp với các tốc độ lưu lượng đã được thỏa thuận và xác định hay không.
Chính sách lưu lượng kiểm tra tốc độ lưu lượng đầu vào theo tốc độ thông tin cam kết CIR (Committed Information Rate), tốc độ thông tin đỉnh PIR (Peak Information Rate) và một số tham số phụ như kích thước bùng nổ đỉnh PBS (Peak Burst Size), kích thước bùng nổ cam kết (Committed Burst Size), kích thước bùng nổ vượt ngưỡng EBS (Excess Burst Size).
(iv)Quản lý hàng đợi tích cực
Quản lý hàng đợi tích cực AQM (Active Queue Management) là một kỹ thuật điều khiển chống tắc nghẽn. Ý tưởng chính của kỹ thuật này là dự đoán trước khả năng tắc nghẽn và đưa ra một số hoạt động điều khiển để chống lại hoặc giảm thiểu khả năng tắc nghẽn. Ba kỹ thuật cơ bản thường áp dụng trong quản lý hàng đợi là loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên RED (Random Early Discarding), loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên theo trọng số WRED (Weighted Random Early Discarding) và thông báo tắc nghẽn rõ ràng ECN (Explicit congestion Notification).
Hai kỹ thuật RED và WRED liên quan tới các hoạt động trong hàng đợi, không liên quan trực tiếp tới thiết bị đầu cuối. ECN đưa ra cách tiếp cận liên quan trực tiếp tới thiết bị đầu cuối.
(v) Lập lịch cho gói tin
Lập lịch cho gói tin IP thực hiện thiết lập thứ tự cho các gói ra khỏi hàng đợi, dựa trên đặc tính của cổng đầu ra, các gói tin sẽ được phân bố và chuyển tới đầu ra theo luật. Kỹ thuật lập lịch là mấu chốt trung tâm của chất lượng dịch vụ và là thước đo công nghệ giữa các nhà cung cấp khác nhau.
Một số kiểu lập lịch thường sử dụng là vào trước ra trước FIFO (First in - First out), hàng đợi ưu tiên PQ (Priority Queuing), hàng đợi cân bằng FQ (Fair Queuing), hàng đợi quay vòng theo trọng số WRR (Weighted Round Robin), hàng đợi cân bằng
Phân loại kết hợp hành vi BA
theo trọng số WFQ (Weighted Fair Queuing) và hàng đợi cân bằng trọng số dựa theo lớp (Class–based WFQ).
(vi)Chia cắt lưu lượng
Chia cắt lưu lượng để thay đổi tốc độ luồng lưu lượng đến giúp điều hòa lưu lượng với đầu ra. Nếu lưu lượng đầu vào có độ bùng nổ cao, luồng lưu lượng cần phải đệm để đầu ra bớt bùng nổ và mềm hơn. 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 yêu cầu. Hai dạng chia cắt lưu lượng hay được dùng là chia cắt lưu lượng thuần và chia cắt lưu lượng gáo rò.