3. Các yêu cầu đối với thiết bị trong mạng B-ISDN khu vực đơ thị khoa học
4.1.9. Các dịchvụ Internet băng rộng khu vực dân cư
Trong những năm 1994-1995, hiện tượng bùng nổ dịch vụ Internet nằm ngồi dự báo của rất nhiều chuyên gia. Số lượng khách hàng truy nhập Internet trên tồn cầu đã phát triển với mức độ bùng nổ. Việc truy nhập trang web đã trở thành một trong những ứng dụng Internet thơng dụng nhất. Lưu lượng trang web, được đo bởi HTTP (giao thức truyền siêu văn bản) trong điều kiện đếm tổng số gĩi, đã tăng từ 1.5% trong tháng giêng năm 1994 đến 21.4% tính đến tháng 4 năm 1995.
Cơ sở hạ tầng để truy nhập vào mạng băng hẹp ngày nay đang sử dụng phương pháp truy nhập qua đường điện thoại quay số (qua modem, ISDN hay mạng chuyển mạch gĩi) với tốc độ thấp và thường hay bị khách hàng than phiền do tốc độ truy nhập quá chậm. Nhu cầu thực sự của khách hàng là làm thế nào để tốc độ truy nhập Internet tăng hơn nữa. Năm 1995, rất nhiều nhà khai thác mạng cơng cộng đã tập trung vào việc phân phối các dịch vụ băng rộng cơ sở truyền hình tương tác (ITV) trên cơ sở
các set-top box STB. Tuy nhiên, thực tế đã chứng tỏ rõ ràng là thị trường của ITV khơng được phổ biến nhanh chĩng và khả năng phát triển cơ sở hạ tầng cĩ thể sẽ rất lâu và chi phí quá đắt. Người ta hy vọng truy nhập Internet tốc độ cao sẽ là ứng dụng mấu chốt của mạng B-ISDN khu vực dân cư. Điều này đã thúc đẩy các cơng ty Điện thoại và các cơng ty cáp tập trung nỗ lực vào việc phát triển mạng băng rộng khu vực dân cư theo hướng cung cấp các mạng truy nhập Internet tốc độ cao tới các máy tính tại nhà, các cơng ty thương mại nhỏ và các cơ quan ở xa.
Việc thiết kế mạng truy nhập Internet băng rộng khu vực dân cư yêu cầu phải hiểu rõ ràng các yêu cầu về mạng của các ứng dụng Internet băng rộng.
Các nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu và Internet hầu như đều sử dụng cơng nghệ
90
quả cho mạng đường trục của nhà cung cấp dịch vụ (ISP). Mạng đường trục tốc độ
cao sử dụng cơng nghệ ATM (155 và 622 Mb/s) hoạt động tốt hơn các thiết bị định tuyến Router - thời gian chuyển mạch của ATM cỡ micro giây (µs), trong khi thời gian truyền gĩi của Router cỡ khoảng mili giây (ms). Theo số cổng và số Mb/s thì sử
dụng ATM rẻ hơn nhiều đối với sử dụng Router. Việc quản lý băng rộng cũng dễ hơn và cĩ được nhiều lựa chọn hơn với việc sử dụng kênh ảo (VC). Theo nhiều nhà cung cấp dịch vụ thì tính kinh tế của việc sử dụng truy nhập ATM lớn gấp ba lần so với việc sử dụng các thiết bị truy nhập khác.
Đứng đầu trong những nhà cung cấp thiết bị chuyển mạch cho truyền dẫn và cung cấp dịch vụ là Cascade Communication (nay là bộ phận của Ascend). Cascade Communication cĩ ưu điểm khơng chỉ trong chất lượng và các chức năng của sản phẩm mà hơn nữa ở chỗ cĩ khả năng truyền tải mức cao trong các cổng và quá trình xử lý. Một ví dụ là thiết bị truy nhập ghép kênh DS3 của Cascade Communication, cĩ khả năng nén 392 cổng DS1 vào trong một khung.
Một số nghiên cứu cho rằng các nhà cung cấp dịch vụ Internet lớn đã chia làm hai trường phái : một trường phái cho rằng các mạng IP đường trục nên sử dụng cơng nghệ ATM, cịn trường phái khác cho rằng khơng. MCI đã thơng báo kế hoạch của họ về việc nâng cấp mạng IP DS3 trong nước của họ sử dụng cơng nghệ ATM với chuẩn OC3 (155Mb/s) trong năm 1995. Tiếp tục phát triển mạng để đáp ứng cho sự
bùng nổ của lưu lượng Internet, MCI cũng đã thơng báo kế hoạch nâng cấp mạng của họ lên OC12 ATM vào cuối năm 1996 và dự tính cho tương lai sẽ phát triển tới OC48 ATM. Tuy nhiên, nhiều nhà cung cấp dịch vụ khác vẫn khen ngợi ưu điểm của Router sử dụng giao thức như IP trên nền SONET. Vì thế cần phải cân bằng giữa các yếu tốđểđạt được sự dung hồ giữa IP trên ATM và IP trên SONET.
4.1.9.1. Phân loại các ứng dụng.
Các ứng dụng cĩ thểđược phân loại theo các yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS thành 3 loại:
− Các ứng dụng thơng tin liên tục thời gian thực,
− Các ứng dụng truyền khối thơng tin thời gian thực,
− Các ứng dụng khơng liên quan đến thời gian thực.
4.1.9.2. Các ứng dụng thơng tin liên tục thời gian thực.
Thơng tin cĩ thểđược phân loại thành đại lượng thơng tin phụ thuộc thời gian (time- based) và thơng tin khơng phụ thuộc thời gian (non- time- based) .
Các yêu cầu đối với ứng dụng Internet thơng dụng được chỉ ra trong bảng III-5:
Bảng III-5: Các yêu cầu đối với ứng dụng Internet băng rộng. Các ứng dụng Thơng tin liên tục Truyền khối Ứng dụng khơng
91
Internet thời gian thực thơng tin thời gian thực
liên quan đến thời gian thực
Trình duyệt web Trang web cĩ thơng tin audio hoặc video liên tục
Trang web chỉ cĩ thơng tin khơng phụ thuộc thời gian
E- mail Đọc thư từ server Phân phối thư tới e-mail server đích Điện thoại Internet Cĩ Các trị chơi tương tác qua mạng Cĩ Cĩ Phát thanh qua Internet
Thơng tin Audio liên tục Thơng tin phát thanh cĩ thể được tải xuống theo file Các ứng dụng nhân bản Nhân bản Audio và video Tải xuống qua đêm Các thơng tin theo
nhu cầu với hình
ảnh, thơng tin audio và video liên tục Cĩ Cĩ Dùng chung ứng dụng Cĩ Phân chia màn hình Cĩ Tán gẫu qua mạng Cĩ Truyền file Cĩ Cĩ
Bảng III-6: Các yêu cầu băng tần của các ứng dụng thơng tin liên tục thời gian thực Các ứng dụng thơng tin liên tục thời
gian thực
Các yêu cầu về dải tần (sau khi nén)
Cùng chiều Ngược chiều Audio
92 Chất lượng quảng bá (G.722), 50Hz- 7Khz 64/56/48 kb/s 64 kb/s Tốc độ bit thấp POTS (G.723.1) 6.4/5.3 kb/s 6.4/5.3 kb/s Video HDVT ∼ 20 Mb/s
Video theo yêu cầu, MPEG 2 ∼ 4 -6 Mb/s Video theo yêu cầu, MPEG 1 1 - 2 Mb/s
Hội nghị truyền hình bằng ISDN p × 64 64 kb/s – 2 Mb/s 64 kb/s - 2 Mb/s Hội nghị truyền hình tốc độ thấp
(H.263)
<28.8 kb/s . < 28.8 kb/s
4.1.9.3. Các ứng dụng truyền khối thơng tin thời gian thực
Ứng dụng truyền khối thơng tin thời gian thực phân phối một hoặc nhiều khối dữ
liệu, mà mỗi một khối đĩ phải được phân phối trong khoảng thời gian nhất định. Mỗi khối dữ liệu cĩ thể là thơng tin phụ thuộc thời gian (time- based) hoặc thơng tin khơng phụ thuộc thời gian (non- time- based). Các yêu cầu về mạng để ứng dụng truyền khối thơng tin thời gian thực phụ thuộc vào tính chất phụ thuộc thời gian của mỗi khối dữ liệu đĩ. Một khối dữ liệu cĩ thể cĩ tính chất là một file văn bản, file lệnh, hoặc là audio, hình ảnh hay video. Một khối dữ liệu lớn cĩ thểđược phân đoạn thành nhiều gĩi, các khối rất nhỏ cĩ thểđược tập hợp lại thành một gĩi đơn. Nĩi một cách khác, kích thước của khối từ lớp ứng dụng cĩ thể chuyển đổi thành các gĩi cĩ chiều dài rất khác nhau tại lớp mạng.
Các ứng dụng Internet.
Trình duyệt Web: Trình duyệt Web là một ứng dụng truyền khối thơng tin thời gian thực. Mỗi khi khách hàng truy nhập vào đường dẫn để tới một vị trí trang web mới (URL), thì khi đĩ khách hàng thiết lập một kết nối giao thức điều khiển truyền dẫn (TCP) tới trang web mới đĩ để nhập trang web.
Từ quan điểm của khách hàng thì thời gian để truy nhập vào đường dẫn (tới trang web) cần phải ít. Thời gian trả lời ngắn này cũng rất quan trọng cho nhà thiết kế trang Web. Một cách lý tưởng thì thời gian trả lời cần phải xảy ra ngay lập tức như là trang web đã được lưu trữ cục bộ. Điều này cĩ thể hiểu là thời gian trả lời là khoảng 100 ms để thiết lập đường truyền thơng suốt tới người sử dụng. Khi khách hàng muốn chuyển tới trang web tiếp theo, thì một nhĩm các khối dữ liệu khác cần phải được phân phối trong khoảng thời gian nhất định. Hơn nữa cần phải cân nhắc đến màu đầu
93
của TCP bao gồm cả việc thiết lập kết nối, giải phĩng kết nối và thuật tốn khởi động chậm.
Hội nghịđa phương tiện: Các ứng dụng hội nghịđa phương tiện khơng chỉ bao gồm việc truyền audio và video theo thời gian thực (các ứng dụng thơng tin liên tục thời gian thực) mà cịn phân phối hình ảnh, đồ hoạ, văn bản thơng tin điều khiển (các ứng dụng truyền khối thơng tin thời gian thực). Các ứng dụng truyền khối thơng tin thời gian thực đĩ bao gồm việc dùng chung ứng dụng, dùng chung bảng, và các ứng dụng khác nhưđã chỉ ra trong bảng V-1.
Việc dùng chung ứng dụng cĩ thể được hiểu là khách hàng này cĩ thể dùng chung phần mềm ứng dụng chạy trên máy tính cục bộ với khách hàng khác qua Internet. Khách hàng ở xa khơng những cĩ thể quan sát ứng dụng cục bộ trên máy PC ở xa (khơng cần copy phần mềm ứng dụng thường trú) mà cịn cĩ thểđiều khiển ứng dụng từ rất xa. Dạng thơng tin được truyền là các bản tin điều khiển việc hiển thị các PC ở
xa và các lệnh để điều khiển ứng dụng trên máy PC cục bộ. Tất cả các bản tin cần phải được phân phối trong thời gian thực trong một giới hạn thời gian nào đĩ đểđảm bảo tính thơng suốt đối với khách hàng ở xa. Việc dùng chung ứng dụng là một ứng dụng rất quan trọng bởi nĩ là một bước nhảy lớn để tiến tới ứng dụng cùng làm việc thực thụ.
Dùng chung màn hình là một dạng đơn giản hơn của ứng dụng cùng làm việc chủ
yếu trong việc trao đổi văn bản và thơng tin đồ hoạ trong số các khách hàng của mạng. Tán gẫu qua mạng lại cịn đơn giản hơn bởi chỉ cĩ sự trao đổi văn bản mà thơi.
Các trị chơi với nhiều người tham gia qua mạng. - Các trị chơi với nhiều người tham gia qua mạng cũng là các ứng dụng truyền khối thời gian thực. Các trị chơi này yêu cầu việc phân phối các lệnh và hình ảnh qua mạng phải rất nhanh để cập nhật các hoạt động của nhiều người chơi. Các trị chơi này yêu cầu độ trễ cĩ thể chấp nhận
được thấp hơn nhiều so với các ứng dụng truyền khối thơng tin thời gian thực khác.
Truyền file.- Các ứng dụng truyền file là ví dụ điển hình của ứng dụng khơng liên quan đến thời gian thực. Tuy nhiên, trong rất nhiều trường hợp, việc truyền file thực sự lại là ứng dụng truyền khối thời gian thực bởi vì khách hàng thường xuyên đợi truyền file kết thúc trước khi file đĩ cĩ thể được sử dụng, nếu thời gian chờ lâu hơn sẽ làm giảm sự hài lịng của khách hàng. Ví dụ, nếu thời gian chờ là quá lâu để tải một phần mềm nào đĩ, khi đĩ nĩ sẽ làm cho khách hàng cĩ tư tưởng bỏ dở việc truyền file, và khơng cần quan tâm đến thơng tin mà các nhà khai thác cung cấp qua mạng Internet.
94
4.1.9.4. Các ứng dụng khơng phụ thuộc thời gian thực.
Một ứng dụng khơng mang bất kỳ thơng tin bịảnh hưởng bởi thời gian nào (cĩ thể là
ứng dụng phụ thuộc thời gian hoặc ứng dụng khơng phụ thuộc thời gian) là ứng dụng khơng liên qua đến thời gian thực, như đã được chỉ ra trong bảng V-1. Nĩi một cách khác, thơng tin được truyền bởi các ứng dụng khơng liên quan đến thời gian thực khơng cĩ sự giới hạn về thời gian chặt chẽ. Một cách khác để xác định các ứng dụng khơng liên quan đến thời gian thực là mối quan hệ của nĩ đối với băng tần mạng. Băng tần được yêu cầu để cung cấp ví như một ứng dụng là thành phần rất nhỏ trong băng tần của mạng. Nĩi một cách khác, băng tần khơng phải là vấn đề đặt ra đối với
ứng dụng khơng liên quan đến thời gian. Thực ra, khối dữ liệu mà được truyền bởi
ứng dụng khơng liên quan đến thời gian thực cĩ thểđược truyền tại tốc độ rất thấp so với băng tần của mạng mà vẫn thoả mãn các yêu cầu của nĩ. Thực tế vẫn cĩ yêu cầu nghiêm ngặt về thời gian đối với các ứng dụng truyền khối thơng tin khơng liên quan
đến thời gian thực. Mặc dù các ứng dụng truyền khối thơng tin khơng liên quan đến thời gian thực khơng cĩ các yêu cầu trễ nghiêm ngặt, nhưng nĩ cĩ các yêu cầu về
chất lượng dịch vụ QoS nghiêm ngặt- đĩ là các yêu cầu về lỗi, mà trong rất nhiều các
ứng dụng cần phải đảm bảo tính tồn vẹn tại các mức độ ứng dụng. Thật đáng tiếc, cĩ rất nhiều cơng nghệ mạng, ví như các cơng nghệ mạng cục bộ hiện hữu (LAN) (ví dụ như Ethernet và Token Ring) và Internet khơng đảm bảo việc phân phối khơng bị
lỗi (hoặc phân phối đúng lúc).
Thưđiện tử là một ví dụ phổ biến của ứng dụng khơng liên quan đến thời gian thực. Mỗi phần của thưđiện tử là một khối dữ liệu cần thiết được phân phối tới người nhận sau một khoảng thời gian cũng cĩ thể là chậm hàng giờ. Điều này là cĩ thể chấp nhận được trong rất nhiều tình huống bởi vì người nhận khơng phải lúc nào cũng sẵn sàng đểđọc E- mail (khơng sẵn sàng nhận hoặc bận vì một cơng việc khác). Mỗi một bức thưđiện tửđược phân phối theo cách lưu trữ- và- gửi chuyển tiếp qua các servers hoặc các cổng dùng để chuyển nhiều thư theo hướng tới người nhận.
Việc truyền một file cũng cĩ thểđược coi như là ứng dụng khơng liên quan đến thời gian thực trong rất nhiều trường hợp, trong khi nĩ cĩ thể là ứng dụng truyền khối thơng tin thời gian thực trong trường hợp khác.
Bảng III-7 chỉ ra các yêu cầu đối với băng tần trong từng ứng dụng cụ thể.
Bảng III-7: Các yêu cầu đối với các ứng dụng. Các ứng dụng Trễ khối (Db) Khối dữ liệu Chiều dài của ADU (B) Cmin Trình duyệt Web 100 ms Đối tượng Web bình thường 3 kbytes 240 kb/s
95
100 ms Đối tượng Web lớn
20 kbytes 1.6 Mb/s
Truyền file 1 min Phần mềm
ứng dụng lớn 10 Mbytes 1.3 Mb/s Các trị chơi qua mạng 50 ms Các lệnh điều khiển 500 bytes 80 kb/s Các thứ linh tinh khác 1 s Các từ 100 bytes 0.8 kb/s ADU: Đơn vị số liệu ứng dụng Cmin : Băng tần nhỏ nhất