ngă
d ng Lo iăd chăv Thông l ng Tr ă1ăchi uă(PTD)
Bi năthiênă
tr ă(PDV) T ăl ăm tăgóiătin (PLR)
Tho i G.711 80 kbps 150 ms 30 ms 0,01 G.729A 19 kbps 150 ms 30 ms Lu ng audio ch t l ng cao 128 kbps <10 s <<1 ms <1% Video Multicast TV, broadcast TV, đƠo t o t xa 5000 ms NA 0,02 H i ngh truy n hình (*) 460 kbps (384 Kbps +20% burst I-Frame) 150 ms 30 ms 0,01 D ă
li u Theo d ch v ch y trên k t n i (**) SLA SLA SLA SLA (*) i v i d ch v h i ngh truy n hình, ITU-T [34] yêu c u thêm tham s th i gian tr gi a hình vƠ ti ng (lip-synch) < 80 ms.
(**) V i d ch v d li u, các tham s QoS có giá tr theo th a thu n gi a nhà cung c p d ch v vƠ khách hƠng (SLA).
Do yêu c u khác nhau v QoS c a các ng d ng, m ng hay c th h n lƠ các nút m ng IP c n đáp ng yêu c u v ch t l ng c a nhi u ng d ng đ ng th i.
1.1.3. V năđ ăđ măb oăQoSăchoăcácă ngăd ng
QoS đ c đánh giá t quan đi m c a ng i s d ng vƠ c a nhƠ cung c p d ch v . Nhìn t góc đ m ng, d ch v , ng i dùng, QoS và các tham s QoS đ c đ nh ngh a nh sau:
Ch t l ng tr i nghi m (QoE) [32]: i v i ng i s d ng, QoE lƠ nh ng gì mƠ d ch v c n đáp ng. QoE đánh giám c đ hƠi lòng c a ng i s d ng đ i v i d ch v . QoE l y các y u t ng i s d ng nh n đ c tr c ti p lƠm tham s ch t l ng (ví d th i gian chuy n kênh TV; đi m MOS (Mean Opinion Score) đ i v i d ch v tho i, IPTV).
Ch t l ng d ch v (QoS) [33]: lƠ t p h p các tác đ ng c a hi u su t d ch v , xác đ nh s hƠi lòng c a ng i s d ng d ch v ; đ c tr ng b i s ph i h p các y u t hi u su t áp d ng cho t t c các d ch v nh : h tr , v n hƠnh, kh n ng truy nh p, kh n ng duy trì d ch v , tính toƠn v n vƠ tính b o m t c a d chv .
Trong ph m vi c a lu n án s xét đ n ch t l ng d ch v m ng (Network QoS). Ch t l ng d ch v m ng IP bao g mcác tham s k thu tnh : b ng thông, thông l ng, tr , bi n thiên tr , t l m t gói tin, đ c đ nh ngh anh sau:
- B ng thông (bandwidth) là tài nguyên danh đ nh c ak tn iho c nút m ng dƠnh cho các lu ng tin đ chuy n các gói tin ra kh i nút m ng (đ n v lƠ bít/s).
Phơn bi t b ng thôngv i t c đ và thông l ngnh sau:
+ T c đ (bit rate, data rate): lƠ s l ng bít đ c chuy n đi trong m t đ n v th i gian (đ n v lƠ bít/s).
+ Thông l ng (throughput): là s l ng bít đ c truy n thƠnh công trong m t đ n v th i gian (đ n v lƠ bít/s).
- Tr (PTD): lƠ th i gian truy n gói tin t tr m ngu n đ n tr m đích, ph thu c th i gian x lý c a nút m ng vƠ b ng thông đ ng truy n (th i gian gói tin ch trong b nh đ m); th i gian chuy n t giao di n vƠo đ n giao di n ra t i m i nút m ng trung gian, th i gian ch trong hƠng đ i.
- Bi n thiên tr (PDV): lƠ s khác nhau gi a tr c a các gói tin. Trong m ng IP, các gói tin c a cùng m t ng d ng có th đ c truy n theo các đ ng đi khác nhau; Vi c ch trong hƠng đ i t i nút m ng đ chuy n đi c ng lƠ m t nguyên nhân gây ra PDV. PDV l n th ng x y ra k t n i ch m ho c ngh n.
- T l m t gói tin (PLR): là t s gi a s gói tin b m t (do b l i, ho c b h y b do hƠng đ i c a nút m ng b đ y) và t ng s gói tin đ c truy n.
Do tính đa d ng c a d ch v , ng d ng trên m ng, các yêu c u v đ m b o QoS cho các ng d ng c ng h t s c đa d ng. Do đ c tính th i gian th c, các ng d ng đa ph ng ti n yêu c u b ng thông l n, đ tr , bi n thiên tr nh . Dòng d li u đa ph ng ti n (tho i, video) có th đ c nén ho c không nén. Khi d li u đ c nén sau đó m i truy n thì nó r t nh y c m v i vi c gói tin b m t lƠ gói tin ch a thông tin nén (I-frame), vì khi đó tr m đích sau khi nh n đ c các gói tin không th ph c h i đ c d li u ban đ u [26].
1.1.4. Cácămôăhìnhăđ măb oăQoSătrongăm ngăIP
Hai mô hình đ m b o QoS trong m ng IP đư đ c đ xu t chu n hóa vƠ khá ph bi n t i nay lƠ Mô hình tích h p d ch v (Integrated Services - IntServ) [12] và Mô hình phơn l p d ch v (Differentiated Services – DiffServ) [45].
Mô hình IntServ s d ng 3 bít trong byte ToS (Type of Service) trong ph n tiêu đ c a gói tin IP đ phơn lo i các gói tin c a các d ch v khác nhau. Thông qua vi c gán nhưn m c u tiên cho t ng gói tin c a các lu ng tin đ n nút m ng vƠ c ch dƠnh s n tƠi nguyên th c hi n thông qua giao th c RSVP (Resource reserVation Protocol), nút m ng s chuy n ti p các gói tin theo th t nhưn u tiên. IntServ có u đi m lƠ đ m b o QoS t t, tuy nhiên s d ng tƠi nguyên m ng không hi u qu vì b ng thông đ t tr c cho m t kênh s không s d ng đ c cho kênh khác. Do đó IntServ khó áp d ng trong m ng l n, không thích h p v i môi tr ng m ng di đ ng không dơy,... Vì v y vi c áp d ng mô hình IntServ trong th c t còn nhi u h n ch .
Khác v i mô hình IntServ, mô hình DiffServ không x lý t ng lu ng tin riêng bi t mƠ ch x lý các l p d ch v . Các l p d ch v đ c gán các m c u tiên khác nhau. Vi c đ m b o QoS cho các lu ng tin do đó ch mang tính t ng đ i, ngh a lƠ lu ng tin nƠo l p có m c u tiên cao h n s đ c ph c v t t h n các lu ng tin l p có m c u tiên th p h n. DiffServ s d ng 6 bít trong tiêu đ gói tin lƠm mư phơn l p d ch v (Differentiated Service Code Point - DSCP) đ phơn lo i các gói tin c a các d ch v khác nhau nh m áp d ng các chính sách u tiên khác nhau cho các gói tin c a các lu ng tin thu c các l p khác nhau. DiffServ có u đi m lƠ thích
h p cho các nút m ng có s l ng lu ng tin l n, song v n còn nhi u h n ch v các m t nh : ch đ m b o QoS mang tính t ng đ i, hi u qu s d ng tƠi nguyên ch a cao, khó thích ng v i các m ng vô tuy n vƠ m ng h n h p...
S d ng IntServ ( m ng biên) k t h p v i DiffServ ( m ng lõi) mang l i m t s u đi m nh t đ nh. Tuy nhiên, do tính không xuyên su t c a các k t n i, đ m b o QoS toàn trình v n còn lƠ v n đ . NgoƠi ra, m t mô hình đ m b o QoS t t còn ph i xem xét đ n các v n đ th c t n y sinh nh đư nêu trong ph n M đ u.
1.1.5. Cácăc ăch ăgiámăsát,ăđi uăkhi năQoSătrongăm ngăIP
Cùng v i s phát tri n vƠ tích h p các d ch v m i, các c ch đ m b o QoS trên m ng IPv n đang đ c nghiên c u, hoƠn thi n. C ch đ m b o QoS g m:
- Xác đ nh yêu c u QoS: nh ngh a các tham s QoS c a d ch v (thông l ng, tr , bi n thiên tr , ầ), lo i d ch v (Multicast, đ ng b , đi u khi n,ầ), m c u tiên (CoS, ToS, DSCP, MPLS EXP,ầ)
- Ánh x QoS: Yêu c u QoS đ c ánh x vƠo các l p m ng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Ơm phán: Ki m tra kh n ng cung c p, đƠm phán, đ t tr c tƠi nguyên. Trong quá trình nƠy các ch c n ng qu n lý tƠi nguyên t i các h th ng c n trao đ i yêu c u s d ng tƠi nguyên qua các giao th c đ t tr c tƠi nguyên (RSVP,ầ).
- Giám sát, đi u khi n QoS: Ch c n ng giám sát phát hi n các vi ph mQoS, ch c n ng đi u khi n th c hi n đi u ch nh đ duy trì QoStrong ng ng cho phép.
Giám sát QoS: là vi c xác đ nh giá tr các tham s QoS t i m t th i đi m ho c trong kho ng th i gian giám sát. Vi c giám sát QoS có th th c hi n t i t ng nút m ng ho c toƠn trình. Trong tr ng h p k t n i toƠn trình c a d ch v thông qua nhi u phơn đo n m ng thì vi c giám sát các tham s QoS t i các nút biên c a các phơn đo n m ng có th giúp cô l p vƠ xác đ nh nguyên nhơn suy gi m ch t l ng thu c v phơn đo n m ng nƠo.
i uăkhi năQoS: lƠ vi c duy trì, đ m b o đ c giá tr các tham s QoS theo
yêu c u (trong gi i h n cho phép). Có nhi u c ch ph c v cho vi c đi u khi n QoS nh : nh d ng đ u vƠo (Traffic shaping), nh trình l u l ng (Traffic scheduling), Qu n lý b đ m (Buffer management), Báo hi u QoS (QoS signaling),
i u khi n l u l ng vƠ tránh t c ngh n (Traffic control and congestion avoidance). Ph m vi c a đi u khi n QoS trong lu n án là c ch đ nh trình l u l ng.
1.2 C ăch ăđ nhătrìnhăđi uăkhi năQoS
V n đ ch y u c a m ng IP lƠ vi c phơn chia tƠi nguyên (b đ m, b ng thông m i nút m ng) cho các lu ng tint các ng d ng khác nhau. N u không có c ch phơn chia tƠi nguyên h p lý, m t ng d ng có th chi m nhi u tƠi nguyên gơy suy gi m QoS cung c p cho các ng d ng khác. C ch đ nh trình (Scheduling Mechanism) t i nút m ng đ c thi t k nh m gi i quy t v n đ đó. Có th nói, c ch đ nh trình lƠ thƠnh ph n quan tr ng nh t c a ki n trúc QoS trong m ng IP.
B đ nh trình l u l ng (Scheduler-b đ nh trình) lƠm nhi m v l a ch n vƠ chuy n l n l t các gói tin thu ccác lu ng tin khác nhau ra kh i nút m ng t i m i th i đi m đ chuy n đi ti p đ n đích. Do cách th c ch n l a gói tin đ đ a ra vƠ chính sách gán m c u tiên khác nhau, có th chia ra nhi u ki u b đ nh trình khác nhau. Nh v y vi c th c hi n duy trì giá tr các tham s QoS trong m c ng ng cho phép ph thu c tr c ti p vƠo c ch ho t đ ng c a b đ nh trình. B đ nh trình C .. . 1 2 n C1 C2 Cn Các gói tin đ n Phơn lo i Các gói tin đ c chuy n đi Hình 1.4. Mô hình b đ nh trình x lý n lu ng tin. Hình 1.4 lƠ mô hình b đ nh trình t i đ u ra c a m t nút m ng x lý n lu ng tin. Gi thi t m i lu ng tin đ n đ c s p x p vào m tb đ m riêng. Các gói tin đ n đ c s p l n l t vƠo b đ m (đ c coi lƠ hƠng đ i) vƠ đ c b đ nh trình đ a ra kh i nút m ng theo th t đ n tr c ra tr c. ơy lƠ mô hình đi n hình trong các nút m ng (Router, Switch) hi n nay. B đ nh trình t i nút m ng c n ch n t i m i th i đi m m t gói tin đ chuy n đi. B ng cách ch n gói tin thích h p đ x lý, b đ nh trình th c hi n qu n lý vƠ c p phát b ng thông cho t ng k t n i, t ng l p k t n i.
1.2.1. Các yêuăc uăchính đ iăv ib ăđ nhătrình
Các yêu c u chính đ i v i m t b đ nh trình lƠ: Hi u qu (efficiency), công b ng (fairness), m m d o (flexible) vƠ đ n gi n (simple).
Hi uăqu [15]
Hi u qu c a vi c c p phát tài nguyên đ c đ nh ngh a lƠ t ng tƠi nguyên c p phát ti m c n v i t ng s tƠi nguyên. Trong vi c c p phát b ng thông c a m t đ ng truy n, vi c c p phát đ c g i lƠ hi u qu n u t ng b ng thông c p phát cho các ng i dùng trên đ ng truy n đó ti m c n v i b ng thông c a đ ng truy n.
Côngăb ng [15], [16]
T i nút c chai ph c v k t n i cho n ng i dùng, vi c chia s b ng thông c a liên k t (link) gi a hai nút m ng li n k đ c g i lƠ công b ng (hay bình đ ng) n u Ri(t) = Rj(t) i, j trong đó Ri(t), Rj(t) t ng ng lƠ b ng thông c p phát cho lu ng tin i, j t i th i đi m t. H s công b ng (Fairness Index) v c p phát b ng thông đ c đ nh ngh a nh sau [16]: 2 1 2 1 ( ) n i i n i i R R n R (1.1)
Giá tr (R) n m trong kho ng [0,1]. Vi c c p phát lƠ hoƠn toƠn công b ng n u (R) =1. Vi c c p phát lƠ hoƠn toƠn không công b ng n u toƠn b b ng thông đ c c p cho m t ng i dùng, khi đó (R) =1/n, và khi s lu ng n , (R) 0.
M măd oă[57]
M i lu ng tin có các đ c tính l u l ng (t c đ , thông l ng,ầ) vƠ yêu c u QoS khác nhau. B đ nh trình c n đ m b o giá tr đ tr , b ng thông, t l m t gói tin khác nhau cho các lu ng tin, đ m b o tính tách bi t tránh đ c s ph thu c, nh h ng l n nhau.
năgi n [57]
T i m i th i đi m, b đ nh trình ch n ra m t gói tin t các gói tin đ u hƠng đ i c a n lu ng tin đ x lý. Hi n nay, nút m ng tr c có t c đ k t n i lên t i hƠng
tr m Gbps vƠ có th có t i hƠng tri u lu ng tin. Vi c l a ch n gói tin đ x lý m t nhi u th i gian. Vì v y c ch đ nh trình c n đ c thi t k đ n gi nđ đáp ng yêu c u v th i gian x lý.
Vi c đ m b o đ ng th i các yêu c u nêu trên r t khó trong th c t . Vì v y, m c dù đư có nhi u đ xu t t i nay, song các b đ nh trình v n đang đ c ti p t c nghiên c u, phát tri n ti p(ví d xem [18], [23], [25], [29], [36], [37], [52], [60]).
1.2.2. Phơnălo iăcácăb ăđ nhătrìnhă
Có th phơn lo i các b đ nh trình đư có t i nay nh sau:
- C ch n l c t t nh t (best-effort) hay c ch FIFO (First In First Out): ơy lƠ c ch đ nh trình truy n th ng đ n gi n nh t đ n nay v n đ c s d ng ch y u trong các nút m ng chuy n m ch gói. Tuy nhiên, c ch nƠy không th a mưn các tính ch t tách bi t, bình đ ng vƠ đ m b o QoS cho các lu ng tin.
- C ch đ nh trình d a theo khung: i n hình lƠ các c ch Stop-and-Go, Round Robin, WRR [24], [58]. Các c ch nƠy chia tr c th i gian thƠnh các khung. Các gói tin đ n đ c s p vƠo các khung nƠy vƠ đ c ph c v theo ph ng th c quay vòng. Nhìn chung, các c ch ki u nƠy có đ ph c t p th p, d tri n khai trong th c t , tuy nhiên có nh c đi m là khó gi i h n tr vƠ khó đ m b o s bình đ ng trong c p phát b ng thôngdo gói tin trong m ng IP có kích th c bi n đ i.
- C ch đ nh trình d a theo t c đ (theo nhưn th i gian): i n hình lƠ các c ch ng h o (Virtual Clock) [56], EDD, RSCP, HƠng đ i công b ng (Fair Queueing-FQ) [43], H th ng x lý t ng quát (General Processor System-GPS) [47], các c ch mô ph ng GPS đ s d ng cho m ng chuy n m ch gói nh WFQ [38], WF2Q [9], WF2Q+ [10]. Các c ch nƠy duy trì m t tham s chung g i lƠ th i gian o, gán nhưn th i gian cho các gói tin đ n, s p x p th t ph c v các gói tin theo th t giá tr các nhưn th i gian. Các c ch nƠy có đ c tính tr vƠ công b ng t t h n các c ch d a theo khung. Tuy nhiên, chúng th ng ph c t p vƠ khó tri n khai cho các nút m ng v i s l ng lu ng tin l n.
Trong các c ch đ nh trình t i nay, đ nh trình theo nhãn th i gian có nhi u u đi m, đ c tri n khai r ng rãi, r t phù h p v i m ng t c đ cao [57], vì v y
lu n án t p trung vàonghiên c u các c ch đ nh trình theo nhãn th i gian.
1.2.3. Cácăc ăch ăđ nhătrìnhătheoănhưnăth iăgian (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong c ch đ nh trình theo nhưn th i gian, các gói tin đ n đ c nút m ng gán nhưn th i gian theo giá tr hƠm th i gian o vƠ đ c x lý theo th t giá tr