Quản lý lưu lượng là cần thiết để cung cấp QoS đã thương lượng cho các ứng dụng và để kiểm soát tắc nghẽn. Do đó, lưu lượng ứng dụng quan trọng hoặc thời gian thực có thể được cung cấp dịch vụ tốt hơn tại các nút mạng so với lưu lượng ít quan trọng hơn. Ngoài ra, tắc nghẽn phải được kiểm soát để tránh suy giảm hiệu suất và sụp đổ do tắc nghẽn xảy ra khi bộ đệm mạng bị tràn và các gói bị mất. Tải mạng không được tăng vượt quá một điểm hoạt động tối ưu nhất định, thường được gọi là đầu gối của đường cong thông lượng trễ. Ngoài thời điểm này, việc tăng mức tải trên mạng dẫn đến sự gia tăng đáng kể độ trễ đầu cuối gây ra bởi tắc nghẽn mạng và truyền lại. Sau đây là các mục tiêu của quản lý lưu lượng.
• Công bằng: Các nguồn lưu lượng truy cập phải được đối xử theo một số tiêu chí công bằng như công bằng tối đa (có hoặc không có đảm bảo tối thiểu) hoặc công bằng theo tỷ lệ. Công bằng tối thiểu tối đa cho phép chia sẻ bằng nhau (hoặc có trọng số trong trường hợp công bằng tối thiểu có trọng số) cho các nguồn có chung một điểm nghẽn. Điều này có nghĩa là phần chia sẻ của các nguồn bị hạn chế (tối thiểu) được tối đa hóa và các nguồn dư thừa được phân bổ đồng đều giữa các nguồn không bị hạn chế.
• Sử dụng tài nguyên hiệu quả: Các tài nguyên có sẵn, ví dụ, bộ đệm mạng, băng thông liên kết mạng, khả năng xử lý, máy chủ proxy nên được sử dụng một cách hiệu quả.
• Độ trễ hàng đợi giới hạn: Độ trễ hàng đợi phải nhỏ để đảm bảo độ trễ đầu cuối thấp theo yêu cầu QoS của ứng dụng và để đảm bảo bộ đệm không bị tràn và gây mất gói quá nhiều.
• Tính ổn định: Tốc độ truyền của các nguồn không được dao động ở trạng thái ổn định.
• Phản hồi nhanh chóng: Các nguồn lưu lượng phải phản ứng nhanh chóng với các điều kiện mạng thay đổi như tắc nghẽn đột ngột.
• Khả năng mở rộng: Các thuật toán quản lý lưu lượng phải có khả năng mở rộng cho số lượng lớn người dùng. Vài triệu người dùng là điển hình trong mạng IP vệ tinh.
Chức năng
Các chức năng quản lý lưu lượng khác nhau cho IP vệ tinh là định tuyến bị hạn chế (các chòm sao LEO và MEO), kiểm soát nhập kết nối, kiểm soát chính sách và bảo lưu tài nguyên. Khi những điều này được hoàn thành, việc định hình lưu lượng và lập chính sách, lập lịch trình và quản lý bộ đệm được yêu cầu để kiểm soát việc sử dụng tài nguyên và cung cấp QoS. Bảng 3.1 tóm tắt các chức năng quản lý lưu lượng và khả năng xác định vị trí nơi chúng sẽ được thực hiện, ví dụ, cổng, thiết bị đầu cuối, tải trọng và NCS.
Chính sách định tuyến: định tuyến dựa trên chính sách chọn các đường dẫn phù hợp với các quy tắc quản trị và các thỏa thuận dịch vụ. Với các lược đồ định tuyến dựa trên chính sách, quản trị viên có thể đưa ra các quyết định định tuyến không chỉ dựa trên vị trí đích mà còn dựa trên các yếu tố như ứng dụng, giao thức được sử dụng, kích thước gói tin hoặc danh tính của hệ thống đầu cuối. Định tuyến dựa trên chính sách có thể tiết kiệm chi phí, cân bằng tải và QoS cơ bản. Các ràng buộc chính sách được áp dụng trước khi áp dụng các ràng buộc QoS bắt buộc.
Định tuyến QoS có thể được định nghĩa là một cơ chế định tuyến mà theo đó các đường dẫn cho các luồng được xác định dựa trên một số kiến thức về tính khả dụng của tài nguyên trong mạng cũng như yêu cầu QoS của các luồng. Nó mở rộng mô hình nỗ lực cao nhất bằng cách tìm các tuyến đường thay thế cho các luồng chuyển tiếp mà không thể được chấp nhận trên con đường ngắn nhất hiện có.
Đối với các ứng dụng quan trọng về thời gian dưới điều kiện tải nặng, lỗi tràn bộ đệm và sự chậm trễ hàng đợi sẽ xảy ra. Kiểm soát thu nhận xác định xem các yêu cầu QoS của ứng dụng có được đáp ứng mà không làm giảm hiệu suất kết nối hiện có hay không.
Kiểm soát chính sách: Kiểm soát chính sách quy định người dùng nào được phép và bao nhiêu tài nguyên được dự trữ. Các nhà quản lý mạng và nhà cung cấp dịch vụ có thể giám sát, kiểm soát và thực thi việc sử dụng mạng dựa trên các chính sách.
Bảng 3.1: Các chức năng quản lý lưu lượng
Thành phần Định nghĩa Vị trí
Điều khiển nhập Cho phép kết nối mới yêu cầu mà không ảnh hưởng kết nối hiện có.
Cổng vào
Kiểm soát chính sách Kiểm tra kết nối mới cho
quyền quản trị. Trạm điều khiển mạng (NCS) Dự trữ tài nguyên Phân bổ tài nguyên đặt
trước tại các nút mạng cho một kết nối hoặc lưu lượng.
Cổng vào, NCS
Định tuyến có giới hạn Chọn một đường dẫn
dựa trên các yêu cầu. Hệ thống, bộ định tuyến, thiết bị đầu cuối người dùng (UT), cổng vào, NCS
Điều khiển tắc nghẽn Kiểm soát tải đầu vào điểm hoạt động tối ưu.
UT, cổng vào, NCS, Tích hợp xử lý.
Điều hướng lưu lượng Lưu lượng thông suốt. UT Kiểm soát lưu lượng Giảm các gói đã chọn
phù hợp với hồ sơ lưu lượng truy cập.
UT Lập lịch gói Xác định gói được
truyền tiếp theo.
Cổng vào, OBP Quản lý bộ đệm Xác định các gói được
nhận vào một bộ đệm. Cổng vào, OBP
Dự trữ tài nguyên: Các giao thức dự trữ tài nguyên tương tác với quá trình kiểm soát điều khiển thu nhận và xác định xem có đủ tài nguyên để dự trữ hay không. Các giao thức tương tác với quá trình kiểm soát chính sách để xác định xem người dùng có quyền thực hiện dự trữ hay không. Nếu quá trình dự trữ nhận được chỉ báo chấp nhận từ cả hai, nó sẽ gửi các giá trị tham số thích hợp đến bộ phân loại gói và bộ lập lịch gói. Bộ phân loại gói xác định lớp QoS của gói theo yêu cầu. Bộ lập lịch gói và bộ quản lý bộ đệm quản lý các hàng đợi khác nhau để đảm bảo QoS được yêu cầu. Cùng với đó, các cơ chế QoS khác như InrServ, DiffServ và MPLS-traffic engineering cung cấp QoS cho các ứng dụng khác nhau.
Trong xử lý mạng vệ tinh, các chức năng như phân bổ tài nguyên và định tuyến chính sách có thể được thực hiện trong bộ định tuyến tích hợp. Tuy nhiên, quyết định yêu cầu cân bằng nghiên cứu tùy thuộc vào đối tượng kiến trúc mạng.