Chƣơng 3 : CÁC LỚP CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ MẠNG IP
3.2 CÁC LỚP CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ MẠNG IP
3.2.1 Bảng phân lớp chất lƣợng dịch vụ mạng IP
Bảng 2 mô tả định nghĩa của ITU-T về các lớp chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP. Mỗi lớp trong mạng đƣợc định nghĩa bởi sự kết hợp của một số giá trị giới hạn. Các lớp này có thể đƣợc áp dụng cho nhiều loại hình cung cấp dịch vụ, nhƣng không định nghĩa riêng cho trƣờng hợp một mạng cụ thể nào.
Các lớp QoS Tham số chất lƣợng mạng Cách tính giá trị tham số Lớp 0 Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Không xác định IPTD Giới hạn trên
của IPTD
100ms 400ms 100ms 400ms 1 s U
IPDV Giới hạn trên ngƣỡng 1-10-3 của IPTD trừ đi IPTD nhỏ nhất
50ms 50ms U U U U
IPLR Giới hạn trên của khả năng mất gói
1*10-3 1*10-3 1*10-3 1*10-3 1*10-3 U
IPER Giới hạn trên 1*10-4 U Bảng 2: Các lớp QoS của mạng IP [9]
Các chỉ tiêu chất lƣợng trên đƣợc áp dụng cho các mạng IP công cộng. Nhà cung cấp dịch vụ thực hiện cam kết chất lƣợng dịch vụ bằng cách cố gắng đạt đƣợc các mục tiêu chất lƣợng trên khi truyền tải gói tin. Các lớp trên cũng có thể áp dụng đối với những mạng có đƣờng truyền qua khoảng cách
52
lớn. Một số tham số có thể đạt đƣợc giá trị tốt hơn khi đƣờng truyền là ngắn hơn hoặc ít phức tạp hơn.
Khoảng thời gian để đánh giá ( đo lƣờng ) các giá trị IPTD, IPDV, IPLR đƣợc ITU-T khuyến nghị là 1 phút, và trong mọi trƣờng hợp, khoảng thời gian đánh giá phải đƣợc khai báo.
Các mạng không phải mạng công cộng ( mạng tƣ nhân) có thể chọn các giá trị chất lƣợng tốt hơn các giá trị trong bảng.
Giá trị “ U ” trong bảng có nghĩa là không xác định ( Undefined ). Khi một tham số đƣợc định nghĩa là “U ” tức là tham số đó không cần phải đáp ứng một mục tiêu chất lƣợng nào hay là đƣợc bỏ qua, và trên thực tế nhiều khi giá trị tham số đƣợc gán là “U” có chất lƣợng rất thấp.
Cần khẳng định lại rằng tất cả các giá trị trên đều chỉ là khuyến nghị, và có thể thay đổi tuỳ theo kinh nghiệm vận hành mạng thực tế.
Thời gian lan truyền lớn sẽ làm cho giá trị trễ vƣợt quá giới hạn cho phép. Trong các trƣờng hợp nhƣ vậy, giá trị của tham số IPTD của lớp 0 và lớp 2 là thƣờng không đạt yêu cầu. Do vậy các nhà cung cấp dịch vụ phải tính đến các trƣờng hợp này và thay thế các lớp này bằng lớp 1 và lớp 3 có thời gian trễ lan truyền cao hơn. Để thuận tiện cho đánh giá các giá trị về thời gian trễ, kích thƣớc gói tối đa nên là 1500 byte.
Giá trị biến động trễ IPDV phụ thuộc vào kết nối giữa các mạng. IPDV có thể nhỏ hơn nếu dung lƣợng các kết nối là cao hơn các tốc độ cơ sở ( T1 hay E1) hoặc trƣờng thông tin của các gói nhỏ hơn 1500 byte.
Giá trị tham số IPLR trong bảng đƣợc xác định một phần dựa trên những nghiên cứu cho thấy các ứng dụng thoại chất lƣợng cao và mã hoá giải mã thoại sẽ hầu nhƣ không bị ảnh hƣởng nếu giá trị IPLR không cao hơn 10-3.
53
Giá trị tham số IPLR trong bảng là 10-4 đảm bảo sự mất thông tin ở lớp dƣới đóng vai trò chính của sự mất gói ở lớp trên, áp dụng chủ yếu trong môi trƣờng truyền tải IP trên ATM.
3.2.2 Cách tính giá trị của các tham số chất lƣợng
Giá trị tham số trễ gói IP IPTD đƣợc tính bằng cách lấy giới hạn trên giá trị IPTD của luồng gói tin. Mặc dù trong luồng gói tin có một số gói riêng lẻ có độ trễ truyền vƣợt quá giới hạn này, giá trị trung bình IPTD của luồng trong toàn bộ thời gian truyền ( theo đánh giá ƣớc lƣợng thống kê) thƣờng là nên thấp hơn giới hạn đƣợc áp dụng trong bảng 2. Thời gian lan truyền tín hiệu quá dài làm cho giá trị các tham số trễ trong mô hình UNI-UNI không đƣợc đáp ứng, ví dụ nhƣ trong các trƣờng hợp khoảng cách địa lý quá xa, hoặc đƣờng truyền có sử dụng các vệ tinh địa tĩnh. Trong những trƣờng hợp này và một số trƣờng hợp khác, các giá trị trễ ở lớp 0 và lớp2 là không thể đáp ứng. Các nhà cung cấp hệ thống mạng sẽ tính toán những trƣờng hợp này và đƣa ra những lớp thay thế ở trong bảng 2. Thay vì việc cân nhắc thay đổi định tuyến và khoảng cách, các lớp thích hợp có thể sử dụng thay đổi cho nhau ( ví dụ nhƣ lớp 0 và lớp 1) mà vẫn sử dụng chung một cơ chế hoạt động tại các nút mạng.
Giá trị tham số tỉ số mất gói IP đƣợc tính bằng cách lấy giới hạn trên của giá trị khả năng mất gói IP trong luồng. Mặc dù có nhiều gói riêng lẻ sẽ bị mất nhƣng khả năng mất gói trong suốt quá trình truyền tin nên thấp hơn giới hạn đƣợc áp dụng trong bảng 2.
Giá trị tham số biến động trễ IP giữa 2 điểm dựa trên biên trên ngƣỡng 1- 10-3 của phân bố trễ truyền dẫn IP của luồng gói tin. Mức ngƣỡng 1- 10-3 cho phép đánh giá trong một khoảng thời gian ngắn ( ví dụ một mẫu 1000 gói là tối thiểu để đánh giá ) và cho phép linh hoạt hơn trong việc thiết kế mạng khi
54
xây dựng những bộ đệm và độ dài hàng đợi của router với giá trị IPLR ở mức 10-3. Sử dụng mức ngƣỡng thấp hơn sẽ gây ra biến động trễ ngoài phạm vi kích thƣớc bộ đệm và gây ra số gói bị mất sẽ vƣợt quá giá trị mất gói toàn bộ ( ví dụ nếu sử dụng mức 1- 10-2 sẽ gây ra mất gói toàn bộ là 1,1% , với IPLR là 10-3). Nhằm hỗ trợ cho việc thiết kế các bộ đệm ở các nút nằm tại biên của mạng, các tham số biến động trễ phải bao hàm đƣợc các hiệu ứng đối với IPDV nhƣ:
Lộ trình tắc nghẽn trong mạng ( các biến động IPTD tần số cao). Phản ứng của cửa sổ TCP (các biến động IPTD tần số thấp).
Biến động định kỳ và không định kỳ của tải mạng trung bình (các biến động IPTD tần số thấp).
Hiệu ứng cập nhật định tuyến tác động lên IPTD ( những thay đổi IPTD tức thời).
Công thức tính biến động trễ IP là:
IPDV =IPTDupper – IPTDmin
IPTDupper là giá trị tại ngƣỡng 10-3 trong khoảng thời gian đánh giá. IPTDmin là giá trị IPTD nhỏ nhất trong khoảng thời gian đánh giá.
Ở đây giá trị IPDV đƣợc tính với trễ danh nghĩa là trễ một đƣờng tối thiểu thay vì lấy trễ của gói đầu tiên hay trễ trung bình của toàn bộ các gói.
Mức ngƣỡng 1-10-3 ( tƣơng đƣơng với tỉ lệ 99,9%) bị ảnh hƣởng bởi kích thƣớc của các gói tin mẫu trong khoảng thời gian đo 1 phút và giá trị IPLR 10-3 , khiến cho tỉ số mất gói toàn bộ là vào khoảng 10-3 . Mức ngƣỡng thấp hơn sẽ gây ra tỉ số mất gói cao hơn nhƣ hình vẽ.
55
Hình 13: Các tác động của các giá trị ngƣỡng IPDV với giá trị mất gói toàn bộ khi IPLR=0,001.[9]
Có thể sử dụng một định nghĩa khác để tính biến động trễ IP. Biến động trễ IP có thể đƣợc xác định bằng cách lấy giá trị IPTD lớn nhất trừ đi giá trị IPTD nhỏ nhất trong một khoảng thời gian đo ngắn:
IPDV =IPTDmax – IPTDmin
IPTDmax là giá trị IPTD lớn nhất trong một khoảng thời gian đo. IPTDmin là giá trị IPTD nhỏ nhất trong một khoảng thời gian đo.
Một số giá trị của IPDV đƣợc lấy trong một khoảng thời gia tƣơng đối dài, bao gồm vài khoảng thời gian ngắn. Các giá trị này có ngƣỡng cần đạt là 95%. Đây là một phƣơng pháp đơn giản và tƣơng đối chính xác để tính toán IPDV của ứng dụng thời gian thực. Khoảng thời gian đo đạc ảnh hƣởng đến khả năng các tham số nắm bắt đƣợc những biến đối tần số thấp và tần số cao của trễ gói IP.
3.2.3 Khoảng thời gian đo đạc đánh giá chất lƣợng
Các khoảng thời gian đo đạc lý tƣởng để đánh giá chất lƣợng truyền tải phải đáp ứng một số yêu cầu sau:
1.00E-03 1.00E-02 1.00E-01 1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 Mấ t g ói to àn b ộ Mứs ngƣỡng IPDV Mât gói toàn bộ với IPLR=0,001
56
Đủ dài để truyền hết các gói tin trong luồng gói, với những tỉ lệ và ngƣỡng giá trị cho trƣớc.
Đủ dài để phản ánh một giai đoạn thời gian sử dụng dịch vụ điển hình. Đủ ngắn để đảm bảo cho sự cân bằng của chất lƣợng có thể chấp nhận
đƣợc trong mỗi khoảng thời gian.
Đủ ngắn để thực hiện các công việc đo đạc thực tế.
Để đánh giá chất lƣợng thoại, một khoảng thời gian tối thiểu từ 10 đến 20 giây với tốc độ gói điển hình ( từ 50 đến 100 gói trên 1 giây) và các khoảng thời gian nên có hạn chế tối đa ở mức một vài phút. Ở đây giá trị 1 phút là phù hợp và trong mọi trƣờng hợp đo, các giá trị thời gian đƣợc sử dụng cùng với các giả thiết đặt ra phải đƣợc xác định chính xác .
3.2.4 Kích thƣớc gói tin dể đánh giá chất lƣợng
Kích thƣớc gói tin ảnh hƣởng đến hầu hết các kết quả đo của các tham số chất lƣợng. Nếu có nhiều luồng gói tin đƣợc truyền đi, sẽ có nhiều loại kích thƣớc gói tin đƣợc xác định tƣơng ứng để đánh giá. Tuy nhiên việc đánh giá đƣợc đơn giản hoá bằng một kích thƣớc gói duy nhất khi đánh giá IPDV, hoặc khi đánh giá các luồng gói tin có nguồn truyền tin tốc độ bít cố định, dẫn đến nên sử dụng trƣờng thông tin có kích thƣớc cố định. Kích thƣớc trƣờng thông tin tốt nhất là 160 ơc tec hoặc 1500 ớc tec và phải đƣợc thông báo cụ thể. Trƣờng thông tin 1500 ớc tec nên đƣợc sử dụng để dự đoán chất lƣợng IP khi đo thử ở các lớp dƣới, ví dụ nhƣ là đo lỗi bit.