2.5.3. Các vấn đề để đảm bảo chất lượng dịch vụ
Một cơ cấu đảm bảo chất lượng dịch vụ chung nhất gồm 3 phần chính: cung cấp QoS, điều khiển QoS và quản lý QoS được trình bày như Hình 2.18.
Hình 2. 18. Các thành phần trong cơ cấu đảm bảo chất lượng dịch vụ dịch vụ
Cung cấp chất lượng dịch vụ đưa ra hàng loạt các kỹ thuật nhằm thiết lập luồng và các giai đoạn thỏa thuận tài nguyên nhằm đảm bảo QoS từ đầu cuối tới đầu cuối.
Điều khiển chất lượng dịch vụ đưa ra hàng loạt các hành vi điều khiển như lập lịch, chia gói lập chính sách và điều khiển luồng.
Quản lý chất lượng dịch vụ nhằm giám sát, điều đình lại tài nguyên và duy trì các điều kiện đảm bảo QoS.
2.5.3.1. Cung cấp chất lượng dịch vụ
Cơ cấu cung cấp QoS bao gồm ánh xạ QoS, kiểm tra quản lý và dành trước tài nguyên.
Module ánh xạ QoS thực hiện các chức năng biên dịch giữa các thể hiện
Cơ cấu QoS
1. Ánh xạ QoS 2. Kiểm tra quản lý 3. Dành trước tài nguyên
Cung cấp QoS
1. Lập lịch luồng 2. Chia lưu lượng 3. Chính sách luồng 4. Điều khiển luồng 5. Đồng bộ luồng 1. Giám sát QoS 2. Độ khả dụng QoS 3. Giảm cấp QoS 4. Duy trì QoS 5. Mở rộng QoS
vụ thông qua các tham số trừu tượng như tốc độ trung bình, băng thơng khả dụng, trễ, mất gói tin và các yêu cầu về trễ; một thực thể sẽ biên dịch chúng thành các lớp dịch vụ để sử dụng cho mục đích dành trước tài nguyên.
Module kiểm tra quản lý QoS chịu trách nhiệm kiểm tra độ khả dụng của nguồn
tài nguyên so với các yêu cầu và ra quyết định có cho phép các u cầu mới hoặc khơng. Một khi yêu cầu đảm bảo QoS từ đầu cuối tới đầu cuối cần tài nguyên tổng thể, các nguồn tài nguyên được phục vụ dựa trên quyết định điều khiển quản lý nhưng chúng được cam kết khi kiểm tra điều khiển quản lý thành công.
Module báo hiệu và dành trước tài nguyên sắp xếp các nguồn tài nguyên thích
hợp với các đặc tính QoS của người sử dụng. Module quản lý QoS cần các dịch vụ này để xác nhận các kiểm tra điều khiển quản lý thành công hoặc không. Module ánh xạ QoS cần phải quan tâm tới khả năng của các giao thức báo hiệu trước khi ghép các đặc tính QoS vào mức chất lượng mạng.
2.5.3.3. Điều khiển chất lượng dịch vụ
Thành phần điều khiển chất lượng dịch vụ hoạt động theo thước đo thời gian tại các tốc độ truyền thông tin, thành phần này cung cấp điều khiển lưu lượng thời gian thực dựa trên các yêu cầu mức chất lượng dịch vụ từ giai đoạn cung cấp, gồm có:
Module lập lịch luồng quản lý các luồng chuyển tiếp theo cùng một cách thức
ở cả hệ thống kết cuối và mạng. Các luồng có đặc tính riêng tại hệ thống kết cuối sẽ tập hợp và liên kết trong lưu đồ được lập lịch bởi mạng.
Module định hướng luồng điều chỉnh các luồng lưu lượng dựa trên các mức
yêu cầu chất lượng dịch vụ, nó bao gồm các thuật tốn để phân tích và định hướng các luồng tổ hợp tại biên mạng và lập lịch trong mạng để cung cấp hiệu năng cao nhất.
Module chính sách thường sử dụng trong điều kiện lưu lượng người dùng chuyển qua vùng biên quản lý và cần loại bỏ giám sát. Chính sách được sử dụng để theo dõi khi nào nhà cung cấp duy trì các điều kiện chất lượng dịch vụ hoặc không.
Module đồng bộ luồng được yêu cầu để điều khiển các sự kiện tương tác đa
phương tiện theo trình tự và thời gian chính xác.
2.5.4. Kiến trúc cơ bản của chất lượng dịch vụ
Kiến trúc cơ bản đối với việc thực thi QoS bao gồm ba phần cơ sở:
Kỹ thuật phân biệt và đánh dấu QoS cho việc định QoS từ đầu cuối tới đầu cuối giữa các phần tử mạng.
Chất lượng dịch vụ trong các phần tử mạng riêng lẻ (như hàng đợi, sắp xếp và các công cụ hoạch định lưu lượng).
Chức năng kiểm soát, quản lý, hoạch định đối với việc điều khiển và quản trị lưu lượng đầu cuối đến đầu cuối qua mạng.
2.5.4.1. Chất lượng dịch vụ trong các phần tử mạng riêng lẻ
Quản lý tắc nghẽn, quản lý hàng đợi, hiệu suất tuyến và các công cụ hoạch định kiểm soát cung cấp QoS với các phần tử đơn lẻ của mạng.
Quản lý tắc nghẽn
Bởi bản chất bùng nổ tự nhiên của voice, video, dữ liệu, thỉnh thoảng số lượng lưu lượng vượt quá tốc độ của tuyến. Trong trường hợp đó, bộ định tuyến sẽ làm gì? Liệu nó sẽ lưu trữ các lưu lượng trong một hàng đợi và để gói đầu tiên là gói đầu sẽ ra? Hay nó sẽ đặt các gói trong các hàng đợi khác nhau và phục vụ hàng đợi nào đó thường xuyên hơn? Công cụ quản lý tắc nghẽn sẽ quan tâm tới câu hỏi này. Công cụ bao gồm hàng đợi ưu tiên (PQ), hàng đợi tùy ý (CQ), hàng đợi trọng số (WFQ- weighted fair queuing), hàng đợi có trọng số dựa trên cấp độ (CBWFQ-class-base weighted fair queuing).
Quản lý hàng đợi
Bởi vì hàng đợi khơng phải kích thước vơ hạn, nên nó sẽ đầy và tràn. Khi hàng đợi đầy, bất cứ một gói thêm nữa bất kì sẽ khơng thể vào trong hàng đợi và nó sẽ bị bỏ.
thể bảo vệ những gói này khỏi bị bỏ (kể cả những gói ưu tiên cao). Vì vậy cần thiết có một q trình thực hiện hai việc:
Cố gắng đảm bảo rằng hàng đợi khơng bị làm đầy, vì thế cần có một khơng gian cho các gói ưu tiên cao.
Cần có một vài loại tiêu chuẩn đối với việc bỏ một gói có mức ưu tiên thấp trước khi bỏ gói có mức ưu tiên cao.
Phát hiện trọng số sớm ngẫu nhiên (Weighted early random detect-WERD) cung cấp phương thức thực hiện những quá trình này.
Hiệu suất tuyến
Các tuyến tốc độ thấp thường nảy sinh vấn đề với các gói lớn. Ví dụ trễ nối tiếp của gói 1500 byte trong một tuyến 56kbps, như vậy:
Kích thước của gói: 1500byte. 8bit/byte = 12000bit.
Tốc độ tuyến: 56000 bps.
Kết quả: Trễ sẽ là 12000/56000 = 0.214s hay 214ms.
Nếu một gói thoại tới sau một gói kích thước lớn. Trễ của thoại sẽ quá lớn thậm chí ngay cả trước khi gói rời bộ định tuyến. Chia nhỏ tuyến và ghép xen cho phép chia các gói lớn thành các gói nhỏ hơn và ghép xen vào các gói thoại. Ghép xen cũng quan trọng như chia nhỏ. Khơng có lý do gì để chia nhỏ gói mà để những gói thoại theo sau những gói đã được chia nhỏ.
Một yếu tố ảnh hưởng khác nữa là việc loại trừ quá nhiều các bit mào đầu (overhead bit). Ví dụ tiêu đề gói RTP có 40byte, với một tải cỡ nhỏ cũng phải khoảng 20 byte, và trong một số trường hợp thì mào đầu có thể bị gấp đơi.
Hình 2. 19. Kiến trúc cơ bản của chất lượng dịch vụ
Kiểm soát và hoạch định lưu lượng
Hoạch định được sử dụng để tạo một luồng lưu lượng mà giới hạn khả năng băng thơng tối đa của luồng. Nó được sử dụng rất nhiều để tránh vấn đề tràn như đã đề cập ở phần giới thiệu. Ví dụ, nhiều topo mạng sử dụng Frame Relay trong thiết kế hub- and-poke. Trong trường hợp này, điểm trung tâm thường có tuyến băng thơng cao (T1), trong khi các điểm ở xa có băng thơng thấp hơn (384kbps). Trong trường hợp này có thể lưu lượng từ điểm trung tâm sẽ bị tràn tại tuyến băng thông thấp. Hoạch định là một cách hoàn hảo để lưu lượng gần với 384Kbps để tránh tràn ở điểm ở xa. Lưu lượng được lưu trữ tạm thời để truyền dẫn sau đó để duy trì tốc độ đã định.
2.5.4.2. Mơ hình chất lượng QoS/QoE trong IPTV
Chất lượng trải nghiệm (QoE) là một môi trường mà các thành phần cảm nhận được rất khó khăn, hoặc gần như khơng thể trực tiếp đo lường trong hoạt động thực tế theo một cách thức nào đó. Tuy nhiên, các nhà cung cấp dịch vụ có thể thực hiện phép đo khách quan các thông số, hoặc số liệu của chất lượng dịch vụ (QoS), dùng để đánh giá việc thực hiện mạng và phân phối nội dung mà QoE có thể chấp nhận được. Một mơ hình được thiết lập để chỉ ra những thông số quan trọng cung cấp cơ sở đảm bảo chất lượng dịch vụ. Mơ hình gồm có 4 lớp với các thơng số QoS/QoE cho từng lớp