3.3.1 Thiết lập kịch bản và tham số
Phần 3.2 hàng đợi đƣợc sử dụng là FIFO. Trong phần này ta sẽ thiết lập một kịch bản để đánh giá sự ảnh hƣởng độ dài hàng đợi đến trễ, loại bỏ gói. Để thực hiện đánh giá này chỉ cần thay đổi độ dài hàng đợi FIFO. Việc thay đổi độ dài hàng đợi thực hiện bằng cách: nhấp chuột phải vào QoS ⇒Chọn Attributes ⇒Bung cây thƣ mục
FIFO profiles⇒ Trong phần Maximum Queue Size thay đổi kích thƣớc hàng đợi. Hình 3.6 minh họa việc thay đổi độ dài hàng đợi.
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 46
Để đánh giá ảnh hƣởng của hàng đợi đến trễ, loại bỏ gói cần tạo ra hai kịch bản khác nhau sau đó chạy hai kịch bản song song với nhau để đánh giá. Chúng ta sẽ tạo ra một kịch bản có độ dài hàng đợi FIFO là 500 (giá trị đƣợc thiết lập mặc định của FIFO, kịch bản phần 3.2) và một kịch bản có hàng đợi FIFO là 100.
Tạo ra kịch bản FIFO có độ dài hàng đợi là 100 bằng cách:
- Chọn Duplicate Scenario từ thực đơn Scenarios và đặt tên cho hoạt cảnh mới là FIFO100 ⇒ nhấp OK.
- Trong Qos thay đổi độ dài hàng đợi về 100 nhƣ hƣớng dẫn cách thay đổi độ dài hàng đợi.
- Lƣu mô hình lại.
Hình 3.6 Thay đổi độ dài hàng đợi Thực hiện chạy cả 2 kịch bản đồng thời bằng cách:
- Nhấp trái chuột lên thực đơn Scenarios⇒ chọn Manage Scenarios…
- Thay đổi các giá trị bên dƣới cột Results về <collect> hoặc <recollect> cho cả ba hoạt cảnh. Hộp thoại Manage Scenarios có dạng nhƣ hình 3.7.
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 47
Hình 3.7. Tập hợp lại các hoạt cảnh để thực hiện mô phỏng. - Nhấp OK để chạy hai kịch mô phỏng.
3.3.2 Kết quả mô phỏng và nhận xét
Hình 3.8-3.9 là tốc độ loại gói, trễ đầu cuối đến đầu cuối ở hai hàng đợi FIFO có độ dài khác nhau.
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 48
Hình 3.9 Trễ đầu cuối đến đầu cuối của lƣu lƣợng thoại ở hai hàng đợi FIFO có độ dài hàng đợi khác nhau
Từ hai kết quả trên chúng ta thấy hàng đợi có kích thƣớc lớn sẽ làm tăng thêm trễ đầu cuối đến đầu cuối nhƣng lại làm giảm việc loại bỏ gói. Việc thiết lập độ dài hàng đợi ảnh hƣởng đến hiệu năng mạng và nó cần đƣợc xem xét kỹ lƣỡng trƣớc khi cấu hình mạng.
3.4 Kịch bản 3-Ảnh hƣởng của một số hàng đợi đối với từng loại lƣu lƣợng 3.4.1 Thiết lập tham số 3.4.1 Thiết lập tham số
Trong phần này sẽ thiết lập 3 kịch bản về hàng đợi: kịch bản sử dụng hàng đợi FIFO (phần 3.2), kịch bản sử dụng hàng đợi PQ và kịch bản sử dụng hàng đợi WFQ. Phần 3.3.1 hƣớng dẫn cách tạo ra 1 kịch bản nhân bản từ kịch bản trƣớc đó, tạo ra thêm hai kịch bản một kịch bản PQ và một kịch bản WFQ. Phần 3.2 đã hƣớng dẫn cách thiết lập hàng đợi, thay đổi hàng đợi trong kịch bản PQ sang hàng đợi PQ. Với kịch bản WFQ thì thay đổi hàng đợi sang WFQ. Sau đó cho cả 3 kịch bản chạy liên tiếp và lấy ra kết quả.
3.4.2 Kết quả mô phỏng và nhận xét
Hình 3.10 – 3.14 là kết quả về loại bỏ gói ở hàng đợi, tốc độ nhận lƣu lƣợng trung bình của thoại, truyền hình, trễ đầu cuối đến đầu và trễ biến đổi của lƣu lƣợng thoại ở các loại hàng đợi khác nhau. Hình 3.15 là throghput của luồng TCP.
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 49
Hình 3.10 Tốc độ loại bỏ gói ở các hàng đợi FIFO, PQ, WFQ
Hình 3.11 Tốc độ nhận lƣu lƣợng của hội nghị truyền hình ở kịch bản FIFO, PQ, WFQ
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 50
Hình 3.12 Tốc độ nhận lƣu lƣợng của lƣu lƣợng thoại ở kịch bản FIFO, PQ, WFQ
Hình 3.13 Trễ biến đổi của lƣu lƣợng thoại ở kịch bản FIFO, PQ, WFQ
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 51
Hình 3.14 Trễ đầu cuối đến đầu cuối của lƣu lƣợng thoại ở kịch bản FIFO, PQ, WFQ
Hình 3.15 Throughput của luồng TCP ở kịch bản FIFO, PQ, WFQ
Từ kết quả mô phỏng ở trên ta thấy mỗi hàng đợi đƣợc thiết kế cho một mục đích riêng. Đối với lƣu lƣợng thoại thì sử dụng hàng đợi PQ là hiệu quả nhất (trễ , trễ biến đổi là nhỏ nhất, tốc độ nhận lƣu lƣợng thoại là lớn nhất). Hàng đợi WFQ cấp phát
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 52
băng thông cho các lƣu lƣợng khác nhau công bằng hơn, và hiệu quả của WFQ cũng gần bằng so với PQ trong việc giảm trễ, mất gói, trễ biến đổi. Hàng đợi FIFO hiệu quả sử dụng là rất thấp.
3.5 Kịch bản 4–Ảnh hƣởng của hàng đợi tích cực tới lƣu lƣợng thời gian thực thực
3.5.1 Thiết lập tham số
Từ kịch bản FIFO đã tạo ra ở trên, ta sẽ tạo thêm 2 kịch bản: một kịch bản về hàng đợi tích cực RED và đặt tên kịch bản này là RED, một kịch bản về hàng đợi tích cực WRED và đặt tên kịch bản này là WRED. RED đƣợc cấu hình với tham số: độ dài hàng đợi lớn nhất là 200, độ dài hàng đợi nhỏ nhất là 100 và mẫu số xác suất loại bỏ gói là 10. WRED cũng có các tham số giống nhƣ ở RED.
Để cấu hình hàng đợi RED bằng cách: nhấp chuột phải vào QoS chọn
Attributes ⇒ Bung cây thƣ mục FIFO profiles ⇒ Trong RED Status chọn là RED enable cho kịch bản RED, chọn là WRED enable cho kịch bản WRED. Sau khi tạo ra 3 kịch bản, cho 3 kịch bản chạy liên tiếp để lấy ra kết quả mô phỏng.
3.5.2 Kết quả mô phỏng và nhận xét
Hình 3.16 Trễ đầu cuối đến đầu cuối của lƣu lƣợng thoại ở kịch bản FIFO, RED, WRED
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 53
Hình 3.17 Trễ biến đổi của lƣu lƣợng thoại ở kịch bản FIFO, RED, WRED Hình 3.16 – 3.17 là kết quả ảnh hƣởng của trễ, biến đổi trễ đối với lƣu lƣợng thoại. Từ kết quả mô phỏng chúng ta thấy sử dụng hàng đợi tích cực có tác dụng giảm trễ hàng đợi của các lƣu lƣợng yêu cầu thời gian thực. WRED có phần hiệu quả hơn sử dụng RED trong việc làm giảm trễ, và giảm trễ biến đổi.
3.6 Kịch bản 5 – Chính sách lƣu lƣợng
3.6.1 Thiết lập tham số
Trong phần này sẽ mô phỏng về kỹ thuật chính sách lƣu lƣợng. Trong phần 3.4 chúng ta đã tạo ra kịch bản có tên là PQ. Từ kịch bản PQ tạo ra một kịch bản nhân bản và đặt tên kịch bản mới là PQ_policy. Tuy nhiên trong kịch bản PQ_policy thay đổi luồng FTP-1 từ mức ƣu tiên từ 4 xuống mức ƣu tiên 2. Từ kịch bản PQ_policy nhân bản để tạo ra một kịch bản mới có tên là traffic_policy. Trong kịch bản traffic_policy chúng ta sẽ sử dụng chính sách lƣu lƣợng ở đầu vào ở bộ định tuyến R1 (giữa liên kết R1 và video). Chính sách lƣu lƣợng này có quy tắc nhƣ sau:
- Thực hiện ở đầu vào.
- Cho phép nhận lƣu lƣợng ở đầu vào với tốc độ trung bình 500kpbs.
- Các gói đi vào đƣợc đánh dấu lại với mức ƣu tiên 0 ( nỗ lực tối đa) nếu phù hợp với tốc độ trung bình.
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 54
Kịch bản traffic_policy giống nhƣ việc khách hàng có thể có đƣờng truyền vật lý 10Mpbs nhƣng chỉ có thể gửi với tốc độ tối đa 500kpbs. Trong kịch bản traffic_policy để thực hiện chính sách lƣu lƣợng ở đầu vào thực hiện các bƣớc sau:
- Bƣớc 1: Thiết lập chính sách lƣu lƣợng.
- Bƣớc 2: Áp dụng chính sách lƣu lƣợng vào một giao diện cụ thể
Bƣớc 1: Thiết lập chính sách lƣu lƣợng. Thực hiện các bƣớc sau: nhấp chuột phải vào QoS ⇒Edit attributes ⇒ Bung cây thƣ mục CAR profiles⇒ Đặt tên Name là Custom ⇒ Thiết lập rows (1) ⇒ Chuyển xuống hàng Rate limit ⇒ Thiết lập Average rate (500,000bps), Normal burst size (1Mbit), Excess burst size (2Mbit) ⇒ Chuyển xuống hàng Conforming traffic policy ⇒ Thiết lập Set precedence là Best effort (0). Hình 3.18 mô tả cách thiết lập chính sách lƣu lƣợng.
Hình 3.18 Thiết lập chính sách lƣu lƣợng
Bƣớc 2: Áp dụng chính sách lƣu lƣợng vào một giao diện cụ thể. Nhấp chuột phải vào R1 ⇒ Edit attributes ⇒ Chuyển xuống hàng IP ⇒ Chuyển xuống IP QoS parameters ⇒ Nhấp chuột phải vào Interface information thay đổi rows (2) ⇒ Trong hàng 2 thay đổi Name ( IF2 – giao diện của R1) ⇒ Nhấp chuột phải vào QoS Scheme chọn Edit ⇒ Thay đổi Type là Inbound policing ⇒ Name là Custom. Hình 3.19 mô tả cách áp dụng chính sách lƣu lƣợng vào một giao diện.
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 55
Hình 3.19 Áp dụng chính sách lƣu lƣợng vào một giao diện
Sau khi thiết lập đƣợc hai kịch bản PQ_policy và traffic_policy cho hai kịch bản này chạy cùng nhau và lấy ra kết quả so sánh.
3.6.2 Kết quả mô phỏng
Hình 3.20 là kết quả throughput của luồng FTP-1. Hình 3.21 là throughput từ R2 đến Video_server.
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 56
Hình 3.20 Throughput của luồng FTP-1 kịch bản policy_traffic và PQ_policy
Hình 3.21 Throughput từ R2 đến Video_server kịch bản policy_traffic và PQ_policy
Nhƣ kết quả mô phỏng chúng ta thấy chính sách lƣu lƣợng có thể hạn chế tốc độ nhận vào ở một giao diện. Chính sách lƣu lƣợng thƣờng đƣợc sử dụng ở những giao diện kết nối đến các khách hàng để hạn chế tốc độ truy nhập của khách hàng vào mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ. Chính sách lƣu lƣợng có thể đánh dấu lại lƣu lƣợng.
3.7 Kết luận chƣơng III
Chƣơng III giới thiệu về phần mềm mô phỏng opnet và sử dụng công cụ mô phỏng này để đánh giá ảnh hƣởng của một số kỹ thuật tránh nghẽn và quản lý nghẽn. Thông qua mô phỏng về kỹ thuật quản lý nghẽn ta thấy mỗi một kỹ thuật quản lý nghẽn đƣợc đƣa ra để nhằm đạt một mục tiêu riêng cho mỗi loại lƣu lƣợng. Vì vậy trong hệ thống mạng thực tế cần có chiến lƣợc sử dụng hàng đợi phù hợp để đạt hiệu quả sử dụng mạng cao. Độ dài hàng đợi có ảnh hƣởng đến trễ của các loại lƣu lƣợng. Để giảm trễ do hàng đợi cần sử dụng hàng đợi tích cực để giảm trễ. Trong chƣơng này cũng mô phỏng về kỹ thuật chính sách lƣu lƣợng. Kỹ thuật này thƣờng đƣợc nhà cung cấp dịch
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 57
vụ sử dụng để giám sát lƣu lƣợng đến của khách hàng, đối với mỗi lƣu lƣợng của khách hàng có thể áp dụng những chính sách khác nhau.
KẾT LUẬN CHUNG
Trong tƣơng lai mạng IP đang chiếm ƣu thế trên thị trƣờng viễn thông thế giới. Đồ án “Chất lƣợng dịch vụ mạng IP” đƣa ra khái niệm và một số vấn đề trong việc thực thi chất lƣợng dịch vụ trong hệ thống mạng IP. Đồ án gồm 3 chƣơng:
Chƣơng I: Giới thiệu chất lƣợng dịch vụ. Trong chƣơng này đƣa ra các khái niệm về chất lƣợng dịch vụ của ITU và ETSI. Cả ITU và ETSI đều sử dụng định nghĩa trong E.800 của ITU: “ Chất lượng dịch vụ (QoS) là tập hợp những ảnh hưởng trong quá trình thực hiện dịch vụ, những ảnh hưởng đó xác định mức độ hài lòng của người sử dụng dịch vụ”. Từ định nghĩa về chất lƣợng dịch vụ mà với mỗi hƣớng nghiên cứu có thể sử dụng theo các quan điểm khác nhau, thay đổi từ mức độ cảm nhận của ngƣời dùng đến tập các tham số ảnh hƣởng đến chất lƣợng dịch vụ. ITU và ETSI cũng đƣa ra một số phân lớp dịch vụ. Mỗi phân lớp dịch vụ có những đặc điểm riêng, và cần yêu cầu một chất lƣợng dịch vụ riêng. ITU đã đƣa ra một số tham số để đánh giá chất lƣợng mạng IP trong Y.1540 đối với từng dịch vụ trong Y.1541. Chƣơng I xem xét chất lƣợng dịch vụ mạng khi thoại và dữ liệu đƣợc hợp nhất trong một hạ tầng mạng duy nhất là mạng IP. Cuối chƣơng I đƣa ra 3 bƣớc để thực hiện chất lƣợng dịch vụ cho một mạng IP.
Chƣơng II: Thực thi QoS. Trong chƣơng này đƣa ra 3 mô hình để thực thi chất lƣợng dịch vụ: mô hình best-effort, mô hình DiffServ, mô hình IntServ. Mô hình best- effort đang đƣợc sử dụng cho internet ngày nay. Mô hình DiffServ có đƣợc nhiều ƣu điểm hơn so với hai mô hình best-effort và mô hình IntServ. Mô hình Diffserv dễ dàng mở rộng, có thể đƣợc áp dụng cho một mạng có quy mô lớn. Mô hình IntServ có thể đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cho các dịch vụ khác nhau nhƣng khó khăn trong việc mở rộng, thực thi trong một mạng lớn. Khó khăn lớn nhất trong thực thi mô hình DiffServ là thực hiện thực thi đồng nhất các chính sách trong toàn mạng. Có nhiều kỹ thuật để thực thi chất lƣợng dịch vụ nhƣng có 4 kỹ thuật đƣợc sử dụng nhiều là: kỹ thuật phân loại và đánh dấu, kỹ thuật quản lý nghẽn, kỹ thuật sử dụng chính sách lƣu lƣợng và định hình lƣu lƣợng. Kỹ thuật phân loại và đánh dấu giúp cho thiết bị mạng phân loại đƣợc lƣu lƣợng và nhận dạng đƣợc kiểu hành vi áp dụng đến gói đó. Kỹ thuật quản lý
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 58
nghẽn sử dụng dùng để lập lịch các gói khi đầu ra bị nghẽn. Kỹ thuật quản lý nghẽn sử dụng hàng đợi để lập lịch ví dụ nhƣ hàng đợi FIFO, PQ, WFQ… Mỗi hàng đợi đƣợc thiết kế cho một loại lƣu lƣợng xác định. Ngoài việc quản lý nghẽn còn có thể sử dụng các phƣơng pháp tránh nghẽn để giảm nghẽn trong mạng ví dụ nhƣ sử dụng giao thức TCP, hay sử dụng RED, WRED. Kỹ thuật chính sách lƣu lƣợng đƣợc sử dụng để đo kiểm xem lƣu lƣợng của khách hàng đến nhà cung cấp dịch vụ có vƣợt quá tốc độ đã đƣợc thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ hay không. Nếu lƣu lƣợng là vƣợt quá so với thỏa thuận thì lƣu lƣợng đó có thể bị loại bỏ hay đƣợc đánh dấu với mức ƣu tiên nhỏ hơn. Kỹ thuật định hình lƣu lƣợng đƣợc sử dụng để thay đổi tốc độ luồng lƣu lƣợng vào đến một tốc độ luồng đầu ra bằng phẳng.
Chƣơng III: Đánh giá một số ảnh hƣởng đến thực thi QoS thông qua phần mềm mô phỏng Opnet. Trong chƣơng này giới thiệu về phần mềm opnet, cách thiết lập một số kịch bản đơn giản. Thông qua các kịch bản này đánh giá hiệu quả sử dụng của một số kỹ thuật thƣờng đƣợc sử dụng để đảm bảo chất lƣợng dịch vụ. Chƣơng III xem xét đánh giá ảnh hƣởng của kỹ thuật lập lịch, tránh nghẽn đến các loại lƣu lƣợng khác nhau. Trong chƣơng này cũng mô phỏng kỹ thuật chính sách lƣu lƣợng thƣờng đƣợc nhà cung cấp dịch vụ sử dụng để đo lƣờng tốc độ lƣu lƣợng của khách hàng.
Đồ án “ Chất lƣợng dịch vụ mạng IP” chỉ mới chỉ đƣợc xem xét ở mức cơ bản về chất lƣợng dịch vụ mạng IP. Đối với mỗi vấn đề cần xem xét, nghiên cứu sâu hơn. Trong phần mô phỏng mới chỉ đƣa ra đƣợc các kịch bản đơn giản để sử dụng đánh giá về mặt trực quan chƣa thực sự đánh giá đúng mức ảnh hƣởng đối với một hệ thống mạng IP thực tế đối với từng loại lƣu lƣợng. Với những kiến thức cơ bản trên hi vọng trong tƣơng lai em có thể sử dụng phần mềm Opnet để mô phỏng hệ thống mạng IP trong thực tế qua đó đánh giá chất lƣợng dịch vụ mạng IP trong thực tế.
Sinh viên: Trần Năng Lực – Lớp: D06VT1 59
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Kun I.Park, QoS in packet networks, Springer, 2005.
2. Mario Morchesem, QoS over heterogeneous networks, Wiley, 2007.
3. Cisco systems Inc, Cisco application analysis solution standard models user guide, Cisco, 2005.
4. Cisco systems Inc, Implementing Cisco QoS v2.2, volume 1, 2, Cisco, 2006. 5. Ths. Hoàng Trọng Minh, Ths. Nguyễn Thanh Trà, Kỹ thuật chuyển mạch 1,