Để đảm bảo QoS, các bộ định tuyến IP cần có các chức năng đƣợc chỉ ra trong hình vẽ dƣới đây sắp xếp theo hƣớng đi của luồng dữ liệu từ đầu vào tới đầu ra của bộ định tuyến.
Hình 2.10. Các chức năng đảm bảo QoS của bộ định tuyến IP
Hai nhiệm vụ của bộ định tuyến là phân loại gói và xử lý gói theo loại đã đƣợc phân chia. Nhiệm vụ thứ nhất bao gồm các khối chức năng đánh dấu gói và phân loại gói. Nhiệm vụ thứ hai gồm các khối chức năng chính sách lƣu lƣợng, quản lý hàng đợi tích cực, lập lịch gói và chia cắt lƣu lƣợng.
(i) Đánh dấu gói tin IP
Chức năng đánh dấu gói đặt các bít nhị phân vào trƣờng chức năng đặc biệt của tiêu đề gói tin IP nhằm phân biệt kiểu của gói tin IP với các gói tin IP khác. Các gói tin đã đƣợc đánh dấu khi đến một cổng đầu vào vẫn có thể đƣợc đánh dấu lại nếu các giá trị đã đƣợc đánh dấu vi phạm chính sách của bộ định tuyến đang thực hiện chuyển gói. Ví dụ, nếu một gói đƣợc chuyển qua nhiều vùng dịch vụ phân biệt, các gói tin sẽ đƣợc đánh dấu nhiều lần để phù hợp với các thỏa thuận mức dịch vụ SLA giữa các vùng. Trƣờng hợp các gói tin chƣa đƣợc đánh dấu sẽ đƣợc đánh dấu để nhận giá trị phù hợp với chính sách của bộ định tuyến.
(ii) Phân loại gói tin IP
Phân loại gói đƣợc sử dụng để nhóm các gói IP theo luật phân lớp dịch vụ. Các gói IP đƣợc lựa chọn trên các trƣờng chức năng của tiêu đề IP sử dụng cho đánh dấu gói IP. Phân loại gói tin IP thƣờng sử dụng hai phƣơng pháp:
Phân loại đa trƣờng MF (Multi-Field)
Trong phƣơng pháp này, các gói tin đƣợc phân loại dựa trên tổ hợp các giá trị của một hoặc nhiều trƣờng chức năng trong tiêu đề IP. Bên cạnh đó, các tham số khác nhƣ nhận dạng giao diện cổng vào cũng có thể sử dụng cho mục đích phân loại.
Phân loại kết hợp hành vi BA (Behavior Aggregate)
Phƣơng pháp này thực hiện phân loại các gói dựa trên trƣờng chức năng chứa giá trị điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP.
Hình 2.12. Phương pháp phân loại gói theo kết hợp hành vi
(iii)Chính sách lưu lượng
Chính sách lƣu lƣợng đƣợc sử dụng nhằm kiểm tra các luồng lƣu lƣợng gói tin IP đến trên các cổng đầu vào của bộ định tuyến có phù hợp với các tốc độ lƣu lƣợng đã đƣợc thỏa thuận và xác định hay không.
Chính sách lƣu lƣợng kiểm tra tốc độ lƣu lƣợng đầu vào theo tốc độ thông tin cam kết CIR (Committed Information Rate), tốc độ thông tin đỉnh PIR (Peak Information Rate) và một số tham số phụ nhƣ kích thƣớc bùng nổ đỉnh PBS (Peak Burst Size), kích thƣớc bùng nổ cam kết (Committed Burst Size), kích thƣớc bùng nổ vƣợt ngƣỡng EBS (Excess Burst Size).
(iv)Quản lý hàng đợi tích cực
Quản lý hàng đợi tích cực AQM (Active Queue Management) là một kỹ thuật điều khiển chống tắc nghẽn. Ý tƣởng chính của kỹ thuật này là dự đoán trƣớc khả năng tắc nghẽn và đƣa ra một số hoạt động điều khiển để chống lại hoặc giảm thiểu khả năng tắc nghẽn. Ba kỹ thuật cơ bản thƣờng áp dụng trong quản lý hàng đợi là loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên RED (Random Early Discarding), loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên theo trọng số WRED (Weighted Random Early Discarding) và thông báo tắc nghẽn rõ ràng ECN (Explicit congestion Notification).
Hai kỹ thuật RED và WRED liên quan tới các hoạt động trong hàng đợi, không liên quan trực tiếp tới thiết bị đầu cuối. ECN đƣa ra cách tiếp cận liên quan trực tiếp tới thiết bị đầu cuối.
(v) Lập lịch cho gói tin
Lập lịch cho gói tin IP thực hiện thiết lập thứ tự cho các gói ra khỏi hàng đợi, dựa trên đặc tính của cổng đầu ra, các gói tin sẽ đƣợc phân bố và chuyển tới đầu ra theo luật. Kỹ thuật lập lịch là mấu chốt trung tâm của chất lƣợng dịch vụ và là thƣớc đo công nghệ giữa các nhà cung cấp khác nhau.
Một số kiểu lập lịch thƣờng sử dụng là vào trƣớc ra trƣớc FIFO (First in - First out), hàng đợi ƣu tiên PQ (Priority Queuing), hàng đợi cân bằng FQ (Fair Queuing), hàng đợi quay vòng theo trọng số WRR (Weighted Round Robin), hàng đợi cân bằng
Phân loại kết hợp hành vi BA
theo trọng số WFQ (Weighted Fair Queuing) và hàng đợi cân bằng trọng số dựa theo lớp (Class–based WFQ).
(vi)Chia cắt lưu lượng
Chia cắt lƣu lƣợng để thay đổi tốc độ luồng lƣu lƣợng đến giúp điều hòa lƣu lƣợng với đầu ra. Nếu lƣu lƣợng đầu vào có độ bùng nổ cao, luồng lƣu lƣợng cần phải đệm để đầu ra bớt bùng nổ và mềm hơn. Việc điều chỉnh tốc độ lƣu lƣợng giống nhƣ một quá trình dừng và đi, thời gian trễ tại bộ đệm sẽ làm các gói tại đầu ra đƣợc điều chỉnh theo yêu cầu. Hai dạng chia cắt lƣu lƣợng hay đƣợc dùng là chia cắt lƣu lƣợng thuần và chia cắt lƣu lƣợng gáo rò.