H- fiparn bít
4.2. MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ỨNG DỤNG THỜ
GIAN THỰC TRÊN INTERNET
4.2.1. Quảng bá nhóm M u lt ic a s t là c ơ c h ê tr u y ề n t in tr o n g đ ó n ú t g ử i c ó th ể t r u y ề n c á c g ó i đ ồ n g th ờ i tớ i n h iề u n ú t đ íc h . T r o n g m ạ n g IP c ó 3 c ơ c h ế tr u y ề n t in là p h á t đ ơ n ( u n ic a s t ) , q u ả n g b á ( b r o a d c a s t) v à q u ả n g b á n h ó m . P h á t đ ơ n là p h ư ơ n g th ứ c t r u y ề n đ iể m tớ i đ iể m . Quàno b á là p h ư ơ n g th ứ c tr u y ề n tớ i m ộ t m ạ n a c o n , m ọ i m á y t r o n g m ạ n g c o n đ ề u c ù n g n h ậ n n h ữ n g g ó i. C ò n q u á n ơ b á n h ó m c h o p h é p t r u y ề n đ ồ n g th ờ i tớ i b ấ t k ỳ n ú t n à o tr ẽ n m ạ n g k h i n ó đ ă n g k ý là m th à n h v iê n c ủ a m ộ t n h ó m q u ả n g b á n h ó m . Ư u đ iế m c h ín h c ủ a q u á n g b á n h ó m là k h á n ă n g g iả m lư u lư ợ n g m ạ n g . C á c g ó i d ù n g c h u n g liê n k ế t tr ê n đ ư ờ n g đ i tớ i đ íc h . B ê n g ử i c h i t r u y ề n m ộ t g ó i v à n h â n b ả n n ó k h i c ầ n t h iế t, tạ i c á c n h á n h c ủ a c â y q u ả n g b á n h ó m , tớ i c á c n ú t n h ậ n ( H ì n h 4 . 1 ) . Q u ả n g b á n h ó m c ó th ể d ù n g đ ể - t r u y ề n b ấ t k ỳ d ạ n g d ữ liệ u n à o , k ể c ả d ữ liệ u v ă n b ả n (n h ư tr o n g c á c ứ n g d u n g tr u y ề n b à i g iả n g ) , n h u n g tín h ư u v iệ t c ủ a n ó th ể h iệ n c h ủ y ê u tr o n a v iệ c t r u y ề n d ữ liệ u th ờ i g ia n th ự c c ủ a c á c ứ n g d ụ n g c ó n h iề u n ú t đ ồ n g th ờ i th a m g ia ( n h ư v id e o - t h e o - y ê u - c ầ u h a y h ộ i n g h ị â m th a n h ).
H ì n h 4 .1 . M ô h ìn h c á c m á y tín h th u ộ c n h ó m q u ả n g b á n h ó m
Báo đám chất lương dich vu trong hối nghi truyền hình qua Internet
Một phiên quảng bá nhóm được xác dinh bời địa chí nhóm quảng bá nhóm. Bất kv nút dầu cuối nào cũng có thể gửi tới nhóm quảng bá nhóm bằng cách gán địa chỉ nhổm quảng bá nhóm làm địa chí đích của gói. Địa chỉ IP lớp D được gán cho các nứt thum gia nhóm quảng bá nhóm. 4 bít đầu của lớp D được đặt bằng “ 1110” . 28 bit còn lại dùng làm định danh nhóm quảng bá nhóm. Các địa chỉ được sử dụng từ 22'4.0.0.0 đến 239.255.255.255. Một nút khi tham gia vào các nhóm quảng bá nhóm, ngoài địa chí IP phát đơn ra, nó sẽ có thêm địa chỉ quảng bá nhóm của từng nhóm.
Khi một nút muốn tham gia một nhóm quảng bá nhóm nào đó, nó dùng giao thức IGMP (Internet Group [Management Protocol) đé gửi thông báo yêu cầu tới bộ định tuyến quáng bá nhóm cục bộ. IGMP cũns được dùng bởi các bộ định tuyến để định kỳ kiếm tra xem một nhóm quảng bá nhóm mà nó biết có còn hoạt động không. Nó làm việc này bằng cách định kỳ truyền đi các truy vấn tới tất cả các máy trorm mạng con của minh đế xác định các máy còn tham gia vào nhóm quảng bá nhóm. Máy sẽ trá lời bằng cách gửi tới bộ định tuyến các thông báo tliành viên cho mỗi nhóm mà nó tham gia. Nếu không có máy nào trả lời, nhóm sẽ bị loại bỏ. Mỗi khi nhận được gói quáng bá nhóm gửi tới một nhóm, bộ định tuyến sẽ kiếm tra xem trong mạng có thành viên của nhóm đó không. Nếu có, nó chuyển tiếp gói vào mạng con của mình. Nếu không, gói sẽ bị hủy. Bất kỳ khi nào nút muốn rời khỏi nhóm, nó cũng có thè gửi thông báo IGMP yêu cầu rời bỏ tới bộ định tuyến quảng bá nhóm cục bộ.
Đế chuyến tiếp gói quảng bá nhóm trên Internet, đòi hỏi phải có những giao thức dẫn đường quảng bá nhóm. Gói quảng bá nhóm được dẫn đường theo các cây có gốc là nút gửi và bao gồm tất cả các nút nhận là các lá của cây. Các thuật toán dẫn đường quảng bá nhóm có nhiệm vụ xây dựng các cày quảng bá nhóm. Các bộ định tuyến trên cây chi chuyến tiếp gói theo các nhánh đi tới đích là các nút nhận thuộc nhóm quáng bá nhóm. Các giao thức dẫn đường quảng bá nhóm hiện tại bao gồm DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol), MOSPF (Multicast Open Shortest Path First). PIM (Protocol Independent Multicast).
Báo dám chất lương dỉch vu trong hối nghi truyền hỉnh qua Internet
DVMRP đươc sử dụng để tính toán đường di cho các gói trên mạng với nhiều đường dẫn tới một nơi nhận. Đường đi này dựa trên tập hợp các chặng để tới đích và báng quy định các chặng được xây dựng bởi các bộ định tuyến, các trao đổi giữa các bộ định tuvến với nhau.
MOSPF - thuộc loại giao thức Interior Gateway Protocol (IGP), là phiên bản mở rộng cùa OSPF. Nó được thiết kế để phân phối thông tin cấu trúc phát đơn giữa các bộ định tuyến thuộc hệ thống tự trị đơn. OSPF dựa trên thuật toán trạng thái liên kết đế tính toán đường đi nhanh nhất với số đường phải qua nhỏ nhất, bên cạnh hiệu quả tính toán đường đi, OSPF là một hê chuẩn mở rộng hỗ trợ dẫn đường phân cấp, cân bằng tải, nhập thông tin dẫn đường từ bên ngoài.
PIM là một khái niệm dẫn đường mới. Các giao thức dẫn đưòng quảng bá nhóm đểu dựa vào một giao thức dẫn đường phát đơn cụ thế để cập nhặt thông tin vẻ đườn<ĩ đi. Với PIM, nó cũng cần một giao thức như vậy, nhung độc lập hoàn toàn với các cơ chế của giao thức phát đơn đó. PIM xây dựng hai chê độ làm việc dày đặc và thưa thót. Chế độ dày đặc làm việc như DVMRP: nó chuyên tiếp gói trên tất cả các giao diện đi. một điều lãng phí nếu không có đủ thành viên để nhận gói. Chế độ thưa thớt tránh sự lãng phí trên khi các thành viên nhóm phãn bố thưa thớt bằng cách tạo ra điếm gặp gỡ (rendervouz point) là nơi mọi thành viên gửi nhóm qua.
4.2.2. Kiên trúc Internet đa dịch vụ
Sự ứng dụng rộng rãi của các ứng dụng thời gian thực đòi hỏi mạng Internet phải có khả năng hỗ trợ chất lượng dịch vụ: nó phải cung cấp nhiều lớp dịch vụ khác nhau và cho phép ứns dụng lựa chon lớp dịch vụ phù hợp. Kiến trúc Internet đa dịch vụ là một mô hình dịch vụ mới trên Internet cung cấp khả năn? này. Kiến trúc Internet đa dịch vụ bao gồm ba thành phần cơ bản là:
( 1 ) Các cam kết dịch vụ: Định nghĩa các lớp dịch vụ mà mạng cung cấp cho ứng duns.o . o
(2) Cơ chế cài đặt dịch vụ: Các cơ chế cho phép mạng cung cấp các dịch vụ định n°hla bới (1 ).
Bảo đảm chất lương dich vu trong hòi nghi truyền hinh qua Internet
(3) Giao diện dịch vụ: Cơ chế để ứng dụng yêu cầu dịch vụ với mạng.
Sau đây chúng tôi sẽ trình bày về tìmg thành phần kể trên
4.2.2.1. Các cam kết dịch vụ
Kiến trúc Internet đa dịch vụ định nghĩa hai lớp dịch vụ thời gian thực mới bên cạnh lớp dịch vụ best-effort đã tồn tại:
Dịch vụ Báo đảm (Guaranteed Service): Cung cấp một chặn trên độ trễ tin cậy (toán học), bảo đảm không bị mất mát gói do tràn hàng đợi, giữ cho luồng dữ liệu luôn nằm trong khuôn dạng qui định bởi các tham số đặc tả lưu lượng. Dịch vụ này đáp ứns yêu cầu của các ứng dụng thời gian thực cứng, như mô phỏng mạch hay tính toán khoa học phàn tán, vốn luôn đòi hỏi một độ trễ xác định.
Độ trễ của một gói gồm hai phần: độ trễ đường truyền, bao gồm độ trễ truyển dẫn tín hiệu và thời gian xử lý tại các bộ định tuyến; và độ trễ hàng đợi, là thời gian dữ liệu phải lưu tại vùng đệm của bộ định tuyến trước khi được chuyển tiếp đi. Độ trễ đường truyền là giá trị không đổi, chí phụ thuộc vào tùng đường đi cụ thể của luồng dừ liệu, trong khi độ trễ hàng đợi là giá trị biến đổi. Dịch vụ bảo đảm không cố gắng tối thiếu hoá jitter (sự biến thiên độ trễ), mà chỉ kiểm soát độ trễ hàng đợi lớn nhất khi chuyên tiếp một gói dữ liệu qua mạng. Cơ sở của dịch vụ bảo đảm là các thuật toán lập lịch hàng đợi có bảo đảm độ trễ, đặc biệt là thuật toán WFQ (Weighted Fair Queuing).
Dịch vụ tai được kiểm soát (Controlled-Load Service): Không giống như dịch vụ báo đám, dịch vụ tải được điều khiển không đưa ra cam kết mang tính định lượng nào vể chất lượng dịch vụ. Mục đích của nó là nâng cao chất lượng của các úng dụnơ thích nghi độ trễ. Các ứng dụng này khi sử dụng dịch vụ best-effort, thường làm việc tốt nếu không xảy ra tinh trạng tấc nghẽn, nhimg hiệu suất giảm đi nhanh chóng trong điểu kiện mạng quá tải. Nếu luồng được chấp nhận sử dụng dịch vụ tái được điều khiển, bộ định tuyến cung cấp dịch vụ cho iuồng tương tự như luồng dược hưởng dịch vụ best-effort khi mạng có tải nhẹ. Sự khác biệt quan trọnơ là
Báo dám chất lương dich vu trong hôi nghi truvén hinh qua internet
lu ồ n g c ó tá i đư ợ c đ iề u k h iể n h iệ u s u ấ t k h ô n g b ị ả n h h ư ờ n g n h iề u k h i tả i c ủ a m ạ n g tă n g lè n ( tr o n g m ộ t m ứ c đ ộ n à o đ ó ) . Đ iề u n à y c ó n g h ĩa là , n ó lu ô n b ả o đ ả m r ằ n g :
- M ộ t tỷ lệ c a o c á c g ó i đ ư ợ c tr u y ề n sẽ đ ư ợ c m ạ n g p h â n p h á t đ ế n đ í c h th à n h c ô n g . T ỷ lệ c á c g ó i k h ô n g đ ư ợ c p h â n p h á t th à n h c ô n s p h ả i x ấ p x ỉ v ớ i t ý lệ lỗ i c ơ sở c ủ a đ ư ờ n g tr u y ề n d ữ liệ u . - Đ ộ trễ c ủ a m ộ t t ỷ lệ c a o c á c g ó i k h ô n g v ư ợ t n h iề u s o v ớ i đ ộ trễ t ố i th iế u c ủ a b ấ t k ỳ g ó i n à o . 4.2.2.2. Cư chế cài đặt dịch vụ K iế n tr ú c đ a d ịc h v ụ đ ịn h n g h ĩa c á c th à n h p h ầ n b ổ s u n g c ầ n c à i đ ặ t tạ i c á c p h ầ n tử m ạ n g đ ể đ ả m b ả o c u n g c ấ p h a i d ịc h v ụ k ể tr ê n :
Bộ lập lịch gói (packet scheduler): Đ â y là m o d u le n ề n tả n g c ủ a h ệ th ố n g , là c ơ sớ đ ể đ á m b ả o k h ạ n ă n g c u n « c ấ p d ịc h v ụ th ờ i g ia n th ự c c ủ a p h ầ n tử m ạ n g . M o d u le n à y c ó c h ứ c n ă n g s ắ p x ế p lạ i h à n g đ ợ i ớ đ ầ u ra . N ó đ ư ợ c c à i đ ặ t c á c th u ậ t to á n lậ p lịc h h à n g đ ợ i n h ằ m c h ia x ẻ d ả i th ô n g g iữ a c á c lu ồ n g v à đ ả m b ả o đ ộ trễ c ủ a c h ú n g . T h u ậ t to á n W F Q ( W e ig h t e d F a ir Q u e u e in g ) th ư ờ n g đ ư ợ c d ù n g ở đ â y .
B ộ phàn lớp gói (packet classifier ) : C á c g ó i đ i đ ế n trư ớ c k h i đ ư ợ c lậ p lịc h sẽ đ ư ợ c p h â n th à n h lớ p b ở i b ộ p h â n lớ p g ó i. C á c s ó i th u ộ c c ù n g m ộ t lớ p sẽ n h ậ n d ư ợ c c ù n g m ộ t c á c h x ử lý n h ư n h a u từ b ộ lậ p lịc h g ó i: c h ú n g c ù n g đ ư ợ c đ ư a v à o m ộ t h à n g đ ợ i v ớ i m ứ c c h ấ t lư ợ n g d ịc h v ụ n à o đ ó . V iệ c lự a c h ọ n lớ p c h o g ó i d ự a v à o m ộ t h o ặ c n h iề u trư ờ n g tr o n g p h ầ n tiê u đ ề c ủ a g ó i, n h ư đ ịa c h ỉ IP đ íc h , đ ịa c h i c ổ n g đ íc h , đ ịa c h í c ổ n g n g u ồ n , h o ặ c d ự a v à o c ả p h ầ n tiê u đ ề tầ n g ứ n g d ụ n g .
B ộ quản lý thâm nhập (admission control): D ịc h v ụ th ờ i g ia n th ư c p h ụ
th u ộ c v à o v iệ c th iế t lậ p tr a n g th á i c ủ a b ộ đ ịn h tu y ế n v à th ự c h iệ n c a m k ế t c h o c á c lớ p g ó i n à o đ ó . Đ ể đ ả m b ả o c h o n h ữ n g c a m k ế t đ ó , đ ò i h ỏ i p h ả i c ó tà i n g u y ê n (d ả i th ô n g , b ộ đ ệ m , tà i n g u -y ê n tín h to á n ) n h ấ t đ ịn h , d o đ ó y ê u c ầ u c ó th ể b ị từ c h ố i n ế u tà i n g u y ê n k h ô n s đ á p ứ n g đ ủ . M o d u le q u ả n l ý th â m n h ậ p đ á n h g iá v ề tín h k h ả d ụ n ơ
Báo đảm chất lương dich vu trong hói nghi truyén hinh qua Internet k h á c n h a u n h ằ m sử d ụ n g tố i ưu p h ẩ n tà i n g u y ê n đ ă n g k ý . C á c k iể u W F v à S E p h ù h ợ p v ớ i c á c ứ n g d ụ n g m à th ư ờ n g tạ i m ộ t th ờ i đ iể m c h í c ó m ộ t s ố ít b ê n th a m g ia tr u y ề n d ữ liệ u , c h ẳ n g h ạ n , c á c ứ n g d ụ n g h ộ i th ả o a u d io . C ò n k iể u F F p h ù h ợ p v ớ i c á c ứ n g d ụ n g tr u y ề n v id e o . Duy trì trạng thái mềm: C á c tr ạ n g th á i R S V P ( tr ạ n g th á i đ ư ờ n g đ i v à tr ạ n g t h á i đ ã n g k ý ) lu ô n đ ư ợ c là m tư ơ i đ ịn h k ỳ . C á c th ô n g b á o là m tư ơ i đ ư ợ c g ử i đ i s a u n h ữ n s k h o ả n g th ờ i g ia n là m tư ơ i ( r e fr e s h t im e o u t) . N ế u s a u m ộ t k h o á n g th ờ i a ia n n h ấ t đ ịn h ( c le a n u p t im e o u t ) m à tr ạ n g th á i k h ô n g đ ư ợ c là m tư ơ i, n ó sẽ b ị h ủ y b ỏ . H ì n h 4 . 1 . Q u i t r ì n h đ ặ t c h ỗ C á c h tiế p c ậ n n à y c h o p h é p đ á m b á o a n to à n tr o n g n h ữ n g tìn h h u ố n g x ấ u , tà i n ° u y ê n đ ư ợ c g iá i p h ó n g k h i c ó n h ữ n g sự c ố tạ i c á c p h ầ n tử m ạ n g h o ặ c tạ i c á c ứ n g d ụ n g . T r ạ n g th á i c ũ n g c ó th ế đ ư ợ c h ú y b ó b ở i y ê u c ầ u h ủ v b ỏ .
Trộn các yêu cầu đăng ký: Y ê u c ầ u từ c á c n ú t n h ậ n g ử i lê n n ú t g ử i k h i tớ i c ù n g m ộ t p h ầ n tử m ạ n g sẽ d ư ợ c t r ộ n lạ i v à c h ỉ c ó y ê u c ầ u c a o n h ấ t đ ư ợ c g ứ i tiế p lê n .
Báo đảm chất lương dich vu trong hói nghi truyén hình qua Internet
của tài nguyên và từ đó ra quyết định chấp nhận hay từ chối yêu cầu sử dụng dịch vụ.
Điéu khiến chính sách (policy control): Module này thực hiện các vấn đề về quản trị như ai được cho phép yêu cầu đăng kỷ, lớp dịch vụ (dịch vụ bảo đảm hay dịch vụ tải được kiểm soát) cũng như mức chất lượng dịch vụ mà n"ười sử dụng nào đó được phép yêu cầu.
4.2.2.3. Giao diện dịch vu
Dựa trên giả định tài nguyên mạng luôn luôn thiếu, để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng thời gian thực, mô hình đãng ký tài nguyên đã được sử dụng. Unç dụng đưa ra yêu cầu về chất lượng dịch vụ bằng cách yêu cầu đăng ký trước tài nguyên tại các phần tử mạng. Đáp lại, các phần tử mạng trên đường đi của luồng dữ liệu sẽ dành riêng một phần tài nguyên để đám bảo cung cấp cho luồng dữ liệu mà ứng dụng tạo ra với mức chất lượng dịch vụ mong muốn. Trong kiến trúc Internet đa dịch vụ, phương tiện đê ứng dụng và mạng thương lượng về mức chất lượng dịch vụ là giao thức đăng ký tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol).
Yêu cầu đăng ký tài nguyên trong RSVP là 2 pha: yêu cáu xuất phát từ bèn gửi, đi qua mạng theo đường đi của luồng dữ liệu, tại đây nó cài đật trạng thái đường đi, chứa địa chỉ của nút kề trên và cuối cùng tới bên nhận. Sau đó, bên nhận khởi tạo yêu cầu và gửi tới bên gửi ngược trở lại theo đúng đường đi của luồng dữ liệu. Tại mỗi phần tử mạng, nó cài đặt trạng thái đăng ký (registry status). Tài nsuyên chi thưc sự được dành riêng khi phần tử mạng nhận được yêu cầu từ nút gửi.
Các cơ chế hoạt động cơ bản của RSVP là:
Hổ trợ các kiểu đăng ký tài nguvẻn: WF (Wildcard Filter)-tài nguyên đăng ký được dùng chung, khôns phân biệt nút gửi; SE (Shared Explicit)-tài nguyên đăng ký được dùng chung cho một tập nút gửi được xác định trước; và FF (Fixed Filter)- tài nsuyên được đùn° cho một nút gửi. Việc đưa ra các kiểu đăng ký tài nguyên
Bảo dám chất lương dich vu trong hối nghi truyền hình qua Internet
Điểu này cho phép giảm thiểu lưu lượng tạo ra bởi các thông báo đãng ký tài nguyên. Các thông báo yêu cầu đăng ký tài nguvên chì đi một đoạn trước khi được trộn với các thônơ báo khác. Hoạt động trong suốt qua các bộ định tuyến không hỗ trợ RSVP.
4.2.2.4. Đánh giá về kiên trúc da dịch vụ
Với kiến trúc mềm dẻo, khi sử dụng trên phạm vi rộng, với số người sử dụng lớn. đa dịch vụ gập phải nhiều trở ngại.
Chi phí lập lịch: số trạng thái lập lịch tại bộ định tuyến phụ thuộc vào số mức chất lượnơ dịch vụ. Kiến trúc đa dịch vụ hỗ trợ vô số mức chất lượng dịch vụ, bất kỳ ứng dụng nào cũng có thể yêu cầu mức chất lượng dịch vụ của riêng nó, vì thế chi phí lập lịch có thể rất lớn. Module này tiêu tốn rất nhiều tài nguyên tính toán của bộ định tuyến. Những bộ định tuyến mạnh nhất cũng không điều khiển được quá
128 mức chất lượng dịch vụ.
Chi phí phân lớp: gói dược phân lớp dựa vào nhiều trường thông tin, do đó gói bị can thiệp quá sâu, hơn nữa, chi phí lập lịch tỷ lệ với số gói chất lượng dịch vụ