1.Truyền thông đa phương tiện
Việc triển khai các ứng dụng có chất lượng cao ngày một nhiều và đa dạng. Lưu lượng giao thông mạng từ các ứng dụng đặc biệt cần được bảo vệ và có sự ưu tiên khác nhau, đặc biệt là truyền thông Multimedia là loại ứng dụng nhạy cảm với độ trễ (delay) và thăng giáng độ trễ (jitter), tuy nhiên chúng lại cho phép sự mất mát gói tin ở một mức độ nào đó. Như vậy so với các ứng dụng truyền thống, trong đó cho phép độ trễ, thăng giáng độ trễ lớn nhưng không chấp nhận việc mất mát dự liệu thì tính chất của nó hoàn toàn ngược lại. Ví dụ: Trong các ứng dụng thì dữ
Trang 78 liệu Voice cần được ưu tiên trước các ứng dụng như video hay data để đảm bảo tính chính xác và tính thời gian thực. Những chính sách để đảm bảo chất lượng dịch vụ - QoS (Quality of service) đóng một vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và điều hành mạng.
Có 3 lớp ứng dụng truyền thông Multimedia chính như sau:
Truyền audio và video đã được lưu trữ: Loại ứng dụng này hiện nay là phổ biến hiện nay trên Internet, các files audio hoặc video đã được lưu trữ sẵn trên các máy phục vụ (server), người dùng tại các máy trạm (client) truy cập đến để tải về sử dụng. Các files audio có thể là các bài hát, bài giảng, hoặc các đoạn băng được ghi âm từ trước,... Các files video có thể là những bộ phim, video clips, các đoạn video của những sự kiện thể thao, giải trí.v.v. Đa số ứng dụng này, sau một thời gian trễ vài giây, các máy trạm có thể bắt đầu chạy được các phần đã tải về của file trong khi chúng vẫn tiếp tục nhận phần còn lại từ server. Nhiều ứng dụng còn cho phép tính năng tương tác với người dùng: cho phép người dùng thực hiện các chức năng thông dụng như: pause, play, next, previous. Từ lúc người dùng đưa ra yêu cầu đến khi nhận được đáp ứng khoảng từ 1 – 10s là có thể chấp nhận được. Yêu cầu đối với độ trễ và jitter không chặt chẽ bằng ở trong ứng dụng thời gian thực như điện thoại Internet, video conference thời gian thực... Các chương trình dùng để chạy các file audio/video được lưu trữ trên mạng hiện nay như: RealOne Player, Winamp, Windows Media Player…
Truyền audio và video thời gian thực: Ứng dụng loại này tương tự như phát thanh và truyền hình quảng bá nhưng được thực hiện trên Internet, cho phép người dùng nghe/xem được các chương trình phát thanh/truyền hình trực tuyến từ bất kỳ nơi nào trên thế giới. Chẳng hạn người dùng có thể nghe đài BBC phát từ Anh, các kênh truyền hình VTV phát đi từ Hà nội từ bất kỳ máy nào kết nối Internet. Đặc trưng của lớp
Trang 79 ứng dụng này là nhiều người có thể đồng thời nhận được cùng một chương trình audio/video. Tuy nhiên, các ứng dụng này không cho phép tương tác người dùng và độ trễ các ứng dụng loại này cho phép tối đa là 10s như lớp ứng dụng truyền audio/video được lưu trữ. Việc phân phối audio/video cho nhiều người dùng được thực hiện bằng kỹ thuật multicast hoặc nhiều dòng unicast riêng biệt cho mỗi người nhận, tùy vào việc cài đặt.
Ứng dụng tương tác audio và video thời gian thực: Lớp ứng dụng này cho phép nhiều người dùng sử dụng audio/video để tương tác với nhau trong thời gian thực. Một ứng dụng tiêu biểu của audio thời gian thực là điện thoại Internet, nó cung cấp dịch vụ điện thoại cục bộ cũng như điện thoại đường dài với giá rẻ hơn nhiều so với điện thoại truyền thống. Các ứng dụng cho audio thời gian thực có thể kể đến như: Voice Chat trong Yahoo Messenger, Skype, Palm Talk.. Đối với ứng dụng video thời gian thực, điển hình là Hội thảo trực tuyến (video conferencing), trong đó các “đại biểu” có thể giao tiếp với nhau bằng cả âm thanh và hình ảnh. Trong quá trình hội thảo, mỗi “đại biểu” được hiển thị trên một cửa sổ giao diện chương trình người dùng, khi cần giao tiếp với ai người ta chỉ cần mở cửa sổ tương ứng với người đó. Hiện nay đã có nhiều ứng dụng cho video thời gian thực như Microsoft Netmeeting, Yahoo Messenger,.. Trong các ứng dụng tương tác audio/video thời gian thực thì yêu cầu độ trễ nhỏ hơn vài trăm miligiây. Với âm thanh, độ trễ tốt nhất là nên nhỏ hơn 150 ms, với độ trễ từ 150-400ms thì có thể chấp nhận được, còn lớn hơn 400 ms thì không thể chấp nhận được.
Tất cả các ứng dụng trên phải đối mặt với một số vấn đề:
Sự thiếu hụt về băng thông: Những file đồ họa lớn, đa phương tiện, âm thanh, hình ảnh … là nguyên nhân gây ra vấn đề thiếu hụt băng thông trên mạng do kích cỡ lớn và yêu cầu về độ trễ rất ít.
Trang 80
Trễ đầu cuối (End –to – end delay) : Tổng độ trễ của một gói tin từ thực thể gửi cho đến thực thể nhận không đảm bảo cho các ứng dụng multimedia hoạt động hiệu quả.
Thăng giáng độ trễ (jitter): Là sự biến thiên về độ trễ về thời gian đến của các gói tin dọ trong cùng một luồng. Đặc biệt trong truyền tải âm thanh thì đòi hỏi giảm jitter là rất cần thiết.
Mất gói tin (Packet loss): Mất gói tin thường là do tắc nghẽn trên đường truyền WAN.
Do đó vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) được đặt ra, có thể nói QoS được sử dụng để giảm jitter, độ trễ, mất gói tin và chia sẻ băng thông hợp lý với những độ ưu tiên khác nhau cho các loại dữ liệu khác nhau của những ứng dụng nhậy cảm với thời gian. Một số mô hình đảm bảo QoS được trình bày dưới đây.
2. Một số mô hình QoS:
Best-effort: Mô hình thông dụng nhất trên Internet, không đảm bảo QoS, coi mọi luồng, gói tin đến là như nhau, sử dụng hằng đợi FIFO. Mô hình này có những lợi điểm như đơn giản, khả năng triển khai cao, không yêu cầu về cài đặt kỹ thuật phức tạp nhưng lại có nhiều nhược điểm như Tỷ lệ mất gói tin cao khi xảy ra tắc nghẽn: các gói tin của giao thức TCP, UDP, RTP được đóng gói trong những gói IP và được truyền qua mạng qua các Router trên đường truyền, nếu bộ đệm của những Router này đầy nó sẽ loại bỏ các datagram đó. Độ trễ end-to-end cao: Độ trễ này có thể lên tới trên 400ms, vượt quá mức tối đa có thể chấp nhận được (độ trễ chấp nhận được là trong khoảng 150ms – 400ms). Jitter lớn: Sự biến thiên thời gian đến của các gói tin (jitter) trong phân lớp này rất lớn, có gói tin đến đích thì quá nhanh còn có các gói tin đến lại quá chậm, nếu bên nhận bỏ qua jitter chạy ngay đoạn âm thanh
Trang 81 hình ảnh này sẽ không đạt được kết quả như mong đợi, thậm chí không có sự chính xác.
IntServ (Intergrated services model): Mô hình này hỗ trợ việc đảm bảo chất lượng cho các ứng dụng thời gian thực, đảm bảo phân tải và có thể dự đoán trước tình trạng mạng cho ứng dụng. Mô hình này sử dụng giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol ) là một giao thức báo hiệu. Trước khi truyền dữ hiệu, ứng dụng truyền thông sử dụng giao thức này gửi tới tất cả các thiết bị tham gia vận tải dữ liệu trên đường truyền (các router) một yêu cầu đặt trước về băng thông, tốc độ truyền số liệu…Để triển khai được thì mọi thiết bị trên đường truyền phải hỗ trợ mô hình này. Một số chức năng trên các Router và Switch khi triển khai mô hình này là:
o Admission Control: Để những luồng mới không ảnh hưởng đến những luồng dữ liệu đã đặt trước đang thực hiện
o Classification: Sự phân lớp các gói tin trong để có các cách ứng xử khác nhau.
o Scheduling: Xác định khi nào thì chuyển tiếp gói tin.
o Ngoài ra còn có thêm các chức năng như: Policing và Queuing.
Các ưu điểm của mô hình QoS này là: Quản lý tài nguyên một cách rõ ràng nhờ chức năng adminsion control, chất lượng được bảo đảm tốt. Tuy nhiên mô hình này cũng gặp không ít khó khăn trong lúc triển khai như khó triển khai rộng, kỹ thuật phức tạp, có thể gây lãng phí tài nguyên.
DiffServ Model (The diffirentiated Services Model): Được thiết kế để khắc phục những hạn chế của các mô hình best-effort và intServ. Lưu lượng mạng được phân lớp ở lớp 2 (CoS,802.1p, MPLS EXP, Frame Relay) hoặc lớp 3 (DSCP, IP precedent), chính sách về QoS được đối xử theo các lớp. Mô hình này được
Trang 82 xem như là đảm bảo QoS mềm (Soft QoS), được sử dụng mà không cần có giao thức báo hiệu, được quản lý theo từng chặng (hop-by-hop) bằng các chính sách thiết lập độc lập với mỗi thiết bị trung gian. Mô hình QoS này có những ưu điểm là tính khả triển cao và có thể có nhiều cấp độ chất lượng. Tuy nhiên, nó cũng có những nhược điểm là không bảo đảm tuyệt đối về chất lượng vì được triển khai khác nhau và không cần phải đặt trước tài nguyên, ngoài ra kỹ thuật của mô hình này cũng khá phức tạp.
Tóm lại, để triển khai một mạng có hiệu suất cao, người ta phải kết hợp nhiều phương pháp như nâng cao chất lượng đường truyền, bộ vi xử lý của các thiết bị mạng, nâng cấp các bộ xử lý QoS ở các thiết bị trung gian trên đường truyền mạng hay cải tiến các giao thức với những cách thức xử lý lỗi và điều khiển luồng phù hợp. Phần tiếp theo, ta sẽ hệ thống lại một số kỹ thuật trong các giao thức phổ biến.