III. Cỏc biện phỏp để nõng cao chất lƣợng VoIP
2. Kỹ thuật hàng chờ (Queuing)
Hàng chờ là một khỏi niệm rất đơn giản. Hóy tƣởng tƣợng trờn hệ thống giao thụng, bạn đang đi trờn đƣờng để ra đƣờng cao tốc, khi gặp trạm thu phớ bạn phải dừng lại và trả phớ đƣờng. Trong thời gian đú, cú cỏc ụ tụ khỏc đi tới và cú thể tạo ra tắc nghẽn.
Tại nơi thu phớ đƣờng, khỏi niệm xếp hàng đƣợc hiểu là “đến trƣớc, xong trƣớc” (first in, first out – FIFO) nghĩa là nếu bạn là ngƣời đầu tiờn đến trạm thu phớ thỡ bạn cũng sẽ là ngƣời đầu tiờn ra khỏi trạm thu phớ và đi lờn đƣờng cao tốc. Việc xếp hàng FIFO là kiểu xếp hàng đầu tiờn đƣợc ỏp dụng trong Router và nú vẫn cũn rất hữu ớch tuỳ thuộc vào cấu trỳc mạng lƣới.
Đối với mạng ngày nay, với sự phong phỳ về ứng dụng, giao thức, ngƣời sử dụng…, yờu cầu phải cú cỏch để phõn biệt cỏc loại lƣu lƣợng khỏc nhau. Giống nhƣ tại trạm thu phớ, cỏc xe đặc biệt sẽ đƣợc ƣu tiờn phục vụ hơn cỏc xe khỏc.
Tƣơng tự nhƣ vậy, Cisco cũng cú cỏc cụng cụ xếp hàng cho phộp ngƣời quản lý mạng nhận dạng đƣợc loại lƣu lƣợng nào là “đặc biệt” hoặc “quan trọng” và xếp hàng cỏc lơu lƣợng dựa trờn thụng tin này. Cụng nghệ phổ biến nhất trong số này là WFQ. Nếu bạn đang sử dụng Router Cisco, cú thể chắc chắn rằng nú đang sử dụng thuật toỏn WFQ.[7]
2.1 Xếp hàng đỏnh giỏ bỡnh đẳng (Weighted Fair Queuing)
Đối với xếp hàng kiểu FIFO, tất cả cỏc gúi tin tới đều đƣợc xếp vào cựng 1 hàng và đƣợc truyền đi khi băng thụng sẵn sàng. Đối với WFQ, sử dụng nhiều hàng đợi để tỏch cỏc luồng và đƣa ra băng thụng bỡnh đẳng cho từng luồng lƣu lƣợng. Điều này trỏnh việc một ứng dụng, chẳng hạn nhƣ FTP, chiếm toàn bộ băng thụng
của luồng. WFQ đảm bảo rằng cỏc hàng đợi khụng bị quỏ thiếu băng thụng và đảm bảo một chất lƣợng dịch vụ nhất định. Cỏc luồng số liệu với khối lƣợng nhỏ cú đƣợc chất lƣợng dịch vụ tốtt hơn, bởi vỡ tất cả cỏc gúi nhận đƣợc đều đƣợc truyền đi một cỏch nhanh chúng. Cỏc loại lƣu lƣợng khỏc cú khối lƣợng số liệu lớn thỡ chia nhau lƣợng băng thụng cũn lại.
WFQ tƣơng tự nhƣ ghộp kờnh theo thời gian TDM bởi vỡ nú chia băng thụng một cỏch bỡnh đẳng cho tất cả cỏc luồng lƣu lƣợng, do đú khụng cú luồng lƣu lƣợng nào bị bỏ quờn. WFQ hơn TDM ở chỗ, khi một luồng lƣu lƣợng nào đú khụng cú tải thỡ WFQ linh hoạt chuyển băng thụng này cho cỏc luồng lƣu lƣợng đang hoạt động.
Xếp hàng bỡnh đẳng nhận dạng một cỏch linh hoạt cỏc luồng số liệu dựa trờn một vài thụng số. Cỏc luồng số liệu đƣợc ƣu tiờn hoỏ dựa trờn số lƣợng băng thụng mà luồng tiờu tốn. Thuật toỏn này cho phộp băng thụng đƣợc chia sẻ một cỏch bỡnh đẳng mà khụng cần sử dụng cỏc danh sỏch truy cập hoặc cỏc cụng việc gõy tốn thời gian khỏc. WFQ nhận dạng luồng bằng đại chỉ nguồn, đớch, loại giao thức, số cổng và giỏ trị QoS/ToS.
Xếp hàng bỡnh đẳng cho phộp cỏc ứng dụng băng thụng thấp (chiếm đa số trong tổng lƣu lƣợng trờn mạng) cú đƣợc băng thụng càng gần với nhu cầu càng tốt và để cỏc ứng dụng băng thụng cao hơn chia sẻ băng thụng cũn lại một cỏch bỡnh đẳng. Xếp hàng bỡnh đẳng làm giảm độ trễ và cho phộp chia sẻ một cỏch hiệu quả băng thụng sẵn cú giữa cỏc ứng dụng.
Việc đỏnh giỏ trong WFQ sử dụng 6 cơ chế: ƣu tiờn IP, chỉ thị tắc nghẽn theo hƣớng đi trong Frame Relay (FECN), chỉ thị tắc nghẽn theo hƣớng về trong Frame Relay (BECN), RSVP, ƣu tiờn IP RTP và dự phũng IP RTP.
Trƣờng ƣu tiờn IP (IP Precedence) cú giỏ trị từ 0 (giỏ trị mặc định là 0) đến 7, khi giỏ trị này tăng lờn, thuật toỏn sẽ gỏn thờm băng thụng cho luồng lƣu lƣợng. Điều này cho phộp lƣu lƣợng đƣợc truyền với tần số cao hơn.
Trong mạng Frame Relay, bit FECN và BECN thƣờng bỏo hiệu khi cú tắc nghẽn trờn mạng. Trong trƣờng hợp này, lƣu lƣợng mà cú liờn quan đến tắc nghẽn sẽ đƣợc truyền với tần số thấp đi.
Để thiết lập WFQ cho một giao diện, ngƣời ta sử dụng cõu lệnh “Fair-Queu”. Để xoỏ bỏ WFQ cho một giao diện, ngƣời ta sử dụng dạng “no” của cõu lệnh này. [7]
2.2 Xếp hàng theo yờu cầu (Custom Queuing)
Xếp hàng theo yờu cầu cho phộp ngƣời sử dụng xỏc lập tỷ lệ phần trăm băng thụng cho một giao thức nào đú. Cú thể định nghĩa tới 16 hàng đợi và 1 hàng đợi
cho cỏc bản tin hệ thống. Mỗi hàng đợi đƣợc phục vụ một cỏch trỡnh tự theo vũng, truyền một số phần trăm lƣu lƣợng trong hàng trƣớc khi chuyển đến hàng tiếp theo.
Router sẽ quyết định bao nhiờu bytes trong mỗi hàng đƣợc truyền đi dựa trờn tốc độ của giao diện và số phần trăm đó đƣợc cấu hỡnh và cỏc hàng khỏc cú thể sử dụng băng thụng của một hàng A nếu nhƣ hàng A này khụng yờu cầu hết số phần trăm mà nú cú.
Xếp hàng theo yờu cầu đũi hỏi kiến thức về cỏc loại cổng và cỏc loại lƣu lƣợng.[7]
2.3 Xếp hàng ưu tiờn (Priority Queuing)
Xếp hàng ƣu tiờn cho phộp cỏc nhà quản trị mạng cấu hỡnh đƣợc 4 mức ƣu tiờn: Cao, thƣờng, trung bỡnh và thấp. Lƣu lƣợng đƣợc gỏn bởi một trong 4 mức ƣu tiờn này, lƣu lƣợng cú mức ƣu tiờn cao đƣợc phục vụ cho đến khi khụng cũn số liệu trong hàng đợi, sau đú đến lƣợt cỏc gúi trong cỏc hàng đợi cú mức ƣu tiờn tiếp theo. Loại xếp hàng này đảm bảo cỏc lƣu lƣợng quan trọng luụn đạt đƣợc băng thụng theo yờu cầu, tuy nhiờn gõy cản trở cho cỏc loại ứng dụng khỏc. Do đú, điều quan trọng là cần hiểu đƣợc cỏc lƣu lƣợng tải khi sử dụng cơ chế xếp hàng này. Xếp hàng ƣu tiờn sử dụng tốt nhất khi lƣu lƣợng tải cú độ ƣu tiờn cao nhất tiờu tốn lƣợng băng thụng ớt nhất.
Xếp hàng ƣu tiờn cho phộp “bỏ đúi” cỏc ứng dụng, một sự cấu hỡnh khụng chuẩn sẽ dẫn đến việc Router chỉ phục vụ một loại lƣu lƣợng và “bỏ đúi” toàn bộ cỏc loại lƣu lƣợng khỏc dẫn đến một số loại hỡnh dịch vụ khụng hoạt động đƣợc. Khi hiểu đƣợc điều này, xếp hàng ƣu tiờn sẽ là một sự lựa chọn tốt cho một số ngƣời sử dụng.[7]
2.4 Xếp hàng bỡnh đẳng dựa trờn lớp (Class Based –Weighted Fair Queuing)
CB-WFQ cú tất cả cỏc lợi điểm của WFQ, thờm vào đú CB-WFQ đƣa ra hỗ trợ cho nhà quản lý mạng việc định nghĩa cỏc lớp lƣu lƣợng. CB-WFQ cú thể đƣợc ỏp dụng trờn cỏc giao diện tốc độ cao đến E3/T3.
CB-WFQ cho phộp định nghĩa một lớp dựa trờn tiờu chuẩn mà vƣợt quỏ ranh giới của luồng. Sử dụng CB-WFQ, bạn cú thể tạo một lớp chuyờn cho lƣu lƣợng thoại. Ngƣời quản lý mạng định nghĩa cỏc lớp này thụng qua cỏc danh sỏch truy cập. Cỏc lớp lƣu lƣợng này quyết định việc cỏc gúi đƣợc nhúm lại nhƣ thế nào trong cỏc hàng đợi khỏc nhau.
Đặc điểm hay nhất của CB-WFQ là nú cho phộpcỏc nhà quản lý mạng đƣa ra một lƣợng băng thụng nhất định cho một lớp lƣu lƣợng nào đú. CB-WFQ cú thể xử lý 64 lớp khỏc nhau và điều khiển yờu cầu băng thụng cho từng lớp.[7]
2.5 Hàng đợi trễ thấp (Low Latancy Queuing) hay hàng đợi PQ, CB-WFQ hỗn hợp
Cơ chế hàng đợi này đƣợc phỏt triển để ƣu tiờn tuyệt đối lƣu lƣợng thoại so với tất cả cỏc loại lƣu lƣợng khỏc.
LLQ đƣa ra cho CB-WFQ chức năng hàng đợi ƣu tiờn một cỏch chặt chẽ. Sự ƣu tiờn đƣợc dành cho cỏc loại lƣu lƣợng nhạy cảm với trễ (delay-sensitive) và thời gian thực (real-time) nhƣ là lƣu lƣợng thoại. LLQ cho phộp sử dụng strict-PQ.
Mặc dự cú thể xếp rất nhiều loạilƣu lƣợng vào một strict-PQ nhƣng điều cần đặc biệt nhấn mạnh là chỉ nờn gỏn lƣu lƣợng thoại vào hàng đợi này. Điều này dựa trờn thực tế là lƣu lƣợng thoại đƣợc gửi một cỏch đều đặn trong khi cỏc loại lƣu lƣợng khỏc đƣợc gửi một cỏch thất thƣờng và cú thể gõy nờn sự cố trong mạng lƣới. LLQ là một cơ chế mới nhƣng nú đó chứng tỏ đƣợc điểm mạnh của nú và đƣa ra cho cỏc gúi tin thoại độ Jitter, độ trễ và độ ƣu tiờn cần thiết cho một chất lƣợng thoại đảm bảo.[7]