Phân tích chất lượng dịch vụ Metro Ethernet Network (men)
tải về 135.39 Kb.
|
- Điều hướng trang này:
- 1.1. Định nghĩa QoS, QoE và các vấn đề liên quan
- 1.2. Một số tham số đánh giá QoS
- 1.3. Nguyên nhân tác động đến các tham số QoS
- 1.4. Yêu cầu về các tham số QoS đối với chất lượng một số dịch vụ tiêu biểu
- 1.5. Một số giải pháp liên quan đến việc hỗ trợ QoS trên mạng IP
- 1.6. Một số kiến trúc QoS
- 1.7. Một số cơ chế hỗ trợ đảm bảo QoS
- 1.8. Giao thức báo hiệu QoS
- 1.9. Một số kỹ thuật quản lý QoS
- 1.10. QoS trên miền MEN
- 1.11. Khái niệm QoS trong MEN
- 1.12. Các kỹ thuật quản lý lưu lượng
- 1.12.2. Policing và shaping
- 1.12.4. Quản lý tắc nghẽn
- 1.12.7. Kiểm soát cuộc gọi vào mạng
- 1.13. Thực thi các kỹ thuật quản lý QoS trên mạng MEN
- 1.13.1. Nguyên tắc chung
- 1.14. QoS cho một số ứng dụng cụ thể trên mạng MEN
- 1.14.2. Dịch vụ cho các doanh nghiệp
- 1.14.3. Khách hàng dùng đồng thời nhiều dịch vụ
Phân tích chất lượng dịch vụ Metro Ethernet Network (MEN)Mạng Viễn thông tương lai được xây dựng trên cơ sở hạ tầng mạng chuyển mạch gói IP và hỗ trợ tất cả các loại hình trao đổi thông tin hiện nay. Mạng không chỉ cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu mà cả các dịch vụ thoại, video… Nhìn trên góc độ sự phân miền mạng có thể thấy mạng IP được phân ra một số miền chính như trong hình 1. Phần mạng truy nhập là phần mạng giao tiếp trực tiếp với khách hàng, ở đây khách hàng có thể sử dụng các thiết bị đầu cuối khác nhau như: máy điện thoại, máy tính, đầu cuối truyền hình… Phần mạng MEN sẽ gom các lưu lượng này từ phía khách hàng để chuyển tới mạng lõi. Phần mạng lõi giống như một mạng xương sống liên kết các khách hàng lại với nhau. Phần mạng cung cấp dịch vụ là nơi đặt các hệ thống cung cấp nội dung hay điều khiển cho các dịch vụ trên mạng Chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối (E2E QoS) là vấn đề cần được xem xét từ điểm cung cấp dịch vụ đến người sử dụng hay giữa các người sử dụng với nhau. Quá trình E2E này thông thường trải qua tất cả các miền trên 1.1. Định nghĩa QoS, QoE và các vấn đề liên quanDưới đây là 2 định nghĩa tương đối rõ ràng về QoS được đưa ra bởi ITU-T (tổ chức chuẩn hóa Quốc tế về Mạng Viễn thông) và IETF (Tổ chức chuẩn hóa mở về Internet): - QoS là tập hợp các ảnh hưởng của sự thực hiện dịch vụ (do mạng thực hiện) tạo nên mức độ thỏa mãn cho người sử dụng dịch vụ đó (ITU-T) - Là tập hợp các yêu cầu về dịch vụ cần được thỏa mãn bởi mạng trong khi truyền một luồng thông tin (IETF) Trong thực tế, khái niệm QoS còn được hiểu rộng hơn theo nghĩa, hệ thống nào mà trong đó có sự phân loại, phân biệt hay có sự xử lý khác biệt cho mỗi luồng dữ liệu dịch vụ thì thực ra là đã có sự quản lý QoS. Xem xét 2 định nghĩa trên có thể thấy là nhìn chung khái niệm QoS hàm chứa 2 phần đó là: phần mà người sử dụng mong muốn đón nhận được từ dịch vụ và phần mà mạng thực hiện làm sao để đáp ứng cho người sử dụng (kết quả của việc thực hiện này là phần người sử dụng nhận được những gì về dịch vụ, có thể là không thoả mãn với yêu cầu của người sử dụng). Do đó, khi xem xét đến việc quản lý QoS thì cần phải quan tâm đến quá trình từ khi yêu cầu mà người sử dụng đưa ra, ánh xạ vào lớp dịch vụ nào đó (với các tham số chất lượng dịch vụ nào đó) và mạng sẽ chịu trách nhiệm trong việc điều động tài nguyên để đảm bảo được yêu cầu người sử dụng. Mục tiêu cuối cùng của QoS là đưa tới sự “thoả mãn” cho người sử dụng khi dùng dịch vụ nào đó. Mức độ thoả mãn của mỗi người là khác nhau đối với một loại dịch vụ nào đó và giữa các dịch vụ (chẳng hạn thoại và dữ liệu) cũng có yêu cầu khác nhau để làm thoản mãn ngưởi sử dụng. Do đó, cần định nghĩa nên một tập các tham số chung để cho phép ánh xạ từ yêu cầu dịch vụ vào các giao thức bên dưới, điều này sẽ dẫn tới việc: các dịch vụ khác nhau thì có các yêu cầu khác nhau về các tham số QoS và bản thân trong mỗi dịch vụ thì cũng cho phép người sử dụng lựa chọn các tham số chất lượng mà họ thích. Việc quản lý QoS có thể được thực hiện thông qua cả về mặt định tính và định lượng. Quản lý theo kiểu định tính thể hiện việc xử lý tính chất tương đối giữa các dòng lưu lượng của các dịch vụ, chẳng hạn mạng có thể thiết lập cho lưu lượng Web mức độ ưu tiên cao hơn so với lưu lượng Email trong việc chuyển tiếp qua mạng, mặc dù điều này cũng không chắc chắn là đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng. Mặt khác quản lý theo kiểu định lượng sẽ xác định một tập tham số chất lượng dịch vụ cho dòng lưu lượng và mạng cố gắng phân bổ tài nguyên hợp lý để thực hiện được yêu cầu đó (các tham số QoS chung nhất đó là: thông lượng, trễ, biến thiên trễ và mất gói. Việc thoả thuận các tham số QoS này còn được gọi là thỏa thuận mức dịch vụ (SLA). Quản lý QoS về mặt định lượng thường cần các chức năng bổ sung và phức tạp hơn nhiều quản lý QoS về mặt định tính. Thông qua việc thực hiện các cơ chế như là: Điều khiển chấp nhận kết nối (AC) hay dành trước tài nguyên (RR), mạng có khả năng đảm bảo mức dịch vụ yêu cầu cho một dòng lưu lượng (song cũng có thể lại phải hạn chế các dòng lưu lượng khác). Lúc này, cần có sự cân bằng giữa chất lượng dịch vụ và dung lượng hệ thống tuỳ theo số các người sử dụng được phục vụ. Vì lý do này mà các hệ thống hỗ trợ đảm bảo QoS về mặt định lượng cần có sự hoạch định dung lượng các phần tử mạng phức tạp hơn trong quá trình triển khai mạng. Mạng phải chịu trách nhiệm trong việc đảm bảo rằng các tài nguyên đang được sử dụng bởi các dòng lưu lượng trước đó là phù hợp với các tham số QoS đã đăng ký. Chức năng hoạch định chính sách có thể thực hiện việc phát hiện các hành động không chấp hành chính sách và có xử lý thích hợp (chẳng hạn như là định dạng lưu lượng - sharping).
1.2. Một số tham số đánh giá QoSCác tham số QoS điển hình trên mạng IP nói chung bao gồm: - Băng thông hiện thời (throughput): Lượng dữ liệu có thể chuyển qua lại giữ 2 node trong một khoảng thời gian, tham số này phản ánh băng thông của tuyến truyền ở thời điểm hiện tại - Trễ (Latency hoặc Delay): thời gian giữa thời điểm gói tin được gửi đi tại phía gửi và nhận lại tại phía nhận - Biến thiên trễ (Jitter): thời gian thay đổi giữ gói tin nhận được sớm nhất và muộn nhất - Tỷ lệ mất gói (packet loss): là tỷ lệ các gói bị mất trên đường truyền do các nguyên nhân khác nhau hay do gói bị hỏng Các tham số QoS của mạng MEN dù sử dụng các công nghệ khác nhau cũng được đánh giá qua bộ tham số chính này, ngoài ra còn một vài tham số khác phụ thuộc vào đặc thù của từng loại công nghệ. 1.3. Nguyên nhân tác động đến các tham số QoSMột số nguyên nhân gây tác động đến băng thông có thể do tắc nghẽn mạng, sự thay đổi của môi trường truyền Trễ phụ thuộc vào khoảng cách địa lý giữa người gửi và người nhận, phụ thuộc vào công nghệ truyền tải bên dưới cũng như khả năng xử lý tại các nút mạng khi gói tin đi qua. Nếu mạng ổn định, đường đi giữa phía gửi và nhận không thay đổi trong phiên truyền thì trễ tối thiểu chính bằng tổng trễ do các nguyên nhân trên ứng với đường đi ngắn nhất giữa 2 điểm này. Sự biến động của mạng làm cho đường đi thay đổi hay trễ trên từng chặng thay đổi (ví dụ do nút mạng xử lý nhiều nên trễ..) làm cho trên từ phía gửi tới phía nhận thay đổi đó chính là một yếu tố gây ra biến động trễ (jitter) Jitter sinh ra bởi đặc tính truyền nhận phi kết nối trên mạng IP, các gói tin từ một nguồn có thể đến đích theo các đường đi khác nhau, sự thay đổi đặc trưng trễ trên các tuyến này sẽ gây ra jitter. Nghẽn mạng cũng là một nguyên nhân sinh ra jitter Bản chất của mạng IP là mạng phi kết nối, các gói tin có thể bị bỏ đi giữa chừng khi trễ quá thời gian cho phép, do việc xử lý tại nút mạng nào đó quá tải, do mạng bị nghẽn, do thiết bị vật lý hỏng, do không tìm được đường đi đến đích hay do nhiễu làm thay đổi giá trị của các bit dữ liệu, đây là các nguyên nhân tác động đến tham số packet loss 1.4. Yêu cầu về các tham số QoS đối với chất lượng một số dịch vụ tiêu biểuDưới đây là bảng yêu cầu các ràng buộc về QoS cho một số dịch vụ tiêu biểu được nêu trong các tài liệu của ITU (Y.1291)
Bảng 1. Yêu cầu các ràng buộc về QoS cho một số dịch vụ tiêu biểu trong tài liệu của ITU (Y.1291) 1.5. Một số giải pháp liên quan đến việc hỗ trợ QoS trên mạng IPBản chất của mạng IP là được thiết kế cho việc truyền dữ liệu do vậy các vấn đề như trế, biến động trễ không không đóng vai trò quan trọng, vấn đề mất gói có thể được giải quyết bằng việc sử dụng cơ chế phát lại như TCP. Tuy nhiên, hiện nay mạng IP được sử dụng như một mạng đa dịch vụ trong đó có cả các dịch vụ thời gian thực (Voice, Video) có yêu cầu trễ hay biến thiên trễ nhỏ.. vì vậy vấn đề QoS trên mạng IP nói chung cần được quan tâm giải quyết Giải pháp cho vấn đề QoS trên mạng IP không chỉ ở riêng một miền nào, một lớp nào mà liên quan đến tất cả các thành phần mạng có tham gia trong một kết nối E2E. Chính sự phức tạp này mà để có thể hiểu rõ về QoS cũng như giải pháp cho vấn đề này chúng ta phải đề cập rất nhiều vấn đề khác nhau như: Các kiến trúc QoS, các cơ chế đảm bảo QoS, các giao thức báo hiệu QoS và các kỹ thuật hỗ trợ liên quan. 1.6. Một số kiến trúc QoSE2E QoS trong mạng FMC được một số tổ chức chuẩn hoá lớn đưa ra và chuẩn hoá: - 3GPP: TS 23.107 3rd Generation Partnership Project. Technical Specification 23.107: Quality of Service (QoS) concept and architecture. V6.3.0. June 2005. - IETF: RFC 4080 R. Hancock, et al.: Next Steps in Signaling (NSIS): Framework. RFC 4080. June 2005. - ETSI - TISPAN: DTS 5008 ETSI TISPAN Technical Specification 5008: QoS Framework and Requirements. V0.1.2. September 2005 - ITU: Recommendation Y.1291: An architectural framework for support of Quality of Service in packet networks
Cơ chế dịch vụ tích hợp (Intserv): Mô phỏng lại như mạng chuyển mạch kênh trước đây, nó sử dụng nguyên tắc đặt chỗ trước dùng giao thức RSVP. Nó hướng việc giám sát QoS theo luồng (flow) nghĩa là các kênh truyền được thiết lập và giám sát trong quá trình hoạt động. Intserv yêu cầu các ứng dụng đưa ra các tham số cho phiên liên lạc thông qua yêu cầu phục vụ. IntServ được đề cập trong RFC 1633, RFC 2212 và RFC 2215. Trong kiến trúc Intserv, giữa các đầu cuối liên lạc phải tồn tại giao thức trao đổi định tài nguyên nên phải xử lý qúa nhiều làm cho nó khó có khả năng mở rộng để thích hợp với mạng lõi (nhất là mạng core là internet) 
Hình 2. Mô hình Inserv Cơ chế dịch vụ phân biệt (DiffServ): Kiến trúc DiffServ này tiếp cận theo hướng xử lý QoS tại các hop (PHB) mà không phải dựa trên luồng như intserv. Trong mô hình Diffserv, các gói đến từ các nguồn khác nhau thuộc cùng lớp (class) sẽ được ghép đi chung trên một luồng, luồng này sẽ được đánh dấu mức ưu tiên dùng trường ToS trong IPV4 hay trường traffic-class trong IPV6. Diffserv được đề cập trong RFC 2474 và RFC 2475. Diffserv ra đời cũng một phần nhằm khắc phục nhược điểm trong tính mở của Intserv, nó có khả năng thích nghi với các mạng lõi lớn cũng như liên mạng 
Hình 3. Mô hình Diffserv Intserv, Diffserv cũng có thể kết hợp với công nghệ MPLS để hướng tới giải quyết các vấn đề về QoS. Hình 4 minh hoạ việc ứng dụng intserv/diffserv, MPLS trong một khiến trúc đảm bảo E2E QoS trong mạng IP: 
Hình 4. Ứng dụng Intserv, diffserv, MPLS trong kiến trúc đảm bảo E2E QoS 1.8. Giao thức báo hiệu QoSTrong một cơ chế QoS liên quan đến nhiều thành phần mạng khác nhau nên cần có các thông tin trao đổi đồng bộ hoạt động. Các giao thức mang các thông tin trao đổi trong cơ chế QoS là các giao thức QoS, một ví dụ của giao thức QoS là giao thức giành trước tài nguyên (RSVP). Giao thức RSVP được sử dụng trong Inserv và MPLS để thiết lập các luồng truyền dữ liệu đồng thời giám sát QoS cho các luồng đã thiết lập này 1.9. Một số kỹ thuật quản lý QoSCác kiến trúc, cơ chế hay giao thức báo hiệu trên đây thường liên quan đến một mạng gồm nhiều phần tử tham gia. Tuy nhiên, mỗi thành phần trong mạng này cũng phải thực hiện các kỹ thuật quản lý QoS tại nội tại của nó để hỗ trợ QoS cho các lưu lượng được truyền qua nút đó, một số kỹ thuật này bao gồm: - Phân lớp và đánh dấu (Classification and marking) - Policing và shaping - Tránh tắc nghẽn (Congestion-avoidance) - Quản lý tắc nghẽn (Congestion-management) - Định tuyến QoS (QoS routing) - Dành trước băng thông (Bandwidth Reservation) - Kiểm soát cuộc gọi vào mạng (Call Admission Control ) Hình 5 minh hoạ việc sử dụng các kỹ thuật này trong thiết bị thực hiện chức năng của một nút mạng
Các gói khi đi vào mạng đầu tiên phải được phân biệt với nhau để có cách đối xử thích hợp gọi là sự phân lớp (Classification). Đánh dấu (marking) phân biệt các danh giới lưu lượng trong cùng lớp (ví dụ gói nào tuân thủ hay vi phạm các quy định về sử dụng băng thông) nhằm báo cho các bước xử lý sau đó có cách đối xử khác nhau với các gói được đánh dấu này Gói tin vào mạng có thể chưa được đánh dấu, đã được đánh dấu nhưng đánh dấu chưa đúng hoặc đã được đánh dấu đúng. Trong 2 trường hợp đầu gói cần được đánh dấu lại (re-marked). Sau bước đánh dấu, bước tiếp theo sẽ là quá trình phân lớp dựa trên sự đánh dấu này. Tại thời điểm này, gói có thể bị loại bỏ bởi policer (VD nếu nó vi phạm quy định về SLA) hoặc bởi một cơ chế chống tắc nghẽn (VD loại bỏ sớm các gói vì bộ đệm gần bị đầy). Các gói không bị loại bỏ sẽ được đưa vào hàng đợi để đợi truyền đi. Đường đi đến đích được xác định bởi chức năng định tuyến QoS, ở đây việc tìm đường phải căn cứ trên yêu cầu ràng buộc QoS để tìm được đường đi thích hợp nhất, đầu ra của việc định tuyến QoS sẽ là các cổng ra của nút mạng nơi gói tin sẽ được truyền đi. Cuối cùng, gói tin được đánh lịch truyền trên các tuyến ra, tại các đầu ra này cơ chế shaping có thể được sử dụng nhằm điều khiển các luồng ra đảm bảo tuân thủ về tốc độ quy định bởi SLA trước khi tới đầu vào của một nút mạng khác tiếp theo. Các kỹ thuật trên đã chứng minh tính hiệu quả trong thực tế của việc bảo vệ các luồng dữ liệu thời gian thực với các dữ liệu best-effort nhưng chúng lại không thể bảo vệ giữa các ứng dụng thời gian thực với nhau (chẳng hạn giữa 2 luồng dữ liệu voice). Để giải quyết vấn đề này người ta sử dụng cơ chế kiểm soát đầu vào (Connection Admission Control-CAC) nhằm thực hiện việc quyết định liệu cho phép hay không cho phép các luồng dữ liệu mới được thiết lập trong mạng.
1.10. QoS trên miền MENTrong các thiết bị MEN hiện nay thường tích hợp các kỹ thuật khác nhau để nâng cao QoS. Tuy nhiên, việc sử dụng kỹ thuật nào tại các thực thể nào lại tuỳ vào cai trò của thiết bị đó trong mạng (ví dụ các kỹ thuật QoS trong thiết bị gia tiếp khách hàng sẽ khác với thiết bị mạng lõi) Phía trên đã nhắc tới các kỹ thuật hỗ trợ QoS, dưới đây tài liệu sẽ giới thiệu sâu hơn về các vấn đề này và việc tích hợp chúng trong các thiết bị mạng MAN 1.11. Khái niệm QoS trong MENMạng MEN ở đây là mạng Metro dựa trên công nghệ Ethernet, mạng này có chức năng gom lưu lượng từ phía khách hàng đến phần mạng lõi và như vậy QoS của mạng MEN đóng vai trò như một bộ phận trong việc đảm bảo QoS từ đầu cuối đến đầu cuối cho các loại hình dịch vụ thời gian thực (voice, video) hay các dịch vụ dữ liệu như Web, mail, FTP…Với đặc thù là cửa ngõ cho các lưu lượng từ khách hàng mạng MEN phải đáp ứng yêu cầu làm sao để khách hàng có thể tuỳ chọn mức dịch vụ phù hợp và chỉ phải trả tiền tương ứng với mức chất lượng đăng ký (Service Level Agreement -SLA) Thông thường, QoS có quan hệ rất mật thiết đến vấn đề lưu lượng (traffic) trong mạng. Nếu không xảy ra hiện tượng nghẽn trong mạng có nghĩa là các gói luôn được phân phát trong suốt giữa phía thu và nhận thì chất lượng dịch vụ trên mạng không phải là vấn đề quan tâm nhiều. Tuy nhiên, trong thực tế lưu lượng thông tin truyền trên mạng cũng giống như vấn đề giao thông mà ta thường thấy, chẳng hạn: Mạng các đường giao thông gồm rất nhiều kiểu đường với độ rộng, hẹp, chất lượng khác nhau, chúng giao nhau ở các điểm nút, trên mạng lưới giao thông này có rất nhiều loại phương tiện cùng tham gia lưu thông như ô tô, xe máy, xe đạp.. Nếu có thể mô hình hóa được lưu lượng trên mạng thì người ta sẽ thiết kế được mạng mới kiến trúc tối ưu để giảm thiểu được hiện tượng tắc nghẽ, vấn đề này đã được thực hiện trong mạng chuyển mạch kênh TDM trước đây. Tuy nhiên, trong mạng IP được sử dụng chuyên chở đa dịch vụ hiện chưa có mô hình lưu lượng chuẩn nào được chấp nhận và sử dụng rộng rãi do vậy mà việc thiết kế mạng IP hiện vẫn chưa có giải pháp chống tắc nghẽn Mạng lưới giao thông hiện nay khi mà chưa có giải pháp thiết kế quy hoạch đồng bộ tránh được tắc nghẽn người ta thường sử dụng các biện pháp quản lý lưu lượng lưu thông trên đường như: Phân loại phương tiện tham gia lưu thông (ví dụ xe cứu hoả, xe cảnh sát..), phân làn đường cho các phương tiện, sử dụng nguời điều hành giao thông, sử dụng đèn báo hiệu… Tương tự như vậy, trong mạng IP nói chung và mạng MEN nói riêng người ta cũng sử dụng các biện pháp quản lý lưu lượng như: phân lớp lưu lượng, đánh dấu các gói vào mạng, xếp hàng và đánh lịch phân phát.. Hình 6 minh hoạ sự tương đồng trong các kỹ thuật đảm bảo QoS trên mạng IP và vấn đề quản lý giao thông công cộng hiện nay 
Hình 6. Sự tương đồng trong các biện pháp quản lý giao thông công cộng và vấn đề QoS trên mạng IP 1.12. Các kỹ thuật quản lý lưu lượng1.12.1. Phân lớp và đánh dấuĐây là chức năng đầu tiên trong chuỗi các chức năng quản lý QoS. Tại đầu vào, các luồng lưu lượng phải được phân biệt mức QoS để có thể sử dụng các biện pháp đối xử thích hợp Dù thuật ngữ Classification và Marking có thể dùng thay đổi nhau trong trường hợp này nhưng chúng vẫn có một vài điểm khác biệt: - Classification (phân lớp) sắp xếp các loại gói theo các mức QoS theo kiểu dữ liệu, thường được thực hiện tại mỗi nút mạng - Marking (đánh dấu) và re-marking (đánh dấu lại) thực hiện việc đánh dấu các gói trên cơ sở tạo các ngưỡng để các chức năng xếp hàng và đánh lịch biết đối xử ra sao với gói này (ví dụ: các gói của cùng một lớp QoS nhưng có thể bị đánh dấu accepted hay rejected do vi phạm một điều kiện biên nào đó (nghẽn chẳng hạn) Việc phân lớp có thể thực hiện tại các lớp khác nhau: - Các tham số lớp vật lý (Layer 1): interface, PVC hay port - Các tham số lớp 2 (Layer 2): MAC address, 802.1Q/p class of service (CoS) bits, VLAN ID, experimental bits (MPLS EXP), ATM cell loss priority (CLP), .. - Các tham số lớp 3 (Layer 3): IP Precedence, DiffServ code point (DSCP), source/destination IP address - Các tham số lớp 4 (Layer 4): cổng TCP hoặc UDP - Các tham số lớp ứng dụng (Layer 7): Application signatures và chuối(URLs-uniform resource locators) trong mào đầu gói tin Hình 7 minh hoạ khả năng phân lớp dựa trên các trường thông tin của gói tại các lớp:
Hình 8 là ví dụ về việc phân lớp của dữ liệu Voice và Fax (mặc dù cùng sử dụng RTP/RCTP để chuyển tải) 
Hình 8. Ví dụ về phân lớp lưu lượng voice và fax Việc đánh dấu gói hiện nay thường sử dụng cơ chế kiểu class-based marking, class-based policing và một số kỹ thuật khác như committed access rate (CAR) và policy-based routing (PBR). - Class-based marking: sau khi phân loại gói tin, các gói này sẽ được đánh dấu. Việc đánh dấu này gồm các thao tác như: thay đổi các bit của trường ToS trong bản tin IP, thay đổi giá trị trường DSCP (nếu trong mạng diffserv), thay đổi trường EXP (MPLS)… - Class-based policing: thay chỉ vì việc đánh dấu các gói tin, ở đây có thể đánh dấu lại (re-mark) hoặc áp các chính sách (ví dụ: loại bỏ) với gói tin vi phạm quy định SLA - Committed Access Rate: cùng với class-based policing, CAR có thể được dùng để thiết lập hay thay đổi các dấu hiệu của gói tin, CAR sử dụng kỹ thuật thùng dò (token bucket) để kiểm soát tốc độ luồng dữ liệu vào có hay không tuân thủ tốc độ định trước - Policy-Based Routing: PBR là việc định tuyến tĩnh dựa trên quy tắc định tuyến được áp đặt trước qua chính sách (policy), ví dụ việc định tuyến sẽ căn cứ vào kích thước gói tin, giao thức được sử dụng truyền gói tin hay một vài tính chất nào đó 1.12.2. Policing và shapingPolicers and shapers là các công cụ QoS nhằm phát hiện và xử lý các vi phạm về traffic. Hình 9 minh hoạ sự khác nhau giữa policing và shaping 
Hình 9. Sự khác nhau giữa policing và shaping Policer thực hiện đều đặn việc kiểm tra sự vi phạm của các luồng lưu lượng và thực hiện các tác động lên các luồng vi phạm này. Ví dụ, policer có thể xác định liệu tải hiện tại của nút mạng đã ở mức cảnh báo chưa? Nếu tải đang ở trạng thái cảnh báo thì các gói tin mới đến có thể bị đánh dấu lại để các xử lý phía sau lưu ý hoặc policer có thể loại bỏ các gói mới ngay lập tức khi gói vi phạm điều kiện nào đó Shapers là công cụ hỗ trợ làm mịn tốc độ các luồng lưu lượng phía đầu ra, nó có sự kết hợp với các hàng đợi (queue) trong việc xử lý. Mục đích của công cụ này là điều khiển luồng lưu lượng ra trên các giao diện tuân thủ các quy định về tốc độ đã thoả thuận theo dịch vụ (SLA) Bảng 2 so sánh các tính chất của policing và shaping
Bảng 2. So sánh tính chất của policing và shaping Mặc dù policing và shaping không trực tiếp cung cấp QoS cho các gói dữ liệu realtime nhưng chúng điều hoà và làm ổn định các luồng dữ liệu để hỗ trợ cho các ứng dụng có sử dụng các luồng này. Khi không có các policers and shapers các gói dữ liệu (burst) có thể làm ảnh hưởng đến trễ và biến động trễ của các luồng dữ liệu thời gian thực 1.12.3. Tránh tắc nghẽnCác cơ chế tránh tắc nghẽn bao gồm chức năng phát hiện sớm tắc nghẽn (Ví dụ WRED-Weighted Random Early Detection) và các chức năng phụ trợ của nó như các thuật toán xếp hàng (queuing algorithms). Các thuật toán xếp hàng và đánh lịch thực hiện ở phía đầu hàng đợi còn cơ chế tránh tắc nghẽn thường thực hiện ở phía cuối hàng đợi Công cụ tránh tắc nghẽn được thiết kế cho việc điều khiển luồng dữ liệu TCP-based. TCP là giao thức truyền nhận hướng liên kết được built-in các cơ chế điều khiển luồng (flow-control) bằng cách tăng dần tốc độ truyền dữ liệu (bằng cách điều chỉnh kích thước hàng đợi và cửa sổ truyền) đến khi xảy ra mất gói, tại điểm này, TCP chấm dứt việc truyền và sau đó lại khởi động lại và dần dần tăng tốc độ truyền Khi không có các thuật toán chống tắc nghẽn trên các giao diện, các giao diện này được gọi là tail-drop nghĩa là khi hàng đợi hay bộ đệm đầy thì các gói mới đến bị loại bỏ
Khi không nghẽn thì các gói vào và ra gần như trong suốt và không cần sử dụng đến hàng đợi nhưng khi có hiện tượng nghẽn xảy ra thì các hàng đợi giống như các cổng dùng để kiểm soát các luồng lưu lượng đến Các hàng đợi được tổ chức dựa trên sự phân loại lưu lượng và việc đánh dấu gói đã phân tích phía trên, nó sắp xếp lại các gói theo một trật tự mới để sãn sàng phát đi. Hàng đợi cũng có thể được thực hiện tại các lớp khác nhau của mô hình OSI Hình dưới đây minh hoạ việc xếp hàng (queuing) 
Hình 10. Ví dụ tổng quát về hàng đợi Hàng đợi và đánh lịch (schedule) là 2 việc liên quan mật thiết với nhau: Hàng đợi nhằm phân chia các gói đến theo một thứ tự ưu tiên nào đó (ví dụ theo các mức QoS) với mong muốn là các gói có yêu cầu QoS cao hơn sẽ được xử lý trước còn schedule là tiến trình xử lý các gói tin trong các hàng đợi, nó quyết định gói tin nào thuộc hàng đợi nào sẽ được truyền đi tiếp theo. Cũng như queuing, scheduling chỉ active khi có hiện tượng nghẽn xảy ra. Khi không có nghẽn thì gói được xử lý theo trật tự như chúng đến Một số thuật toán sử dụng trong schedule như: - Strict priority: Các hàng đợi có ưu tiên thấp hơn chỉ được xử lý khi hàng đợi có ưu tiên cao rỗng (kiểu đánh lịch này có thể gây ra hiện tượng các hàng đợi ưu tiên thấp không bao giờ được xử lý (hiện tượng đói tài nguyên phục vụ cho các luồng ưu tiên thấp) - Round-robin: Các queue được xử lý tuần tự, cách này có thể tránh được hiện tượng “đói tài nguyên” bên trên nhưng lại có nhược điểm là tạo ra các trễ không đón trước được cho các hàng đợi chứa các luồng dữ liệu thời gian thực - Weighted fair: Các hàng đợi được đánh ưu tiên có trọng số để mà một số queue được phục vụ thường xuyên hơn các queue khác. Tuy cách này khắc phục được 2 nhược điểm trên nhưng nó lại có nhược điểm là không đảm bảo băng thông mà các luồng dữ liệu thời gian thực cần Không gian bộ nhớ dành cho các hàng đợi ở mỗi thiết bị là hữu hạn do đó khi các hàng đượi hay bộ đệm tràn thì các gói cần phải được loại bỏ đợi đến khi có sẵn không gian chứa cần cho nó. Kỹ thuật loại bỏ các gói được đề cập trong phần trên (cơ chế tránh tắc nghẽn)
1.12.5. Định tuyến QoSChức năng cơ bản của định tuyến (Routing) là tìm đường đi trong một mạng thoả mãn ràng buộc. Trong định tuyến QoS thì việc tìm đường không chỉ với thoả mãn một ràng buộc mà cần thoả mãn nhiều ràng buộc khác nhau. Một số yêu cầu cơ bản của các thuật toán định tuyến QoSR: - Hiệu quả và có tính khả mở thích nghi với mạng lớn - Độ phức tạp không quá lớn hơn các thuật toán đang được dùng hiện nay - Phù hợp với kiến trúc hiện tại của Internet để có thể triển khai trên mạng Trong các yêu cầu trên, một vài trong số chúng có thể xung đột với các yêu cầu khác, vd: một mặt mong muốn các thuật toán hiệu quả và thuật toán có tính khả mở để dùng cho mạng IP lớn như Internet, mặt khác những thuật toán này phải không quá phức tạp Định tuyến là một bài toán phức tạp và yêu cầu các tài nguyên tính toán lớn. Tuy nhiên, tài nguyên của các nút mạng thường hữu hạn vì vậy trong thực tế người ta thường sử dụng các phép heuristic để đơn giản bớt bài toán để dò tìm nghiệm..
Các công cụ hỗ trợ việc quản lý/giám sát QoS phía trên như (marking, queuing, policing và shaping..) phần lớn được thực hiện trong Diffserv, có khả năng cung cấp sự đảm bảo về băng thông tại mỗi nút nhưng không chức năng nào trong số đó cung cấp việc dành trước băng thông (bandwidth reservations). Việc đảm bảo ở đây ám chỉ là băng thông sẽ có sẵn khi cần nhưng nó không được gán cho một ứng dụng hay một luồng cụ thể nào. Việc dành trước lại ám chỉ việc 1 luồng dữ liệu với một băng thông nhất định đã được đồng ý sẵn sàng cho việc chuyển tải qua nút này RSVP là giao thức hướng luồng “per flow oriented” có chức năng yêu cầu dành băng thông tại các nút trên đường nó đi qua. RSVP là thủ tục đơn hướng, vì vậy, muốn thiết lập kênh thông tin 2 chiều thì cả 2 phía phải chủ động sử dụng RSVP để thiết lập luồng theo chiều của mình Hoạt động cơ bản của RSVP như hình 11, các đầu cuối cần thiết lập luồng sẽ gửi bản tin yêu cầu tới đích bằng bản tin PATH. Khi tới đích, phía đích sẽ gửi lại bản tin RESV theo chiều ngược lại về nguồn để xác nhận (hay không xác nhận) yêu cầu thiết lập. Tại mọi nút mạng (có hỗ trợ RSVP) mà bản tin PATH và RESV đi qua có khả năng hiểu các bản tin này và thực hiện việc dành trước tài nguyên cho luồng được thiết lập 
Hình 11. Hoạt động cơ bản của giao thức RSVP RSVP là giao thức báo hiệu hỗ trợ việc dành trước băng thông. Khi đi qua các nút mạng, bản tin báo hiệu được nút xử lý và chuẩn bị sẵn tài nguyên cho yêu cầu. RSVP là giao thức hướng người nhận, nó được kích hoạt và giám sát luồng trong phiên làm việc bởi phía nhận. Trạng thái của luồng thiết lập bởi RSVP được thực hiện tại các nút mạng và các host dọc đường đi. RSVP không phải là giao thức định tuyến mà nó thiết lập luồng dựa trên kết quả chỉ ra bởi chức năng định tuyến RSVP đầu tiên được phát triển nhằm kết hợp với MPLS trong kỹ thuật lưu lượng (MPLS-TE), MPLS-TE tự động thiết lập và maintains các label-switched paths (LSPs) bằng cách sử dụng RSVP thiết lập và đảm bảo băng thông cho các đường hầm "tunnels” chuyên chở các luồng dữ liệu này. RSVP được thực hiện tại mỗi LSP hop. (Tài liệu liên quan đến RSVP sử dụng trong MPLS xem RFC 2205 và RFC 3209). Hình 12 minh hoạ việc dùng RSVP trong MPLS TE, ví dụ băng thông 20Mbps được yêu cầu thiết lập từ router A đến G thì bản tin PATH được gửi đi từ A, bản tin RESV thiết lập theo chiều ngược lại từ đích sẽ yêu cầu băng thông tại mỗi hop mà nó đi qua và cung cấp một nhãn để nhận dạng tuyến này 
Hình 12. Thiết lập tuyến MPLS TE sử dụng RSVP RSVP cũng có thể sử dụng với cơ chế dịch vụ phân biệt (diffserv) để tận dụng điểm mạnh của mỗi bên (Diffsev vốn được biết là PHB hay xử lý tại từng hop còn RSVP lại thiết lập luồng như mô phỏng lại chuyển mạch kênh). RSVP được dùng để dành trước băng thông tại biên (edge) của mạng (nơi mà có ít luồng hơn và chủ yếu các ràng buộc là băng thông) còn Diffserv được dùng ở trong các router của mạng backbone, các router này không cần lưu giữ trạng thái của các luồng 
Hình 13. Tích hợp RSVP và DiffServ 1.12.7. Kiểm soát cuộc gọi vào mạngCAC là cơ chế nhằm đảm bảo QoS giữa các luồng traffic cùng loại (ví dụ giữa voice với voice, giữa video với video..) CAC thực hiện việc áp đặt các xử lý đối với lưu lượng vào khi tài nguyên mạng bị sử dụng đã tới hạn và không có đủ tài nguyên cho các yêu cầu mới. CAC thường không áp dụng cho data vì các luồng data này đơn giản chỉ cần loại bỏ hoặc làm trễ lại khi mạng quá tải. Các luồng lưu lượng realtime không thể bị loại bỏ hoặc làm trễ khi phải thoả mãn yêu cầu QoS. Vì vậy, các yêu cầu tạo mới các phiên liên lạc này cần được kiểm soát, CAC có thể loại bỏ các yêu cầu mới nhằm bảo về chất lượng cho các phiên làm việc đã được thiết lập trước đó Hình 14 minh hoạ việc sử dụng CAC trong việc bảo vệ giữa các luồng Voice với nhau
Một cách ngắn gọn, CAC định ra các quyết đinh trước khi cuộc gọi được thiết lập. Ví dụ với hệ thống VoIP, CAC cho phép play các file âm thanh trong khi đợi mạng có sẵn tài nguyên cho cuộc gọi hoặc thông báo bận cho chủ gọi. Chủ gọi có thể thử gọi lại sau đó hoặc cuộc gọi được chuyển hướng tới tuyến trung kế VoIP khác hay chuyển qua mạng PSTN 1.13. Thực thi các kỹ thuật quản lý QoS trên mạng MENCác kỹ thuật nêu ra trên đây mang tính nguyên tắc chung còn việc sử dụng chúng như thế nào trong các thiết bị mạng cụ thể phụ thuộc vào đó là thiết bị loại gì? Vị trí của thiết bị trong mạng và cả công nghệ được sử dụng 1.13.1. Nguyên tắc chungCông nghệ MEN hiện nay thường cho phép kiểm soát QoS đến từng khách hàng, từng dịch vụ hay từng cổng vật lý của các thiết bị giao tiếp với khách hàng (CE). Để thực hiện được việc này MEN sử dụng việc tạo ra rất nhiều các mạng LAN ảo (VLAN), mỗi VLAN này có ID riêng và được nhận dạng bởi tất cả các thực thể mạng. Tại mỗi nút trong mạng có khả năng xử lý phân biệt cho các VLAN khác nhau, ở đây người ta thường sử dụng mỗi hàng đợi cho 1 VLAN hay cho từng lớp dịch vụ và có thể ưu tiên xử lý các dịch vụ hay khách hàng nào đó. Tại các thiết bị phía giao tiếp khách hàng (CE) thường cho pháp phân loại dịch vụ, VLAN, đánh dấu nhận dạng các loại lưu lượng và kiểm soát đầu vào. Tại các nút biên mạng (PE) thường tích hợp các kỹ thuật đánh lịch, quản lý hàng đợi, phân loại và đánh dấu gói, làm mịn lưu lượng đầu ra. Các nút core thường có tốc độ xử lý cao hơn và ở đây thường tích hợp phần quản lý bộ đệm, hàng đợi và đánh lịch. 
Hình 15. Sử dụng các kỹ thuật hỗ trợ QoS tại các thành phần của mạng MEN 1.13.2. Đặc điểm riêngHiện nay MEN có 3 công nghệ chính: Thuần Ethernet, MPLS/TMPLS và PBT. Trong mỗi công nghệ này có một vài điểm khác nhau Mạng MEN sử dụng công nghệ thuần Ethernet Ở đây, mạng MEN thuần ethernet sử dụng chuẩn IEEE 802.1p là chuẩn công nghiệp cung cấp các cơ chế để thực hiện việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) tại lớp điều khiển truy nhập (MAC). Việc đảm bảo chất lượng dịch vụ ở đây được thực hiện thông qua việc sử dụng phân loại lưu lượng thành các Lớp dịch vụ (CoS). Có 8 mức ưu tiên dịch vụ được phân loại theo chuẩn này được thực hiện thông qua việc sử dụng 3 bit của trường thiết lập độ ưu tiên cho người sử dụng (user_priority) trong mào đầu IEEE 802.1Q của khung lớp 2
Sử dụng trường bit Exp trong mào đầu gói tin MPLS để phân biệt các lớp QoS, có 8 mức QoS khác nhau. Trong MPLS có thể tạo các VPN riêng và MPLS có thể kết hợp với kỹ thuật lưu lượng để giám sát QoS cho các VPN này. MPLS được sử dụng ở lớp 2.5 trong chồng giao thức Internet, ở lớp 2 vẫn có thể sử dụng công nghệ truy nhập Ethernet 802.1p/q. Các lưu lượng từ lớp 2 có thể được vận chuyển qua lớp MPLS thông qua việc ánh xạ các mức QoS từ 802.1p/q sang MPLS. Việc ánh xạ các mức QoS trong việc sử dụng 802.1q và MPLS rất dễ dàng như trong bảng 3
Bảng 3. Ánh xạ các mức QoS trong việc sử dụng 802.1q và MPLS Mạng MEN sử dụng công nghệ PBT Mạng MEN sử dụng công nghệ PBT sử dụng các kỹ thuật, cơ chế sau để đảm bảo chất lượng dich vụ Trên giao diện NNI hỗ trợ cơ chế DiffServ PHBs (Per Hop Behavior) với nhiều lớp lưu lượng: - UC-EF
- UC-AF1x, UC-AF2x, UC-AF3x - UC-BE
Giao diện UNI sử dụng các cơ chế phân loại (Classification), áp đặt chính sách (Policing) và đánh dấu (Marking): - Lưu lượng của các dịch vụ được phân loại dựa trên PHB (PHB-classified) và được áp đặt chính sách tại giao diện UNI. - Sự phân loại được thực hiện theo các tham số như: cổng, UC/MC, S-VID, C-VID, 802.1p. - Thực hiện việc đánh dấu lại S-TAG 802.1p theo PHB mong muốn 
Hình 17. Các cơ chế/kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng MEN sử dụng công nghệ PBT Theo những kỹ thuật này thì lưu lượng người sử dụng được phân loại tại điểm truy nhập lối vào theo S-TAG và .1p, sau đó những giá trị này được đưa vào I-TAG và B-TAG để duy trì QoS từ đầu cuối tới đầu cuối theo từng dịch vụ. 1.14. QoS cho một số ứng dụng cụ thể trên mạng MEN1.14.1. Dịch vụ cho người dùng Internet
Hình 18. Ví dụ khách hàng là người sử dụng cuối Người dùng cuối sử dụng các modem xDSL hay Home-Gateway truy nhập vào mạng thông qua thiết bị truy nhập MSAN hay DSLAM. Phần lưu lượng truy nhập internet được gán vào một VLAN có tên là HIS VLAN. Thông qua các miền MAN, Core VLAN này được đóng gói vào các luồng khác và VLAN này sẽ kết cuối tại thiết bị BRAS (Boardband Remote Access Server) Người sử dụng Internet sẽ được cấp phát băng thông theo yêu cầu thoả thuận ban đầu với nhà khai thác (ví dụ 512kbps). Mạng có khả năng duy trì mức băng thông này cho khách hàng qua việc kiểm soát QoS của VLAN được gán cho khách hàng đó
1.14.2. Dịch vụ cho các doanh nghiệpCác doanh nghiệp có thể sử dụng các dịch vụ như: IP/VPN (lớp 2) hay các dịch vụ lớp 2 là E-LAN và E-LINE 
Hình 19. Ví dụ về khách hàng là các doanh nghiệp 1.14.3. Khách hàng dùng đồng thời nhiều dịch vụ
Hình 20. Tổ chức các dịch vụ khác nhau trên NGN Các đường có các màu khác nhau thể hiện các liên kết cho các dịch vụ khác nhau. Hình 20 minh hoạ cho trường hợp ở đó khách hàng cuối sử dụng một số dịch vụ tiêu biểu được triển khai trên mạng NGN như: HSSI, IPTV, VoD
1.14.4. Dịch vụ VoIPTổ chức dịch vụ VoIP minh hoạ trong hình dưới đây: Hình 21. Ví dụ về tổ chức cung cấp dịch vụ VoIP trên NGN Ở đây:
- Phần lưu lượng Voice từ phía khách hàng được truy xuất qua các Media Gateway (Ví dụ MSAN), Home-Gateway và được gom lại trên một IP/VPN dành cho dịch vụ VoIP - Lưu lượng thoại Internet phone không trực tiếp vào IP/VPN cho VoIP này vì chúng là dịch vụ Internet-Based nên chúng sẽ đi ra ngoài Internet và coi như dữ liệu best-effort - Trong IP/VPN dành cho dịch vụ VoIP sẽ đặt các phân hệ điều khiển. Phân hệ điều khiển cho dịch vụ Voice VNPT đang hướng đến sử dụng kiến trúc điều khiển IMS được TISPAN đang chuẩn hoá. Theo kiến trúc này, lớp điều khiển dịch vụ có thể phối hợp với khả năng đảm bảo về QoS của lớp CSHT trong cố gắng cung cấp dich vụ VoIP theo mô hình thoả thuận dịch vụ
1.14.5. Dịch vụ IPTVHình vẽ dưới đây là ví dụ về tổ chức dịch vụ IPTV trên mạng NGN Hình 22. Ví dụ về tổ chức dịch vụ IPTV trên mạng NGN Ở đây:
- Dịch vụ IPTV sử dụng mạng IP hỗ trợ định tuyến Multicast - Dịch vụ sử dụng các server lưu nội dung phân tán trên mạng để giảm yêu cầu băng thông - Thiết bị đầu cuối là các set-top-box (STB) và các home-gateway Kết luậnVới chức năng là một phần trong mạng IP backbone - mạng chuyển tải đa dịch vụ viễn thông tương lai thì QoS trên phần mạng MEN rất cần được quan tâm để có thể đồng bộ với các phân miền mạng khác tạo ra một mạng đảm bảo QoS từ đầu cuối đến đầu cuối. QoS trên mạng IP nói chung và mạng MEN nói riêng là một vấn đề hết sức phức tạp và nó được thực hiện bởi rất nhiều các kỹ thuật, cơ chế, giao thức khác nhau. Tài liệu này mới chỉ dừng ở mức độ điểm qua một số điểm chính mà chưa có điều kiện phân tích sâu trong khuôn khổ một tài liệu ngắn.  Каталог: Vat%20li -> Tai lieu -> Tai lieu ly moi 1 -> DIEN TU DIEN TU -> Moân hoïc ÑIEÄn töÛ coâng suaáT vaø ÖÙng duïng Vat%20li -> SỞ khoa học và CÔng nghệ thành phố HỒ chí minh Vat%20li -> “Tổng hợp vật liệu Nano kẽm – bạc ứng dụng chế tạo thuốc bảo vệ thực vật diệt nấm hồng cho cây cao su” Vat%20li -> CN101869725 Antibacterial bioactivity composite coating comprising nano Ag particles and preparation method tải về 135.39 Kb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|
