Tiểu luận Kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ

Sinh viên : Trương Công Toàn Lớp : Điện tử viễn thông K32 Học Phần : Mạng Máy Tính BÀI TIỂU LUẬN: Đề Tài: KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS mạng IP là nói đến các kỹ thuật xử lý lưu lượng trong mạng truyền số liệu sử dụng bộ giao thức IP nhằm đảm bảo các loại lưu lượng có yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau được đối xử ưu tiên khác nhau. Chẳng hạn, trong một mạng IP có hai ứng dụng truyền file FTP và dịch vụ gọi điện thoại IP telephony. Ứng dụng IP telephony đòi hỏi việc truyền dữ liệu phải liên tục, độ trễ thấp, còn ứng dụng FTP không yêu cầu cao về độ trễ, miễn là truyền đủ và chính xác nội dung dữ liệu, Với mạng IP này, chúng ta cần phải áp dụng các kỹ thuật xử lý lưu lượng nhằm phân loại lưu lượng và áp dụng các chính sách ưu tiên khác nhau nhằm đảm bảo lưu lượng IP telephony phải có độ ưu tiên đường truyền cao hơn, thậm chí thông suốt kể cả khi mạng bị nghẽn so với dịch vụ truyền file FTP, hệ thống mạng như vậy được gọi là có cam kết chất lượng dịch vụ gọi tắt là QoS Chất lượng dịch vụ (QoS) là một thành phần quan trọng của các mạng gói đa dịch vụ.Bài thuyết trình trình bày các kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ IP;các mô hình chung của QoS IP được trình bày qua tiến trình phát triển;các tham số ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ IP trong thực tế;các giải pháp kỹ thuật nhìn từ góc độ định tuyến IP.bài làm không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong có những ý kiến góp ý từ quý thầy và các bạn …. TỔNG QUAN VỀ QoS IP Các mạng IP vào khoảng năm 1990 là các mạng nổ lực tối đa giống như mạng Internet hiện nay. Các bước phát triển của mô hình QoS Các mô hình trong việc tiêu chuẩn hóa chất lượng dịch vụ IP là : mô hình tích hợp dịch vụ IntServ và DiffServ. Inserv Sử dụng khái niệm dựa trên luồng lưu lượng cùng với giao thức báo hiệu dọc theo đường dẫn gói tin.Giao thức báo hiệu đảm bảo các nguồn tài nguyên thõa mãn yêu cầu dịch vụ được cung cấp tại mỗi nút cho các luồng lưu lượng trước khi nó được truyền trên mạng. Trong giai đoạn đầu khởi tạo, mô hình IntServ bị hạn chế bởi vấn đề mở rộng vì rất nhiều luồng lưu lượn cần phải quản lí trong mạng đặc biệt là trong mạng đường trục. DiffServ Sử dụng phương pháp đánh dấu gói để phân loại và ứng xử với từng gói theo các hành vi độc lập. Mặc dù tính mềm dẻo lớn , nhưng DiffServ không cung cấp đảm bảo băng thông cho các gói trong cùng một luồng lưu lượng. Vào cuối những năm 1990, các kỹ thuật QoS được chú trọng nhiều hơn và trở thành vấn đề quan trọng khi tương thích với các công nghệ mạng tiên tiến như : Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ( Multiprotocol Label Switching ) và các công nghệ mạng riêng ảo VPN ( Virtual Private Network ). Các chiến lược phát triển mô hình chất lượng dịch vụ IP trong các khoảng thời gian gần đây tập trung vào tính đơn giản và tự động, với mục tiêu cung cấp các kỹ thuật đảm bảo QoS thông minh trên mạng IP. Các tham số chất lượng dịch vụ IP: Trễ truyền gói Tỉ lệ lỗi gói tin Tỉ lện tổn thất gói Một số tham số cơ bản ảnh hưởng tới QoS IP thực tế: Cùng với các ứng dụng mới được bổ sung vào mạng internet là các yêu cầu chất lượng dịch vụ.Một số vấn đề liên quan tới chất lượng dịch vụ IP được nhìn nhận từ phía người sử dụng là : Một số ứng dụng chậm ; các ứng dụng video có chất lượng thấp; các dịch vụ IP telephony có chất lượng không đảm bảo; thời gian chuyển giao và truyền tải lưu lượng lớn có thời gian dài.Từ góc độ mạng, các vấn đề trên có thể được định lượng qua các tham số QoS của mạng như: Băng thông ,độ trễ , trượt mất gói và điều khiển quản lý. Băng thông: Băng thông là một trong những tham số quan trọng nhất của chất lượng dịch vụ IP.Thể hiện rõ nhất về băng thông khả dụng được chỉ ra trên các tài nguyên liên kết trong hình dưới. Băng thông khả dụng Băng thông của tuyến liên kết bằng giá trị băng thông lớn nhất của một đoạn liên kết.Băng thông khả dụng được tính tương đối qua các giá trị băng thông lớn nhất và lượng băng thông của luồng lưu lượng .Tính toán băng thông khả dụng tương đối phức tạp. Một số giải pháp được đưa ra nhằm giải quyết vấn đề sử dụng băng thông không hiệu quả gồm Giải pháp Ưu điểm/Hạn chế Tăng dung lượng liên kết để phù hợp với tất cả các ứng dụn và người sử dụng với một số băng thông dư. Sử dụng phân loại lưu lượng thành các lớp QoS và sắp xếp thứ tự ưu tiên các luồng lưu lượng quan trọng. Tối ưu đường liên kết bằng cách nén các khung tải tin nhằm tăng băng thông khả dụng của liên kết. Tối ưu đường liên kết bằng các kỹ thuật nén tiêu đề Giải pháp này gặp một số điểm hạn chế như thời gian, tiền đôi khi còn từ giới hạn của công nghệ trong quá trình nâng cấp hệ thống. Đây là giải pháp sử dụng phổ biến hiện nay với rất nhiều cơ cấu kỹ thuật thường được các nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ trực tiếp trên hệ thống. Vấn đề khó khăn trong giải pháp này là quá trình nén và giải nén sẽ làm tăng thời gian trễ vì độ phức tạp của thuật toán nén. Kỹ thuật này đặc biệt hiệu quả tại môi trường truyền thông có các gói tin có tỉ số tiêu đề / tải tin lớn. Độ trễ Độ trễ từ đầu cuối tới đầu cuối của một quá trình truyền tin IP được nhìn nhận đơn giản trên hình dưới chủ yếu gồm 2 thành phần trễ : trễ truyền lan và trễ xử lý, hàng đợi.Trễ tích lũy gồm tất cả các thành phần trễ trên mang tính cộng. Trễ truyền lan là tham số có giá trị cố định phụ thuộc vào phương tiện truyền, trong khi đó tham số trễ xử lý và trể hàng đợi trong các bộ định tuyến là các tham số có giá trị thay đổi do các điều kiện thực tế mạng. Trễ tích lũy từ đầu cuối tới đầu cuối Trễ hàng đợi là khoảng thời gian của gói tin nằm chờ tại hàng đợi trong một bộ định tuyến.Trể hàng đợi phụ thuộc vào số lượng và kích thước các gói tin trong hàng đợi và băng thông khả dụng trên liên kết đầu ra của bộ định tuyến.Trễ hàng đợi còn phụ thuộc vào kỹ thuật xếp hàng. Trễ xử lý và hàng đợi Trễ truyền lan là thời gian truyền một gói qua liên kết, trễ truyền lan thường chỉ phụ thuộc vào băng thông khả dụng của liên kết.Các kỹ thuật truy nhập cũng có thể gây thêm trễ vì xác suất tranh chấp tài nguyên trong trường hợp giao diện tiến gần tới trạng thái tắc nghẽn Một số phương pháp cải thiện thời gian trễ : Giải pháp Ưu điểm/ Hạn chế Tăng dung lượng liên kết, băng thông đủ sẽ khiến hàng đợi ngắn lại và các gói không phải đợi trước khi truyền dẫn. Sử dụng hàng đợi hợp lí.Các hàng đợi ưu tiên là một trong những thành phần chủ yếu trong tiếp cận này Phương pháp nén tải tin và nén tiêu đề gói tin Tăng băng thông cũng đồng nghĩa là giảm trể nối tiếp nhưng mặt khác giải pháp này cũng làm tăng giá thành hệ thống khi phải nâng cấp. Việc nén thông tin làm kích thước gói nhỏ đi đồng nghĩa với thời gian trễ thấp đi, đồng thời kỹ thuật nén sẽ làm gia tăng trễ vì chính kỹ thuật nén cần phải có thời gian thực hiện Tổn thất gói Thông thường , tổn thất gói xảy ra khi các bộ định tuyến tràn không gian đệm.Hình ve dưới đây chỉ ra trong trường hợp hàng đợi đầu ra đầy và các gói tin mới đến bị loại bỏ. Tổn thất vì hiện tượng tràn bộ đệm đầu ra Các bộ định tuyến IP thông thường loại bỏ gói vì một số lý do như: Loại bỏ gói tại hàng đợi đầu vào vì bộ xử lý tắc nghẽn và không thể xử lý gói ( hàng đợi đầu vào dầy ), các gói bị loại bỏ tại đầu ra vì bộ đệm đầu ra đầy, bộ định tuyến quá tải không thể chỉ định được không gian đệm rỗi cho các gói đầu vào và một số hiện tượng lỗi khung truyền dẫn Ngoài việc tăng dung lượng liên kết, một số tiếp cận sau được sử dụng để giảm độ tổn thất gói: Đảm bảo băng thông và tăng không gian đệm để tương thích với các ứng dụng có độ bùng nổ lưu lượng cao.Một vài kỹ thuật hàng đợi thường được sử dụng trong thực tế : hàng đợi ưu tiên, hàng đợi theo yêu cầu , hàng đợi cân bằng trọng số và hàng đợi phân lớp. Chống tắc nghẽn bằng phương pháp loại bỏ gói , giải pháp này thường được sử dụng cùng với các hàng đợi phân lớp và có thứ tự ưu tiên. Chính sách lưu lượng có thể giới hạn tốc độ của các gói tin it quan trong hơn để cung cấp chất lượng dịch vụ tốt nhất cho các gói tin có yêu cầu cao. Các yêu cầu chức năng chung của IP QoS Để cung cấp chất lượng dịch vụ QoS qua mạng IP, mạng phải thực hiện hai nhiệm vụ cơ bản : Phân biệt các luồng lưu lượng hoặc các kiểu dịch vụ để người sử dụng đưa các ứng dụng vào các lớp hoặc luồng lưu lượng phân biệt với các ứng dụng khác.Nhiệm vụ này thường được thực hiện tại giao diện người sử dụng và mạng UNI ( User Network Interface ). Phân biệt các lớp lưu lượng bằng các nguồn tài nguyên và ứng xử dịch vụ khác nhau trong một mạng.Khả năng thực hiện nhiệm vụ này là sự khác biệt cơ bản của các công nghệ mạng,nó thể hiện đặc điểm ưu việt và nhược điểm của các giải pháp công nghệ khác nhau. Các yêu cầu chức năng được thực hiện trong bộ định tuyến IP Các khối chức năng sắp xếp theo hướng đi của luồng dữ liệu từ đầu vào bộ định tuyến tới đầu ra bộ định tuyến.Các gói tin IP đi vào từ các cổng đàu vào của bộ định tuyến tới các khối chức năng đánh dấu gói và phân loại gói, hai khối chức năng này của bộ định tuyến thực hiện nhiệm vụ. Các khối chức năng: Chính sách lưu lượng, quản lý hàng đợi tích cực, lập lịch gói và chia cắt lưu lượng là các khối chức năng thực hiện nhiệm vụ. Đánh dấu gói IP Chức năng đánh dấu gói đặt các bit nhị phân vào các trường chức năng đặc biệt của tiêu đề gói tin IP để phân biệt kiểu của gói tin IP với các gói tin IP khác.Một gói có thể phân biệt bởi địa chỉ nguồn, địa chỉ đích hoặc tổ hợp cả hai,hoặc giá trị DSCP của trường chức năng IP Precedence.Các gói tin IP có thể được dánh dấu hoặc không.Nếu gói tin đã được đánh dấu nó có thể được dánh dấu lại nếu giá trị đã được đánh dấu chỉ ra các đặc điểm vi phạm chính sách của bộ định tuyến đang thực hiện chuyển gói. Nếu một gói chuyển qua nhiều vùng dịch vụ phân biệt, các gói tin sẽ được dánh dấu theo cách phù hợp với các thõa thuận mức dịch vụ SLA giữa các vùng. Các gói tin chưa được đánh dấu sẽ được đánh dấu dể nhận các giá trị phù hợp với chính sách của bộ định tuyến. Phân loại gói tin IP Để nhóm các gói tin IP theo luật phân lớp dịch vụ.Hai phương pháp phân loại gói tin là: Phân loại đa trường MF (Multi-Field) Phân loại kết hợp hành vi BA (Behavior Aggregate) Chính sách lưu lượng Chính sách lưu lương được sử dụng để kiểm tra các luồng lưu lượng gói tin IP đến trên các cổng đầu vào của bộ định tuyến có phù hợp với các tốc độ lưu lượng đã được thỏa thuận và xác định hay không. Chính sách lưu lượng để xác định lưu lượng đầu vào và đầu ra, trên cở sỏ đó áp dụng chính sách điều khiển tốc độ lưu lượng phù hợp với đầu ra bởi bộ đánh dấu gói. Các thông tin có thể đánh dấu lại hoặc bị loại bỏ nếu không phù hợp với lưu lượng đầu ra. Quản lý hàng đợi tích cực Kỹ thuật quản lý hàng đợi tích cực AQM ( Active Queue Management ) là một kỹ thuật điều khiển chống tắc nghẽn, ý tưởng chính của AQM là dự đoán trước khả năng tắc nghẽn và đưa ra một số hoạt động điều khiển để chống lại hoặc giảm thiểu khả năng tắc nghẽn. Lập lịch cho gói tin Lập lịch cho gói tin IP thể hiện cách thức thiết lập cho các gói đi ra khỏi hàng đợi, dựa trên các đặc tính của cổng đầu ra, các gói tin sẽ được phân bố và chuyển tới đầu ra theo luật.Kỹ thuật lập lịch là mấu chốt trung tâm của chất lượng dịch vụ và là thước đo công nghệ giữa các nhà cung cấp khác nhau. Sơ đồ của nguyên lý lập lịch gói tin Chia cắt lưu lượng Chia căt lưu lượng là để thay đổi tốc độ luồng lưu lượng đến nhằm điều hòa lưu lượng với đầu ra. Nếu lưu lượng đầu vào có độ bùng nổ cao, luồng lưu lượng cần phải đệm để đầu ra bớt bùng nổ và mềm hơn.Việc điều chỉnh lưu lượng giống như một quá trình dừng và đi, thời gian trễ tại bộ đệm sẽ làm các gói tai đầu ra được điều chỉnh theo yêu cầu. Các kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ IP Quá trình thực hiện cam kết chất lượng dịch vụ đòi hỏi kết hợp các kỹ thuật điều khiển lưu lượng vào và các kỹ thuật phân phối lưu lượng ra. Điều khiển lưu lượng vào sẽ điều tiết gói dữ liệu đến giao diện mạng đầu vào. Kỹ thuật đo lưu lượng và màu hóa lưu lượng: Đánh dấu 3 màu tốc độ đơn srTCM Được sử dụng để đặt cho một luồng đơn tốc độ và cùng CIR. Nó đo tốc độ lưu lượng và dựa trên kết quả đo đánh dấu các gói theo 3 màu hoặc các cấp độ. Mục tiêu của srTCM là đảm bảo thông tin cam kết CIR. Khoảng thời gian dài hạn không tương thích với khoảng thời gian áp dụng chính sách vì mục tiêu của chính sách là xác định các luồng lưu lượng vi phạm tốc độ thỏa thuận trước và đánh dấu các gói tin để chuyển chúng đi. Do đó các gói sẽ chuyển đi ngay mà không lưu tại bộ định tuyến một thời gian dài để chờ CIR được xác định dựa trên thời gian dài hạn. Vì vậy, áp dụng chính sách phải dựa trên khoảng thời gian ngắn, sử dụng hai tham số phụ là CBS và EBS thay cho CIR Khoảng thời gian CIR và CBS srTCM có hai chế độ hoạt động:chế độ mù màu giả thiết các gói tin đến chưa được đánh dấu màu và chế độ rõ màu các goi tin đến đã được đánh dấu màu từ trước. Đánh dấu 3 màu tốc độ đơn srTCM gồm hai kiểu gáo token: gáo token C và gáo token E như hình dưới. Độ sâu của gáo C là kích thước bùng nổ cam kết CBS, gáo C được khởi tạo đầy với số lượng token Tc=CBS.Độ sâu của gáo E là kích thước bùng nổ quá hạn EBS. Gáo E cũng được khởi tạo đầy với số lượng Te=EBS. Cả hai bộ đếm Tc và Te được cập nhật tại tốc độ CIR, ví dụ tại thời điểm 1/CIR giây. Thuật toán cập nhật của hai gáo như sau: Tại khoảng thời gian cập nhật, nếu gáo C không đầy (Tc<CBS) thì Tc sẽ tăng lên 1 ( Tc:=Tc+1 ). Nếu gáo C đầy mà gáo E không đầy ( Tvc=CBS và Te<EBS ) thì Tc không thay đổi và Te tăng lên 1 ( Te:=Te+1). Nếu cả hai gáo đầy thì không có gáo nào thay đổi trạng thái. Phương pháp hoạt động của chế độ mù màu srTCM. Một gói có kích thước B byte đến tại thời điểm t. Đầu tiên, bộ đếm so sánh kích thước B với token hiện thời của gáo C ( Tc ), Nếu gáo C đủ chổ ( B<= Tc ) thì gói được đánh dấu màu xanh, Tc sẽ giảm đi một lượng B (Tc:=Tc-B ). Nếu không đủ chổ trong C ( B>Tc) bộ đếm kiểm tra gáo thứ 2 ( gáo E ), nếu gáo E còn đủ chỗ ( B<=Te) gói sẽ được đánh dấu màu vàng và Te:=Te-B. Khi đó gáo C không sử dụng nên Tc không thay đổi trạng thái. Cuối cùng, nếu gáo E cũng không đủ chỗ (B>Te), gói sẽ được đánh dấu màu đỏ và cả Tc và Te không thay đổi trạng thái. Chế độ hoạt đông rõ màu của srTCM Nó tương tự như trong chế độ mù màu, các gói màu vàng có thể giử nguyên màu vàng hoặc chuyển sang màu đỏ và không thể chuyển sang màu xanh. Các gói mùa đỏ luôn giử màu đỏ và không bao giờ được chuyển lên cấp cao hơn ( màu xanh hoặc màu vàng ). Đánh dấu 3 màu hai tốc độ Bộ đánh dấu 3 màu hai tốc độ trTCM được sử dụng cho cả tốc độ thông tin đỉnh PIR và tốc độ thông tin cam kết CIR. Giống như srTCM, trTCM có hai chế độ hoạt động :chế độ mù màu và chế độ rõ màu. Đánh dấu 3 màu hai tốc độ được cấu hình bởi các chế độ hoạt động và các tham số PIR, CIR, PBS và CBS. Bộ đánh dấu 3 màu hai tốc độ trTCM hoạt động với hai gáo rò : gáo rò token C và gáo rò token P. Gáo rò C được sử dụng để điều khiển CIR và gáo dò P điều khiển PIR. Gáo rò C trong trTCM tương tự như trong srTCM, gáo rò P có độ sâu cân bằng với kích thước bùng nổ đỉnh PBS và được cập nhật tại tốc độ PIR ( ví dụ tại các thời điểm 1/PIR giây ) Chế độ hoạt động mù màu được mô tả ở hình dưới.Giả thiết các gói không màu có kích thước B đến tại thời điểm t. Gói tin kích thước B sẽ so sánh với token trong gáo rò P. Nếu gáo P không đủ chỗ ( B> Tp), gói tin sẽ được đánh dấu màu đỏ bất kể C có đủ hay không. Nếu gáo P đủ chỗ ( Tp >= B), gói kích thước B được so sánh với bộ đếm token trong gáo C, Tc. Nếu ( Tc >=B), gói được đánh dấu màu xanh và Tp:=Tp-B và Tc:=Tc-B. Nếu (Tc<B) gói được đánh dấu màu vàng và Tp:=Tp-B. Chế độ hoạt động rõ màu chỉ ra ở hình dưới. Giống như chế độ hoạt động của srTCM, các gói đến không thể cải thiện cấp độ tốt hơn (luôn luôn bằng hoặc nhỏ hơn cấp độ đưa tới). Giả thiết các gói đã được đánh dấu màu tới: Nếu gói đã được đánh dấu màu đỏ, gói sẽ được đánh dấu lại màu đỏ và các các gáo rò được bỏ qua. Nếu gói đã được đánh dấu màu vàng, nó được đánh dấu màu đỏ khi B B Nếu gói đã được đánh dấu màu xanh, nó được chuyển sang màu: Đỏ,nếu Tp<B; Vàng, nếu Tc<B<=Tb và Tp:=Tp-B; Xanh,nếu Tc>=B, Tp>=B và Tc:=Tc-B, Tp:=Tb-b. Kỹ thuật quản lý hàng đợi tích cực Trong kỹ thuật quản lý hàng đợi tích cực gồm có 3 kiểu cơ bản : RED, WRED và ECN. Kỹ thuật loại bỏ gói ngẫu nhiên sớm RED. RED phát hiện trên tập tắc nghẽn và loại bỏ gói ngẫu nhiên từ bộ đệm. Hình thể hiện sơ đồ nguyên lý hoạt động của kỹ thuật loại bỏ gói ngẫu nhiên sớm.RED chứa một thuật toán dự đoán tắc nghẽn và hồ sơ loại bỏ gói như là các thành phần trung tâm. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của RED Chức năng của module dự đoán tắc nghẽn là đánh giá hành vi lưu lượng trong bộ đệm theo thời gian và phát hiện khả năng tắc nghẽn. Tiếp cận đơn giản nhất là dựa vào chiều dài hàng đợi (N) và xác định trạng thái tắc nghẽn dựa trên cơ sở hàng đợi đầy ( so sánh với kích thước bộ đệm (B) ). Kỹ thuật loại bỏ gói sớm theo trọng số WRED Kỹ thuật loại bỏ gói sớm theo trọng số vWRED là kỹ thuật loại bỏ gói sớm RED với nhiều hồ sơ loại bỏ gói. Thay vì sử dụng một hồ sơ loại bỏ gói cho tất cả hàng đợi, vWRED sử dụng nhiều hồ sơ loại bỏ gói cho một hàng đợi ( ví dụ 3 hồ sơ loại bỏ gói khác nhau có thể sử dụng cho 3 màu của các gói). Thông báo tắc nghẽn hiên ECN Trong ECN tắc nghẽn được thông tin tới các hệ thống kết cuối bằng cách đánh dấu trong trường chức năng đặc biệt của tiêu đề IP và TCP với các chỉ thị tắc nghẽn thay vì loại bỏ gói. ECN yêu cầu đánh dấu trên cả hai tiêu đề IP và TCP. ECN sử dụng hai bit dự phòng trong tiêu đề TCP và hai bit dự phòng trong tiêu đề IP. Hai bit dự phòng cuối cùng sử dụng để đánh dấu ECN. Kỹ thuật lập lịch cho gói tin là cơ sở của việc phân phối lưu lượng ra.Bộ phân phối lưu lượng quyết định trật tự ra khỏi hàng của các phần tử trong hàng đợi.Các kỹ thuật phân phối lưu lượng ra bao gồm: Hàng đợi FIFO Hoạt động: Các gói tin đến được đưa vào trong một hàng đợi đơn và được gửi ra đầu ra theo đúng thứ tự Ưu điểm: FIFO đối xử với tất cả các gói theo cùng một cách, vì vậy nó rất thích hợp với mạng nổ lực tối đa. Nhược điểm: FIFO không thể cung cấp các dịch vụ phân biệt và tất cả các luồng lưu lượng đều bị suy giảm chất lượng khi có tắc nghẽn xảy ra. Hàng đợi ưu tiên PQ Hoạt động: Hàng đợi FIFO đặt tất cả các gói tin vào trong một hàng đợi đơn bất kể lớp lưu lượng nào. Để tạo ra sự phân biệt lớp lưu lượng là sử dụng hàng đợi ưu tiên PQ Trong PQ, N hàng đợi được tạo ra với các mức ưu tiên từ 1 tới N. Thứ tự lập lịch được xác định bởi thứ tự ưu tiên và không phụ thuộc vào vị trí của gói tin. Các gói trong hàng đợi thứ j được xử lý khi không còn gói nào trong hàng đợi có thứ tự cao hơn ( các hàng đợi từ 1 tới (j-1)). Ưu điểm: Đơn giản:nó cung cấp phương tiện đơn giản nhất để phân biệt lớp lưu lượng. Hạn chế: Hàng đợi ưu tiên luôn hướng tới xủ lý mức ưu tiên cao, nên các hàng đợi có mức ưu tiên thấp có thể không có cơ hội để gửi gói đi Hàng đợi cân bằng FQ: Hoạt động: Còn được gọi là hàng đợi dựa trên luồng lưu lượng, trong FQ các gói tin đến được phân loại thành N hàng đợi. Mỗi một hàng đợi nhận 1/N băng thông đầu ra. Bộ lập lịch kiểm tra các hàng đợi theo chu kỳ và bỏ qua hàng đợi rỗng. Mỗi khi bộ lập lịch tới một hàng đợi, một gói tin được truyền ra khỏi hàng đợi.Nếu một hàng đợi mới được thêm vào N hàng đợi có trước đó, bộ lập lịch tự động đặt lại băng thông theo thực tế bằng 1/(N+1). Ưu điểm: Đơn giản; không yêu cầu một kỹ thuật chỉ định băng thông phức tạp nào. Hạn chế: Khi băng thông đầu ra được chia thành N hàng đợi 1/N, nếu các lớp lưu lượng đầu vào có yêu cầu băng thông khác nhau, thì không thể phân bố lại băng thông của đầu ra để đáp ứng yêu cầu đầu vào Khi kich thước gói không được quan tâm trong FQ, kích thước các gói sẽ ảnh hưởng đến phân bố băng thông thực tế, thậm chí bộ lập lịch vẫn hoạt động đúng trên cơ sỏ công bằng, các hàng đợi có gói kích thước lớn sẽ chiếm nhiều băng thông hơn các hàng đợi khác. Hàng đợi quay vòng theo trọng số (WRR): Hoạt động : WRR chia băng thông cổng đầu ra với các lớp lưu lượng đầu vào phù hợp với băng thông yêu cầu. Nguyên lyd hoạt động của WRR được chỉ ra trên hình. Các luồng lưu lượng đầu vào được nhóm thành m lớp tương ứng với trọng số được xác định bởi băng thông yêu cầu. Tổng các trọng số của các lớp bằng 100% m là số lớp lưu lượng, là % trọng số lớp i. Với mỗi một lớp, các luồng lưu lượng riêng được lập lịch theo nguyên tắc hàng đợi cân bằng FQ. Đặt số lượng các hàng đợi FQ trong lớp i là tổng số hàng đợi FQ trong lược đồ WRR được tính theo công thức : Hàng đợi quay vòng theo trọng số WRR gồm hai lớp lập lịch quay vòng: Bộ lập lịch quay vòng chỉ tới các lớp trong khoảng từ lớp 1 đến lớp m, đây được coi là lớp lập lịch thứ nhất. Khi bộ lập lịch dừng lại tại một lớp, bộ lập lịch quay vòng thứ hai sẽ quay vòng trong các hàng đợi FQ. Băng thông cổng đầu ra tính theo % được gán vào lớp i, trọng số của lớp i thể hiện lượng thời gian tiêu tốn của bộ lập lịch cho lớp i.Ví dụ, có nghĩa là bộ lập lịch sẽ tiêu tốn 20% chu kỳ thời gian quay vòng cho lớp i. Với các hàng đợi FQ trong lớp i, thời gian cho các hàng đợi cân bằng, vì vậy lượng thời gian cho một hàng đợi trong Ni hàng đơi là . Trọng số cho mỗi một hàng đợi FQ được tính : trong đó là trọng số của hàng đợi thứ j trong lớp I; là trọng số lớp i. Vậy ta có thể viết lại thành Hay: Ưu điểm : trọng số của lớp I sẽ được tính bằng tổng các yêu cầu lưu lượng trong lớp i. WRR sử dụng thay cho 1/m như trong trường hợp FQ, tạo ra m lớp lưu lượng khác nhau tại các cổng đầu ra. Đây chính là cải thiên của WRR so với FQ nhằm tránh nhược điểm không thể phân bố lại băng thông phù hợp với yêu cầu của đầu ra của FQ. Hạn chế : Chưa giải quyết được ảnh hưởng của kích thước gói tin đối với băng thông chia sẻ. Hàng đợi cân bằng trọng số (WFQ ) và Hàng đợi cân bằng trọng số phân lớp CB-WFQ Hoạt động: Tiếp cận hàng đợi cân bằng trọng số WFQ nhằm cải thiện các nhược điểm của các kỹ thuật trước.Giống như hàng đợi FQ, lưu lượng đầu vào được nhóm m hàng đợi. Tuy nhiên, băng thông cổng đầu ra được phân bổ tới m hàng đợi theo trọng số được xác định bởi các yêu cầu băng thông của lớp lưu lượng thay vì chia đều. hàng đợi cân bằng trọng số phân lớp CB-WFQ sử dụng cơ chế cân bằng theo trọng số tại các lớp I thay vì sử dụng cơ chế hàng đợi cân bằng. Tiếp cận này theo hướng mềm hóa hơn nữa đối với các yêu cầu băng thông không đồng nhất. Kỹ thuật chia cắt lưu lượng:gồm hai kiểu Chia cắt lưu lượng thuần: Nguyên lý: Các gói tin đến được đưa vào bộ đệm (gáo rò) có độ sâu d, sau đó được gửi ra liên kết đầu ra tại tốc độ hằng số, tốc độ hằng số này được gọi là tốc độ rò r. Chia cắt lưu lượng thuần không cho phép bùng nổ băng thông trên các liên kết đầu ra. Thông thường, tốc độ rò r luôn nhỏ hơn tốc độ liên kết C (r<C). Tuy nhiên, với chia cắt lưu lượng thuần, tốc độ rò r được đặt tại tốc độ lớn nhất của tốc độ đầu ra vì không cho phép bùng nổ lưu lượng. Nếu kích thước gói bùng nổ quá độ sâu của gáo rò d thì các gói sẽ bị loại bỏ Chia cắt lưu lượng kiểu gáo rò: Nguyên lý: Gáo rò token được sử dụng trong mô hình này tương tự như gáo rò C sử dụng trong srTCM và trTCM . Các token tương tự với tốc độ thông tin cam kết CIR. Độ sâu của gáo rò d thể hiện kích thước bùng nổ cam kết CBS. Nếu gáo rò đầy, không một token nào có thể được đưa vào gáo. Mỗi một token cho phép bộ đệm lưu lượng đầu vào gửi ra một byte dử liệu. Khi không còn gói nào trong bộ đệm gửi ra, đáy của gáo rò đóng lại và không một token nào lấy ra. Khi vẫn còn có các gói tin trong bộ đệm, các token được rút ra theo tốc độ liên kết đầu ra C và các gói được chuyển tới đầu ra. Nếu gào rò xả hết các token, các gói trong bộ đệm phải đợi cho đến khi các token được đưa vào gáo rò. Kết quả của hoạt động này là các gói được chuyển tới liên kết đầu ra tại tốc độ liên kết C. Kích thước bùng nổ giới hạn bởi độ sâu của gáo d. Khi các token được đưa vào trong gáo rò tại tốc độ r, thì tốc độ trung bình dài hạn của các gói tại đầu ra sẽ là r. Vì vậy, kỹ thuật chia cắt lưu lượng gáo rò hoạt động giống hêt gáo rò C trong srTCM và trTCM,ngoại trừ gáo rò token được áp dụng tại đầu ra trong khi gáo rò C được áp dụng tại đầu vào. Kết luận: Trên đây là các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ IP.Từ các đặc điểm cơ bản của chất lượng dịch vụ IP, các yêu cầu QoS IP đã được thể hiện qua mô hình bộ định tuyến dưới khía cạnh khối chức năng.Các giải pháp kỹ thuật như phân lớp dịch vụ,chính sách loại bỏ gói, lập lich và chia căt lưu lượng. Vấn đề chất lượng dịch vụ và đánh giá chất lượng dịch vụ luôn là vấn đề đóng vai trò quan trọng đối với tất cả các loại hình dịch vụ viễn thông. Bài làm hy vọng sẽ giúp các bạn có những tiếp cận cơ bản về đảm bảo kỹ thuật dịch vụ. Bài làm tham khảo các tài liệu từ internet