Chất lượng dịch vụ IP - Chương 2 pps

20

Chương 2
KỸ THUẬT ðẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
IP

Các kỹ thuật ñảm bảo chất lượng dịch vụ IP sẽ ñược trình bày trong chương này theo
hướng tiếp cận từ ñơn giản tới chi tiết. Các mô hình chung của QoS IP ñược trình bày
qua tiến trình lịch sử phát triển, các tham số ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ IP trong
thực tế ñược trình bày ñơn giản qua các hình thái ñơn giản nhất của mạng nhằm hướng
người ñọc dần tới các vấn ñề kỹ thuật trong các bài toán ñảm bảo chất lượng dịch vụ
IP.Chương 2 tập trung vào các giải pháp kỹ thuật ñược trình bày từ góc ñộ bộ ñịnh tuyến
IP, ñây là các nội dung quan trọng nhất thể hiện trong các mô hình ñảm bảo chất lượng
dịch vụ IP.

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ QOS IP
2.1.1 Lịch sử phát triển các mô hình QoS cho mạng IP
Các mạng IP vào khoảng giữa thập kỷ 1990 là các mạng nỗ lực tối ña giống như mạng
internet hiện nay. Các hệ thống mạng doanh nghiệp và các mạng cung cấp dịch vụ ñã
phát triển từ các mô hình nỗ lực tối ña thành các mô hình dịch vụ phân biệt phức tạp.
ðiều ñó có nghĩa là mạng chung phải ñưa ra nhiều các ứng dụng với nhiều mức dịch vụ
khác nhau.
Hình 2.1 dưới ñây chỉ ra các bước phát triển của khái niệm QoS từ khoảng giữa thập
kỳ 1990 tới ñây.

Hình 2.1: Các bước phát triển của mô hình QoS


21

Nỗ lực tiêu chuẩn hoá chất lượng dịch vụ IP lần ñầu tiên khi IETF phát hành RFC
1633 vào tháng 6 năm 1994. RFC 1633 ñưa ra mô hình dịch vụ tích hợp IntServ
(Integrated Sevices) và tập trung vào giao thức dành trước tài nguyên RSVP (Resource
Reservation Protocol). RSVP báo hiệu các yêu cầu về trễ và băng thông cho các phiên
riêng biệt tới từng nút dọc theo tuyến ñường dẫn mà gói ñi qua. Tại thời ñiểm khởi tạo,
RSVP yêu cầu các nút dự trữ tài nguyên, ñiều này gặp phải trở ngại rất lớn khi hoạt ñộng
trong các môi trường không gian lớn như Internet, vì số lượng các bộ ñịnh tuyến, máy
chủ, thiết bị chuyển mạch lớn và ña dạng.
ðể giải quyết thách thức này, một tập tiêu chuẩn của mô hình phân biệt dịch vụ ñược
ñưa ra như một tiêu chuẩn thứ hai về chất lượng dịch vụ IP. Mô hình Diffesrv
(Differentiated Services) mô tả các hành vi khác nhau ñược ñưa ra bởi mỗi nút. Các nút
có thể sử dụng các ñặc tính có sẵn (ñặc tính chung hoặc riêng) ñược lựa chọn bởi các nhà
cung cấp thiết bị cho phù hợp với ñặc tính luồng lưu lượng. Mô hình Diffserv ñịnh nghĩa
các kỹ thuật ñánh dấu gói, như thứ tự ưu tiên IPP (IP precendence) và nút kế tiếp của nó,
các ñiểm mã dịch vụ phân biệt DSCP (Differentiated Services Code Points) phù hợp với
các hành vi bước kế tiếp PHB (per-hop behaviors) cho các kiểu lưu lượng.
Hai mô hình tích hợp dịch vụ IntServ và DiffServ cùng ñược phát triển và bổ sung các
tính năng cần thiết cho người sử dụng. Cả hai mô hình ñều ñưa ra các giải pháp hoàn
thiện và các thành phần của hai mô hình có thể tổ hợp ñể cung cấp các ứng dụng tổng
quát nhất cho miền rộng các lưu lượng và kiểu ứng dụng.

Hình 2.2: Tích hợp dịch vụ IntServ và phân biệt dịch vụ DiffServ
IntServ sử dụng khái niệm dựa trên luồng cùng với giao thức báo hiệu dọc theo
ñường dẫn gói tin. Giao thức báo hiệu ñảm bảo các nguồn tài nguyên thoả mãn yêu cầu
dịch vụ ñược cung cấp tại mỗi nút cho các luồng lưu lượng trước khi nó ñược truyền trên
mạng. Trong giai ñoạn ñầu khởi tạo, mô hình IntServ bị hạn chế bởi vấn ñề mở rộng vì
rất nhiều luồng lưu lượng cần phải quản lý trong mạng ñặc biệt là trong mạng ñường trục.

22

DiffServ sử dụng phương pháp ñánh dấu gói ñể phân loại và ứng xử với từng gói theo
các hành vi ñộc lập. Mặc dù tính mềm dẻo lớn, nhưng DiffServ không cung cấp ñảm bảo
băng thông cho các gói trong cùng một luồng lưu lượng. Các phân tích kỹ lưỡng hơn về
hai mô hình này sẽ ñược trình bày trong chương 3.
Vào cuối những năm 1990, các kỹ thuật QoS ñược chú trọng nhiều hơn và trở thành
vấn ñề quan trọng khi tương thích với các công nghệ mạng tiên tiến như: Công nghệ
chuyển mạch nhãn ña 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 ñây tập trung vào tính ñơn giản và
tự ñộng, với mục tiêu cung cấp các kỹ thuật ñảm bảo QoS thông minh trên mạng IP. Các
công nghệ QoS ngày càng ñưa ra các mục tiêu quản lý chất lượng dịch vụ rộng và chi tiết
hơn, có thể giải quyết ñược các vấn ñề chất lượng dịch vụ IP ở những cấu hình phức tạp.
Rất nhiều nhà quản trị mạng không muốn có các mức quản lý phức tạp và họ muốn xu
hướng của quản lý QoS càng ñơn giản càng tốt, thậm chí phát triển các công nghệ QoS
theo hướng công cụ bảo mật cho hệ thống.
2.1.2 Các tham số chất lượng dịch vụ IP
Theo khuyến nghị I.380 ITUT ñịnh nghĩa một số tham số ñánh giá hiệu năng truyền
gói tin IP gồm:
 Trễ truyền gói IP IPTD (IP packet Transfer Delay): ðây là trễ cho một datagram
hoặc phân ñoạn cuối giữa hai ñiểm tham khảo. Trễ này thường gọi là trễ ñầu cuối
tới ñầu cuối hoặc trễ mạng. Trong trễ truyền gói IP còn ñược thể hiện qua trễ
truyền gói IP trung bình và biến ñộng trễ gói tin IP.
 Tỷ lệ lỗi gói tin IP IPER (IP packet Error Ratio): ðây là tham số tính theo tỷ lệ
của các gói tin IP lỗi trên tổng số gói tin IP nhận ñược:
err
Nerr + Nsuc
N
IPER = (2.1)

Trong
ñ
ó:
Nerr: S
ố
l
ượ
ng gói tin IP l
ỗ
i
Nsuc: S
ố
l
ượ
ng gói tin IP truy
ề
n thành công

T
ỷ
l
ệ
t
ổ
n th
ấ
t gói IP IPLR (IP Loss Ratio): T
ỷ
s
ố

các gói t
ổ
n th
ấ
t trên t
ổ
ng s
ố
các
gói tin IP truy
ề
n.

oss
Ntran
Nl
IPLR =
(2.2)
Trong
ñ
ó:
Nloss: S
ố
l
ượ
ng gói tin t
ổ
n th
ấ
t

23

Ntran: S
ố
l
ượ
ng gói tin truy
ề
n
T
ỷ
l
ệ
t
ổ
n th
ấ
t gói
ả
nh h
ưở
ng b
ở
i ch
ấ
t l
ượ
ng k

ế
t n
ố
i, các
ứ
ng d
ụ
ng trên IP th
ườ
ng tính
trên 3 khía c
ạ
nh
ả
nh h
ưở
ng t
ỷ
l
ệ
m
ấ
t gói: Giá tr
ị
ng
ưỡ
ng c
ủ
a t
ỷ

l
ệ
m
ấ
t gói, dung sai c
ủ
a
t
ỷ
l
ệ
m
ấ
t gói và
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a t
ỷ
l
ệ
m
ấ
t gói
ñố
i v
ớ
i hi

ệ
u n
ă
ng
ứ
ng d
ụ
ng.
2.1.3 Một số tham số cơ bản ảnh hưởng tới QoS IP thực tế
Cùng với các ứng dụng mới ñược bổ sung vào mạng internet là các yêu cầu chất lượng
dịch vụ. Một số vấn ñề liên quan tới chất lượng dịch vụ IP ñược 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 ñảm bảo; thời gian chuyển giao và truyền tải lưu lượng
lớn có thời gian dài. Từ góc ñộ mạng, các vấn ñề trên có thể ñịnh lượng qua các tham số
QoS của mạng như: Băng thông, ñộ trễ, trượt mất gói và ñiều khiển quản lý. [4]
(i) Băng thông
Băng thông là một trong những tham số quan trọng nhất của chất lượng dịch vụ IP. Sự
thiếu hụt băng thông trong mạng Internet thường xuyên xảy ra do rất nhiều nguyên nhân,
bản thân nguồn tài nguyên mạng không ñủ ñáp ứng hoặc các luồng lưu lượng cùng tranh
chấp một số nguồn tài nguyên. Một thể hiện rõ nhất về băng thông khả dụng ñược chỉ ra
trên các tài nguyên liên kết trong hình 2.3 dưới ñây.

Hình 2.3: Băng thông khả dụng
Băng thông lớn nhất của tuyến liên kết bằng giá trị băng thông lớn nhất của một ñoạn
liên kết. Băng thông khả dụng ñược tính tương ñối qua giá trị băng thông lớn nhất và
lượng băng thông của luồng lưu lượng. Tính toán băng thông khả dụng tương ñối phức
tạp vì tham số băng thông mang tính lõm (như chỉ ra trên mục 1.1.4 trên ñây).
Một số giải pháp ñã ñược ñưa ra nhằm giải quyết vấn ñề sử dụng băng thông không
hiệu quả gồm:
 Tiếp cận tốt nhất là tăng dung lượng liên kết ñể phù hợp với tất cả các ứng

dụng và người sử dụng với một số lượng băng thông dư. Giải pháp này gặp
phải một số ñiểm hạn chế thực tế như thời gian, tiền và ñôi khi còn từ giới hạn
của công nghệ trong quá trình nâng cấp hệ thống.


24

 Một lựa chọn khác là sử dụng phân loại lưu lượng thành các lớp QoS và sắp
xếp thứ tự ưu tiên các luồng lưu lượng quan trọng. ðây là giải pháp thường sử
dụng hiện nay với rất nhiều cơ cấu kỹ thuật thường ñược các nhà cung cấp
thiết bị hỗ trợ trực tiếp trên hệ thống của họ.
 Tối ưu ñường liên kết bằng cách nén các khung tải tin nhằm tăng băng thông
khả dụng của liên kết. Nén dữ liệu có thể thực hiện bằng phần cứng hoặc phần
mềm qua các thuật toán nén. Vấn ñề khó khăn nảy sinh trong giải pháp này là
quá trình nén và giải nén sẽ làm tăng thời gian trễ vì ñộ phức tạp của thuật toán
nén.
 Tối ưu ñường liên kết bằng các kỹ thuật nén tiêu ñề. Kỹ thuật này ñặc biệt hiệu
quả tại môi trường truyền thông có các gói tin có tỉ số tiêu ñề / tải tin lớn. Ví
dụ ñiển hình của nén tiêu ñề là nén tiêu ñề giao thức truyền tải tin cậy TCP
(Transfer Control Protocol) và giao thức thời gian thực RTP (Real Time
Protocol).
(ii) ðộ trễ
ðộ trễ từ ñầu cuối tới ñầu cuối của một quá trình truyền tin IP ñược nhìn nhận ñơn
giản trên hình 2.4 chủ yếu gồm hai thành phần trễ: Trễ truyền lan và trễ xử lý, hàng ñợi.
Trễ tích luỹ gồm tất cả các thành phần trễ trên và mang tính cộng. Trễ truyền lan là tham
số có giá trị cố ñịnh phụ thuộc và phương tiện truyền, trong khi ñó tham số trễ xử lý và
trễ hàng ñợi trong các bộ ñịnh tuyến là các tham số có giá trị thay ñổi do các ñiều kiện
thực tế của mạng.

Hình 2.4: Trễ tích luỹ từ ñầu cuối tới ñầu cuối

Trễ xử lý là khoảng thời gian cần thiết của một bộ ñịnh tuyến ñể chuyển một gói từ
giao diện ñầu vào tới hàng ñợi ñầu ra và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Tốc ñộ xử
lý, mức ñộ chiếm dụng CPU, phương thức chuyển mạch IP, kiến trúc bộ ñịnh tuyến và
các ñặc tính cấu hình giao diện ñầu vào và ñầu ra.


25


Hình 2.5: Trễ xử lý và hàng ñợi
Trễ hàng ñợi là khoảng thời gian của gói tin nằm chờ tại hàng ñợi trong một bộ ñịnh
tuyến. Trễ hàng ñợi phụ thuộc vào số lượng và kích thước các gói tin trong hàng ñợi và
băng thông khả dụng trên liên kết ñầu ra của bộ ñịnh tuyến. Trễ hàng ñợi còn phụ thuộc
vào kỹ thuật xếp hàng.
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 CSMA/CD 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 giải pháp cải thiện thời gian trễ gồm có:
 Tăng dung lượng liên kết, băng thông ñủ sẽ khiến hàng ñợi ngắn lại và các gói
không phải ñợi trước khi truyền dẫn. Tăng băng thông cũng ñồng nghĩa làm
giảm trễ nối tiếp nhưng mặt khác, giải pháp này cũng làm tăng giá thành hệ
thống khi phải nâng cấp.
 Một tiếp cận hiệu quả hơn khi sử dụng các hàng ñợi hợp lý. Các hàng ñợi ưu
tiên là một trong những thành phần chủ yếu trong tiếp cận này. Các phân tích
chi tiết sẽ ñược trình bày trong mục 2.3 dưới ñây.
 Phương pháp nén tải tin và nén tiêu ñề gói tin là một tiếp cận có các ưu và
nhược ñiểm trái ngược nhau cùng tồn tại. Việc nén thông tin làm kích thước
gói nhỏ ñi ñồng nghĩa với thời gian trễ thấp ñi, ñồng thời các kỹ thuật nén sẽ
làm gia tăng trễ vì chính kỹ thuật nén cần phải có thời gian thực hiện.

(iii) Tổn thất gói
Thông thường, tổn thất gói xảy ra khi các bộ ñịnh tuyến tràn không gian ñệm.
Hình vẽ 2.6 dưới ñây chỉ ra trong trường hợp hàng ñợi ñầu ra ñầy và các gói tin mới ñến
bị loại bỏ.

Hình 2.6: Tổn thất gói vì hiện tượng tràn bộ ñệm ñầu ra


26

Các bộ ñịnh tuyến IP thông thường loại bỏ gói vì một số lý do như: Loại bỏ gói tại
hàng ñợi ñầu vào vì bộ xử lý tắc nghẽn và không thể xử lý gói (hàng ñợi ñầu vào ñầy),
các gói bị loại bỏ tại ñầu ra vì bộ ñệm ñầu ra ñầy, bộ ñịnh tuyến quá tải không thể chỉ
ñịnh ñược không gian ñệm rỗi cho các gói ñầu vào và một số hiện tượng lỗi khung truyền
dẫn.
Ngoài việc tăng dung lượng liên kết, một số tiếp cận sau ñược sử dụng ñể giảm ñộ tổn
thất gói:
 ðảm bảo băng thông và tăng không gian ñệm ñể tương thích với các ứng dụng có
ñộ bùng nổ lưu lượng cao. Một vài kỹ thuật hàng ñợi thường sử dụng trong thực
tế: Hàng ñợi ưu tiên, hàng ñợi theo yêu cầu, hàng ñợi cân bằng trọng số và hàng
ñợi phân lớp.
 Chống tắc nghẽn bằng phương pháp loại bỏ gói sớm trước khi có hiện tượng tắc
nghẽn xảy ra qua các kỹ thuật loại bỏ gói sớm.
 Chia cắt lưu lượng và trễ lưu lượng thay vì loại bỏ gói, giải pháp này thường ñược
sử dụng cùng với các hàng ñợi phân lớp và có thứ tự ưu tiên.
 Chính sách lưu lượng có thể giới hạn tốc ñộ của các gói tin ít quan trọng hơn ñể
cung cấp chất lượng dịch vụ tốt nhất cho các gói tin có yêu cầu cao (Tốc ñộ truy
nhập cam kết và chính sách phân lớp).
2.2 CÁC YÊU CẦU CHỨC NĂNG CHUNG CỦA IP QOS
Như chương 1 ñã trình bày, ñể cung cấp chất lượng dịch vụ QoS qua mạng IP, mạng

phải thực hiện hai nhiệm vụ cơ bản:
 (1) Phân biệt các luồng lưu lượng hoặc các kiểu dịch vụ ñể người sử dụng ñưa
các ứng dụng vào các lớp hoặc luồng lưu lượng phân biệt với các ứng dụng
khác;
 (2) Phân biệt các lớp lưu lượng bằng các nguồn tài nguyên và ứng xử dịch vụ
khác nhau trong một mạng.
Nhiệm vụ (1) thường ñược thực hiện tại giao diện người sử dụng và mạng UNI (User
Network Interface). Khả năng thực hiện nhiệm vụ (2) của mạng là sự khác biệt cơ bản
của các công nghệ mạng, nó thể hiện các ñặc ñiểm ưu việt và nhược ñiểm của các giải
pháp công nghệ khác nhau.
Hình 2.7 dưới ñây chỉ ra các yêu cầu chức năng ñược thực hiện trong bộ ñịnh tuyến
IP. Bộ ñịnh tuyến IP trên hình vẽ thể hiện dưới góc ñộ các khối chức năng sắp xếp theo
hướng ñi của luồng dữ liệu từ ñầu vào bộ ñịnh tuyến tới ñầu ra bộ ñịnh tuyến. Các gói tin
IP ñi vào từ các cổng ñầu vào của bộ ñịnh tuyến tới các khối chức năng ñánh dấu gói và
phân loại gói, hai khối chức năng này của bộ ñịnh tuyến thực hiện nhiệm vụ (1). Các khối
chức năng: Chính sách lưu lượng, quản lý hàng ñợi tích cực, lập lịch gói và chia cắt lưu
lượng là các khối chức năng thực hiện nhiệm vụ (2).


27


Hình 2.7: Các yêu cầu chức năng cơ bản của một bộ ñịnh tuyến IP

(i) ðánh dấu gói tin IP
ðánh dấu gói tin IP là chức năng ñầu tiên mà các bộ ñịnh tuyến IP áp dụng vào các
luồng lưu lượng người sử dụng. Chức năng ñánh dấu gói ñặt các bit nhị phân vào các
trường chức năng ñặc biệt của của tiêu ñề gói tin IP ñể phân biệt kiểu của gói tin IP với
các gói tin IP khác. Một gói có thể phân biệt bởi ñịa chỉ nguồn, ñịa chỉ ñích hoặc tổ hợp
cả hai, hoặc giá trị DSCP của trường chức năng IP precedence, kỹ thuật ñánh dấu DSCP

sẽ ñược trình bày trong mục sau. Các gói tin IP ñến một cổng ñầu vào có thể ñược ñánh
dấu hoặc không. Nếu gói tin ñã ñược ñánh dấu, nó có thể ñược ñánh dấu lại nếu các giá
trị ñã ñược ñánh dấu chỉ ra các ñặc ñiểm vi phạm chính sách của bộ ñịnh tuyến ñang thực
hiện chuyển gói. Nếu một gói chuyển qua nhiều vùng dịch vụ phân biệt, các gói tin sẽ
ñược ñánh dấu theo cách phù hợp với các thoả thuận mức dịch vụ SLA giữa các vùng.
Các gói tin chưa ñược ñánh dấu sẽ ñược ñánh dấu ñể nhận các giá trị phụ hợp với chính
sách của bộ ñịnh tuyến.
(ii) Phân loại gói tin IP
Phân loại gói sử dụng ñể nhóm các gói tin IP theo luật phân lớp dịch vụ. ðiểm khởi
tạo phân lớp lưu lượng có thể ñặt tại thiết bị ñầu cuối. Trong mạng, các gói tin IP ñược
lựa chọn dựa trên các trường chức năng của tiêu ñề IP sử dụng cho ñánh dấu gói tin IP.
Hai phương pháp phân loại gói tin là:
 Phân loại ña trường MF (Multi-Field)
 Phân loại kết hợp hành vi BA (Behavior Aggregate)
Phương pháp phân loại ña trường chức năng ñược chỉ ra trên hình 2.8 dưới ñây.
Các gói ñược phân loại dựa trên tổ hợp các giá trị của một hoặc nhiều trường chức năng
trong tiêu ñều IP. Thêm vào ñó là các tham số khác như nhận dạng giao diện cổng vào
cũng có thể sử dụng cho mục ñích phân loại.


28


Hình 2.8: Phương pháp phân loại gói ña trường chức năng
Phương pháp phân loại kết hợp hành vi BA thực hiện phân loại các gói dựa trên
trường chức năng chứa giá trị ñiểm mã dịch vụ phân biệt DSCP. Chi tiết kỹ thuật phân
loại này sẽ ñược trình bày trong mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ trong chương 3.
Hình vẽ 2.9 dưới ñây mô tả ñơn giản của phương pháp phân loại gói theo hành vi kết
hợp.

Hình 2.9: Phương pháp phân loại gói theo hành vi kết hợp BA


29

(iii) Chính sách lưu lượng
Chính sách lưu lượng ñược sử dụng ñể kiểm tra các luồng lưu lượng gói tin IP ñến
trên các cổng ñầu vào của bộ ñịnh tuyến có phù hợp với các tốc ñộ lưu lượng ñã ñược
thoả thuận và xác ñịnh hay không. Chính sách lưu lượng gồm bộ ño lưu lượng ñể xác
ñịnh lưu lượng ñầu vào và ñầu ra, trên cơ sở ñó áp dụng chính sách ñiều khiển tốc ñộ lưu
lượng phù hợp với ñầu ra bởi bộ ñánh dấu gói. Các gói tin có thể ñánh dấu lại hoặc bị loại
bỏ nếu không phù hợp với lưu lượng ñầu ra. Thông thường chính sách lưu lượng kiểm tra
tốc ñộ lưu lượng ñầu vào theo một vài tham số lưu lượng như: Tốc ñộ thông tin cam kết
CIR (Committed Information Rate); tốc ñộ thông tin ñỉnh PIR (Peak Information Rate);
hoặc một số tham số phụ: Kích thước bùng nổ ñỉnh PBS ( Peak Burst Size), kích thước
bùng nổ cam kết CBS (Committed Burst Size) và kích thước bùng nổ vượt ngưỡng EBS
(Excess Burst Size). [5]
(iv) Quản lý hàng ñợi tích cực
Như ñã ñề cập trên ñây, hàng ñợi chủ yếu trong các bộ ñịnh tuyến IP truyền thống là
phương pháp loại bỏ “ñuôi” lưu lượng. ðây là kiểu hàng ñợi thụ ñộng, các gói tin tự ñộng
bị loại bỏ khi hàng ñợi ñầy. Ưu ñiểm cơ bản nhất của phương pháp này là xử lý ñơn giản,
tuy nhiên phương pháp này có thể gây ra các hiện tượng xấu ảnh hưởng tới ñồng bộ.
Hình 2.10 dưới ñây chỉ ra mô hình của hàng ñợi thụ ñộng.


Hình 2.10: Nguyên lý quản lý hàng ñợi thụ ñộng
Kỹ thuật quản lý hàng ñợi tích cực AQM (Active Queue Management) là một kỹ thuật
ñiều khiển chống tắc nghẽn, ý tưởng chính của AQM là dự ñoán trước khả năng tắc
nghẽn và ñưa ra một số hoạt ñộng ñiều khiển ñể chống lại hoặc giảm thiểu khả năng tắc
nghẽn. Có 3 kỹ thuật cơ bản là: Kỹ thuật loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên RED (Random

Early Discarding); Kỹ thuật loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên theo trọng số WRED (Weighted
Random Early Discarding); Thông báo tắc nghẽn hiện ECN (Explicit Congestion
Notification). Kỹ thuật RED và WRED liên quan tới các hoạt ñộng của các gói loại bỏ
trong hàng ñợi và không liên quan trực tiếp tới thiết bị ñầu cuối. ECN ñưa ra tiếp cận
khác liên quan trực tiếp tới các thành viên của người sử dụng ñầu cuối.
(v) Lập lịch cho gói tin
Lập lịch cho các gói tin IP thể hiện cách thức thiết lập thứ tự cho các gói ñi ra khỏi các
hàng ñợi, dựa trên các ñặc tính của các cổng ñầu ra, các gói tin sẽ ñược phân bố và
chuyển tới ñầu ra theo luật. Thông thường, kỹ thuật lập lịch không cần phải tiêu chuẩn


30

hoá và phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị. Kỹ thuật lập lịch là mấu chốt trung tâm của
chất lượng dịch vụ và là thước ño công nghệ giữa các nhà cung cấp khác nhau. Hình 2.11
dưới ñây chỉ ra sơ ñồ nguyên lý của một dạng lập lịch, nó không ñại diện cho kỹ thuật
trong thực tiễn.

Hình 2.11: Sơ ñồ nguyên lý của lập lịch gói tin IP
Như chỉ ra trên hình vẽ 2.11 lập lịch gói ñược ứng dụng trên từng cổng ñầu ra. Các gói
ñến tại các cổng vào (1-n) ñược ñịnh tuyến tới các cổng ñầu ra (1-m) theo ñích và ñược
xác ñịnh bởi bảng ñịnh tuyến trong bộ ñịnh tuyến. Tại mỗi cổng ñầu ra, các gói ñược
phân loại và xếp hàng. Lập lịch ñược áp dụng cho các hàng ñợi này kết cuối tại một cổng
ñầu ra thực tế. Một số kiểu hàng ñợi lập lịch thường sử dụng gồm: Hàng ñợi vào trước ra
trước FIFO (First In First Out); Hàng ñợi ưu tiên PQ (Priority Queueing); Hàng ñợi cân
bằng FQ (Fair Queuing); hàng ñợi quay vòng trọng số WRR (Weighted Round Robin);
Hàng ñợi cân bằng trọng số WFQ (Weighted Fair Queuing) và hàng ñợi dựa theo lớp cân
bằng trọng số (Class – based WFQ).
(vi) Chia cắt lưu lượng
Chia cắt lưu lượng là ñể thay ñổi tốc ñộ luồng lưu lượng ñến nhằm ñiều hoà lưu lượng

với ñầu ra. Nếu lưu lượng ñầu vào có ñộ bùng nổ cao, luồng lưu lượng cần phải ñệm ñể
ñầu ra bớt bùng nổ và mềm hơn. Theo ý tưởng như vậy, các hành vi lưu lượng ñược ñiều
chỉnh theo các dạng lưu lượng ñã xác ñịnh trước, ví dụ theo các thoả thuận mức dịch vụ
SLA. Việc ñiều chỉnh tốc ñộ lưu lượng giống như một quá trình dừng và ñi, thời gian trễ
tại bộ ñệm sẽ làm các gói tại ñầu ra ñược ñiều chỉnh theo yêu cầu. Có hai dạng chia cắt
lưu lượng thường sử dụng là: chia cắt lưu lượng thuần và chia cắt lưu lượng gáo rò. Các
kỹ thuật này sẽ ñược trình bày trong mục 2.3 dưới ñây.
2.3 CÁC KỸ THUẬT ðẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ IP
Mục 2.2 trên ñây ñã chỉ ra các khối chức năng cơ bản của một bộ ñịnh tuyến IP ñược
nhìn dưới khía cạnh chất lượng dịch vụ, các kỹ thuật cơ bản sẽ ñược trình bày dưới ñây
chỉ ra các giải pháp ñảm bảo QoS thường ñược áp dụng.
2.3.1 Kỹ thuật ño lưu lượng và màu hoá lưu lượng
ðể thực hiện hạn chế lưu lượng, bộ ñịnh tuyến sử dụng kỹ thuật ño lưu lượng nhằm
xác ñịnh tốc ñộ lưu lượng ñầu vào có phù hợp với tốc ñộ thực tế hay không. Các khối ño


31

lưu lượng thường sử dụng mô hình toán gọi là gáo rò token ñể xác ñịnh và hạn chế tốc ñộ
lưu lượng. Mô hình gáo rò token gồm hai thành phần: Token mang ý nghĩa về sự cho
phép một số lượng bit ñược ñưa vào mạng; Gáo rò là nơi lưu trữ các token, ñộ sâu của
gáo thể hiện các kích thước của gói. Có hai dạng ño lưu lượng và màu hoá lưu lượng:
ðánh dấu 3 màu tốc ñộ ñơn srTCM (single rate Three Color marker) và ñánh dấu 3 màu
hai tốc ñộ trTCM (two rate Three Color marker).
(i) ðánh dấu 3 màu tốc ñộ ñơn
Kỹ thuật ñánh dấu 3 màu tốc ñộ ñơn ñược ñịnh nghĩa trong RFC 2696 [6], như tên của
nó ñã ngụ ý, srTCM ñược sử dụng ñể ñặt chính sách cho một luồng ñơn tốc ñộ và cùng
CIR. Nó ño tốc ñộ lưu lượng và dựa trên kết quả ño ñánh dấu các gói theo 3 màu hoặc
các cấp ñộ. Ba màu là xanh, vàng và ñỏ thể hiện cấp ñộ tương thích lưu lượng theo thứ tự
giảm dần.

srTCM có hai chế ñộ ñiều hành: Chế ñộ mù màu và chế ñộ rõ màu. Chế ñộ mù màu
giả thiết các gói tin ñến chưa ñược ñánh dấu màu, trong khi chế ñộ rõ màu giả thiết các
gói tin IP ñến ñã ñược ñánh dấu màu từ thực thể phía trước.
Mục tiêu của srTCM là ñảm bảo tốc ñộ lưu lượng trung bình dài hạn của người sử
dụng trong tốc ñộ 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 ñịnh các luồng
lưu lượng vi phạm các tốc ñộ thoả thuận trước và ñánh dấu các gói tin ñể chuyển chúng
ñi. Do ñó các gói sẽ chuyển ñi ngay mà không lưu tại bộ ñịnh tuyến một thời gian dài ñể
chờ CIR ñược xác ñịnh dựa trên thời gian dài hạn. Vì vậy, áp dụng chính sách phải dựa
trên một khoảng thời gian ngắn, sử dụng hai tham số phụ là CBS và EBS thay cho CIR.
Hình 2.12 dưới ñây chỉ ra khoảng thời gian CBS trong CIR của tốc ñộ lưu lượng ñầu
vào ñơn.

Hình 2.12: Khoảng thời gian CIR và CBS
ðánh dấu 3 màu tốc ñộ ñơn srTCM gồm hai kiểu gáo token, gáo token C và gáo token
E như chỉ ra trên hình 2.13(a). ðộ sâu của gáo C là kích thước bùng nổ cam kết CBS, gáo
C ñược khởi tạo ñầy với số lượng token Tc=CBS. ðộ sâu của gáo E là kích thước bùng
nổ quá hạn EBS. Gáo E cũng ñược khởi tạo ñầy với số lượng Te=EBS. Cả hai bộ ñếm
token Tc và Te ñược cập nhật tại tốc ñộ CIR, ví dụ tại các thời ñiểm 1/CIR giây.


32


Hình 2.13: Gáo C, gáo E và chế ñộ mù màu srTCM
Thuật toán cập nhật của hai gáo như sau:
 Tại khoảng thời gian cập nhật, nếu gáo C không ñầy (Tc<CBS) thì Tc sẽ tăng
lên 1 (Tc:=Tc+1).
 Nếu gáo C ñầy mà gáo E không ñầy (Tc= CBS và Te<EBS) thì Tc không thay
ñổi và Te tăng lên 1 (Te:=Te+1).

 Nếu cả hai gáo ñầy thì không có gáo nào thay ñổi trạng thái.
Hình 2.13(b) chỉ ra phương pháp hoạt ñộng của chế ñộ mù màu srTCM. một gói
không ñánh dấu có kích thước B byte ñến tại thời ñiểm t.
 ðầu tiên, bộ ñếm so sánh kích thước B với token hiện thời của gáo C (Tc), Nếu
gáo C ñủ chỗ (B≤ Tc) thì gói ñược ñánh dấu màu xanh, Tc sẽ giảm ñi một
lượng B (Tc:=Tc-B).
 Nếu không ñủ chỗ trong C (B> Tc) bộ ñếm kiểm tra gáo thứ 2 (gáo E), nếu gáo
E còn ñủ chỗ (B≤Te) gói sẽ ñược ñánh dấu màu vàng và Te:=Te-B. Khi ñó gáo
C không sử dụng nên Tc không thay ñổi trạng thái.
 Cuối cùng, nếu gáo E cũng không ñủ chỗ (B>Te), gói sẽ ñược ñánh dấu màu
ñỏ và cả Tc và Te không thay ñổi trạng thái.
Hình 2.14 thể hiện chế ñộ hoạt ñộng rõ màu của srTCM, nó tương tự như trong
chế ñộ mù màu. Các gói màu xanh kích thước B bytes ñến tại thời ñiểm t.
 Vẫn giữ màu xanh nếu Tc≥ B và Tc:=Tc-B.
 ðược ñánh dấu màu vàng nếu Tc≤B≤Te và Te:=Te-B.
 ðánh dấu màu ñỏ nếu Te<B và không có sự thay ñổi của Te và Tc.


33


Hình 2.14: Chế ñộ hoạt ñộng rõ màu srTCM
Các gói màu vàng có thể giữ nguyên màu vàng hoặc chuyển sang màu ñỏ và không
thể chuyển sang màu xanh. Các gói màu ñỏ luôn giữ màu ñỏ và không bao giờ ñược
chuyển lên cấp ñộ cao hơn ( màu xanh hoặc màu vàng).
(ii) ðánh dấu 3 màu hai tốc ñộ
Bộ ñánh dấu 3 màu hai tốc ñộ ñược ñịnh nghĩa bởi RFC 2698 [6]. trTCM ñược sử
dụng cho cả tốc ñộ thông tin ñỉnh PIR và tốc ñộ thông tin cam kết CIR. Giống như
srTCM, trTCM có hai chế ñộ hoạt ñộng : Chế ñộ mù màu và chế ñộ rõ màu. ðánh dấu 3
màu hai tốc ñộ ñược cấu hình bởi các chế ñộ hoạt ñộng và các tham số PIR, CIR, PBS và

CBS.
Bộ ñánh dấu 3 màu hai tốc ñộ trTCM hoạt ñộng với hai gáo rò: Gáo rò token C và gáo
rò token P. Gáo rò C ñược sử dụng ñể ñiều khiển CIR và gáo dò P ñiều khiển PIR. Gáo rò
C trong trTCM tương tự như trong srTCM, gáo rò P có ñộ sâu cân bằng với kích thước
bùng nổ ñỉnh PBS và ñược cập nhật tại tốc ñộ PIR (ví dụ tại các thời ñiểm 1/PIR giây
như trên hình 2.15(a)).


34


Hình 2.15: Gáo rò C, P và chế ñộ hoạt ñộng mù màu trTCM
Chế ñộ hoạt ñộng mù màu ñược mô tả trên hình 2.15 (b). Giả thiết các gói không màu
có kích thước B ñến tại thời ñiểm t. Gói tin kích thước B sẽ so sánh với token trong gáo
rò P.
 Nếu gáo P không ñủ chỗ (B> Tp), gói tin sẽ ñược ñánh dấu màu ñỏ bất kể C có ñủ
hay không.
 Nếu gáo P ñủ chỗ (Tp≥B), gói kích thước B ñược so sánh với bộ ñếm token trong
gáo C, Tc.
Nếu (Tc≥ B), gói ñược ñánh dấu màu xanh và Tp:=Tp-B và Tc:=Tc-B.
Nếu (Tc<B) gói ñược ñánh dấu màu vàng và Tp:=Tp-B.
Chế ñộ hoạt ñộng rõ màu chỉ ra trên hình 2.16. Giống như chế ñộ hoạt ñộng của srTCM,
các gói ñến không thể cải thiện cấp ñộ tốt hơn (luôn luôn bằng hoặc nhỏ hơn cấp ñộ ñưa
tới). Giả thiết các gói ñã ñược ñánh dấu màu tới:
 Nếu gói ñã ñược ñánh dấu màu ñỏ, gói sẽ ñược ñánh dấu lại màu ñỏ và các gáo
rò ñược bỏ qua.
 Nếu gói ñã ñược ñánh dấu màu vàng, nó ñược ñánh dấu màu ñỏ khi B≤ Tp và
Tp:=Tp-B; ñược ñánh dấu màu vàng nếu Tp>B.
 Nếu gói ñã ñược ñánh dấu màu xanh, nó ñược chuyển sang màu:
ðỏ, 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.


35


Hình 2.16: Chế ñộ hoạt ñộng rõ màu trTCM
2.3.2 Kỹ thuật quản lý hàng ñợi tích cực
Trong kỹ thuật quản lý hàng ñợi tích cực gồm có 3 kiểu cơ bản: RED, WRED và ECN
như ñã trình bày trên mục 2.2. Dưới ñây, chúng ta sẽ xem xét chi tiết các kiểu hàng ñợi
này.
(i) Kỹ thuật loại bỏ gói ngẫu nhiên sớm RED.
RED phát hiện trên tập tắc nghẽn và loại bỏ gói ngẫu nhiên từ bộ ñệm. Hình 2.16 thể
hiện sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của kỹ thuật loại bỏ gói ngẫu nhiên sớm. Như chỉ ra trên
hình, RED chứa một thuật toán dự ñoán tắc nghẽn và hồ sơ loại bỏ gói như là các thành
phần trung tâm.

Hình 2.17: Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của RED
Chức năng của module dự ñoán tắc nghẽn là ñánh giá hành vi lưu lượng trong bộ ñệm
theo thời gian và phát hiện khả năng tắc nghẽn.


36

Tiếp cận ñơn giản nhất là dựa vào chiều dài hàng ñợi (N) và xác ñịnh trạng thái tắc
nghẽn dựa trên cơ sở hàng ñợi ñầy (so sánh với kích thước bộ ñệm (B)).
Một phương pháp khác sử dụng ñể dự ñoán tắc nghẽn dựa trên thuật toán tính toán
thời gian trung bình của hàng ñợi, ñầu ra của module dự ñoán tắc nghẽn là chiều dài hàng
ñợi trung bình trọng số (n

N
). Mặc dù nó phản ánh ñộ dài hàng ñợi hiện thời, nhưng (n
N
)
không phải là chiều dài hàng ñợi thực tế mà là phép ño cho hiện tượng tắc nghẽn. Gọi α
là phần trăm (%) ñiền ñầy bộ ñệm ñược tính theo công thức sau:
N
n
B
α
=
(2.3)
Trong ñó: B là kích thước bộ ñệm
Hồ sơ loại bỏ gói là một phương pháp tham chiếu giữa % bộ ñệm ñầy và xác suất loại
bỏ gói, khi
α
ñạt một giá trị nào ñó thì RED ñược kích hoạt, khi
α
ñạt giá trị lớn nhất
(<100%) thì xác suất loại bỏ gói =1. Cơ chế loại bỏ gói chuyển sang theo phương pháp
cắt ñuôi lưu lượng.
(ii) K
ỹ
thu
ậ
t lo
ạ
i b
ỏ
gói s

ớ
m theo tr
ọ
ng s
ố
WRED.
Kỹ thuật loại bỏ gói sớm theo trọng số WRED 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 các hàng ñợi,
WRED sử dụng nhiều hồ sơ loại bỏ gói cho một hàng ñợi (Ví dụ, 3 hồ sơ loại bỏ gói khác
nhau có thể sử dụng cho 3 màu của các gói).
(iii) Thông báo t
ắ
c ngh
ẽ
n hi
ệ
n ECN
Phương pháp thông báo tắc nghẽn hiện ECN ñược ứng dụng cho các lưu lượng TCP,
ECN ñược ñề xuất từ 1999 trong RFC 2481 [6] như là một bổ sung trong kiến trúc IP.
Hìn vẽ 2.18 dưới ñây chỉ ra phương pháp ECN. Trong ECN tắc nghẽn ñược thông tin tới
các hệ thống kết cuối bằng cách ñánh dấu trong trường chức năng ñặc biệt của tiêu ñề IP
và TCP với các chỉ thị tắc nghẽn thay vì loại bỏ gói. Một thuật toán tương tự như trong
kỹ thuật loại bỏ gói sớm ñược thực hiện ñể chỉ ra ngưỡng và thời ñiểm thông báo tắc
nghẽn.


37


Hình 2.18: Ho

ạ
t
ñộ
ng thông báo t
ắ
c ngh
ẽ
n hi
ệ
n ECN
ECN yêu cầu ñánh dấu trên cả hai tiêu ñề IP và TCP. ECN sử dụng hai bit dự phòng
trong tiêu ñể TCP và hai bit dự phòng trong tiêu ñề IP. Hai bit dự phòng cuối cùng trong
8 bit của trường kiểu dịch vụ ToS trong tiêu ñề IPv4 và 8 bit trường phân lớp lưu lượng
trong IPv6 sử dụng ñể ñánh dấu ECN.
2.3.3 Kỹ thuật lập lịch cho gói tin
Một số kỹ thuật lập lịch cơ bản sử dụng trong bộ ñịnh tuyến ñược trình bày trong mục
này gồm có: Hàng ñợi FIFO; Hàng ñợi ưu tiên PQ; hàng ñợi cân bằng FQ; hàng ñợi quay
vòng trọng số WRR; hàng ñợi cân bằng trọng số WFQ và hàng ñợi dựa theo lớp cân bằng
trọng số CBQ.
(i) Hàng ñợi FIFO
Hàng ñợi vào trước – ra trước FIFO là kỹ thuật hàng ñợi ngầm ñịnh, các gói tin ñến
ñược ñưa vào trong một hàng ñợi ñơn và ñược gửi ra ñầu ra theo ñúng thứ tự. FIFO là
kiểu hàng ñợi ñơn giản nhất không cần sử dụng thuật toán ñiều khiển. FIFO ñối xử với tất
cả các gói theo cùng một cách, vì vậy nó rất thích hợp với mạng nỗ lực tối ña. Mặt khác
FIFO không thể cung cấp các dịch vụ phân biệt và tất cả các luồng lưu lượng ñều bị suy
giảm chất lượng khi có tắc nghẽn xảy ra.
(ii) Hàng ñợi ưu tiên PQ
Hàng ñợi FIFO ñặt tất cả các gói tin vào trong một hàng ñợi ñơn bất kể lớp lưu lượng
nào. Một cách ñơn giản ñể tạo ra sự phân biệt lớp lưu lượng là sử dụng hàng ñợi ưu tiên
PQ. Trong PQ, N hàng ñợi ñược tạo ra như trong hình 2.19 với các mức ưu tiên từ 1 tới

N. Thứ tự lập lịch ñược xác ñịnh bởi thứ tự ưu tiên và không phụ thuộc vào vị trí của gói
tin. Các gói trong hàng ñợi thứ j ñược xử lý khi không còn gói nào trong hàng ñợi có thứ
tự cao hơn (Các hàng ñợi từ 1 tới (j-1)).


38


Hình 2.19: Hàng ñợi ưu tiên PQ
Giống như FIFO, hàng ñợi ưu tiên có ưu ñiểm là rất ñơn giản: nó cung cấp phương
tiện ñơn giản nhất ñể phân biệt lớp lưu lượng. Nhược ñiểm của hàng ñợi ưu tiên là PQ
luôn hướng tới xử lý mức ưu tiên cao, nên các hàng ñợi có mức ưu tiên thấp có thể không
có cơ hội ñể gửi gói ñi.
(iii) Hàng ñợi cân bằng FQ
Hàng ñợi cân bằng còn ñược gọi là hàng ñợi dựa trên luồng lưu lượng, trong FQ các
gói tin ñến ñược phân loại thành N hàng ñợi. Mỗi một hàng ñợi nhận 1/N băng thông ñầu
ra. Bộ lập lịch kiểm tra các hàng ñợi theo chu kỳ và bỏ qua các hàng ñợi rỗng. Mỗi khi bộ
lập lịch tới một hàng ñợi, một gói tin ñược truyền ra khỏi hàng ñợi.
Hàng ñợi cân bằng rất ñơn giản, nó không yêu cầu một kỹ thuật chỉ ñịnh băng thông
phức tạp nào. Nếu một hàng ñợi mới ñược thêm vào N hàng ñợi có trước ñó, bộ lập lịch
tự ñộng ñặt lại băng thông theo thực tế bằng 1/(N+1). ðơn giản chính là ưu ñiểm của
hàng ñợi cân bằng.

Hình 2.20: Hàng ñợi cân bằng FQ
Hàng ñợi cân bằng có hai nhược ñiểm chính. ðầu tiên, khi băng thông ñầu ra ñược
chia thành N hàng ñợi 1/N, nếu các lớp lưu lượng ñầu vào có yêu cầu băng thông khác
nhau, thì FQ không thể phân bố lại ñược băng thông của ñầu ra ñể ñáp ứng yêu cầu ñầu
vào. Thứ hai, khi kích thước gói không ñược quan tâm trong FQ, kích thước các gói sẽ
ảnh hưởng ñến phân bố băng thông thực tế, thậm chí bộ lập lịch vẫn hoạt ñộng ñúng trên
cơ sở công bằng, các hàng ñợi có gói kích thước lớn sẽ chiếm nhiều băng thông hơn các

hàng ñợi khác.


39

(iv) Hàng ñợi quay vòng theo trọng số (WRR)
Hàng ñợi quay vòng theo trọng số WRR ñược ñưa ra nhằm giải quyết hai nhược ñiểm
của hàng ñợi cân bằng FQ. WRR chia băng thông cổng ñầu ra với các lớp lưu lượng ñầu
vào phù hợp với băng thông yêu cầu. Nguyên lý hoạt ñộng của WRR ñược chỉ ra trên
hình 2.21. Các luồng lưu lượng ñầu vào ñược nhóm thành m lớp tương ứng với trọng số
ñược xác ñịnh bởi băng thông yêu cầu. Tổng các trọng số của các lớp bằng 100%.

i
1
W 100%
m
i=
=
∑

(ct 2.4)
Trong
ñ
ó:
m
là s
ố
l
ớ
p l

ư
u l
ượ
ng, W
i
là % tr
ọ
ng s
ố
c
ủ
a l
ớ
p i.
V
ớ
i m
ỗ
i m
ộ
t l
ớ
p, các lu
ồ
ng l
ư
u l
ượ
ng riêng
ñượ

c l
ậ
p l
ị
ch theo nguyên t
ắ
c hàng
ñợ
i
cân b
ằ
ng FQ.
ðặ
t s
ố
l
ượ
ng các hàng
ñợ
i FQ trong l
ớ
p i là N
i
, t
ổ
ng s
ố
hàng
ñợ
i FQ trong

l
ượ
c
ñồ
WRR
ñượ
c tính theo công th
ứ
c 2.5 sau
ñ
ây :
1
WRR
m
i
i
TotalFQ N
=
− =
∑
(ct 2.5)
Nh
ư
ch
ỉ
ra trên hình 2.21, hàng
ñợ
i quay vòng theo tr
ọ
ng s

ố
WRR g
ồ
m hai l
ớ
p l
ậ
p l
ị
ch
quay vòng.

B
ộ
l
ậ
p l
ị
ch quay vòng ch
ỉ
t
ớ
i các l
ớ
p trong kho
ả
ng t
ừ
l
ớ

p 1
ñế
n l
ớ
p m,
ñ
ây
ñượ
c
coi là l
ớ
p l
ậ
p l
ị
ch th
ứ
nh
ấ
t.

Khi b
ộ
l
ậ
p l
ị
ch d
ừ
ng l

ạ
i t
ạ
i m
ộ
t l
ớ
p, b
ộ
l
ậ
p l
ị
ch quay vòng th
ứ
hai s
ẽ
quay vòng
trong các hàng
ñợ
i FQ.
B
ă
ng thông c
ổ
ng
ñầ
u ra tính theo %
ñượ
c gán vào l

ớ
p i, tr
ọ
ng s
ố
c
ủ
a l
ớ
p i (W
i
) th
ể

hi
ệ
n l
ượ
ng th
ờ
i gian tiêu t
ố
n c
ủ
a b
ộ
l
ậ
p l
ị

ch cho l
ớ
p i. Ví d
ụ
, W
i
=20% có ngh
ĩ
a là b
ộ
l
ậ
p
l
ị
ch s
ẽ
tiêu t
ố
n 20% chu k
ỳ
th
ờ
i gian quay vòng cho l
ớ
p i. V
ớ
i các hàng
ñợ
i FQ trong l

ớ
p
i, th
ờ
i gian cho các hàng
ñợ
i là cân b
ằ
ng, vì v
ậ
y l
ượ
ng th
ờ
i gian cho m
ộ
t hàng
ñợ
i trong
Ni hàng
ñợ
i là (1/N
i
). Tr
ọ
ng s
ố
cho m
ỗ
i m

ộ
t hàng
ñợ
i FQ
ñượ
c tính nh
ư
sau:
W
ij
= W
i
x (1/N
i
)
(ct 2.6)
Trong
ñ
ó : W
ij
là tr
ọ
ng s
ố
c
ủ
a hàng
ñợ
i th
ứ

j trong l
ớ
p i; W
i
là tr
ọ
ng s
ố
l
ớ
p i.


40


Hình 2.21: Hàng
ñợ
i quay vòng theo tr
ọ
ng s
ố
WRR
Theo công th
ứ
c 2.6 ta có th
ể
vi
ế
t l

ạ
i thành W
i
= W
ij
x N
i
hay:
i ij
1
W W
i
N
j=
=
∑
(ct 2.7)
Tr
ọ
ng s
ố
c
ủ
a l
ớ
p i s
ẽ

ñượ
c tính b

ằ
ng t
ổ
ng các yêu c
ầ
u l
ư
u l
ượ
ng trong l
ớ
p i. WRR s
ử

d
ụ
ng W
i
thay cho 1/m nh
ư
trong tr
ườ
ng h
ợ
p FQ, t
ạ
o ra m l
ớ
p l
ư

u l
ượ
ng khác nhau t
ạ
i các
c
ổ
ng
ñầ
u ra.
ð
ây chính là c
ả
i thi
ệ
n c
ủ
a WRR so v
ớ
i FQ nh
ằ
m tránh nh
ượ
c
ñ
i
ể
m
ñầ
u c

ủ
a
FQ.
(iv) Hàng
ñợ
i cân b
ằ
ng tr
ọ
ng s
ố
(WFQ) và Hàng
ñợ
i cân b
ằ
ng tr
ọ
ng s
ố
phân l
ớ
p CB-
WFQ.
M
ặ
c dù WRR
ñ
ã ch
ỉ
ra

ñượ
c cách kh
ắ
c ph
ụ
c nh
ượ
c
ñ
i
ể
m th
ứ
nh
ấ
t c
ủ
a hàng
ñợ
i cân
b
ằ
ng FQm nh
ư
ng WRR ch
ư
a gi
ả
i quy
ế

t
ñượ
c
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a kích th
ướ
c gói tin
ñố
i v
ớ
i
b
ă
ng thông chia s
ẻ
. Ti
ế
p c
ậ
n hàng
ñợ
i cân b
ằ
ng tr
ọ
ng s

ố
WFQ c
ũ
ng nh
ằ
m c
ả
i thi
ệ
n
nh
ượ
c
ñ
i
ể
m th
ứ
hai c
ủ
a hàng
ñợ
i FQ. Gi
ố
ng nh
ư
hàng
ñợ
i FQ, l
ư

u l
ượ
ng
ñầ
u vào
ñượ
c
nhóm m hàng
ñợ
i. Tuy nhiên, b
ă
ng thông c
ổ
ng
ñầ
u ra
ñượ
c phân b
ổ
t
ớ
i m hàng
ñợ
i theo
tr
ọ
ng s
ố

ñượ

c xác
ñị
nh b
ở
i các yêu c
ầ
u b
ă
ng thông c
ủ
a l
ớ
p l
ư
u l
ượ
ng thay vì chia
ñề
u.
Hàng
ñợ
i cân b
ằ
ng tr
ọ
ng s
ố
phân l
ớ
p CB-WFQ t

ươ
ng t
ự
nh
ư
hàng
ñợ
i quay vòng theo
tr
ọ
ng s
ố
WRR, s
ự
khác bi
ệ
t c
ơ
b
ả
n c
ủ
a CB-WFQ so v
ớ
i WRR là cách s
ử
d
ụ
ng c
ơ

ch
ế
cân


41

b
ằ
ng theo tr
ọ
ng s
ố
t
ạ
i các l
ớ
p i thay vì s
ử
d
ụ
ng c
ơ
ch
ế
hàng
ñợ
i cân b
ằ
ng. Ti

ế
p c
ậ
n này
theo h
ướ
ng m
ề
m hoá h
ơ
n n
ữ
a
ñố
i v
ớ
i các yêu c
ầ
u b
ă
ng thông không
ñồ
ng nh
ấ
t.
2.3.4 Kỹ thuật chia cắt lưu lượng
Kỹ thuật chia cắt lưu lượng gồm hai kiểu: Chia cắt lưu lượng thuần và chia cắt lưu
lượng kiểu gáo rò.
(i) Chia cắt lưu lượng thuần
Hình 2.22 dưới ñây chỉ ra nguyên lý chia cắt lưu lượng thuần. Các gói tin ñến ñược

ñưa vào bộ ñệm (gáo rò) có ñộ sâu d, sau ñó ñược gửi ra liên kết ñầu ra tại tốc ñộ hằng
số, tốc ñộ hằng số này ñược gọi là tốc ñộ rò r.

Hình 2.22: Chia cắt lưu lượng thuần
Chia cắt lưu lượng thuần không cho phép bùng nổ băng thông trên các liên kết ñầu ra.
Thông thường, tốc ñộ rò r luôn nhỏ hơn tốc ñộ liên kết C (r<C). Tuy nhiên, với chia cắt
lưu lượng thuần, tốc ñộ rò r ñược ñặt tại tốc ñộ lớn nhất của tốc ñộ ñầu ra vì không cho
phép bùng nổ lưu lượng. Nếu kích thước gói bùng nổ quá ñộ sâu của gáo rò d thì các gói
sẽ bị loại bỏ.
(ii) Chia cắt lưu lượng kiểu gáo rò
Hình 2.23 chỉ ra nguyên lý chia cắt lưu lượng gáo rò, gáo rò token ñược sử dụng trong
mô hình này tương tự như gáo rò C sử dụng trong srTCM và trTCM. Các token ñược ñưa
vào gáo rò với tốc ñộ bằng hằng số, ñược gọi là tốc ñộ token r. Tốc ñộ token tương tự với
tốc ñộ thông tin cam kết CIR. ðộ sâu của gáo rò d thể hiện kích thước bùng nổ cam kết
CBS. Nếu gáo rò ñầy, không một token nào có thể ñược ñưa vào gáo.
Mỗi một token cho phép bộ ñệm lưu lượng ñầu vào gửi ra một byte dữ liệu. Khi không
còn gói nào trong bộ ñệm gửi ra, ñáy của gáo rò ñóng lại và không một token nào ñược
lấy ra. Khi vẫn có các gói tin trong bộ ñệm, các token ñược rút ra theo tốc ñộ liên kết ñầu
ra (C) và các gói ñược chuyển tới ñầu ra. Nếu gáo rò xả hết các token, các gói trong bộ
ñệm phải ñợi cho ñến khi các token ñược ñưa vào gáo rò.


42


Hình 2.23: Chia cắt lưu lượng bùng nổ kiểu gáo rò
Kết quả của hoạt ñộng này là các gói ñược chuyển tới liên kết ñầu ra tại tốc ñộ liên kết
C. Kích thước bùng nổ ñược giới hạn bởi ñộ sâu của gáo d .Khi các token ñược ñưa vào
trong gáo rò tại tốc ñộ r, thì tốc ñộ trung bình dài hạn của các gói tại ñầu ra sẽ là r. Vì
vậy, kỹ thuật chia cắt lưu lượng gáo rò hoạt ñộng giống hệt gáo rò C trong srTCM và

trTCM, ngoại trừ gáo rò token ñược áp dụng tại ñầu ra trong khi gáo rò C ñược áp dụng
tại ñầu vào.
Tóm tắt chương 2:

Chương 2 tập trung vào các giải pháp kỹ thuật nhằm ñảm bảo chất lượng dịch vụ IP.
Từ các ñặc ñiểm cơ bản của chất lượng dịch vụ IP, các yêu cầu QoS IP ñã ñược thể hiện
qua mô hình bộ ñịnh tuyến dưới khía cạnh khối chức năng cơ bản. Các giải pháp kỹ thuật
như phân lớp dịch vụ, chính sách loại bỏ gói, lập lịch và chia cắt lưu lượng ñược trình
bày dựa trên mô hình chức năng bộ ñịnh tuyến IP.