QoS trong mạng IP NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP CHƯƠNG 2_1 docx

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG
MẠNG
Đề tài:

NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG
MẠNG IP

CHƯƠNG II
CÁC THÀNH PHẦN QoS TRONG MẠNG IP
Các thành phần của QoS mạng
Không quan tâm tới kích thước và phạm vi của mạng IP, chất lượng dịch vụ
(QoS) quan sát được xây dựng từ sự cung cấp QoS từ biên - tới – biên bởi mỗi
miền thông qua chuyển tiếp lưu lượng. Sau cùng, chất lượng dịch vụ từ cuối - tới -
cuối phụ thuộc vào các tham số QoS của các bước riêng lẻ dọc theo bất kỳ router
định sẵn nào. Cho ví dụ ở hình 2.1 mô tả chất lượng dịch vụ (QoS) thoại ở bên
trong mạng LAN chỉ phụ thuộc vào chính mạng LAN, tuy nhiên với QoS của ứng
dụng điện thoại trong vùng mở rộng cho ta thấy chúng phụ thuộc vào phía đầu cuối
mạng LAN, phía đầu cuối nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) và mạng đường trục
IP ở giữa. Một ứng dụng PC – to – PC thông thường phụ thuộc vào hai mạng,
mạng LAN và ISP nội hạt cung cấp liên kết LAN – to – LAN.
Trong các dịch vụ IP ngày nay có nhiều hiện tượng biến động trễ “jitter”, mất gói
không có khả năng dự đoán trước . Nếu cổng ra liên quan trở thành trọng tâm của
hai hay nhiều hơn hai luồng lưu lượng tập hợp lại, một router nỗ lực tối đa đơn giản
sử dụng hàng đợi FIFO (first in first out) của gói đã được dành riêng cho truyền dẫn
trên đường kết nối đi ra ngoài. Hàng đợi đưa vào trễ và khả năng tiềm tàng mất gói
nếu luồng tràn bộ đệm khi lưu lượng bung ra, trễ hàng đợi gây ra thay đổi không thể
dự đoán trước từ gói tới gói, và hiển nhiên là jitter trong luồng lưu lượng cũng bị ảnh
hưởng.


Hình 3.1: Chất lượng dịch vụ tạo ra từ sự liên kết với nhau

Mạng IP được gọi giới hạn trên cho lưu lượng phụ thuộc vào sự tăng lên của những
loại khách hàng khác nhau với những yêu cầu khác nhau- ví dụ như: thoại trên IP,
mạng riêng ảo (VPN: IP virtual private Network ), truyền dữ liệu khối, thậm trí xuốt
hiện trong nghẽn ngắn hạn do lưu lượng khác đi qua mạng.
Yêu cầu này dẫn tới ba yêu cầu công nghệ:
 QoS từng chặng: nhân tố điều khiển nhỏ nhất trong mạng là các node mạng
(router hoặc switch), chúng được nối lại với nhau bằng hai hay nhiều hơn hai
đường liên kết. Các node này phải dựa trên một kiến trúc cho phép lập lịch và
hàng đợi khác biệt về khả năng được áp dụng tại mỗi chặng và có thể được sử
dụng thích hợp thông số QoS của các đường liên kết giữa các node.
 Kỹ thuật về lưu lượng và định tuyến: ở đây có nhiều đường song song tồn tại
qua một mạng, phân phối lưu lượng qua những đường dẫn có thể làm giảm tải
trung bình và sự bùng nổ dọc trên một đường truyền đang tồn tại.
 Báo hiệu và sự cung cấp: QoS từng chặng và chuyển tiếp đường dẫn không
ngắn nhất, khả năng điều khiển này rất ít được sử dụng nếu khả năng quản lý
là không dễ dàng.Giải pháp thực tế yêu cầu một vài mức độ phân phối tự động
tham số QoS hoặc kỹ thuật lưu thông cưỡng chế cho tất cả những node trong
mạng. Thông tin mới được phân phối bất cứ khi nào khách hàng áp đặt hoặc
thay đổi những yêu cầu riêng về QoS end - to- end (hoặc edge – to – edge ) .
Những yêu cầu này được khảo sát tỷ mỉ và sâu hơn trong phần duới đây:
3.1 Phân cấp mạng
Bất kì một mạng nào chúng ta cũng có thể quan tâm tới sự phân cấp của các
thành phần. Bất kỳ một đường dẫn nào từ một điểm đến một điểm khác thì luôn
luôn được tạo nên từ các đường dẫn ngắn hơn (các chặng) ở cùng mức với nhau.
Một đường dẫn ở mức N trở thành một chặng trong đường dẫn ở mức N+1.Ta lấy
lớp IP làm liên hệ: Nó làm cho các router hoạt động như điểm chuyển mạch cho
các gói IP còn các đường kết nối mang các gói tin IP giữa các router. Mỗi đường
liên kết này là chặng IP đơn, còn chính các kết nối được tạo thành bởi một số
chặng và một số node của chính nó. Một số ví dụ khác như: đường kết nối có thể là
Ethernet đơn, một phần của mạng Ethernet cầu nối, đường hầm IP (IP tunnel) hoặc

kết nối ảo chế độ truyền dẫn không đồng bộ (ATM). Những đường hầm IP sử dụng
trong một mạng IP đóng vai trò làm đường liên kết cho mạng IP khác (đôi khi cùng
một mạng nhưng một số loại lưu lượng cần phải ẩn từ một số đoạn mạng).
QoS mức IP giữa hai điểm phụ thuộc vào cả các router dọc đường truyền và cả
đặc tính QoS của công nghệ kết nối. Rõ ràng truyền dẫn gói liên router xây dựng
trên khả năng QoS của mỗi kết nối. Nếu công nghệ kết nối không có khả năng điều
khiển QoS thì những router có thể hỗi trợ một chút bởi vì chúng dựa trên mỗi
đường liên kết cho sự cung cấp kết nối liên định tuyến dự đoán trước.
Phân tầng có tính chất đệ qui.Ví dụ đặc tính QoS của ATM VC phụ thuộc vào
khả năng dự đoán trước của các đường kết nối chuyển mạch liên kết bằng với
chính các chuyển mạch ATM. Một kết nối ảo ATM (ATM VC) có thể mở rộng ra
chuyển mạch ATM phức tạp sử dụng mạng quang đồng bộ (SONET) hoặc trong
mạng phân cấp số đồng bộ (SDH :synchronous Digital Hiearachy) cho truyền dẫn
tế bào liên chuyển mạch. Các kênh SONET hay SDH tự nó tạo ra một hoặc nhiều
chặng, nhiều vòng Ring, nhiều bộ ghép kênh khác nhau. Cuối cùng, các kênh
SONET hay SDH có thể được ghép kênh trên sợi quang đơn với tổng số những
kênh không cùng họ sử dụng những bước sóng quang khác nhau – ghép kênh phân
chia (WDM),công nghệ ghép kênh sợi quang cho phép rất nhiều sợi ảo được cung
cấp trong một một sợi vật lý đơn.
Một gợi ý đặc biệt trên mô hình mạng Internet tiên tiến bởi vì một số đường dẫn
end - to - end được sử dụng không bao hàm tất cả trong mạng IP đơn – chúng có
khả năng cho sự mở rộng số lượng của mạng IP quản lý độc lập (ví dụ như
LAN,nhà cung cấp dịch vụ và nhà vận hành đường trục, chỉ ra trong hình 3.2), mỗi
một mạng có những đặc tính chất lượng dịch vụ (QoS) và chính sách lập lịch định
tuyến riêng của nó.

Hình 3.2: Mạng biên -tới- biên của một mức là một kết nối mức khác.
Khi chỉ duy nhất nỗ lực tối đa được yêu cầu hay trông đợi, chúng ta không thật
sự cần thiết phải quan tâm về các mạng trung gian dọc theo đường truyền, chính
sách lập lịch định tuyến của chúng ta cho phép chúng chuyển tiếp lưu lượng. Tuy

nhiên, để hỗi trợ cho chất lượng dịch vụ từ biên tới biên, chúng ta cần phải biết
thêm về cách thức hoạt động của mạng, QoS đạt được của nó.
QoS đạt được từ một đầu cuối của một mạng tới đầu cuối mạng khác được xây
dựng từ sự kết nối chuỗi các mạng khác nhau với những khả năng QoS edge – to –
edge của chính nó, và mỗi một đường dẫn nội của mạng này thì được xây dựng từ
các đường liên kết của nó, hay có thể nói nó đựoc mô tả bởi chất lượng dịch vụ edge
– to – edge riêng.
3.2 Cách thức xử lý theo từng chặng dự báo trước
Mục tiêu trong môi trường QoS cho phép là có khả năng phân phối dịch vụ dự
đoán trước cho các phân loại hoặc những loại lưu lượng, không quan tâm đến các
luồng lưu lượng khác đang “chảy” thông qua mạng tại bất kỳ thời điểm xác định nào.
Sự diễn đạt khác của mục tiêu này là quá trình tạo một giải pháp mạng IP đa dịch vụ
nơi mà lưu lượng bùng nổ truyền thống có thể chia sẻ cùng một thiết bị như (router,
switch và đường liên kết) bằng các lưu lượng với những yêu cầu nhiều hơn về trễ,
jitter, băng thông và mất gói. Không kể việc tập trung vào mạng trong suốt, mạng truy
nhập hay mạng đường trục (hay một số kết hợp giữa chúng), đường dẫn edge – to –
edge bởi các gói của người sử dụng đơn chỉ đơn thuần là sự nối tiếp của các liên kết
và các router. Vì vậy ngay từ lúc đầu chúng ta phải cố gắng phác thảo tổng quan
những chức năng của phương thức chuyển tiếp trong bộ định tuyến.
Mặc dù một router truyền thống chủ yếu tập trung vào nơi gửi gói (tạo quyết
định chuyển tiếp dựa trên cơ sở địa chỉ đính trong mỗi gói và chứa thông tin về
bảng chuyển tiếp cục bộ), những bộ định tuyến cho những mạng IP xác lập chất
lượng dịch vụ phải có khả năng điều khiển khi gửi gói đi.
3.2.1 Nghẽn tạm thời, trễ , biến động trễ và mất gói.
Trễ :Đối với mỗi một router khả năng điều khiển nhỏ nhất của chúng cũng là
điểm quy tụ và phân chia cho hàng chục, hàng trăm hay hàng nghìn luồng gói.
Trong hầu hết các mạng dữ liệu, lưu lượng đến luôn mang khả năng bùng nổ. Ở thời
điểm có một sự kiện xảy ra thông thường, xuốt hiện tượng đến đồng thời của gói
bùng nổ từ nhiều đường kết nối và tất cả đích của các luồng gói này cùng định
hướng tới một kết nối đầu ra (bản thân các kết nối chỉ có giới hạn duy nhất về khả

năng của chúng), rời khỏi router với số gói nhiều hơn nó có thể lưu thoát trôi chảy
tức thời. Ví dụ, lưu lượng hội tụ từ nhiêu đường liên kết Ethernet 100 Mbps có thể
dễ dàng vượt qúa khả năng kênh vùng mở rộng OC – 3/ STM – 1 155 Mbps, hoặc
lưu lượng từ một số kết nối T3/E3 có thể đồng thời yêu cầu chuyển tiếp ra ngoài dọc
theo đường liên kết nhỏ hơn T1/E1. Để đối phó với điều đó, tất cả các router kết
hợp các bộ đệm (hàng đợi) nội bộ, chúng lưu giữ các “gói vựơt quá” cho đến khi
chúng có thể gửi tiếp. Những gói trong tình huống trên cố gắng gửi thông qua bộ
định tuyến điều đó là trễ tăng lên do cộng vào. Như vậy bộ đệm router dùng để khắc
phục nghẽn ngắn hạn.
Trễ end – to – end gây ra bởi một gói là sự kết hợp của trễ truyền dẫn qua mỗi
liên kết và trễ quá trình gây ra trong mỗi router. Trễ tạo ra bởi các công nghệ kết
nối như các SONET, SDH, đường leased line hay kênh ảo ATM tốc độ bit cố định
(CBR) được dự đoán trước một cách hợp lý khi thiết kế. Nhưng trễ đóng góp bởi
mỗi bộ đệm của router thêm vào thì không thể dự đoán trước. Nó giao động thay
đổi theo mô hình nghẽn, thường thay đổi không xác định thậm chí cả các gói có
cùng đích tới. Thành phần giao động ngẫu nhiên của trễ end – to – end thường
được gọi là jitter.
Mất gói: Thêm một vấn đề khác đó là mất gói. Rõ ràng rằng khả năng của bộ
đệm router chỉ có một giới hạn nào đó,vì trong giai đoạn duy trì nghẽn các gói
được chứa trong bộ đệm có thể đạt tới giới hạn về không gian bộ đệm. Bộ đêm có
khoảng trống chở lại khi các gói được chuyển tiếp đi. Nếu gói vẫn tiếp tục đi vào
bộ đểm thì để cho bộ đệm vẫn khả dụng thì gói phải bị thải hồi .
Jitter :Rõ ràng một vấn đề ở đây là các router truyền thống chỉ có một hàng đợi
cho mỗi điểm nghẽn nội (trong ví dụ trong hình 3.3, một giao diện đầu ra đang
thoát đi lưu lượng với tốc độ cho phép) và không có kỹ thuật tách các lớp hoặc các
loại khác nhau từ luồng lưu lượng khác chuyển qua nó. Tính thất thường của các
lưu lượng không liên quan chuyển qua hàng đợi chia sẻ tại mỗi điểm nghẽn nội có
ảnh hưởng lớn vào trễ, jitter và mất gói trên mỗi luồng lưu lượng.

Hình 3.3: Hàng đợi FIFO trên router nỗ lực tối đa

Trên hình 3.3 cho thấy. Những gói đến từ mỗi cổng vào với tốc độ lớn nhất
trong những giá trị từ Y
1
đến

Yn pps (packets per second). Ở liên kết biên ngoài
các gói được lấy ra từ tốc độ hàng đợi X pps. Ta có tổng tốc độ đầu vào là Y


n
YYYY





21
. Với giá trị Y nhỏ hơn X thì các gói sẽ không cần phải đợi
trong hàng đợi mà được chuyển ra ngoài ngay. Nhưng khi Y bắt đầu vượt quá X thì
bắt đầu xuốt hiện nghẽn do hiệu tốc độ đầu vào và đầu ra tăng lên một lượng Y-X
> 0. Lượng gói P trong hàng đợi sau một khoảng thời gian T sẽ là:
).
(
*
X
Y
T
P



Như vậy khi một gói đến tại thời điểm T khi trong hàng đợi đã
có gói khác thì nó sẽ bị trễ một thời gian là X*P giây (bởi vì gói phải đợi trong
hàng đợi được lưu thoát với tốc độ là X pps). Nếu một gói đến khi hàng đợi đã đầy
(P=L, L là không gian khả dụng của hàng đợi) thì gói sẽ bị loại bỏ. Jitter xuốt hiện
từ việc các thành phần của Y bùng nổ và không tương quan với đầu ra.
Nếu gói có độ dài cố định thì mối quan hệ thân thiện đơn giản sẽ tồn tại giữa hai
dạng tốc độ được biểu diễn. Tuy nhiên trong môi trường IP thông thường độ dài
các gói tin là không cố định, hơn nữa nó lại có tính thay đổi mối quan hệ giữa tốc
độ kết nối đầu ra, số lượng gói tồn đọng và trễ gây ra bởi các gói tồn đọng đó.
3.2.2 Sự phân loại , hàng đợi và lập lịch
Như vậy chúng ta cần phải cải thiện điều gì? Những đặc tính trễ, Jitter, và mất gói
của một mạng IP đã có, cuối cùng chung quy lại là đặc tính QoS của các kết nối và
tính mềm dẻo của việc sử dụng hàng đợi , quản lý hàng đợi trong mỗi router.
Nếu tải mạng vượt quá tốc độ dịch vụ thì một hàng đợi đơn tại mỗi điểm nghẽn nội
sẽ không đủ khả năng đáp ứng. Để thay thế cần phải có một hàng đợi cho mỗi lớp
lưu lượng có thể nhận biết cho các đặc tính độc lập như: trễ, biến động trễ và mất
gói được yêu cầu.
Mỗi hàng đợi này chúng có các chính sách loại bỏ gói của bản thân nó (ví dụ
như: đối với hàng đợi khác nhau thì có thể có mức ngưỡng khác nhau, và các gói
được loại bỏ một cách ngẫu nhiên hay xác định). Tất nhiên nhiều hàng đợi trên
giao diện đầu ra được sử dụng mà không có kỹ thuật để ấn định các gói tới hàng
đợi phù hợp.
Một phương pháp phân loại được yêu cầu trên sự tìm kiếm chuyển tiếp chặng kế
tiếp truyền thống của router. Cuối cùng, các hàng đợi phải chia sẻ tất cả khả năng
về giới hạn của kết nối đầu ra mà chúng cho ra. Nhu cầu này bao hàm việc thêm
vào một kỹ thuật lập lịch cho các gói chuyển ra từ mỗi hàng đợi và như vậy có sự
dàn xếp truy nhập kết nối trong khả năng điều kiểu và dự đoán trước.
Các nhu cầu trước đây được giữ lại như bằng một sự trình bày mà những mạng
cho phép xác lập QoS yêu cầu những router có thể lập lịch (CQS), phân loại , hàng
đợi khác biệt cho tất cả các loại lưu lượng cần thiết (xem hình 3.4). Các router ở

đây nói đến có kiến trúc CQS.

Hình 3.4: Phân loại, hàng đợi và lập lịch từng chặng cho phép hàng đợi và bộ
lập lịch có thể độc lập.
3.2.3 Chất lượng dịch vụ mức liên kết
Đôi khi bộ lập lịch của một router phải thực hiện nhiều hơn việc chèn lưu lượng
thông thường ở mức gói IP. Khả năng của bộ lập lịch cho việc chèn lưu lượng một
cách trôi chảy thuộc hàng đợi khác nhau phụ thuộc kết nối biên ngoài có thể truyền
dẫn mỗi gói nhanh như thế nào. Với các kết nối tốc độ cao (như là mạng SONET
hoặc SDH 150 Mbps), một gói tin IP dài 1500 byte cần ít nhất 80 µs để truyền dẫn.
Điều này cho phép bộ lập lịch phân chia băng thông kết nối trong những khe thời
gian 80 µs. Tuy nhiên tại biên của mạng Internet, nhiều kết nối đang vận hành tại
tốc độ 1 Mbps hoặc thấp hơn – trong khoảng rộng từ 56 đến 128 Kbps cho mạng
số dịch vụ tích hợp (ISDN) ở Bắc Mĩ và Châu Âu, và xuống tới 28,8 Kbps trong
trường hợp kết nối modem dial-up.
Một gói tin IP được truyền dẫn qua kết nối 128 Mbps mất khoảng 94 ms, là một
trở ngại về măt thời gian cho việc hoàn thành truyền dẫn. Có hay không sự quan
tâm đến sự ảnh hưởng của jitter có trong phân loại ở các hàng đợi khác nhau, các
gói đó cũng trải qua biến động trễ 94 ms khi bộ lập lịch kéo gói tin 1500 byte từ
các hàng đợi khác. Rõ ràng điều này gây ra một số vấn đề nếu các ứng dụng QoS
nhạy cảm được hỗi trợ ở khía cạnh xa hơn của các kết nối tốc độ thấp thông
thường.
Giải pháp cơ bản là thực hiện việc bổ sung các đoạn các gói IP tại mức kết nối một
cách rõ ràng cho chính tầng IP. Kiến trúc CQS sau đó được áp dụng tại mức kết nối
bởi các phân đoạn hàng đợi tốt hơn là các gói nguyên vẹn. Như vậy sự cho phép bộ
lập lịch chèn vào các đoạn biên giới (hình 3.5). Bằng cách chọn lựa kích thước đoạn
nhỏ hơn phù hợp như một tiếp cận cho phép lưu lượng IP nhạy cảm với Jitter để tránh
bị tồn đọng bên cạnh các gói IP dài.

Hình 3.5: Sự phân đoạn trước lập lịch cải tiến việc chèn trên kết nối tốc độ

thấp.
Mặc dù ATM ban đầu được thiết kết cho đường kết nối tốc độ cao, thiết kế của nó
phản ánh mối quan tâm tương tự với việc thu hẹp cực tiểu khoảng thời gian phân loại
khi duy trì kết nối. Tế bào ATM được thiết kế ngắn và mỗi chuyển mạch ATM là một
ví dụ về kiến trúc CQS. Tế bào đến được xếp hàng để truyền phù hợp với nội dung
trường nhận biết đường ảo (VPI) của chúng. Sử dụng các trường nhận dạng VCI/VPI,
VC để định . Các chuyển mạch ATM tốt có các hàng đợi cho mỗi lớp lưu lượng trên
mỗi cổng cơ sở và các bộ lập lịch chuyển các tế bào ra ngoài mỗi cổng phù hợp với
băng thông đảm bảo.
3.3 Cách thức biên tới biên dự đoán trước
Như được lưu ý ban đầu, dịch vụ end – to – end được xây dựng từ việc tạo chuỗi và
phân tầng của phương thức từng chặng và edge – to –edge. Đối với nhà điều hành
mạng họ tập trung vào khả năng edge – to –edge của mạng dưới sự điều khiển của
họ, có một phạm vi của phương thức từng chặng có thể cho việc trộn lẫn hay cho sự
hoà hợp với nhau. Trải qua nhiều năm, một số giải pháp đã xuốt hiện, mỗi một sự
phản hồi khác nhau thiết lập một giả định và thoả hiệp chi tiết cụ thể cho CQS và khả
năng định tuyến của router trong mạng.
Nhận xét đầu tiên và quan trọng nhất là nhà thiết kế bộ mặt mạng cân bằng giữa
số lượng lớp lưu lượng được mang bởi mạng của họ và số phân loại lưu lượng mà
kiến trúc CQS của router có thể điều khiển được. Một số giải pháp dựa vào sự phân
phối kiến trúc edge – to –core, trong đó lõi là các router nhanh với khả năng CQS
bị hạn chế và biên là các router chậm hơn nhưng với khả CQS tiên tiến hơn.
Nhận xét thứ hai là các thuật toán định tuyến đường dẫn ngắn nhất đang tồn tại
trong mạng Internet không hoàn toàn tốt nhất cho các lớp lưu lượng khác nhau qua
một hệ thống router và liên kết tuỳ ý. Một phép đo đơn có thể không phù hợp cho
tất cả các lưu lượng nằm trên một phần mạng riêng. Thêm vào đó, chính các mẫu
chuyển tiếp dựa trên cơ sở đích gây khó khăn trong việc cưỡng bức các tập con của
lưu lượng khả dụng vào đường dẫn không ngắn nhất, không theo quy ước qua một
số đồ hình mạng cho trước.
3.3.1 Những mô hình biên tới lõi

Dù là trong phần cứng hay phần mềm việc thiết kế một kiến trúc CQS tốt nói
chung là không đơn giản. Trong nhiều công cụ phần mềm, ngân quỹ xử lý chặt chẽ
làm cho việc phân loại, quản lý hàng đợi và lập lịch khó được đưa ra mà mà không
ảnh hưởng lớn trên toàn bộ đỉnh sự thực hiện. Công cụ phần cứng chỉ mới bắt đầu
trở thành đề tài nghiên cứu và cho đến gần đây mới bẳt đầu có sự phát triển công
cụ CQS cho một mạng IP mới.
Mô hình edge – to – core cho phép các router lõi thúc đẩy công cụ phần cứng
(về tốc độ) trong khi đang rời bỏ những xử lý phức tạp (nhưng chậm hơn) trên cơ
sở phần mềm của định tuyến biên. Các router biên có thể cho phép phân loại và sắp
xếp một cách độc lập hàng trăm hoặc hàng nghìn lớp lưu lượng, trái lại các router
lõi được thừa nhận là giới hạn việc điều khiển các hàng đợi.
Số lượng giới hạn tối đa của hàng đợi trong các router lõi dẫn tới một yêu cầu
mới là các router biên có khả năng thông suốt ngoài sự bùng nổ của lưu lượng vào
mạng. Trong thảo luận trước về điều khiển QoS từng chặng, các lớp lưu lượng
riêng được cho phép để hoàn thành điều không thể dự đoán trước trên sự giả định
mà chúng ta có thể kết hợp một cách chính xác và sự sắp xếp lại chúng tại mọi
điểm nghẽn có khả năng. Nhiều lớp lưu lượng sẽ tự tìm sự liên kết vào các hàng
đợi được chia sẻ trong router. Khả năng của sự gây nhiễu lẫn nhau không thể dự
đoán được là rất lớn trừ khi mạng sử dụng một số mức dự đoán trước khi lưu lượng
tới được các router lõi. Giải pháp cho các router là điều khiển đặc tính thời gian
của lớp lưu lượng riêng (tức là sự kết hợp các lớp lưu lượng đó) trước khi chúng
đi vào lõi. Mô hình dịch vụ khác biệt của IETF là một ví dụ.
Sự định hình và kiểm soát
Tập trung chủ yếu của kiến trúc CQS là bảo vệ lưu lượng trong mỗi hàng đợi từ
sự bùng nổ lưu lượng trong các hàng đợi khác. Trên cơ sở từng chặng, nó rõ ràng
sự phù hợp trước với tất cả các lưu lượng nhạy cảm với QoS vào các hàng đợi
riêng biệt, một bộ lập lịch cần đảm bảo chỉ trong trường hợp xấu về khoảng thời
gian phục vụ (hay băng thông nhỏ nhất). Nếu khả năng dự phòng là khả dụng,
chúng ta có thể mong đợi phương thức hoạt động tốt của bộ lập lịch để phân phát
khả năng cho các hàng đợi có gói chờ chuyển tiếp. Tuy nhiên thực tế này không

phải được luôn luôn trình bày từ một phối cảnh mạng mở rộng.
Thông thường việc làm rỗng một hàng đợi nhanh bằng tốc độ kết nối cho phép có
thể tăng sự bùng nổ nhận được bởi các router luồng xuống đầu xa. Thêm vào đó các
nhà cung cấp dịch vụ có thể mong muốn tạo ra tốc độ cực đại để một khách hàng có
thể gửi gói thông tin qua mạng. Nếu khách hàng thường xuyên nhận được băng thông
tốt hơn cực tiểu được đảm bảo. Nếu khả năng dự phòng co lại, khách hàng sẽ nhận
được sự hạn chế việc thực hiện edge – to – edge tới mức nhỏ nhất đựơc đảm bảo. Tuy
nhiên khi khách hàng nhận thấy rằng các dịch vụ đã bị xuống cấp thì họ có thể than
phiền. Việc quản lý sự mong đợi của khách hàng là một phần quan trọng trong công
việc kinh doanh và mức độ ưu tiên là công cụ trên cơ sở công nghệ có thể được thực
hiện.
Việc đặt giới hạn trên cho giá trị băng thông lớn nhất (hoặc khoảng thời gian
nhỏ nhất giữa các gói) cho một lớp lưu lượng được gọi là “định hình lưu lượng’.

Hình 3.6: Những yêu cầu định hình lập lịch thời gian nhỏ
nhất trên những router xác định
Một bộ lập lịch định hình lưu lượng được cấu hình để cung cấp cả thời gian
phục vụ nhỏ nhất (thời gian giữa các lần lấy gói ra khỏi hàng đợi giống nhau) và cả
thời gian phục vụ lớn nhất (để đảm bảo giới hạn trễ, hoặc băng thông nhỏ nhất).
Các gói đến với thời gian giữa các gói ngắn hơn được cho bởi bộ lập lịch được xếp
hàng cho đến khi truyền dẫn – san bằng đi nguồn gốc sự bùng nổ. Hình 3.6 biểu
diễn một bộ lập lịch mà không lấy mẫu đỉnh hàng đợi thường xuyên quá một giá trị
T giây. Không có tình trạng các gói đến được truyền một cách co cụm gần nhau.
Chúng được truyền đi với khoảng cách giữa các gói ít nhất là T giây. Bộ lập lịch
định hình đôi khi liên hệ đến cái “gáo rò”, vì không có tình trạng các gói đến
nhanh, chúng chỉ có thể rò ra ở một tốc độ cố định.
Định hình không phải là một chức năng thông thường được đưa vào trong các
router nỗ lực tối đa, bởi vì chức năng này là sự tồn tại của một kiến trúc CQS thích
hợp. Một giải pháp luân phiên đã từng được đưa vào một phương thức loại bỏ gói
mà dễ vượt qua sự bùng nổ của một lớp lưu lượng. Khi quá nhiều gói đến trong

một khoảng thời gian quá ngắn thì các gói hoàn toàn bị loại bỏ. Điều này được biết
đến như là một sự kiểm soát.
Kiểm soát có thể thực hiện mà không cần các hàng đợi hay các bộ lập lịch, mặc
dù nó thường cần một số dạng phân loại để phân biệt giữa các quy tắc kiểm soát
được cải thiện trên các lớp lưu lượng khác nhau. Trong một dạng đơn giản nhất, mỗi
lớp lưu lượng có một bộ đếm kết hợp. Bộ đếm tăng đều đặn T giây một lần và giảm
bất cứ lúc nào một gói (thuộc lớp của bộ đếm) được chuyển tiếp. Nếu một gói được
truyền dẫn khi bộ đếm bằng không thì gói bị loại bỏ. Khi không có gói được truyền
thì bộ đếm tăng lên tới giới hạn cố định L. Kết quả là một luồng gói đang đến với
khoảng thời gian trung bình giữa các gói là T giây (hoặc hơn) chuyển qua không gây
ảnh hưởng. Tuy nhiên nếu bùng nổ làm cho số gói lớn hơn L đến trong thời gian ít
hơn T giây thì bộ đếm trở về không và các gói bên ngoài bị loại bỏ. Giá trị của L ảnh
hưởng đến khả năng bùng nổ của chức năng kiểm soát, và T thiết lập tốc độ thấp
hơn lưu lượng đảm bảo. Thực tế phương pháp này là quan trọng để giảm sự bùng nổ
lưu lượng đường xuống từ các router kiểm soát.
Lợi ích của kiểm soát là dựa vào điều được thừa nhận mà hầu hết bùng nổ lưu
lượng bắt nguồn từ các ứng dụng sử dụng giao thức truyền dẫn end – to – end thích
ứng như là TCP. Mất gói được thừa nhận để chỉ ra nghẽn tạm thời và TCP chống
lại bằng cách giảm tốc độ tại nơi mà nó đưa gói vào mạng. Kiểm soát cho phép nhà
điều hành mạng giả mạo sự tồn tại của nghẽn tạm thời cho một lớp lưu lượng đặc
biệt trước khi nó thực sự bắt đầu xuất hiện xa hơn dọc đường dẫn của gói. Thậm
chí nếu lớp lưu lượng không sử dụng một giao thức truyền dẫn thích ứng. Kiểm
soát bảo vệ lượng dư của mạng bằng cách tiếp tục loại bỏ những gói vượt quá tham
số cho phép.
Cả định hình và kiểm soát là những công cụ vô cùng hưu ích cho các nhà thiết
kế mạng, người phải đối mặt với sự cân đối giữa số lượng lớp lưu lượng được tải
bởi mạng của họ và số lớp lưu lượng mà kiến trúc CQS mạng của họ có thể điều
khiển. Vấn đề cơ bản là các lớp lưu lượng riêng có thể được cho phép là không dự
đoán trước được nếu chúng ta có thể kết hợp chúng một cách chính xác tại mọi
điểm nghẽn có thể xuất hiện. Nếu thiếu khả năng kết hợp chúng ta phải cố gắng cải

thiện một vài mức ưu tiên có khả năng dự đoán trước tới điều khiển nghẽn có khả
năng xuất hiện.