Đảm bảo chất lượng dịch vụ truyền thông đa phương tiện.Các mạng thế hệ mới và truyền thông đa phương tiện.QoS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
LỚP : DH TINK3
Bài Thảo Luận
Truyền thông đa phương tiện
Giáo viên hướng dẫn : Thạc sĩ.Trần Bích Thảo
Đề tài : Đảm bảo chất lượng dịch vụ truyền thông đa phương tiện.Các mạng
thế hệ mới và truyền thông đa phương tiện.QoS
Sinh viên thực hiện :
Nguyễn Duy Trung
Bùi Vĩnh Tiến
Lê Ngọc Hùng
I. Đảm bảo chất lượng dịch vụ truyền thông đa phương tiện
Các hệ thống multimedia xử lý dữ liệu liên tục (như là video, âm thanh), và dữ
liệu rời rạc được mã hoá (như là đồ hoạ, text), do đó đòi hỏi các hệ thống multimedia
phải thỏa mãn các yêu cầu về chất lượng dịch vụ nhất định để đáp ứng yêu cầu của người
sử dụng.
Chất lượng dịch vụ phụ thuộc vào loại phương tiện được sử dụng, khuôn dạng
dùng để mã hoá dữ liệu, ứng dụng và loại ứng dụng.
Ví dụ, chất lượng dịch vụ của một hội thảo video thì khác so với QoS của một
ứng dụng phục hồi dữ liệu video, bởi vì trong một cuộc hội thảo video thì yêu cầu về thời
gian trễ là nhỏ, còn trong ứng dụng phục hồi dữ liệu thì điều này không quá quan trọng.
Để đảm bảo các yêu cầu của các ứng dụng trong các hệ thống multimedia, trước
tiên ta cần phải biết được tất cả các tài nguyên mà các ứng dụng sử dụng, bao gồm các tài
nghiên xử lý cục bộ và các tài nguyên hệ thống dùng để truyền một luồng media:
 Băng thông
 Các thiết bị vào ra, bao gồm cá các ổ đĩa cứng chứa file hệ thống
 Network adapter và các tài nguyên mạng dùng để truyền các gói dữ liệu giữa các
node
 Các CPU dùng để chạy ứng dụng và phần mềm giao thức
 Bộ đệm dùng để lưu trữ phần mềm và dữ liệu

Các tài nguyên đó thường được chia thành 2 loại:
 Tài nguyên động: CPU, bus, network adapter, các hệ thống vào ra, đường
truyền
 Tài nguyên tĩnh: bộ nhớ của các host, các hệ thống trung gian như là router,
hoặc switch (xem hình 1.1).
Để phân phối một mức cụ thể đến một ứng dụng, hệ thống phải có các tài nguyên
phù hợp, và các tài nguyên đó cần có cơ chế quản lý hiệu quả để sẵn sàng phục vụ ứng
dụng khi ứng dụng cần sử dụng các tài nguyên đó. Do sự phát triển các công nghệ, các tài
nguyên hệ thống đã dần dần đáp ứng được các yêu cầu của các ứng dụng mới, tuy nhiên
vẫn tồn tại sự khan hiếm tài nguyên, do đó việc xây dựng một cơ chế thích hợp để quản
lý các tài nguyên là rất cần thiết.

II. Các mạng thế hệ mới và truyền thông đa phương tiện
II.1. Tổng quan về mạng thế hệ mới (Next generation network - NGN)
a. Định nghĩa
NGN là bươc tiếp theo trong lĩnh vực truyền thong thế giới, truyền thống được hỗ
trợ bởi 3 mạng lưới: Mạng thoại PSTN, mạng không dây và mạng số liệu
(Internet).NGN hội tụ cả 3 mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một
mạng chung, thông minh, hiệu quả cho phép truy xuất toàn cầu, tích hợp nhiều công
nghệ mới, ứng dụng mới và mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển.
b. Loại hình thúc đẩy sự ra đời của NGN
- Dịch vụ truyền thông thời gian thực (real-time services) và phi thời gian thực
(non real-time services )
- Dịch vụ nội dung (content services )
- Các hoạt động giao dịch (transaction )
Đến lượt mình NGN tạo điều kiện để các nhà cung cấp dịch vụ tăng cường khả
năng kiểm soát, tính bảo mật, và độ tin cậy trong khi giảm thiểu được chi phí vận
hành
c. Nguyên nhân xuất hiện NGN
- Thứ nhất : do các nhà khai thác dịch vụ cạnh tranh và các nhà khai thác cấp

trên cùng phụ thuộc vào tập hữu hạn các sản phẩm tổng đài điện thoại nội hạt,
chính điều đó buộc họ phải cing cấp các dịch vụ giống nhau
- Thứ hai : Do ngày càng nhiều lưu lượng dữ liệu chảy vào mạng Internet nên
cần phải có một giải pháp mới . Nên các nhà cung cấp dịch vụ hướng tới xây
dựng một mạng thế hệ mới Next Generation Network – NGN
d. Vấn đề cần giải quyết của mạng thế hệ mới
- Vấn đề báo hiệu và điều khiển trên nhiều loại giao thức khác nhau cho hội tụ
thông tin thoại, fax, số liệu, đa phương tiện.
- Vấn đề kết nối với mạng chuyển mạch kênh hiện hữu, đặc biệt là kết nối phần
báo hiệu
- Vấn đề phát triển dịch vụ
Giải pháp cốt lõi trong mạng NGN chính là công nghệ Softswitch công nghệ
chuyển mạch mềm
II.2. Mạng NGN
a. Cấu trúc vật lý
Cấu trúc mạng NGN bao gồm 5 lớp chức năng (hình 2.2.1) :
- Lớp ứng dụng / dịch vụ : cung cấp các ứng dụng dịch vụ như dchj vụ mạng
thông minh IN, trả tiền trước, giái trị gia tăng,…
- Lớp điều khiển : gồm các hệ thống điều khiển kết nối cuộc gọi giữa các thuê
bao
- Lớp chuyển tải dịch vụ : gồm các nút chuyển mạch và các hệ thống truyền dẫn
- Lớp truy nhập dịch vụ : gồm các thiết bị truy nhập cung cấp các cổng kết nối
với thiết bị đầu cuối
- Lớp quản lý : là lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp trên
Các chức năng quản lý được chú trọng là : quản lý mạng, quản lý dịch vụ,
quản lý kinh doanh .
b. Các dịch vụ trong mạng NGN
- Dịch vụ thoại (Voice Telephony): như chờ cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, gọi ba
bên,
- Dịch vụ dữ liệu (Data Service)

- Dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service): cho phép người tham gia tương
tác với nhau qua thoại, video, dữ liệu cho phép vừa nói chuyện vừa hiển thị
thông tin
- Dịch vụ sử dụng mạng riêng ảo (VPN): thoại qua mạng riêng ảo cải thiện khả
năng mạng, cho phép các tổ chức phân tán về địa lý
- Tính toán mạng công cộng (PNC – Public network computing)
- Bản tin hợp nhất (Unified Messaging)
- Mô giới thông tin (Information Brokering)
- Thương mại điện tử (E-commerce)
- Các dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service)
- Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive Gaming)
- Thực tế ảo phân tán (Distributed Vitual Reality)
- Quản lý tại nhà (Home Manager)
II.3. Công nghệ VoIP (Voice over Internet Protocol)
Cho phép thực hiện cuộc gọi dùng máy tính qua mạng dữ liệu internet. VoIP
chuyển đổi tín hiệu thoại từ điện thoại tương tự vào tín hiệu số trước khi truyền qua
internet sau đó chuyể đổi ngược lại ở đầu nhận
VoIP cho phép tạo cuộc gọi đường dài qua mạng IP có sẵn thay vì phải được
truyền qua mạng PSTN (Public Switched Telephone Network)
II.3.1. VoIP hoạt động như thế nào?
Cách đây nhiều năm chúng ta đã khám phá ra cách gửi tín hiệu đến một máy đích
ở xa bằng tín hiệu số bằng cách: trước khi gửi,chúng ta sẽ số hóa tín hiệu bằng
ADC(Analog to Digital Converter-Thiết bị chuyển đổi tín hiệu tuần tự sang tín hiệu
số)sau đó truyền đi và tại đầu nhận sẽ chuyển đổi ngược lại với DAC(Digital to Analog
Converter-Thiết bị chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tuần tự) để sử dụng.
VoIP cũng làm việc giống như vậy,số hóa âm thanh thành các gói dữ liệu,gửi dữ
liệu đi và chuyển đổi chúng lại thành dạng âm thanh tại đầu nhận.
Khi nói vào ống nghe hay microphone,giọng nói sẽ tạo ra tín hiệu điện từ,đó là tín
hiệu analog.Tín hiệu analog sẽ được chuyển đổi sang tín hiệu số nhờ vào một số thuật
toán đặc biệt để chuyển đổi.Những tín hiệu khác nhau sẽ có cách chuyển đổi khác nhau

như VoIP phone hay softphone,nếu dùng điện thoại analog thông thường thì cần một
TA(Telephone Adapter),sau đó giọng nói được số hóa sẽ được đóng thành gói tin và
được gửi qua mạng IP.
Định dạng số có thể được điều khiển tốt hơn:chúng ta có thể nén,định
tuyến,chuyển đổi nó sang định dạng mới và hơn nữa tín hiệu số thì ít nhiễu hơn tín hiệu
analog.
Mặc dù khái niệm về VoIP là đơn giản nhưng thực hiện và ứng dụng VoIP là
phức tạp.Để gửi voice,thông tin phải được tách biệt thành những gói(packet)giống như
dữ liệu.Gói là những phần thông tin được chia nhỏ để dễ dàng cho việc gửi gói cũng như
có thể dùng kỹ thuật nén gói để tiết kiệm băng thông thông qua những tiến trình
codec(compressor/de_compressor).
II.3.2. Những điểm thuận lợi của VoIP so với PSTN.
Với kỹ thuật VoIP, bạn có thể nói chuyện toàn thời gian với người bạn muốn(điều
cần thiết là những người khác cũng phải kết nối internet tại cùng thời điểm),cho đến khi
nào bạn muốn(không phụ thuộc vào chi phí) và thêm vào đó,bạn có thể nói chuyện với
nhiều người tại cùng một thời điểm.
Trước đây khi dựa vào giao tiếp thoại trên PSTN,trong suốt kết nối giữa hai
điểm,đường kết nối chỉ dành riêng cho bên thực hiện cuộc gọi.Không có thông tin khác
có thể truyền qua đường truyền này mặc dù vẫn thừa lượng băng thông sẵn dùng.
Nhưng ngày nay, điều đó đã không còn là vấn đề nữa, với sự phát triển nhanh
chóng và được sử dụng rộng rãi của IP,chúng ta đã tiến rất xa trong khả năng giảm chi
phí trong việc hỗ trợ truyền thoại và dữ liệu.Giải pháp tích hợp thoại vào mạng dữ liệu,và
cùng hoạt động bên cạnh với hệ thống PBX hiện tại hay những thiết bị điện thoại khác đã
đơn giản cho việc mở rộng khả năng thoại cho những vị trí ở xa.Traffic thoại thực chất sẽ
dược mang tự do(free)bên trên cơ sở hạ tầng và thiết bị phần cứng có sẵn.
II.3.3. Các giao thức được sử dụng trong VoIP.
a. Giao thức H.323
H.323: là giao thức được phát triển bởi ITU-T (International Telecommunication
Union Telecommunication Standardization Sector).
H.323 ban đầu được sử dụng cho mục đích truyền các cuộc hội thoại đa phương

tiện trên các mạng LAN, nhưng sau đó H.323 đã tiến tới trở thành 1 giao thức truyền tải
VoIP trên thế giới.
Giao thức này chuyển đổi các cuộc hội thoại voice, video, hay các tập tin và các
ứng dụng đa phương tiện cần tương tác với PSTN. Là giao thức chuẩn, bao trùm các giao
thức trước đó như H.225,H.245, H.235,…
Các thành phần hoạt động trong giao thức H.323: có 4 thành phần :
- Terminal: là 1 PC hay 1 IP phone đang sử dụng giao thức H.323
- Gateway: Là cầu nối giữa mạng H.323 với các mạng khác như SIP, PSTN,…
- GateKeeper: đóng vai trò là những điểm trung tâm ( focal points) trong mô
hình mạng H.323. Các dịch vụ nền sẽ quyết định việc cung cấp địa chỉ
(addressing), phân phát băng thông (bandwidth),cung cấp tài khoản, thẩm
định quyền ( authentication) cho các terminal và gateway…
- Mutipoint control unit (MCU): hỗ trợ việc hội thoại đa điểm (conference)cho
các máy terminal ( 3 máy trở lên )trong mạng H.323
b. Giao thức SIP (Session Initiation Protocol)
SIP: (Session Initiation Protocol) được phát triển bởi IETF ( Internet Engineering
Task Force) MMUSIC ( Multiparty Multimedia Session Control) Working Group (theo
RFC 3261).
Các thành phần trong SIP network : 1 mạng SIP bao gồm các End Points, Proxy,
Redirect Server, Location Server và Registrar. Các gói tin SIP sẽ được gửi thông qua các
Proxy Server hay các Redirect Server. Proxy Server dựa vào tiêu đề “to” trên gói tin để
liên lạc với server cần liên lạc rồi gửi các pacckets cho máy người nhận. Các redirect
server đồng thời gửi thông tin lại cho người gửi ban đầu.
Phương thức hoạt động của SIP network : SIP là mô hình mạng sử dụng kiểu kết
nối 3 hướng ( 3 way handshake method) trên nền TCP.
c. Tính bảo mật của VoIP
VoIP được đưa vào sử dụng rộng rãi khi công nghệ tích hợp giọng nói và dữ liệu
phát triển. Do sử dụng chung các thành phần thiết bị chung với môi trường truyền dữ liệu
mạng ( data network), VoIP cũng chịu chung với các vấn đề về bảo mật vốn có của mạng
data.

Nghe lén cuộc gọi ( EavesDropping of phone conversation): Nghe lén qua công
nghệ VoIP càng có nguy cơ cao do có nhiều node trung gian trên đường truyền giữa 2
người nghe và người nhận. Kẻ tấn công có thể nghe lén được cuộc gọi bằng cách tóm lấy
các gói tin IP đang lưu thông qua các node trung gian.
Truy cập trái phép ( Unauthorized access attack) : Kẻ tấn công có thể xâm phạm
các tài nguyên trên mạng do nguyên nhân chủ quan của các admin. Nếu các mật khẩu
mặc định của các gateway và switch không được đổi thì kẻ tấn công có thể lợi dụng để
xâm nhập.
Caller ID spoofing :Caller ID là 1 dịch vụ cho phép user có thể biết được số của
người gọi đến. Caller ID spoofing là kỹ thuật mạo danh cho phép thay đổi số ID của
người gọi bằng những con số do user đặt ra.
II.4. Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS – Multiprotocol Label Switching)
a. Tổng quan MPLS
MPLS là một công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp ba và chuyển
mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt ở
mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label).
MPLS là một phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn được
gắn với mỗi gói IP, tế bào ATM, hoặc frame lớp hai. Phương pháp chuyển mạch nhãn giúp
các Router và MPLS-enable ATM switch ra quyết định theo nội dung nhãn tốt hơn việc định
tuyến phức tạp theo địa chỉ IP đích.
MPLS kết nối tính thực thi và khả năng chuyển mạch lớp hai với định tuyến lớp ba.
Cho phép các ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau mà không cần phải bỏ đi cơ sở hạ tầng
sẵn có. Cấu trúc MPLS có tính mềm dẻo trong bất kỳ sự phối hợp với công nghệ lớp hai nào.
MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch cụ IP trên một mạng chuyển
mạch IP.
MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và đích trên một đường trục
Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, Các ISP có thể giảm chi phí, tăng lợi
nhuận, cung cấp nhiều hiệu quả khác nhau và đạt được hiệu quả cạnh tranh cao.
b. Đặc điểm mạng MPLS
- Không có MPLS API, cũng không có thành phần giao thức phía host.

- MPLS chỉ nằm trên các router.
- MPLS là giao thức độc lập nên có thể hoạt động cùng với giao thức khác IP như IPX,
ATM, Frame Relay,…
- MPLS giúp đơn giản hoá quá trình định tuyến và làm tăng tính linh động của các
tầng trung gian.
c. Phương thức hoạt động
- Thay thế cơ chế định tuyến lớp ba bằng cơ chế chuyển mạch lớp hai.
MPLS hoạt động trong lõi của mạng IP. Các Router trong lõi phải enable MPLS trên
từng giao tiếp. Nhãn được gắn thêm vào gói IP khi gói đi vào mạng MPLS. Nhãn
được tách ra khi gói ra khỏi mạng MPLS. Nhãn (Label) được chèn vào giữa header
lớp ba và header lớp hai. Sử dụng nhãn trong quá trình gửi gói sau khi đã thiết lập
đường đi. MPLS tập trung vào quá trình hoán đổi nhãn (Label Swapping). Một trong
những thế mạnh của khiến trúc MPLS là tự định nghĩa chồng nhãn (Label Stack).
- Công thức để gán nhãn gói tin là: Network Layer Packet + MPLS Label Stack
- Không gian nhãn (Label Space): có hai loại.
Một là, các giao tiếp dùng chung giá trị nhãn (per-platform label space).
Hai là, mỗi giao tiếp mang giá trị nhãn riêng, (Per-interface Label Space).
- Bộ định tuyến chuyển nhãn (LSR – Label Switch Router): ra quyết định chặng kế
tiếp dựa trên nội dung của nhãn, các LSP làm việc ít và hoạt động gần giống như
Switch.
- Con đường chuyển nhãn (LSP – Label Switch Path): xác định đường đi của gói tin
MPLS. Gồm hai loại: Hop by hop signal LSP - xác định đường đi khả thi nhất theo
kiểu best effort và Explicit route signal LSP - xác định đường đi từ nút gốc.
d. Một số ứng dụng của MPLS
- MPLS VPN: Nhà cung cấp dịch cụ có thể tạo VPN lớp 3 dọc theo mạng đường trục
cho nhiều khách hàng, chỉ dùng một cơ sở hạ tầng công cộng sẵn có, không cần các
ứng dụng encrytion hoặc end-user.
- MPLS Traggic Engineer: Cung cấp khả năng thiết lập một hoặc nhiều đường đi để
điều khiển lưu lượng mạng và các đặc trưng thực thi cho một loại lưu lượng
- MPLS QoS (Quality of service): Dùng QoS các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp

nhiều loại dịch vụ với sự đảm bảo tối đa về QoS cho khách hàng.
II.5. Công nghệ Winmax
a. Khái niệm
WiMax là một mạng không dây băng thông rộng viết tắt là Worldwide
Interoperability for Microwave Access. WiMax ứng dụng trong thiết bị mạng Internet dành
số lượng người sủ dụng lớn thêm vào đó giá thành rẻ. WiMax được thiết kế dựa vào tiêu
chuẩn IEEE 802.16. WiMax đã giải quyết tốt nhất những vấn đề khó khăn trong việc quản lý
đầu cuối
b. Đặc điểm
- Cấu trúc mềm dẻo : WiMAX hỗ trợ các cấu trúc hệ thống bao gồm điểm – đa
điểm, công nghệ lưới (mesh) và phủ sóng khắp mọi nơi
- Triển khai nhanh : So sánh với triển khai các giải pháp có dây, WiMAX yêu
cầu ít hoặc không có bất cứ sự xây dựng thiết lập bên ngoài
- Dịch vụ đa mức
- Tính tương thích : WiMAX dựa vào quốc tế, các chuẩn không có tính chất rõ
rệt nhà cung cấp, tạo ra sự dễ dàng đối với người dùng cuối cùng để truyền tải
và sử dụng
- Di động :
- Lợi nhuận
- Hoạt động NLOS
- Phủ sóng rộng hơn : WiMAX hỗ trợ động nhiều mức điều chế, bao gồm
BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM.
- Dung lượng cao : Có thể đạt được dung lượng 75 Mbit/s cho các trạm gốc với
một kênh 20 MHz trong các điều kiện truyền sóng tốt nhất.
- Tính mở rộng : Chuẩn 802.16 -2004 hỗ trợ các dải thông kênh tần số vô tuyến
(RF) mềm dẻo và sử dụng lại các kênh tần số này như là một cách để tăng
dung lượng mạng
- Bảo mật
c. Các chuẩn Winmax
- Chuẩn IEEE 802.16 – 2001.

- Chuẩn IEEE 802.16a.
- Chuẩn IEEE 802.16 – 2004.
- Chuẩn IEEE 802.16e.
II.6. Công nghệ mạng peer to peer
a. Khái quát về công nghệ
Mạng ngang hàng là một kiểu mạng được thiết kế cho các thiết bị trong đó có
chức năng và khả năng của các thiết bị đó là như nhau. Mạng ngang hàng đơn giản
cũng được biết đến bằng việc so sánh với mạng Client/Server, mạng mà trong đó
chứa các thiết bị chịu trách nhiệm cung cấp hay phục vụ thông tin mạng và các thiết
bị khác sẽ sử dụng các tài nguyên mạng hay nói cách khác chúng như các Client của
các Server này.
Mạng ngang hàng phổ biến ở trong những mạng LAN nhỏ, điển hình là mạng
Window gia đình. Mạng ngang hàng trên Internet đã đạt được nhiều thành công nhất
định đặc biệt trong dịch vụ chia sẻ file (như Napster). Tuy nhiên, nhiều dịch vụ chia
sẻ file, kể cả Napster, trên thực tế được tích hợp trong cả mạng ngang hàng lẫn mạng
Client/Server. Về mặt kỹ thuật, đây được gọi là các mạng lai (Hybrid)
b. Ưu điểm và nhược điểm
- Ưu điểm :
+ Các peer tham gia vào mạng có thể đóng góp tài nguyên chia sẻ với nhau,
tài nguyên có thể riêng lẻ và có thể truy cập tài nguyên ở bất các các nodes
nào trong mạng.
+ Các peer đóng vai tròn như cả Client khi truy vấn thông tin và Server khi
cung cấp thông tin.
+ Không cần Server riêng, khi hệ thống càng mở rộng thì khả năng hoạt động
càng tốt.
+ Chi phí thấp, dễ cài đặt và bảo trì
- Nhược điểm :
+ Nhược điểm của P2P là vì tài nguyên của mạng nằm trên các máy tính cá
nhân và không phải lúc nào các máy này cũng liên kết với mạng nên có thể
dẫn tới sư biến mất của một dịch vụ trong khoảng thời gian nhất định.

+ Không đáng tin cậy và không tốt cho các ứng dụng cơ sở dữ liệu cần bảo
mật cao.
+ Liên quan đến văn hóa trong chia sẻ về các tài nguyên có bản quyền.
III. Tìm hiểu về QoS
1. Khái nệm, yêu cầu, tham số hiệu năng QoS
1.1. Khái niệm QoS
Chất lượng dịch vụ là một vấn đề khó định nghĩa chính xác và theo cách định lượng, bởi vì
nhìn từ các góc độ khác nhau người ta có thể có quan điểm về chất lượng dịch vụ khác nhau. Ví dụ, với
người sử dụng dịch vụ thoại, chất lượng dịch vụ cung cấp tốt khi thoại được rõ ràng, tức là chúng ta phải
đảm bảo tốt về giá trị tham số trễ, biến thiên độ trễ và giá trị tham số mất gói tin với một tỉ lệ tổn thất nào
đó có thể chấp nhận được. Nhưng đối với khách hàng là người sử dụng trong truyền số liệu ở ngân
hàng thì điều tối quan trọng là độ tin cậy, có thể chấp nhận trễ lớn, biến thiên độ trễ lớn, nhưng
thông số mất gói tin, độ bảo mật kém thì không thể chấp nhận được. Với các dịch vụ đa phương tiện
chất lượng cao như nghe nhạc, xem phim trực tuyến, VoIP,… được truyền trên mạng thì quá trình
phát và nhận theo thời gian thực đòi hỏi phải triển khai một mạng có hỗ trợ việc đảm bảo chất lượng
dịch vụ. Có thể định nghĩa chất lượng dịch vụ dựa trên hai quan điểm: chất lượng dịch vụ theo quan
điểm đánh giá của người sử dụng cuối và chất lượng dịch vụ theo quan điểm mạng. Đối với người sử
dụng, chính là sự thỏa mãn về chất lượng dịch vụ người đó nhận được từ nhà cung cấp mạng cho một
loại hình dịch vụ hoặc một ứng dụng mà người đó thuê bao.
1.2. Yêu cầu QoS cho truyền thông đa phương tiện
Đối với hệ thống Internet ngày nay với các dịch vụ phát triển mạnh như âm thanh, hình ảnh,
đa phương tiện,… Có rất nhiều vấn đề có thể xảy ra đối với các gói tin khi chúng di chuyển từ nguồn
đến đích như:
− Trễ (delay): do routers phải tìm kiếm trong bảng định tuyến, do thời gian gói tin truyền trên đường
truyền.
− Biến thiên độ trễ (jitter): chủ yếu do các gói tin phải chờ ở bộ đệm của các router để được chuyển tiếp
hoặc phải phát lại do bị mất.
− Mất gói tin (loss packets): chủ yếu do tắc nghẽn trong mạng.
1.3 Các tham số hiệu năng chủ yếu của mạng liên quan đến việc đảm bảo QoS
1.3.1 Băng thông (bandwidth)

Băng thông biểu thị tốc độ truyền dữ liệu cực đại có thể đạt được giữa hai điểm kết nối hay là số
lượng bit trên giây mà mạng sẵn sàng cung cấp cho các ứng dụng.
1.3.2 Độ trễ (delay) và biến thiên độ trễ (jitter)
a. Độ trễ (delay)
Trễ liên quan chặt chẽ với băng thông. Với các ứng dụng giới hạn băng thông, băng thông
càng lớn thì trễ càng nhỏ.
− Trễ hàng đợi: là thời gian gói tin phải trải qua trong một hàng đợi để được truyền đi trong một liên kết
khác, hay thời gian cần thiết phải đợi để thực hiện quyết định định tuyến trong bộ định tuyến.
− Trễ truyền lan: là thời gian cần thiết để môi trường vật lí truyền tín hiệu mang dữ liệu.
− Trễ chuyển tiếp: là thời gian để chuyển gói tin từ một tuyến này sang một tuyến khác, hay thời gian
được yêu cầu để xử lí các gói đã đến trong một nút.
− Trễ truyền dẫn: là thời gian để truyền tất cả các bít trong gói qua liên kết, trễ truyền được xác
định thực tế trên băng thông liên kết.
b. Biến thiên độ trễ (Jitter)
Biến thiên độ trễ là sự khác biệt về độ trễ của các gói khác nhau trong cùng một dòng lưu
lượng. Nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng jitter do sự sai khác trong thời gian xếp hàng của các
gói liên tiếp nhau trong một hàng gây ra.
1.3.3 Tỉ lệ mất mát gói tin
Tỉ lệ mất gói là tỉ số của số lượng gói bị mất trên tổng số gói tin đưa vào mạng trong quá trình
truyền. Mất gói tin thường do hai nguyên nhân chính: gói tin bị loại bỏ do mạng bị tắc nghẽn và do bị lỗi
trên đường truyền.
1.3.4 Một số tham số khác:
a. Tính sẵn sàng – độ tin cậy
Để xác định độ ổn định của hệ thống người ta thường xác định độ khả dụng của hệ thống, nhìn từ
khía cạnh mạng thì nó chính là độ tin cậy của hệ thống.
b. Bảo mật
Bảo mật là một thông số mới trong danh sách QoS, nhưng lại là một thông số quan trọng. Hầu hết các
công cụ và chính sách bảo mật đều liên quan tới tính riêng tư, sự tin cậy và xác thực khách và chủ. Các
công cụ và chính sách bảo mật thường được gắn với các phương pháp mật mã (gồm cả mã hoá và giải
mã).

2. CÁC MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN
2.1 Mô hình IntServ (Integrated Service)
2.1.1 Kiến trúc IntServ
Intserv có 4 thành phần, thành phần điều khiển việc chấp nhận luồng mới, thành phần phân loại,
lập lịch gói (3 thành phần này cung cấp việc điều khiển lưu lượng) và giao thức dành trước tài nguyên.
2.1.2 Điều khiển chấp nhận
Xử lí hai nhiệm vụ cơ bản là chấp nhận hay từ chối các yêu cầu dành trước tài nguyên và
giám sát việc sử dụng tài nguyên.
− Trong hướng tiếp cận dựa theo tham số, điều khiển chấp nhận sẽ tính toán các nguồn tài nguyên khả
dụng dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật và yêu cầu dành trước tài nguyên hiện tại.
− Trong hướng tiếp cận theo đo đạc, điều khiển chấp nhận đo lưu lượng thực sự trong mạng và sử dụng
các phương pháp thống kê để quyết định xem tài nguyên nào khả dụng. Hướng tiếp cận này có
ưu điểm là tối ưu hoá việc sử dụng mạng, mặc dù không đảm bảo chặt chẽ các cam kết tài nguyên.
2.1.3 Nhận dạng luồng
RSVP sử dụng 5 trường trong tiêu đề trong gói tin IP để nhận dạng gói tin thuộc về các luồng
dành trước tài nguyên trong nút. Các trường này bao gồm địa chỉ IP nguồn, địa chỉ IP đích, định danh
giao thức, cổng nguồn và đích.
2.1.4 Lập lịch gói
Là bước cuối cùng trong việc dành trước tài nguyên. Bộ lập lịch gói tin thực hiện việc cấp phát tài
nguyên. Nó quyết định gói tin nào sẽ gửi kế tiếp khi tuyến kết nối đi đã sẵn sàng. Do đó nó tác động đến
trễ mà gói tin phải chịu trong bộ định tuyến và bộ định tuyến không trực tiếp loại bỏ gói tin.
2.1.5 Các dịch vụ của IntServ
Mô hình dịch vụ IntServ có thể sử dụng giao thức báo hiệu RSVP cung cấp nhiều loại hình dịch
vụ khác nhau.
− Guaranteed Rate Service: loại hình này cho phép dành sẵn độ rộng băng thông để phù hợp với những
yêu cầu của chúng.
− Controlled Load Service: loại hình này cho phép các ứng dụng có độ trễ thấp và tốc độ lưu lượng cao
thậm trí ngay cả khi tắc nghẽn.
2.2 Giao thức dành trước tài nguyên - RSVP
Một phiên RSVP thường được định nghĩa bởi ba tham số sau:

− Địa chỉ đích
− Nhận dạng giao thức
− Cổng đích
Hình trên chỉ ra hoạt động của RSVP. Phía trạm phát (Host nguồn) gửi đi một bản tin PATH tới
trạm đích với một luồng hay một “phiên”. Bản tin PATH bao gồm một chỉ thị luồng xác định cho luồng
đó Khi bản tin PATH đi qua các router trên một tuyến, các router đăng ký nhận dạng luồng và chỉ thị
luồng này. Khi bản tin PATH đến trạm đích, nó sẽ gửi trở lại bản tin RESV mang thông tin về các tài
nguyên được các router chấp nhận đặt trước. Các gói IP của luồng gửi đi theo hướng của bản tin PATH.
2.3 Mô hình DifServ (Differentiated Service)
2.3.1Cấu trúc DiffServ
Một miền IP có thể bao gồm một vài mạng, có thể phân tán về mặt địa lý nhưng cùng được
quản lý bởi một nhà quản trị.
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẢM BẢO QoS CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN
3.1. Phương pháp bỏ đuôi - DropTail
DropTail là cách thức quản lý hàng đợi đơn giản, truyền thống dựa vào cơ chế FIFO. Tất
cả các gói tin đến được xếp vào hàng đợi, khi hàng đợi đầy thì những gói tin đến sau sẽ bị loại bỏ. Giải
thuật này có những nhược điểm như sau:
− Không tránh được hiện tượng “Lock out”:
− Có thể gây nên hiện tượng Global Synchronization− Hiện tượng Full Queue.
− Không đảm bảo QoS:
3.2. Phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên – RED
3.2.1 Thuật toán
Phần này sẽ mô tả giải thuật cho các RED gateways.
Theo giải thuật, mỗi khi có một gói tin đến, sẽ tính kích thước hàng đợi trung bình – avg bằng bộ
lọc thông thấp:

Trong đó: q là kích thước hàng đợi hiện thời;
wq là trọng số hàng đợi, nhận giá trị trong miền 0 1

Xác suất đánh dấu gói tin pa tăng chậm khi số gói tin từ gói cuối cùng được đánh dấu count tăng

lên: pa ← pb / (1 – count.pb), điều này đảm bảo cho gateway khôngphải đợi quá lâu trước khi đánh dấu
một gói tin. RED gateway đánh dấu tất cả các gói tin đến nếu như avg vượt quá maxth. RED có một tuỳ
chọn: để đảm bảo xác suất một gói bị loại bỏ tỉ lệ với thông lượng tính bằng bit/s chứ không phải
packet/s, pb được tính như sau:

Trong trường hợp này, một gói tin lớn dễ bị loại bỏ hơn là một gói tin nhỏ.
3.2.2 Thiết lập các tham số
a. Trọng số hàng đợi wq
RED gateway sử dụng bộ lọc thông thấp để tính kích thước hàng đợi trung bình. Theo đó, sự
tăng ngắn hạn của kích thước hàng đợi hiện tại do một lưu lượng bùng nổ,hoặc một sự tắc nghẽn thoáng
qua sẽ không ảnh hưởng lớn đến kích thước hàng đợi trung bình: avg ← (1 – wq) * avg + wq * q,
trong đó, trọng số hàng đợi wq đóng vai trò quyết định đến giá trị của avg. Kích thước trung bình avgL là:
Cho trước ngưỡng dưới minth, giả sử chúng ta muốn cho phép hấp thu bùng nổ đến L gói tin, wq
phải được chọn thoả mãn bất phương trình avgL < minth:
Cho minth = 5, L = 50 chẳng hạn, khi đó wq ≤ 0.0042 [18, p.9-10]
Cận dưới cho wq RED gateway được thiết kế để giữ cho kích thước hàng đợi trung bình avg
dưới một ngưỡng nào đó.
b. Thiết lập minth và maxth
− Nếu lưu lượng trên mạng ít có các đột biến, minth và maxth nên được thiết lập giá trị cao để tận dụng
tối đa đường truyền.
− Nếu lưu lượng trên mạng thường xảy ra đột biến, minth và maxth nên đượcthiết lập giá trị nhỏ
để có thể hấp thu các đột biến lưu lượng.
− Khoảng ngưỡng (maxth - minth) ảnh hưởng mạnh đến thăng giáng độ trễ, thông lượng và khả năng hấp
thu các đột biến tạm thời tại hàng đợi.
c. Thiết lập xác suất loại bỏ tối đa maxp
Giá trị maxp sẽ quyết định tần số loại bỏ gói là lớn hay nhỏ, nó quyết định avg sẽ nằm ở mức nào
trong khoảng từ minth đến maxth. Vì vậy tùy từng yêu cầu mà có thể thiết lập maxp cho phù hợp
3.2.3 Một số đánh giá về RED
RED là một điển hình của các chiến lược quản lý hàng đợi động AQM, ngoài những ưu
điểm chung của AQM, RED còn có một số tính chất (ưu điểm) riêng biệt khác nữa:

− Tránh tắc nghẽn:
− Tránh đồng bộ toàn cục
− Đơn giản:
− Cực đại hoá công suất toàn cục
− Tính công bằng:
3.3 Phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên theo trọng số - WRED
3.3.1 Cấu trúc của DiffServ
DiffServ cung cấp dịch vụ QoS bằng việc chia traffic ra làm nhiều nhóm (lớp) khác nhau, mỗi
một packet sẽ được đánh dấu bằng 1 mã (Code Point) để xác định nhóm.
3.3.2 Hàng đợi RED trong module DiffServ
Hàng đợi RED trong DiffServ khác với hàng đợi RED sẵn có của NS2 trong REDQueue, nó
được định nghĩa trong lớp dsREDQueue, thừa kế từ lớp Queue, nó có những chức năng như sau:
- Triển khai nhiều hàng đợi vật lý RED qua cùng 1 liên kết đơn
- Triển khai nhiều hàng đợi ảo trong 1 hàng đợi vật lý, với những tham số riêngbiệt cho mỗi hàng đợi ảo
- Xác định 1 packet thuộc hàng đợi vật lý và hàng đợi ảo nào dựa vào giá trị Code Point của nó
- Xác định hàng đợi vật lý và hàng đợi ảo nào mà packet đi ra.
3.4 Một số phương pháp khác
3.4.1. Tốc độ truy cập cam kết (CAR - Committed Access Rate)
3.4.1.1. Cơ chế hoạt động
Khi dữ liệu được gửi đến một giao tiếp, CAR thực hiện việc kiểm tra lưu lượng sau đó so sánh
tốc độ của lưu lượng với thông số “token bucket” (xô chứa thẻ bài) và đưa ra hành động tương ứng dựa
trên cơ sở kết quả so sánh đó.
3.4.1.2. Các chức năng của CAR
Chức năng giới hạn tốc độ được thể hiện như sau:
− Cho phép điều khiển tốc độ tối đa truyền hay nhận trên một giao diện.
− Thực hiện điều khiển tại lớp 3 để điều khiển lưu lượng cụ thể nào đó khi lưu lượng có thể phù hợp
hoặc quá tải.
− Nhà quản trị có thể giới hạn tốc độ dữ liệu dựa trên các đặc tính về quyền ưu tiên,địa chỉ MAC
(Medium Access Control) hoặc các thông số khác. CAR thường được thiết lập tại các router biên (edge)
trong tổ chức của một mạng để giới hạn tốc độ truyền dữ liệu đi và đến mạng.

Khi CAR có hiệu lực, lưu lượng sẽ được đi vào phân lớp đầu tiên rồi đưa vào quá trình xử lý
CAR. Sau đó CAR đo lưu lượng và trên kết quả đo của CAR cho biết lưu lượng có thể phù hợp hoặc vượt
quá mức chính sách đã cấu hình. Có 3 hành động cơ bản có thể xẩy ra trên mỗi gói, phụ thuộc vào các
gói đó hợp hay vượt quá so với chính sách:
− Truyền (Transmit): gói được gửi đi.
− Rớt (Drop): Gói bị loại bỏ.
− Tiếp (Continue): Gói được đưa tiếp đến chính sách về tốc độ tiếp theo trên dây truyền giới hạn tốc
độ. Nếu không còn chính sách nào khác thì gói sẽ được chuyển đi.
− Đặt bit MPLS experimental và truyền bit experimental MPLS có thể được thiếtlập. Thường sử dụng
các tham số QoS báo hiệu trong MPLS.
− Đặt QoS group và phát QoS group có thể được đặt. Nó chỉ được sử dụng trong router nội tại (local
router). QoS group có thể được dùng trong cơ chế QoS cuối cùng và thực hiện trên cùng một router, như
là CB-WFQ.
3.4.1.3. Mô hình chiếc thùng và thẻ bài
Thưc hiện cơ chế đo lưu lượng bằng mô hình chiếc thùng và thẻ bài được chỉ ra trong hình
Mô hình chiếc thùng và thẻ bài (Token Bucket) là một mô hình cho việc điều hoà lưu lượng, để
xử lý bất kỳ một gói mới nào đi đến. Mỗi một thẻ (Token) đại diện sự cho phép gửi một số lượng bit cố
định vào mạng. Bucket (cái thùng) là khả năng giữ một số lượng thẻ bài nào đó. Nếu bucket được điền
đầy, thì các gói mới đến sẽ bị lờ đi, không có thẻ bài cho các gói đến sau, do vậy các gói sẽ bị drop.
− CIR (Committed Information Rate) là tốc độ thông tin cam kết và cũng được gọi là tốc độ cam kết hoặc
tốc độ được định dạng.
− Bc được biết đến như là khả năng bùng nổ nằm trong giới hạn.
− Be là khả năng bùng nổ quá giới hạn.
− Tc là chu kỳ mà số thẻ được thêm vào.
3.4.2 Định dạng lưu lượng tổng quát - GTS (Generic Traffic Shaping)
 Cơ chế hoạt động của GTS
GTS bao gồm các khối chức năng (xem Hình 3.8 Sơ đồ các khối chức năng của GTS) như
sau:
− Bộ phân lớp lưu lượng: Phân loại các lớp lưu lượng khác nhau để có thể có các chính
sách được áp dụng khác nhau.

− Bộ đo (Metering): Dùng cơ chế token-bucket để phân biệt lưu lượng thỏa mãn và lưu lượng
quá ngưỡng.
− Định dạng: Dùng buffer để trễ những lưu lượng vượt quá tốc độ, và sửa dạng chúng tới
một tốc độ giới hạn đã được cấu hình.