MỘT SỐ KỸ THUẬT NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS TRONG MẠNG IP

MỘT SỐ KỸ THUẬT NÂNG
CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
QoS TRONG MẠNG IP
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
ĐỀ TÀI:
NGƯỜI THỰC HIỆN : NGÔ THỊ TRANG
LỚP : 06DT3
NGƯỜI HƯỚNG DẪN : GVC. ThS. NGUYỄN DUY NHẬT VIỄN
ĐÀ NẴNG, NĂM 2011
1
NỘI DUNG

Giới thiệu về QoS

Mô hình chất lượng dịch vụ

Một số kỹ thuật hàng đợi điều khiển
tắc nghẽn
•
Thuật toán lập lịch hàng đợi
•
Thuật toán quản lý hàng đợi

Mô phỏng trên NS2
2
GIỚI THIỆU VỀ QoS

Chất lượng dịch vụ là cơ chế, công cụ đảm
bảo cho các mức dịch vụ thỏa mãn các yêu

cầu về:
•
Băng thông (BW)
•
Độ trễ (Delay)
•
Độ trượt (Jitter)
•
Độ mất gói (Packet Loss)
3
MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG
DỊCH VỤ

Dịch vụ tích hợp Intergratd Service(IntServ).
•
Cung cấp các ứng dụng thời gian thực trên mạng IP.
•
Hoạt động theo từng luồng.
•
Sử dụng giao thức dự trữ tài nguyên RSVP.

Ưu:
−
Cung cấp dịch vụ tốt nhất.

Nhược:
−
Phức tạp, đắt tiền.
−
Không có khả năng mở rộng.

4
DỊCH VỤ PHÂN BIỆT
(DIFFSERV)

Dịch vụ phân biệt Differentiated Service (DiffServ):
•
Trường mã dịch vụ phân biệt DSCP

Ưu điểm :
−
Đơn giản và có khả năng mở rộng.
5
MỘT SỐ KỸ THUẬT HÀNG
ĐỢI ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN

Một số thuật toán lập lịch hàng đợi:
- Lập lịch hàng đợi phân phối các gói vào các hàng đợi ưu tiên
khác nhau và lập lịch cho chúng. Bao gồm:

Hàng đợi vào trước ra trước FIFO.

Hàng đợi ưu tiên PQ.

Hàng đợi tuần tự CQ.

Hàng đợi cân bằng trọng số WFQ.

Một số thuật toán quản lý hàng đợi:
-
Quản lý hàng đợi đưa ra phương pháp đánh rớt gói tin. Gồm:


Thuật toán loại bỏ đuôi drop-tail.

Thuật toán loại bỏ sớm ngẫu nhiên RED.

Thuật toán CHOKe.

Thuật toán Blue.
6
THUẬT TOÁN LẬP LỊCH
HÀNG ĐỢI

Hàng đợi vào trước ra trước FIFO (First In First Out).

Ưu: Đơn giản, nhanh.

Nhược: Phân phối băng thông không công bằng.
7

Hàng đợi ưu tiên PQ (Priority Queuing).

Ưu: - Dịch vụ cần được ưu tiên được phục vụ tốt nhất.

Nhược:
- Các gói ở hàng đợi ưu tiên thấp có thể không bao
giờ được phục vụ.
THUẬT TOÁN LẬP LỊCH
HÀNG ĐỢI
8


Hàng đợi tuần tự CQ (Custom Queuing) :

Ưu: - Các hàng đợi đều được phục vụ.

Nhược:
−
Phần trăm băng thông được chia không chính xác.
−
Độ jitter cao.
−
Cấu hình không tự động.
THUẬT TOÁN LẬP LỊCH
HÀNG ĐỢI
9
•
Hàng đợi cân bằng trọng số WFQ (Weighted Fair Queuing)

Ưu: - Cấu hình tự động.
- Cấp băng thông công bằng và có ưu tiên.
- Tận dụng băng thông.

Nhược: - Khá phức tạp.
THUẬT TOÁN LẬP LỊCH
HÀNG ĐỢI
10
THUẬT TOÁN QUẢN LÝ
HÀNG ĐỢI

Thuật toán bỏ đuôi (Tail drop):


Ưu: Đơn giản.

Nhược:
- Một số luồng chiếm giữ hàng đợi ngăn các luồng khác đi vào
hàng đợi.
- Gây đồng bộ trên các luồng TCP.
11
THUẬT TOÁN QUẢN LÝ
HÀNG ĐỢI

Thuật toán loại bỏ sớm ngẫu nhiên (RED).
12
THUẬT TOÁN QUẢN LÝ
HÀNG ĐỢI

Thuật toán loại bỏ sớm ngẫu nhiên (RED)
•
Dựa trên tính toán kích thước hàng đợi trung bình để
đánh giá tắc nghẽn và gửi thông báo phản hồi.
-
Phát hiện sớm, tránh tắc nghẽn.
-
Tránh đồng bộ trên các luồng TCP.
-
Điều khiển được kích thước hàng đợi trung bình.
-
Tính toán phức tạp và nhiều thông số cần cấu hình để
phù hợp với từng mạng khác nhau.
13
THUẬT TOÁN QUẢN LÝ

HÀNG ĐỢI

Thuật toán CHOKe:
14
THUẬT TOÁN QUẢN LÝ
HÀNG ĐỢI

Khi có nghẽn thì:
−
Các luồng lưu lượng đáp ứng khi nhận được thông báo
nghẽn sẽ giảm tốc độ gửi dữ liệu.
−
Các luồng lưu lượng không đáp ứng vẫn tiếp tục gửi dữ liệu
như bình thường.
=> Các luồng không đáp ứng chiếm băng thông nhiều hơn.

CHOKe:
−
Chọn và giữ những luồng lưu lượng đáp ứng.
−
Chọn và loại bỏ những luồng không đáp ứng.
=> Hoạt động tương tự RED nhưng với một điều chỉnh thông
minh mà phân phối băng thông công bằng hơn.
15

Thuật toán Blue :
Dựa trên độ mất gói :
if ((now-last_update) > freeze_time) then
P
m

= P
m
+ δ
1

Last_update = now
Dựa trên kết nối rỗi :
if ((now – last_update) > freeze_time) then
P
m
= P
m
– δ
2

Last_update = now
Trong đó : P
m
: xác suất đánh dấu gói δ
1
: lượng tăng P
m
freeze_time: thời gian đóng băng δ
2
: lượng giảm P
m
THUẬT TOÁN QUẢN LÝ
HÀNG ĐỢI
16
THUẬT TOÁN QUẢN LÝ

HÀNG ĐỢI

Thuật toán Blue :
-
Thuật toán RED sử dụng kích thước hàng đợi trung bình để
đánh giá tắc nghẽn và gửi thông báo phản hồi là không hiệu
quả vì kích thước hàng đợi trung bình thay đổi liên tục.
-
Blue đánh giá tắc nghẽn trực tiếp trên độ mất gói và độ khả
dụng liên kết, nhờ đó tốc độ gửi lai thông báo phản hồi hiệu
quả hơn.
-
Blue tính toán đơn giản hơn so với RED.
17
MÔ PHỎNG TRÊN NS2

Mục đích mô phỏng: Đánh giá hiệu quả của thuật toán
RED và Blue.

Mô hình mạng mô phỏng:
18
MÔ PHỎNG TRÊN NS2

Số gói rớt của Blue và RED:
19
MÔ PHỎNG TRÊN NS2
Kích thước hàng đợi RED:
Kích thước hàng đợi Blue:
20
MÔ PHỎNG TRÊN NS2


Từ kết quả mô phỏng nhận thấy:
•
Số gói rớt của Blue là ít hơn của RED.
•
Kích thước hàng đợi của Blue là nhỏ hơn RED.
•
Việc giữ cho kích thước hàng đợi nhỏ mang lại những
lợi ích:

Giúp bộ đệm còn dư khoảng trống để tiếp nhận các gói
tiếp tục đi vào hàng đợi.

Giúp hàng đợi tiếp nhận các luồng lưu lượng bùng nổ
thay vì loại bỏ chúng.

Làm giảm độ trễ và độ jitter cho các gói khi xếp hàng
trong hàng đợi.

Như vậy với một thuật toán đơn giản hơn nhưng Blue
lại hoạt động hiệu quả hơn RED.
21
KẾT LUẬN

Các cơ chế hàng đợi đã tác động vào các tham số chất lượng
dịch vụ.
•
Các thuật toán lập lịch nhằm cung cấp độ ưu tiên về phân
phối băng thông và thời điểm truyền tin cho các mức dịch vụ.
•

Các thuật toán quản lý hàng đợi đưa ra các phương pháp
đánh rớt gói để phòng tránh và giải quyết tắc nghẽn nhờ đó
mà nâng cao chất lượng dịch vụ.

Mỗi thuật toán đều có ưu, nhược điểm và giải quyết những
khía cạnh khác nhau.

Việc tìm ra một thuật toán đơn giản và hiệu quả là vô cùng
cần thiết và cần nghiên cứu lâu dài.
22
XIN CÁM ƠN QUÝ THẦY
CÔ
VÀ CÁC BẠN
ĐÃ LẮNG NGHE !
23