phần Mở đầu và Kết luận, Luận văn đƣợc chia làm 4 chƣơng đƣợc tóm tắt nhƣ sau: Chƣơng 1 giới thiệu về truyền thông đa phƣơng tiện trên mạng, khái niệm QoS và các phƣơng pháp đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trong truyền thông multimedia trên mạng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 11 - Chƣơng 2 trình bày sơ lƣợc về một số chiến lƣợc phục vụ hàng đợi phổ biến: FIFO, RR, FQ, WFQ, CBQ,. Chƣơng 3 trình bày về chiến lƣợc quản lý hàng đợi động AQM và hai thuật toán tiêu biểu của nó: RED, A-RED. Ở mỗi thuật toán chúng tôi đều có những mô phỏng để kiểm chứng các đánh giá hiệu suất của chúng.
Đây là những thuật toán cơ sở trực tiếp cho A-RIO đƣợc trình bày trong chƣơng 4. Chƣơng 4 là chƣơng quan trọng nhất của Luận văn. Nội dung chính của chƣơng 4 là tập trung trình bày thuật toán A-RIO và việc áp dụng nó vào kiến trúc mạng DiffServ; sử dụng bộ mô phỏng mạng NS để nghiên cứu sâu về A-RIO và so sánh hiệu suất của nó với các chiến lƣợc quản lý hàng đợi khác: RIO và G-RIO. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS.
Nguyễn Đình Việt, thầy đã luôn ân cần, chỉ bảo, động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện Luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn tin tƣởng, động viên và giúp đỡ về nhiều mặt trong thời gian qua. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật - Công nghệ, trƣờng Đại học Hồng Đức đã động viên và tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành tốt nhất Luận văn này. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 12 - CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Lịch sử phát triển của mạng Internet và bộ giao thức TCP/IP Tiền thân của mạng Internet là ARPANET, xuất phát từ một mạng thí nghiệm đƣợc Robert L.
Cơ quan quản lý dự án nghiên cứu phát triển ARPA thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ đã liên kết mạng tại 4 địa điểm đầu tiên vào tháng 7 năm 1968 bao gồm: Viện nghiên cứu Stanford, Đại học tổng hợp California ở Los Angeles, Đại học tổng hợp Utah và Đại học tổng hợp California ở Santa Barbara (UCSB). Đó chính là mạng liên khu vực (WAN) đầu tiên đƣợc xây dựng. Năm 1983, giao thức TCP/IP chính thức đƣợc coi nhƣ một chuẩn đối với ngành quân sự Mỹ và tất cả các máy tính nối với ARPANET phải sử dụng chuẩn mới này. ARPANET phát triển rất nhanh, mọi trƣờng đại học đều muốn gia nhập, việc quản lý mạng trở nên khó khăn.
Vì vậy, năm 1984, ARPANET đƣợc chia ra thành hai phần: phần thứ nhất cho các địa điểm quân sự, đƣợc gọi là MILNET; phần thứ hai là một ARPANET mới, cho các địa điểm phi quân sự, dành cho việc nghiên cứu và phát triển. Tuy nhiên hai mạng này vẫn đƣợc liên kết với nhau nhờ giao thức liên mạng IP. Giao thức TCP/IP ngày càng thể hiện rõ các điểm mạnh của nó, quan trọng nhất là khả năng liên kết các mạng khác với nhau một cách dễ dàng. Chính điều này cùng với các chính sách mở cửa đã cho phép các mạng dùng cho nghiên cứu và thƣơng mại kết nối đƣợc với ARPANET, thúc đẩy việc tạo ra một siêu mạng (SuperNetwork).
Mốc lịch sử quan trọng của Internet đƣợc xác lập vào giữa thập kỷ 80 khi Hội đồng Khoa học Quốc gia Mỹ NSF (National Science Foundation) thành lập mạng liên kết các trung tâm máy tính lớn với nhau gọi là NSFNET. Nhiều doanh nghiệp đã chuyển từ ARPANET sang NSFNET và do đó sau gần 20 năm hoạt động, ARPANET không còn hiệu quả đã ngừng hoạt động vào khoảng năm 1990. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 13 - Sự phát triển của mạng xƣơng sống NSFNET và những mạng vùng khác đã tạo ra một môi trƣờng thuận lợi cho sự phát triển của Internet. Đến năm 1995, NSFNET thu lại thành một mạng nghiên cứu còn Internet thì vẫn tiếp tục phát triển.
Với khả năng kết nối mở, Internet đã trở thành một mạng lớn nhất trên thế giới, mạng của các mạng, xuất hiện trong mọi lĩnh vực thƣơng mại, chính trị, quân sự, nghiên cứu, giáo dục, văn hoá, xã hội. Cũng từ đó các dịch vụ trên Internet không ngừng phát triển. Ngày nay khi cơ sở hạ tầng của mạng Internet đƣợc nâng cao (đặc biệt là về băng thông) đã làm cho nhu cầu của các ứng dụng đa phƣơng tiện qua mạng tăng lên nhanh chóng.2 Các khái niệm về Multimedia và QoS 1.1 Khái niệm truyền thông đa phƣơng tiện (multimedia) Đặc trƣng của các ứng dụng truyền thống nhƣ Web, truyền file, email là nội dung (dữ liệu) của chúng ở dạng tĩnh (văn bản, hình ảnh). Dữ liệu đƣợc truyền từ máy này đến máy khác trên mạng một cách nhanh nhất có thể.
Tuy nhiên đối với những ứng dụng dạng này, độ trễ đầu-cuối cho phép có thể lên tới 10s. Phần này chúng tôi sẽ đề cập đến một loại ứng dụng mà nội dung của nó là các file audio và video. Chúng đƣợc gọi là các ứng dụng đa phƣơng tiện (multimedia). Đây là loại ứng dụng nhạy cảm với độ trễ, tuy nhiên chúng lại cho phép sự mất mát gói tin ở một mức độ nào đó.
Nhƣ vậy so với các ứng dụng truyền thống thì tính chất của nó hoàn toàn ngƣợc lại: chấp nhận mất mát nhƣng yêu cầu độ trễ nhỏ, trong khi các ứng dụng truyền thống thì cho phép độ trễ lớn và không chấp nhận mất mát dữ liệu. Các ứng dụng đa phƣơng tiện có thể chia làm 3 lớp lớn nhƣ sau: Truyền audio và video đã đƣợc lƣu trữ: Đối với các ứng dụng loại này, ngƣời dùng tại các máy trạm (client) truy cập đến các files audio hoặc video đã LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 14 - đƣợc lƣu trữ sẵn trên các máy phục vụ (server). Các files audio có thể là các bài hát, bài giảng, hoặc các đoạn băng đƣợc ghi âm từ trƣớc,. Các files video có thể là những bộ phim, video clips, các đoạn video của những sự kiện thể thao, giải trí.
Trong hầu hết các ứng dụng loại này, sau một thời gian trễ vài giây, các máy trạm có thể chạy đƣợc các file trong khi chúng vẫn tiếp tục nhận phần còn lại từ server. Nhiều ứng dụng còn cho phép tính năng tƣơng tác với ngƣời dùng: cho phép ngƣời dùng pause, play, next, previous. Từ lúc ngƣời dùng đƣa ra yêu cầu đến khi nhận đƣợc đáp ứng khoảng từ 1 – 10s là có thể chấp nhận đƣợc. Yêu cầu đối với độ trễ và jitter (sự biến thiên độ trễ) không chặt chẽ bằng ở trong ứng dụng thời gian thực nhƣ điện thoại Internet, video conference thời gian thực.
Các chƣơng trình dùng để chạy các file audio/video đƣợc lƣu trữ trên mạng hiện nay nhƣ: RealOne Player, Winamp, Windows Media Player… Truyền audio và video thời gian thực: Các ứng dụng loại này tƣơng tự nhƣ phát thanh và truyền hình quảng bá, có điều nó đƣợc thực hiện trên Internet. Các ứng dụng cho phép ngƣời dùng nghe/xem đƣợc các chƣơng trình phát thanh/truyền hình từ bất kỳ nơi nào trên thế giới. Chẳng hạn ngƣời dùng có thể nghe đài BBC phát từ Anh, các kênh truyền hình VTV phát đi từ Hà nội từ bất kỳ máy nào kết nối Internet. Đặc trƣng của lớp ứng dụng này là nhiều ngƣời có thể đồng thời nhận đƣợc cùng một chƣơng trình audio/video.
Các ứng dụng này không cho phép tƣơng tác ngƣời dùng. Cũng nhƣ lớp ứng dụng truyền audio/video đƣợc lƣu trữ, độ trễ các ứng dụng loại này cho phép tối đa là 10s. Việc phân phối audio/video cho nhiều ngƣời dùng đƣợc thực hiện bằng kỹ thuật multicast hoặc nhiều dòng unicast riêng biệt cho mỗi ngƣời nhận. Ứng dụng tƣơng tác audio và video thời gian thực: Lớp ứng dụng này cho phép nhiều ngƣời dùng sử dụng audio/video để tƣơng tác với nhau trong thời gian thực.
Một ứng dụng tiêu biểu của audio thời gian thực là điện thoại Internet, nó cung cấp dịch vụ điện thoại cục bộ cũng nhƣ điện thoại đƣờng dài với giá rẻ hơn nhiều so với điện thoại truyền thống. Các ứng dụng cho audio thời gian thực có thể LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 15 - kể đến nhƣ: Voice Chat trong Yahoo Messenger, Skype, Palm Talk. Đối với ứng dụng video thời gian thực, điển hình là Hội thảo trực tuyến (video conferencing), trong đó các “đại biểu” có thể giao tiếp với nhau bằng cả âm thanh và hình ảnh. Trong quá trình hội thảo, mỗi “đại biểu” đƣợc hiển thị trên một cửa sổ giao diện chƣơng trình ngƣời dùng, khi cần giao tiếp với ai ngƣời ta chỉ cần mở cửa sổ tƣơng ứng với ngƣời đó.
Hiện nay đã có nhiều ứng dụng cho video thời gian thực nhƣ Microsoft Netmeeting, Yahoo Messenger,. Trong các ứng dụng tƣơng tác audio/video thời gian thực thì yêu cầu độ trễ nhỏ hơn vài trăm miligiây. Với âm thanh, độ trễ tốt nhất là nên nhỏ hơn 150 ms, với độ trễ từ 150-400ms thì có thể chấp nhận đƣợc, còn lớn hơn 400 ms thì không thể chấp nhận đƣợc.2 Khái niệm QoS Các hệ thống đa phƣơng tiện thƣờng là phân tán, yêu cầu về nguồn tài nguyên lớn và thƣờng là động, do đó phải có các giải pháp để đảm bảo chất lƣợng thoả mãn yêu cầu của ngƣời dùng. Yêu cầu của ngƣời dùng đƣợc thoả mãn bởi việc đảm bảo chất lƣợng dịch vụ (QoS - Quality of Service).
QoS chỉ khả năng cung cấp các dịch vụ của mạng cho một lưu lượng nào đó [13]. Mục đích chính của QoS là cung cấp băng thông riêng, điều khiển độ trễ và jitter, giảm tỷ lệ mất mát gói tin cho các luồng lƣu lƣợng của các ứng dụng thời gian thực và tƣơng tác. Một điều quan trọng nữa là nó cung cấp quyền ƣu tiên cho một hoặc một vài luồng trong khi vẫn đảm bảo các luồng khác (có quyền ƣu tiên thấp hơn) không mất quyền đƣợc phục vụ. Việc đảm bảo chất lƣợng dựa trên cơ sở quản lý tài nguyên vì QoS phụ thuộc vào tài nguyên khả dụng của hệ thống, việc quản lý tài nguyên bao gồm: Tính toán, ƣớc lƣợng đƣợc hiệu suất sử dụng tài nguyên Dành tài nguyên cho dịch vụ Lập lịch truy cập tài nguyên LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - 16 - Các tham số QoS chính Hình 1.1 minh hoạ các tham số QoS chính, bao gồm: độ trễ, thông lƣợng, tỷ lệ mất tin, jitter.
Độ trễ: là thời gian để truyền một gói tin từ nguồn đến đích, bao gồm thời gian phát một gói tin lên đƣờng truyền, thời gian xử lý tại hàng đợi và thời gian truyền trên đƣờng truyền; nó phụ thuộc vào tốc độ truyền tin, tốc độ truyền tin càng lớn, độ trễ càng nhỏ và ngƣợc lại.