MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây Công nghệ truyền thông ngày càng phát triển, xu thế mạng hội tụ ra đời với xuất hiện của mô hình mạng NGN cho phép nhà cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau. Một thực tế dễ nhận thấy rằng đối với các mạng cũ đang tồn tại việc chuyển đổi hoàn toàn sang kiến trúc NGN là khó có thể thực hiện đƣợc do tốn qúa nhiều nhân lực lẫn vật lực. Nhƣng xu thể hội tụ là tất yếu và nó không chỉ thực hiện trong mạng NGN mà cần thực hiện trong các mạng khác mà cung cấp các dịch vụ dựa trên một nền tảng chung. Tổ hợp dịch vụ giải quyết tăng hiệu suất và giảm chi phí điều hành mạng từ đó đáp ứng nhu cầu càng cao của khách hàng đồng thời tăng doanh thu cho các nhà cung cấp Với mạng IPT của Sài Gòn Postel cung cấp 2 dịch chính thoại VoIP và Dữ liệu Internet dựa trên nền giao thức IP thì việc tổ hợp dịch vụ lại cần thiết hơn bao giờ hết.
Tuy nhiên cũng phải nhận thấy rằng, các dịch vụ khác nhau có các yêu cầu về chất lƣợng dịch vụ khác nhau. Do vậy song song với tiến trình tổ hợp dịch vụ thì triển khai các chính sách QoS cũng phải đƣợc thực thi đồng thời nhằm đảm bảo các yêu cầu mà dịch vụ đƣa ra. Việc nghiên cứu đề tài này sẽ giúp ích rất lớn cho việc thúc đẩy tổ hợp dịch vụ trong một số mạng cung cấp các dịch vụ khác nhau dựa trên nền giao thức IP ở Việt Nam nói chung và trong mạng IPT của SPT nói riêng. Luận văn tốt nghiệm cao học của tôi là: "QoS trong mạng tổ hợp Thoại và Dữ liệu" Nội dung luận văn bao gồm 4 chƣơng: Chương1: Tổng quan QoS.
Giới thiệu tổng quan về QoS, sự cần thiết phải triển trai QoS trong mạng hội tụ đa dịch vụ. Trình bầy các vấn đề chính của QoS và các đặc tính của chúng. Chương 2: Các đặc điểm Cisco QoS. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Miêu tả các công cụ QoS của Cisco đƣợc áp dụng trong phần lớn các nhà cung cấp dịch thoại VoIP và Internet tại Việt Nam.
Các tính năng bao gồm phân loại gói, quản lý nghẽn, tránh tắc nghẽn, quản lý lƣu lƣợng và các liên kết hiệu quả đƣợc thực thi. Chương 3: Vấn đề tổ hợp thoại và dữ liệu trong mạng IP -177. Phân tích chi tiết các đặc tính QoS của thoại và dữ liệu. Phân tích mô hình cung cấp dịch vụ trong mạng IP -177, tự đó lập kế hoạch triển khai tổ hợp dịch vụ và tính toán các chính sách QoS liên quan.
Chương 4: Triển khai QoS. Phân tích các mô hình QoS thông dụng, phƣơng thức triển khai QoS trong mạng IP - 177. Đồng thời bƣớc đầu giám sát đánh giá chất lƣợng dịch vụ mạng. Do thời gian nghiên cứu có hạn, triển khai QoS trong mạng thực tế là khá phức tạp nên bản luận văn chắc hẳn không tránh khỏi sơ xuất cả về nội dung lẫn hình thức.
Kính mong đƣợc sự góp ý của thầy cô và các bạn đồng nghiệp. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ QOS 1.1 QoS là gì, tại sao phải triển khai QoS: [10,11] 1. Khái niệm về QoS: Chất lƣợng dịch vụ hay còn gọi tắt là QoS là một thuật ngữ đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hiểu một cách đơn giản QoS là các cơ chế, công cụ đảm bảo cho các mức dịch vụ khác nhau thỏa mãn các tiêu chuẩn trễ, mất gói,.ở một mức xác định trƣớc.
Khi nói tới QoS chúng ta ngay lập tức nghĩ rằng QoS bao gồm nhiều cơ chế hàng đợi khác nhau nhƣ hàng đợi dựa trên trọng số cân bằng, theo từng khách hàng.Tuy nhiên thực tế các đặc tính QoS bao gồm rất nhiều thành phần khác nhau nhƣ phân mảnh và liên kết gói, nén dữ liệu, các cơ chế kiểm soát và định dạng lƣu lƣợng các đặc tính lựa chọn rớt gói. Có nhiều công cụ cho phép chúng ta thực hiện QoS. Trong một vài trƣờng hợp cụ thể nào đó đôi khi không cần sử dụng công cụ nào ta cũng đạt đƣợc QoS ở một mức nhất định.Tại sao phải triển khai QoS: Cùng với sự phát triển không ngừng về kiến trúc phần cứng , phần mềm cũng song hành phát triển cung cấp đến ngƣời dùng nhiều loại hình dịch vụ khác nhau. Một thực tế cho thấy rằng việc xây dựng mạng hạ tầng cơ sở xét về mặt kinh tế là tƣơng đối tốn kém.
Nếu nhƣ chúng chỉ đƣợc sử dụng cơ sở đó và triển khai một vài dịch vụ thì quả là lãng phí. Và một xu thế chung ra đời đó là xây dựng mạng hạ tầng có thể thích ứng nhiều loại hình dịch vụ khác nhau. Với mạng nhƣ vậy ngƣời ta quen gọi là mạng hội tụ. Trong một mạng hội tụ một vấn đề xảy ra đó là cần đảm bảo tránh sự va chạm giữa các dịch vụ và đảm bảo làm sao chất lƣợng dịch vụ của chúng ở mức ngƣời dùng có thể chấp nhận đƣợc.
Với một mạng mà không áp dụng một cơ chế QoS nào thì vấn đề này khó có thể đảm bảo đƣợc vì các dịch vụ khác nhau thì đòi hỏi các tiêu chuẩn kỹ thuật là khác nhau. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 Chính vì vậy triển khai một cơ chế QoS là một điều cần thiết và là xu thế tất yếu trong mạng Viễn thông hiện đại. Sử dụng các đặc tính QoS cho phép mạng có thể ƣớc lƣợng và dự đoán từng thay đổi của dịch vụ về các ứng dụng, lƣu lƣợng và sử dụng nó để nâng cao các tính năng nhƣ điều khiển nguồn tài nguyên, dự trữ băng thông và đáp ứng các yêu cầu đặc biệt. Hơn thế nữa, thực hiện đầy đủ các tính năng QoS trong mạng làm nâng cao độ an toàn và tin cậy trong mạng và có thể mở rộng để tích hợp mạng đa dịch vụ trong tƣơng lai.
Các vấn đề chính giải quyết trong QoS: [12] Các loại dịch vụ khác nhau trong một mạng thì có các yêu cầu đặc tính kỹ thuật khác nhau. Ví dụ một ứng dụng truyền file chỉ cần truyền xuyên xuốt giữa các node , vấn đề trễ gói không phải là vấn đề lớn lắm. Ngƣợc lại các ứng dụng trực tuyến cần có thời gian đáp ứng đảm bảo. Một cuộc gọi cần đảm bảo yêu cầu nghiêm nghặt về trễ trong khi đó các dịch vụ truyền hình hội nghị thì lại cần băng thông khả dụng.
Về mặt lý thuyết, QoS cần phải giải quyết tất cả các yêu cầu lƣu lƣợng trong mạng, tuy nhiên thực tế QoS không thể giải quyết tất cả các phạm trù khác nhau về tiêu chuẩn mạng. Trong đa phần mạng hiện nay để cải thiện chất lƣợng mạng việc triển khai QoS nhằm giải quyết 4 vấn đề chính, đó là: - Băng thông (Bandwidth). - Mất gói (Loss packet) Thật không may mắn việc cải thiện một đặc tính QoS này có thể làm giảm một vài đặc tính khác. Băng thông định nghĩa khả năng môi trƣờng truyền dẫn.
Các công cụ nén làm giảm lƣợng băng thông truyền các gói đi nhƣng tiến trình nén bổ xung trễ truyền gói tin và tăng chu trình làm việc của CPU. Jitter là sự biến độ trễ giữa các gói liên tiếp , vì vậy thỉnh thoảng Jitter còn đƣợc gọi là trễ biến đổi " delay variation". Một Router có thể làm giảm Jitter của luồng này nhƣng thông thƣờng lại làm tăng trễ và Jitter của luồng khác. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13 Với sự tƣơng tác lẫn nhau nhƣ vậy khi triển khai một đặc tính QoS nào đó cần tìm hiểu kỹ ảnh hƣởng của nó tới các đặc tính QoS khác.
Băng thông: Khái niệm băng thông liên quan tới số lƣợng bít trong một giây mà đƣợc phân phối thành công trên một vài môi trƣờng truyền dẫn nào đó. Trong một số trƣờng hợp băng thông tƣơng ứng với tốc độ liên kết vật lý hoặc tốc độ xung đồng hồ của giao diện. Trong một số trƣờng hợp khác băng thông thƣờng nhỏ hơn tốc độ thực của tuyến liên kết. Ví dụ trong mạng có topo dạng Điểm - Điểm thì băng thông mạng WAN là tƣơng đƣơng tốc độ liên kết kênh vật lý hay tốc độ đồng hồ nhịp của môi trƣờng vật lý đƣợc sử dụng để truyền.
Do dữ liệu đƣợc truyền từ node này và nhận tại đầu kia nên không thể truyền dữ liệu các bít dữ liệu lớn hơn tốc độ xung nhịp của liên kết đó. Tuy nhiên trong , mạng có kiến trúc đa truy nhập ví dụ nhƣ Frame Relay, ATM khái niệm băng thông phức tạp hơn nhiều. Băng thông thực tế đạt đƣợc dựa trên thỏa thuận kết nối dịch vụ giữa nhà cung cấp với khách hàng hay giữa các nhà cung cấp khác nhau. Ví dụ băng thông mô tả nhƣ hình sau: R1 R2 CIR: 128 Kbps R1 R1 Tốc độ truy nhập: 512 Kbps Tốc độ truy nhập: 1544 Kbps Hình 1.1: Băng thông trong mạng Điểm - Điểm và Đa truy nhập.
QoS tốt nhất trong vấn đề giải quyết băng thông là dành càng nhiều băng thông cho các kết nối càng nhiều càng tốt. Tuy nhiên thực tế việc thêm nhiều băng thông cũng không thể giải quyết tất cả các vấn đề QoS. Ví nhƣ ở các mạng hội tụ (Thoại, dữ liệu, truyền hình hội nghị.) việc bổ xung thêm nhiều băng thông có thể làm phát sinh các vấn đề về trễ. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 14 Một số công cụ QoS cải thiện băng thông dựa trên các liên kết hiệu quả bằng cách giảm bớt số lƣợng bít yêu cầu khi thực hiện truyền tin.
Ví dụ cơ chế truyền tin sử dụng nén. Nhƣ mô tả hình sau: S0 Tốc độ kênh: Tải yêu cầu: 80 Kbps 64 Kbps Nén Tốc độ truyền: Hàng đợi FiFo Hàng đợi 64 Kbps Router 2 TX Router 1 S0 Tốc độ kênh: Tải yêu cầu: 80 Kbps 64 Kbps Tốc độ truyền: Hàng đợi FiFo Hàng đợi 64 Kbps Router 2 TX Router 1 Hình 1.2 : Mô hình truyển tin với nén và không nén. Ví dụ với luồng dữ liệu 80 kbps cần truyền trên một liên kết Điểm - Điểm có tốc độ 64 kbps. Với trƣờng hợp không nén, khi hàng đợi bị đầy, các bít ở cuối hàng đợi sẽ bị loại bỏ.
Cơ chế này còn gọi là "tail drop". Trong trƣờng hợp sử dụng nén, giả sử tỉ lệ nén 2:1 khi đó luồng 80 kbps chỉ yêu cầu 40 kbps nhờ đó cải thiện đƣợc băng thông cần truyền đƣa. Một số công cụ QoS khác tác động trực tiếp tới băng thông ví dụ cơ chế CAC. CAC sẽ quyết định khi nào mạng có thể chấp nhận các dữ liệu nhƣ thoại, video đƣợc gửi tới nó.