Tác giả:

+ Trần Đình Thuận
+ Trần Thị Bích Phượng


I. GIỚI THIỆU


Cisco cung cấp nhiều yếu tố QoS trong phần mềm Cisco IOS. Khi nhắc đến đến QoS, chúng ta nhanh chóng nghĩ rằng đó là các kỹ thuật hàng đợi khác nhau, như hàng đợi cân bằng có trọng số hay hàng đợi thông thường (Custom Queuing). Các yếu tố QoS còn chứa nhiều loại hơn nữa, yếu tố phân mảnh và chèn, nén, policing (kiểm soát) và định dạng, yếu tố loại gói có chọn lựa và một vài yếu tố khác. Và trong mỗi phương pháp QoS còn có nhiều tùy chọn.

II. CÁC CHỦ ĐỀ NỀN TẢNG

1. QoS - Sự điều chỉnh băng thông, độ trễ, độ Jitter, tỉ lệ mất gói


Bốn đặc trưng về lưu lượng mà QoS có thể ảnh hưởng tới là:

o Băng thông
o Độ trễ
o Độ Jitter
o Tỉ lệ mất gói

Các loại lưu lượng khác nhau trên mạng cần có các đặc trưng về hoạt động khác nhau. Ứng dụng truyền file có thể chỉ cần đảm bảo về thông lượng, mà không quan tâm đến độ trễ mỗi gói phải chịu. Các ứng dụng tương tác cần thời gian đáp ứng liên tục. Các cuộc gọi thoại cần độ trễ thấp và hội nghị truyền hình cấn độ trễ thấp và thông lượng cao.
Người sử dụng có thể phàn nàn về hiệu suất của các ứng dụng, và các vấn đề về hiệu suất có thể liên quan đến mạng. Hầu hết người dùng tin rằng mạng chịu trách nhiệm các vấn đề về hiệu suất. Họ thường phàn nàn rằng:

o Ứng dụng của họ bị chậm
o Tại sao hiện giờ họ truyền file quá lâu.
o Video bị cản trở
o Cuộc gọi điện thoại có độ trễ quá lớn
o Tôi liên tục mất cuộc gọi
Trong một vài trường hợp, vấn đề gốc được loại bỏ hoàn toàn, hoặc ít nhất giảm được ảnh hưởng nhờ vào thực hiện các yếu tố QoS.

Vậy thì lưu lượng thoại, video, dữ liệu hoạt động như thế nào trong mạng không sử dụng QoS. Bảng 1-2: Mô tả một vài hoạt động trong mạng không thực hiện QoS.




QoS cố gắng giải quyết các vấn đề về hiệu suất của lưu lượng mạng, mặc dù QoS không phải là giải pháp toàn diện. Để cải tiến hiệu suất mạng, các yếu tố QoS ảnh hưởng một mạng bằng cách thao tác theo các đặc trưng mạng sau:

o Băng thông
o Độ trễ
o Độ Jitter (biến động trễ)
o Tỉ lệ mất gói

Việc cải thiện một đặc trưng QoS này có thể gây suy giảm đặc trưng khác. Băng thông định nghĩa là dung lương của môi trường truyền. Các phương pháp nén làm giảm được băng thông cần để gửi tất cả các gói, nhưng quá trình nén lại tăng độ trễ cho mỗi gói, và cũng tiêu thụ CPU. Dộ Jitter là sự chênh lệch về độ trễ giữa các gói liên tục, vì vậy nó được gọi là độ biến động trễ. Sử dụng router có thể giảm độ jitter cho một số lưu lượng, nhưng nó lại làm tăng độ trễ và độ jitter cho các luồng lưu lượng khác. Các yếu tố QoS có thể giải quyết các vấn đề về độ Jitter, đặc biệt các yếu tố hàng đợi có hàng đợi ưu tiên cho các gói cần độ jitter thấp. Mất gói có thể xảy ra do lỗi truyền dẫn và các kỹ thuật QoS không thể giải quyết được. Tuy nhiên, nhiều gói có thể bị mất hơn nữa do đầy hàng đợi chứ không phải do lỗi đường truyền và các yếu tố QoS có thể ảnh hưởng đến việc gói nào sẽ bị bỏ.

1.1. Băng thông

Băng thông là số lượng bit có thể được truyền thành công qua mạng trên một giây. Trong một số trường hợp băng thông bằng với tốc độ đường truyền vật lý, hay tốc độ xung của interface. Trong trường hợp khác băng thông nhỏ hơn tốc độ thực sự của đường truyền. Hình 1-2 trình bày hai loại mạng điển hình: liên kết nối tiếp point-to-point và mạng Frame Relay.

Hình 1-2: Hai loại mạng điển hình: Point-to-point và Frame relay



Trong mạng point-to-point, Băng thông WAN bằng với tốc độ đường truyền vật lý, hay tỉ lệ xung trên môi trường vật lý. Ví du, một đường truyền có tốc độ 64kbps. Bạn có thể mong nó sẽ gửi được lưu lượng với tốc độ 64kbps, và trông đợi nó đến được đầu kia. Chúng ta sẽ không thể gửi dữ liệu với tốc độ lớn hơn bởi vì không thể gửi bit với tốc độ lớn hơn tốc độ xung của interface.
Mạng Frame Relay cung cấp lượng băng thông theo yêu cầu. Tuy nhiên trong thực tế chúng ta có thể. Tốc độ thông tin thoả thuận (CIR) định nghĩa lượng băng thông mà nhà cung cấp đảm bảo giữa hai thiết bị đầu cuối dữ liệu tại hai đầu của mạch ảo (VC). Trong một số trường hợp, bạn không thực sự nhận được CIR này. Tuy nhiên, nhà cung cấp Frame Relay cam kết kĩ thuật mạng để có thể hỗ trợ ít nhất các CIR của các VC được chọn lựa. Thật sự, băng thông trên mỗi VC bằng với CIR của mỗi VC.

Băng thông trên mạng đa truy cập rất phức tạp. Xem xét thực tế rằng R3 có tốc độ truy cập là 256kbps, R4 có tốc độ truy cập là T1. Khi R3 truyền, nó phải gửi bit ở tốc độ truy cập, nói cách khác, các chức năng lớp 1 sẽ không hoạt động. Tương tự, R4 phải truyền ở tốc độ T1. Một trong những điểm bán lớn là bạn "get something for nothing"- bạn trả tiền cho CIR là x, và bạn nhận được lượng băng thông nhiều hơn x. Thực tế, nhiều kỹ sư mạng dữ liệu khi thiết kế mạng giả sử rằng bạn sẽ nhận được trung bình từ1.5 đến 2 lần CIR trên mỗi VC. Nếu R3, R4 gửi quá nhiều và các chuyển mạch của nhà cung cấp bị đầy hàng đợi thì frame bị loại bỏ, và dữ liệu phải được gửi lại. Tức là, nếu bạn trả tiền cho 128 kbps CIR giữa R3 và R4 và thực sự gửi ở tốc độ 192 kbps, hoặc 256 kbps. Vậy thì băng thông bạn thực sự có là bao nhiêu. Trên mạng đa truy cập. Chẳng hạn Frame Relay hoặc ATM, lượng băng thông thực sự vẫn còn là tranh cãi.

Trong thực tế băng thông Frame Relay thậm chí có thể nhỏ hơn CIR. Giả sử rằng R4 là site chính, và có 15 site ở xa giống R3( bao gồm cả R3). Bạn trông chờ là R4 có thể truyền với CIR là 128kbps đến 15 site, trong cùng 1 thời điểm, khi R4 có tốc độ là 1.544Mbps. Thì điều đó là hoàn toàn không thể ví trong cùng 1 thời điểm tất cả 15 site truyền ở tốc độ 128kbps yêu cầu 1.920Mbps. Để giải quyết vấn đề này thì nếu dữ liệu đang gửi đến tất cả các VC đồng thời, mặc dù R4 sẽ xếp hàng dữ liệu(để gói đi từ phải sang trái), hoặc các chuyển mạch Frame Relay sẽ xếp hàng dữ liệu(cho gói đi từ trái sang phải). Nếu dữ liệu không được truyến đến 15 site ở xa trong cùng một thời điểm, bạn nhận tốc độ là 128kbps cho mỗi site mà cần băng thông trong cùng một thời điểm. Tác đông tiêu cực là tỉ lệ phần trăm của các gói bị loại bỏ do hàng đợi đầy, tuy nhiên, để các mạng dữ liệu mà lưu lượng không chịu được sự mất gói, như thoại, video, thì thiết kế này không phù hợp.