Định tuyến QOS đảm bảo trễ đầu cuối cho lưu lượng internet

Với mục tiêu nâng cao hiệu năng mạng truyền thông và đảm bảo chất lượng dịch vụ, bài báo đề xuất giải pháp định tuyến QoS đảm bảo các chỉ tiêu trễ đầu cuối cho các ứng dụng Internet, đặc biệt là các ứng dụng thời gian thực như đa phương tiện liên quan đến thoại, video, âm thanh, hình ảnh. Trong giải pháp mới này các tác giả dự báo tức thời các tham số trễ của tuyến truyền trong suốt khoảng thời gian tồn tại của luồng lưu lượng làm cơ sở để lựa chọn tuyến đáp ứng yêu cầu của ứng dụng. Dự báo các tham số trễ được thực hiện dựa trên phân tích giá trị vượt trội của trễ đầu cuối, đảm bảo tính thích nghi của lưu lượng mạng, khắc phục được các nhược điểm của giải pháp truyền thống phức tạp, đòi hỏi phải thu thập số liệu thống kê lớn để phân tích phân bố lưu lượng hay đo trễ đầu cuối. Giải pháp đề xuất được đánh giá thông qua mô phỏng số, và kết quả nhận được chứng tỏ hiệu năng đạt được so với các giải pháp định tuyến QoS truyền thống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Định tuyến QOS đảm bảo trễ đầu cuối cho lưu lượng internet Kỹ thuật điều khiển & Điện tử ĐỊNH TUYẾN QOS ĐẢM BẢO TRỄ ĐẦU CUỐI CHO LƯU LƯỢNG INTERNET Nguyễn Chiến Trinh*, Nguyễn Thị Thu Hằng Tóm tắt: Với mục tiêu nâng cao hiệu năng mạng truyền thông và đảm bảo chất lượng dịch vụ, bài báo đề xuất giải pháp định tuyến QoS đảm bảo các chỉ tiêu trễ đầu cuối cho các ứng dụng Internet, đặc biệt là các ứng dụng thời gian thực như đa phương tiện liên quan đến thoại, video, âm thanh, hình ảnh. Trong giải pháp mới này các tác giả dự báo tức thời các tham số trễ của tuyến truyền trong suốt khoảng thời gian tồn tại của luồng lưu lượng làm cơ sở để lựa chọn tuyến đáp ứng yêu cầu của ứng dụng. Dự báo các tham số trễ được thực hiện dựa trên phân tích giá trị vượt trội của trễ đầu cuối, đảm bảo tính thích nghi của lưu lượng mạng, khắc phục được các nhược điểm của giải pháp truyền thống phức tạp, đòi hỏi phải thu thập số liệu thống kê lớn để phân tích phân bố lưu lượng hay đo trễ đầu cuối. Giải pháp đề xuất được đánh giá thông qua mô phỏng số, và kết quả nhận được chứng tỏ hiệu năng đạt được so với các giải pháp định tuyến QoS truyền thống. Từ khóa: QoS; Định tuyến; Trễ đầu cuối; Ứng dụng đa phương tiện; Dự báo tuyến tính; Hiệu năng mạng. 1. GIỚI THIỆU Các công nghệ mạng thế hệ mới được yêu cầu để giải quyết những vấn đề mang tính đa xã hội, với những quy tắc quan trọng về thông tin tương lai và xã hội hóa mạng. Trong những năm tiếp theo mạng Internet sẽ không chỉ phát triển để đáp ứng dung lượng lớn hơn, mà còn phải nâng cao chất lượng mạng bằng cách tạo ra các khả năng khác nhau. Trong đó, các dịch vụ nội dung sẽ chiếm ưu thế. Hiện nay trên mạng Internet lưu lượng video ngày càng gia tăng, và chiếm tỉ trọng lớn (trên 70%), do vậy, các vấn đề đảm bảo chất lượng cho lưu lượng đa phương tiện càng trở nên quan trọng và cấp bách. Việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) là khả năng của mạng đảm bảo chất lượng mạng cung cấp cho các ứng dụng, gồm các tham số chính như: băng thông (bandwidth), trễ (delay), biến thiên trễ (jitter), tỉ lệ mất gói,… Đáp ứng QoS tương ứng với việc đảm bảo cho dịch vụ có giá trị các tham số chất lượng truyền thông từ nguồn đến đích đạt yêu cầu. Trong đó, QoS được sử dụng để đặc tả các yêu cầu của người sử dụng và sự đảm bảo của hệ thống mạng. Đảm bảo QoS là một vấn đề rất nan giải do trên mạng có nhiều loại ứng dụng với các đặc tính lưu lượng khác nhau hoặc tích hợp nhiều loại dịch vụ, và hơn hết chính là cam kết của nhà cung cấp dịch vụ với khách hàng. Hỗ trợ các loại ứng dụng với các đặc tính lưu lượng và các yêu cầu QoS khác nhau liên quan đến các mô hình đảm bảo QoS như phân biệt dịch vụ, và quá trình thiết kế, định cỡ mạng. Bên cạnh đó, QoS được xem xét trong mối quan hệ với các vấn đề khác như cấp phát tài nguyên, điều khiển tắc nghẽn... Các vấn đề này cần được xem xét toàn diện, cần phải đảm bảo QoS cho dịch vụ trong môi trường mạng không đồng nhất, kết hợp nhiều công nghệ khác nhau và sự tương tác giữa các kiến trúc QoS khác nhau trên đường kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối, từ nơi cung cấp dịch vụ đến nơi sử dụng dịch vụ. Một trong những giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ cơ bản là thực hiện định tuyến QoS cho luồng lưu lượng của ứng dụng. Trong định tuyến đảm bảo QoS, việc tìm một tuyến truyền khả dụng đáp ứng những yêu cầu của luồng dữ liệu cần biết rõ trạng thái của mạng, và thực hiện cập nhật thường xuyên, và càng chính xác càng tốt. Giao thức định tuyến có nhiệm vụ cung cấp đầy đủ các thông tin này đến các nút mạng để thực hiện việc tìm đường. Do vậy, bất kỳ một giải thuật định tuyến nào đều có hai nhiệm vụ cơ bản, thứ 98 N. C. Trinh, N. T. T. Hằng, “Định tuyến QoS đảm bảo trễ đầu cuối cho lưu lượng internet.” Nghiên cứu khoa học công nghệ nhất đó là thu thập thông tin về trạng thái liên kết và giữ các thông tin này luôn cập nhật. Thứ hai, là tính toán được tuyến truyền khả dụng nhất cho mỗi luồng dữ liệu dựa trên thông tin trạng thái đang nắm giữ. Định tuyến đảm bảo QoS là cơ chế định tuyến theo đó đường đi cho các luồng được xác định dựa trên sự sẵn sàng của tài nguyên trong mạng cũng như nhu cầu QoS của luồng, hay nói cách khác, đó là cách chọn đường liên quan đến các tham số QoS như băng thông sẵn có, hiệu quả sử dụng tuyến đường đầu cuối và kết nối, mức tiêu thụ tài nguyên tại nút mạng, trễ và các thông số chất lượng dịch vụ khác, nhằm mục tiêu đáp ứng các yêu cầu QoS của người sử dụng. Đầu tiên, định tuyến đảm bảo QoS được giả thiết là để tìm một đường từ nguồn đến đích thoả mãn các yêu cầu về băng thông, trễ đầu cuối, … Thứ hai, để tối ưu hoá mức độ sử dụng tài nguyên mạng. Thứ ba, khi mà mạng ở tình trạng tải lớn, khả năng thực thi của mạng giảm, như xảy ra tắc nghẽn, khi đó việc ứng dụng định tuyến đảm bảo QoS được mong đợi là sẽ cho chất lượng truyền thông tốt hơn. Cuối cùng, định tuyến đảm bảo QoS khó thiết kế và thực thi hơn nhiều so với các dạng định tuyến khác. Bài toán định tuyến đa thông số, đa ràng buộc thường ở dạng NP-khó, nên thường không thể tìm được giải pháp tốt nhất, mà là tìm giải pháp khả dụng nhất để truyền dữ liệu ở mức độ chấp nhận được. Bài toán định tuyến QoS được đặt ra như sau:  Xác định đường định tuyến: thỏa mãn QoS (băng thông, trễ, tỉ lệ mất gói tin, …)?  Quyết định chọn đường định tuyến thỏa mãn yêu cầu QoS (dựa trên các tham số đo được/ thu thập được của mạng, yêu cầu của ứng dụng): các tham số có được đảm bảo trong suốt quá trình tồn tại của luồng lưu lượng? Trong phương pháp tìm đường thỏa mãn QoS truyền thống, giải quyết bài toán này thường được thực hiện trên cơ sở phân tích tài nguyên và hiện trạng các liên kết trên đường định tuyến từ đó xác định các tham số QoS như trễ, tỉ lệ mất gói, … và từ đó tính toán các tham số QoS cho toàn tuyến. Ví dụ như xác định yêu cầu trên từng nút, tính toán tài nguyên cần thiế ...