CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.5. Phân tích cơ chế đảm bảo chất lƣợng dịch vụ (QoS)
3.5.3. Đề xuất giải pháp đảm bảo chất lƣợng dịch vụ
Đối với hạ tầng mạng tích hợp dịch vụ của bệnh viện Hồng Ngọc, khi triển khai cả thoại (IP Phone), Video Conference, và dữ liệu chạy trong hệ thống mạng thì vấn đề
- 66 –
cấu hình và chính sách đảm bảo chất lƣợng, sự ổn định của dữ liệu đi trong mạng là điều tối cần thiết và hết sức quan trọng.Thông thường, khi không có hội nghị truyền hình ra ngoài thì người dùng truy cập Internet có thể sử dụng full 100% băng thông truy cập Internet, nhƣng khi Router đã phát hiện trong mạng bắt đầu sử dụng Video Conference thì sẽ ƣu tiên cho các gói tin âm thanh và hình ảnh, đảm bảo chất lƣợng dịch vụ, tránh trường hợp một hoặc 1 số người dùng truy cập hoặc sử dụng các trình download Internet làm chiếm hết băng thông đường truyền. Cơ chế ưu tiên và phương pháp xử lý như thế nào sẽ được trình bày dưới đây.
Các gói tin đƣợc phân loại ra thành nhiều nhóm ƣu tiên từ thấp đến cao tùy theo đặc điểm của từng dịch vụ, thiết bị sẽ tiến hành cung cấp tài nguyên theo từng nhóm, nhóm nào có thứ tự cao hơn thì sẽ đƣợc cung cấp quyền đƣợc sử dụng tài nguyên ƣu tiên hơn, tài nguyên sẽ đƣợc các nhóm thấp hơn dùng nếu nhóm trên không sử dụng nữa.
Tất cả các quá trình này sẽ đƣợc thực hiện riêng lẻ trên từng thiết bị.
Hình 3. 32 Phân loại các gói tin thành nhiều nhóm ưu tiên Giải pháp QoS đề xuất được thực hiện qua những bước sau:
Đánh dấu và phân loại gói tin. Đầu tiên các gói tin sẽ đƣợc đánh dấu để phân biệt, sau đó đƣợc sắp xếp vào các nhóm (lớp) phù hợp. Việc đánh dấu và xếp lớp sẽ giúp thực hiện các cơ chế QoS ở những bước sau
- 67 –
Hình 3. 33 Đánh dấu và phân loại gói tin
Quản lý tắc nghẽn. Cơ chế quản lý tắc nghẽn đƣợc thực hiện trên các giao diện của thiết bị mạng. Khi gói tin đến các giao diện này, các gói tin sẽ đƣợc phân chia theo từng hàng đợi có mức độ ƣu tiên khác nhau.
Hình 3. 34 Quản lý tắc nghẽn
Ví dụ nhƣ hình trên khi gói tin tiến đến giao diện đầu vào của router biên, router dựa trên từng loại gói tin (đã được phân nhóm và đấu dấu bằng các trường như CoS, EXP, DSCP…):
nhất, router luôn phục vụ trước khi phục vụ các hàng đợi khác.
384 kbps
Gói tin ở nhóm data (dữ liệu) sẽ ở hàng đợi có độ ƣu tiên thấp nhất và đảm bảo 1024kbps băng thông.
Các thiết bị mạng của Cisco dùng các loại hàng đợi sau:
-in First-out)
- 68 – -based Weighted fair Queuing (CB-WFQ)
Đề xuất bệnh viện Hồng Ngọc dùng hàng đợi LLQ để thực hiện cơ chế quản lý tắc nghẽn.
LLQ là cơ chế hàng đợi kết hợp 2 cơ chế hàng đợi PQ và CB-WFQ rất phù hợp với mô hình mạng đa dịch vụ.
Kiến trúc của hàng đợi LLQ nhƣ sau:
Hình 3. 35 Hàng đợi LLQ Nguyên lý hoạt động của hàng đợi LLQ:
ả các gói tin cùng vào giao diện đầu vào (input interface) thì các gói tin của các ứng dụng thật sự nhạy cảm với thời gian và cần có băng thông ổn định (nhƣ voice và video) sẽ đƣợc đƣa vào hàng đợi PQ, là hàng đợi có độ ƣu tiên cao nhất, chỉ khi nào hàng đợi PQ này không còn gói tin nào thì các hàng đợi khác mới đƣợc phục vụ.
- 69 –
hàng đợi này, ứng dụng nào có độ quan trọng càng cao thì càng đƣợc ƣu tiên hơn trong việc cung cấp tài nguyên.
Tránh tắc nghẽn. Cơ chế loại bỏ gói tin trước khi nó có thể gây ra hiện tượng tắc nghẽn.
Để trách tắt nghẽn tại các hàng đợi giao diệu đầu ra (output interface) thì thông thường người ta thực hiện phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên một số gói tin nếu luồng thông tin đó có lưu lượng vượt ngưỡng cho phép trước khi nó đi vào hàng đợi.
Các giai đoạn loại bỏ gói tin sẽ đƣợc thực hiện theo mô hình sau đây:
Hình 3. 36 Các giai đoạn loại bỏ gói tin
Ngưỡng dưới: là giá trị ngưỡng dưới trung bình mà nếu số gói tin vào hàng đợi lớn hơn giá trị này thì gói tin bắt đầu bị loại bỏ.
Ngƣỡng trên: là giá trị ngƣỡng trên trung bình mà nếu số vào hàng đợi lớn hơn giá trị này thì sẽ bị loại bỏ hoàn toàn.
Đặt ngưỡng. Cơ chế đặt ngưỡng trên, ngưỡng dưới cho băng thông, cụ thể là băng thông sẽ được đảm bảo một ngưỡng dưới tối thiểu và khi lớn hơn ngưỡng trên thì gói tin có thể bị loại bỏ hay đƣa vào hàng đợi. Việc hạn chế tốc độ truyền gói tin cho phép
- 70 –
phân bố một cách hợp lý cho từng dịch vụ, tránh việc quá lạm dụng tài nguyên dẫn đến tắc nghẽn. Ví dụ với dịch vụ rất tốn băng thông nhƣng không cần thiết nhƣ là dịch vụ mạng ngang hàng (Peer-to-Peer) thì ta có thể đặt giới hạn băng thông cho phép là 28kbps, hoặc với ứng dụng chiếm nhiều băng thông nhƣng không cần đáp ứng trong thời gian thực nhƣ FTP thì ta có thể đặt ngƣỡng là 64kbps.
Hình 3. 37 Cơ chế đặt ngưỡng
Cơ chế đặt ngưỡng còn được sử dụng trong trường hợp có sự chênh lệch thông lượng lớn giữa hai giao diện đầu ra và đầu vào router.
Nén Header. Header chiếm phần lớn trong 1 gói tin nhƣng không mang thông tin thật sự, cơ chế nén header sẽ giúp tiết kiệm đƣợc băng thông. Header là phần không mang thông tin thật sự, nhưng trong một số trường hợp sẽ chiếm băng thông rất nhiều làm lãng phí băng thông, ảnh hưởng đến chất lượng của dịch vụ.
Ví dụ các gói tin thoại có tỉ lệ header rất nhiều, trong trường hợp sử dụng chuẩn nén G.729 thì tỉ số byte header so với tải thoại thật sự là: 40/20, chiếm 67% độ dài của một gói tin.
Hình 3. 38 Nén header
- 71 –
Giải pháp nén header sẽ giảm độ dài header từ 40 byte xuống 2 byte (hoặc 4 byte nếu dùng mà sửa lỗi CRC). Kết quả nén header sẽ dẫn đến kết quả là: tiết kiệm đƣợc băng thông và giảm độ trễ.
Phân mảnh và xen kẽ. Các gói tin dữ liệu thường có độ dài lớn, điều này sẽ gây trễ và tắc nghẽn. Cơ chế phân mảnh sẽ băm các gói tin này thành các gói tin nhỏ hơn để tránh tắc nghẽn. khi truyền dữ liệu trên một đường dữ liệu tốc độ thấp thì những gói tin data có độ dài lớn sẽ làm tăng độ trễ giữa hai gói tin thoại, gây ảnh hưởng đến chất lƣợng của thoại