ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

VŨ XUÂN BẢO
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐẢM BẢO QoS
CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN CỦA
CHIẾN LƯỢC QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI WRED
LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngành:
Công nghệ thông tin
Chuyên Ngành:
Hệ thống thông tin
Mã số:
60 48 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Đình Việt
Hà Nội - 2011

3
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 1
LỜI CẢM ƠN 2
MỤC LỤC 3

1.3.3 Tỉ lệ mất mát gói tin 26
1.3.4 Một số tham số khác: 26
a. Tính sẵn sàng – độ tin cậy 26
b. Bảo mật 27
Kết luận chƣơng 28
Chƣơng 2. CÁC MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG
TIỆN 29
2.1 Mô hình IntServ (Integrated Service) 29
2.1.1 Tổng quan 29
2.1.2 Kiến trúc IntServ 30
2.1.2.1 Điều khiển chấp nhận 30

4
2.1.2.2 Nhận dạng luồng 31
2.1.2.3 Lập lịch gói 31
2.1.2.4 Các dịch vụ của IntServ 31
2.1.3 Giao thức dành trƣớc tài nguyên - RSVP 31
2.1.3.1 Tổng quan 31
2.1.3.2 Hoạt động của RSVP 32
2.1.3.3 Các kiểu RSVP dành trƣớc tài nguyên 32
2.2 Mô hình DifServ (Differentiated Service) 33
2.2.1 Tổng quan 34
2.2.2 Cấu trúc DiffServ 35
2.2.3 Đánh dấu gói DiffServ 37
2.2.3.1. Đánh dấu gói trong các router thông thƣờng. 37
2.2.3.2.Trƣờng DiffServ (DS) 38
2.2.4 Hành vi theo từng chặng (PHB) 39
2.2.4 .1 PHB chuyển tiếp nhanh (Expedited Forwarding) 39
2.2.4.2 PHB chuyển tiếp đảm bảo (AF) 41
2.2.5.Ví dụ về Differentiated Services 42

4.4. Đánh giá hiệu năng truyền thông đa phƣơng tiện khi sử dụng DropTail và RED66

5
4.4.1 Kịch bản 1: Tăng cƣờng độ tắc nghẽn với các nguồn phát TCP 66
a. Kết quả 66
b. Nhận xét 67
4.4.2. Thí nghiệm 2: Tăng cƣờng độ tắc nghẽn với nguồn phát UDP 68
a. Kết quả 68
b. Nhận xét: 70
4.5. Đánh giá hiệu năng truyền thông đa phƣơng tiện khi sử dụng WRED 70
4.5.1. Mô phỏng WRED TSW2CM và TSW3CM 70
a. Cấu hình mô phỏng 71
b. Phƣơng thức thu thập kết quả 71
c. Kết quả 72
d. Nhận xét 77
4.5 So sánh và kết luận chung 79
4.6 Hƣớng nghiên cứu tiếp theo 80
4.6.1 SNA ToS (System Network Architecture Term of Service 80
4.6.2 QoS VoIP Solution 81
4.6.3 QoS trong streaming video 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 6
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT AF
Assured Forwarding
Chuyển tiếp đảm bảo

Coefficient of Variation
Hệ số biến thiên
DiffServ
Differentiated Service
Dịch vụ khác biệt
DNS
Domain Name System
Hệ thống tên miền
DS
Diffierentiated Service
Dịch vụ khác biệt
DSCP
Difserv Code-Point
Điểm mã dịch vụ khác biệt
ECN
Explicit Congestion Notification
Thông báo nghẽn cụ thể
EF
Expedited Forwarding
Chuyển tiếp ngay
FCFS
First Come First Server
Vào trƣớc phục vụ trƣớc
FEC
Forward Error Correction
Sửa lỗi trƣớc
FIFO
First In First Out
Hàng đợi theo nguyên tắc vào
trƣớc ra trƣớc

Local Area Network
Mạng cục bộ
MPLS
Multi protocol lable Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao
thức
NFSNET
National Science Foundation Network
Mạng Quỹ khoa học Quốc gia
NS
Network Simulator
Bộ mô phỏng mạng

7
OSI
Open Systems Interconection
Mô hình liên kết các hệ thống
mở
PCM
Pulse Code Modulation
Điều và giải điều chế mã xung
PHB
Per-Hop Behavior
Hành vi từng chặng
PIR
Peak Information Rate
Ngƣỡng tần suất gửi
QoS
Quality of Service
Chất lƣợng dịch vụ

Transmission Control Protocol
Giao thức điều khiển truyền
dẫn
TDM
Time Division Multiplexing
Dồn kênh phân chia thời gian
trTCM
two rate Three Color
Marking
Đánh dấu 3 màu hai tốc độ
TSW
Time Sliding Window
Cửa sổ trƣợt theo thời gian
TOS
Type Of Service
Loại dịch vụ
UDP
User Datagram Protocol
Giao thức bản tin ngƣời sử
dụng
WAN
Wide Area Network
Mạng diện rộng
WF
Wildcard – Filter
Bộ lọc kí tự đại diện
WFQ
Flow-Based Weighted Fair Queuing
Xếp hàng công bằng có trọng
số dựa trên luồng

Hình 3. 7 Mô hình chiếc thùng và thẻ bài 60
Hình 3. 8 Sơ đồ các khối chức năng của GTS 61
Hình 4.1 Cấu trúc mô phỏng 64
Hình 4. 2 Tỉ lệ packet bị mất của DropTail và RED 66
Hình 4. 3 Kích thƣớc hàng đợi của DropTail và RED 67
Hình 4. 4 Thông lƣợng của DropTail và RED 67
Hình 4. 5 Kích thƣớc hàng đợi của DropTail và RED 68
Hình 4. 6 Thông lƣợng của Droptail và RED 69
Hình 4. 7 Tỉ lệ packet bị mất của Droptail và RED 69
Hình 4. 8 Kích thƣớc hàng đợi RED, WRED-TSW2CM , WRED-TSW3CM 72
Hình 4. 9 Kết quả so sánh thông lƣợng của RED với hai chính sách của WRED 72
Hình 4. 10 Kích thƣớc hàng đợi của RED, tsw2cm và tsw3cm (Kịch bản 2) 73
Hình 4. 11 Kết quả so sánh thông lƣợng của RED với ba chính sách của WRED 74
Hình 4. 12 Kết quả so sánh đƣờng thông lƣợng trung bình của RED với ba chính sách
của WRED 74

9
Hình 4. 13 Kết quả so sánh đƣờng thông lƣợng trung bình của RED với ba chính sách
của WRED 75
Hình 4.14 Kích thƣớc hàng đợi của RED, tsw2cm và tsw3cm (Kịch bản 3) 76
Hình 4. 15 Kết quả so sánh thông lƣợng của RED với ba chính sách của WRED 76
Hình 4. 16 Kết quả so sánh thông lƣợng trung bình của RED với ba chính sách của
WRED 77
Hình 4.17 Kiến trúc mạng TOS 81
Hình 4.18 Sơ đồ hệ thống VoIP trong doanh nghiệp 82
Hình 4.19 Sơ đồ hệ thống Streaming Video trong doanh nghiệp 83 10
DANH MỤC CÁC BẢNG

biến hiện nay nhƣ điện thoại qua mạng (Internet telephony), hội thảo trực tuyến (video
conferencing), xem video theo yêu cầu (video on demand) đang ngày càng đƣợc sử
dụng rộng rãi. Đối với truyền thông đa phƣơng tiện, điều quan trọng nhất là phải đảm
bảo chất lƣợng dịch vụ (QoS), tức là đảm bảo độ trễ và biến thiên độ trễ - jitter đủ nhỏ,
thông lƣợng đủ lớn, hệ số sử dụng đƣờng truyền cao và tỷ lệ mất gói tin không vƣợt
quá một mức độ nhất định có thể chấp nhận đƣợc. Để làm đƣợc điều này cần phải
đồng thời áp dụng các cơ chế điều khiển lƣu lƣợng đối với các giao thức truyền thông
kiểu end-to-end (cụ thể là TCP) và những cơ chế đặc biệt thực hiện đối với mạng, cụ
thể là thực hiện ở các bộ định tuyến (router).
Khi có quá nhiều gói tin đƣợc đƣa vào mạng (hay một phần của mạng), sẽ làm cho
hiệu năng của mạng giảm đi vì các nút mạng không còn đủ khả năng lƣu trữ, xử lý,
truyền đi, chúng bắt đầu bị mất các gói tin dẫn đến sự tắc nghẽn trong mạng máy tính.
Để tận dụng đƣợc băng thông của đƣờng truyền, nhƣng vẫn tự thích ứng đƣợc với các
luồng thông tin cùng chia sẻ đƣờng truyền chung và tránh sự tắc nghẽn mạng, giao
thức TCP sử dụng các kỹ thuật: khởi động chậm – SS, tránh tắc nghẽn – CA và giảm
tốc độ phát lại các gói tin bị mất do tắc nghẽn theo cấp số nhân. Thực thể TCP bên gửi
duy trì một cửa sổ gọi là cửa sổ tắc nghẽn dùng để giới hạn lƣợng dữ liệu tối đa có thể
gửi đi liên tiếp ở mức không vƣợt quá kích thƣớc vùng đệm của nơi nhận khi xảy ra
tắc nghẽn. Kích thƣớc cửa sổ đƣợc tính nhƣ sau:
Kích thước được phép = min (kích thước gói tin, kích thước cửa sổ tắc nghẽn)
Khi bị mất một gói tin, thực thể TCP bên gửi giảm kích thƣớc cửa sổ tắc nghẽn đi
một nửa, nếu việc mất gói tin tiếp diễn, kích thƣớc cửa sổ tắc nghẽn lại giảm tiếp theo
cách trên (cho tới khi chỉ còn bằng kích thƣớc của một gói tin). Với những gói tin vẫn
còn nằm trong cửa sổ đƣợc phép, thời gian chờ để đƣợc gửi lại sẽ đƣợc tăng lên theo
hàm mũ cơ số 2 sau mỗi lần phát lại.
Các router cần theo dõi độ dài hàng đợi và sử dụng các tín hiệu điều khiển để thông
báo với các máy tính trên mạng rằng đã hoặc sắp xảy ra tắc nghẽn để chúng có phản
ứng phù hợp giúp giải quyết tình trạng tắc nghẽn. Ngoài ra chúng cũng cần có các

12

(terminal) thụ động đƣợc nối vào một máy xử lý trung tâm. Vì máy xử lý trung tâm
làm tất cả mọi việc: quản lý các thủ tục truyền dữ liệu, quản lý sự đồng bộ của các
trạm cuối,… trong khi đó các trạm cuối chỉ thực hiện chức năng nhập xuất dữ liệu mà
không thực hiện bất kỳ chức năng xử lý nào nên hệ thống này vẫn chƣa đƣợc coi là
mạng máy tính.
Giữa năm 1968, Cục các dự án nghiên cứu tiên tiến (ARPA – Advanced Research
Projects Agency) của Bộ Quốc phòng Mỹ đã xây dựng dự án nối kết các máy tính của
các trung tâm nghiên cứu lớn trong toàn liên bang, mở đầu là Viện nghiên cứu
Standford và 3 trƣờng đại học (Đại học California ở Los Angeless, Đại học California
ở Santa Barbara và Đại học Utah). Mùa thu năm 1969, 4 trạm đầu tiên đƣợc kết nối
thành công, đánh dấu sự ra đời của ARPANET, đây chính là mạng liên khu vực
(WAN) đầu tiên đƣợc xây dựng. Giao thức truyền thông dùng trong ARPANET lúc đó
đƣợc đặt tên là NCP (Network Control Protocol).
Giữa những năm 1970, họ giao thức TCP/IP đƣợc Vint Cerf và Robert Kahn phát
triển cùng tồn tại với NCP, đến năm 1983 thì hoàn toàn thay thế NCP trong
ARPANET và 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.
Trong những năm 70, số lƣợng các mạng máy tính thuộc các quốc gia khác nhau đã
tăng lên, với các kiến trúc mạng khác nhau (cả về phần cứng lẫn giao thức truyền
thông), từ đó dẫn đến tình trạng không tƣơng thích giữa các mạng, gây khó khăn cho
ngƣời sử dụng. Trƣớc tình hình đó, vào năm 1984 tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO
đã cho ra đời mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở (Reference Model
for Open Systems Interconnection - gọi tắt là mô hình OSI). Với sự ra đời của mô hình
OSI và sự xuất hiện của máy tính cá nhân, số lƣợng mạng máy tính trên toàn thế giới
đã tăng lên nhanh chóng. Đã xuất hiện những khái niệm về các loại mạng LAN,
WAN ARPANET đƣợc chia ra thành hai phần: phần thứ nhất dành cho quân sự,
đƣợc gọi là MILNET; phần thứ hai là một ARPANET mới, kết nối các mạng 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.
Tới tháng 11/1986 đã có tới 5089 máy tính đƣợc nối vào ARPANET, và đã xuất

nhằm kết nối các máy tính trên mạng với nhau, chia sẻ và trao đổi dữ liệu.
TCP hỗ trợ nhiều giao thức ứng dụng phổ biến trên Internet nhƣ HTTP, FTP,
SMTP… Trong bộ giao thức TCP/IP, TCP là tầng trung gian giữa Internet Protocol
(IP) bên dƣới và tầng ứng dụng bên trên, là giao thức truyền dữ liệu chính xác, tin
cậy. TCP đòi hỏi phải thiết lập kết nối trƣớc khi truyền dữ liệu. Đó là quá trình bắt
tay 3 bƣớc(3-way handshake).
 Bước 1: Client yêu cầu mở cổng cho một dịch vụ (ví dụ: web port 80) bằng
cách gửi gói tin SYN (gói tin TCP yêu cầu kết nối) tới server (máy chủ dịch vụ
web), trong gói tin SYN thì trƣờng số thứ tự (sequence number) đƣợc gán một
giá trị ngẫu nhiên X.
 Bước 2: Server sẽ trả về cho Client gói tin SYN – ACK chấp nhận cho thiết lập
kết nối, tham số acknowledgment đƣợc gán giá trị bằng X+1, tham số sequence
number đƣợc gán một giá trị ngẫu nhiên Y.
 Bước 3: Để hoàn tất quá trình thiết lập kết nối( 3 – way handshake) thì Client
phải gửi cho Server thêm một gói tin là ACK tới Server, với số sequence

15
number đƣợc gán là X+1, số acknowledgment đƣợc gán là Y+1 (số Y nhận của
Server) nhằm cho Server biết là đã thiết lập kết nối với Client hợp lệ.
Các kết nối sử dụng TCP có 3 giai đoạn: 1. Thiết lập kết nối; 2. Truyền dữ liệu;
3. Kết thúc kết nối.
TCP giải quyết nhiều vấn đề nhằm cung cấp cho ứng dụng sử dụng nó một
dòng dữ liệu đáng tin cậy, cụ thể là: 1. Dữ liệu đến đích đúng thứ tự; 2. Không có
lỗi (thật ra là các gói dữ liệu có lỗi đƣợc truyền lại); 3. Dữ liệu trùng lặp bị loại bỏ;
4.Điều khiển lƣu lƣợng và điều khiển tắc nghẽn trong việc truyền và nhận dữ liệu.
− UDP: là một trong những giao thức cốt lõi của bộ giao thức TCP/IP. UDP không
cung cấp sự truyền tin cậy và đảm bảo đúng thứ tự truyền nhận, các gói dữ liệu có
thể đến không đúng thứ tự hay bị mất mà không có thông báo cho bên gửi. Tuy
nhiên UDP nhanh và hiệu quả hơn đối với các ứng dụng truyền những file kích
thƣớc nhỏ và yêu cầu khắt khe về thời gian. Do bản chất không trạng thái nên UDP

1.1.2 Đặc điểm vận chuyển lưu lượng kiểu “Cố gắng tối đa ” [2]
Giao thức IP cung cấp dịch vụ cố gắng tối đa, nghĩa là nó cố gắng chuyển mỗi
datagram từ nguồn đến đích một cách nhanh nhất có thể. Tuy nhiên nó không đảm bảo
độ trễ cũng nhƣ jitter của các gói tin. Mặt khác TCP và UDP đều chạy trên IP, chúng
cũng không đảm bảo về mặt độ trễ cho các gói tin. TCP truyền tin cậy nhƣng việc áp
dụng cơ chế này dẫn đến việc phải phát lại các gói tin bị mất cho đến khi thành công,
vì vậy có thể gây ra độ trễ rất lớn; ngoài ra việc áp dụng cơ chế cửa sổ trƣợt có kích
thƣớc thay đổi cũng dẫn đến jitter lớn. UDP không sử dụng cơ chế biên nhận do đó
không tin cậy.
Đặc điểm vận chuyển kiểu “cố gắng tối đa” của các giao thức nói trên không thích
hợp cho sự phát triển các ứng dụng đa phƣơng tiện trên Internet. Tuy nhiên, chúng đã
đƣợc sử dụng phổ biến trên Internet ngay từ khi Internet mới hình thành, do đó để
truyền thông đa phƣơng tiện trên Internet ngƣời ta đã và đang áp dụng giải pháp thực
tế là sửa đổi và cải tiến chúng chứ không thay thế bằng các giao thức hoàn toàn mới.
Cho đến nay, các ứng dụng truyền thông multimedia sử dụng các giải pháp này đã làm
tăng chất lƣợng dịch vụ lên đáng kể, song vẫn còn nhiều hạn chế, đòi hỏi tiếp tục đƣợc
nghiên cứu, cải tiến. Chẳng hạn đối với các ứng dụng truyền audio/video đƣợc lƣu trữ
trƣớc thì độ trễ trung bình trong khoảng từ 5-10s là chấp nhận đƣợc, tuy nhiên ở những
thời điểm tắc nghẽn thì độ trễ có thể tăng đến mức không chấp nhận đƣợc. Đối với các
ứng dụng truyền thông đa phƣơng tiện thời gian thực kiểu có tƣơng tác, yêu cầu về độ
trễ và jitter còn cao hơn nữa, do đó các yêu cầu này thƣờng không đƣợc đáp ứng.
Ngƣời ta đã đề xuất và áp dụng một số biện pháp để cải thiện chất lƣợng của các
ứng dụng truyền thông multimedia, nhƣ sau:
- Cơ chế loại bỏ jitter ở phía nhận
- Khôi phục các gói tin bị mất tại phía nhận
- Nén dữ liệu audio/video
- Sử dụng giao thức RTP ở tầng giao vận
Dƣới đây là những hạn chế của dịch vụ cố gắng tối đa:
a. Tỉ lệ mất mát gói tin có thể rất lớn khi xảy ra tắc nghẽn
Chúng ta xem xét một UDP segment đƣợc tạo ra bởi ứng dụng một điện thoại

nhận của ứng dụng điện thoại Internet sẽ không nhận bất kì gói tin nào đến trễ hơn
một ngƣỡng nhất định, ví dụ 400ms. Do đó, các gói tin đến trễ hơn ngƣỡng trên thì
coi nhƣ là mất.
c. Jitter là không thể tránh khỏi và làm giảm chất lượng âm thanh
Một trong những thành phần tạo nên độ trễ end-to-end là thời gian chờ ngẫu
nhiên ở hàng đợi của router. Do thời gian chờ ngẫu nhiên này, độ trễ end-to-end có
thể thay đổi đối với từng gói tin, sự biến đổi này đƣợc gọi là jitter.
Ví dụ: xét 2 gói tin đƣợc sinh ra liên tiếp nhau trong một đoạn của ứng dụng điện
thoại Internet. Phía gửi phát gói tin thứ 2 sau gói tin đầu 20ms. Nhƣng tại bên nhận,
khoảng thời gian giữa 2 lần nhận 2 gói tin đó có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn 20ms.
Chúng ta có thể thấy rõ hơn nhƣ sau: giả sử gói tin đầu tiên tới khi hàng đợi router
hầu nhƣ là rỗng, nó sẽ đƣợc truyền đi ngay, nhƣng trƣớc khi gói tin thứ hai tới thì
một lƣợng lớn gói tin từ các nguồn khác đổ về làm đầy hàng đợi, gói tin thứ hai này
đƣợc xếp vào cuối hàng đợi và phải chờ một khoảng thời gian nhất định trƣớc khi
đƣợc chuyển tiếp. Nhƣ vậy rõ ràng hai gói tin sẽ đến đích trong khoảng thời gian lớn
hơn 20ms (có thể lên tới vài giây hoặc nhiều hơn). Ngƣợc lại, giả sử gói tin đầu tới
cuối hàng đợi (hàng đợi lúc đó hầu nhƣ rất đầy), gói tin thứ 2 tới hàng đợi đó và
ngay sau gói tin thứ nhất. Khi đó độ lệch thời gian hai gói đến đích sẽ nhỏ hơn
20ms.

18
Nếu phía nhận bỏ qua jitter và chạy ngay đoạn âm thanh ngay khi nhận đƣợc, kết
quả chất lƣợng âm thanh sẽ rất kém. Có thể loại bỏ jitter bằng các cách sau: đánh số
số tuần tự các gói tin, gán nhãn thời gian cho các gói tin, tạm dừng chạy.
1.2 Truyền thông đa phương tiện và yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS)
1.2.1 Một số thí dụ về truyền thông đa phương tiện
Với các ứng dụng truyền thống, dữ liệu là tĩnh (text, image…) có thể chấp nhận độ
trễ và độ thăng giáng lớn nhƣng không chấp nhận sự mất mát dữ liệu. Trái lại, với các
ứng dụng truyền thông đa phƣơng tiện, chủ yếu truyền dữ liệu audio, video chất lƣợng
ứng dụng thay đổi rất nhạy với độ trễ, biến thiên độ trễ và phụ thuộc vào một số tham

chƣơng trình không đồng bộ (background). Chƣơng trình gửi thƣ này sẽ xác định địa

19
chỉ IP máy cần gửi tới, tạo một liên kết với máy đó. Nếu liên kết thành công, chƣơng
trình gửi thƣ sẽ chuyển thƣ tới vùng spool của máy nhận. Nếu không thể kết nối với
máy nhận thì chƣơng trình gửi thƣ sẽ ghi lại những thƣ chƣa đƣợc chuyển và sau đó sẽ
thử gửi lại. Khi chƣơng trình gửi thƣ thấy một thƣ không gửi đƣợc sau một thời gian
quá lâu (ví dụ 3 ngày) thì nó sẽ trả lại bức thƣ này cho ngƣời gửi. Với cơ chế hoạt
động nhƣ trên thì rõ ràng đối với dịch vụ E-mail không đòi hỏi yếu tố thời gian thực do
vậy yêu cầu QoS đòi hỏi không quá lớn. Khi mạng xẩy ra tắc nghẽn các mail có thể
không cần phải đƣợc chuyển đi, mà đợi khi mạng rỗi trở lại thì thực hiện truyền. Tuy
nhiên một yêu cầu đối vơi Email đó là độ tin cậy, các gói gửi đi phải đảm bảo đến đích
và nội dung cần phải chính xác hoàn toàn. Do vậy đòi hỏi mạng không làm mất gói,
hoặc khi có xẩy ra mất gói thì phải có cơ chế truyền lại an toàn do vậy Email sử dụng
TCP.
Ứng dụng truyền file:
FTP (File Transfer Protocol) là giao thức truyền một file từ một máy tính (host)
này tới tới một máy tính khác trên mạng Internet. Hình dƣới diễn tả tổng quan về FTP

Hình 1.1: FTP truyền file giữa các hệ thống

Dịch vụ FTP có những yêu cầu giống với dịch vụ Email về chất lƣợng truyền dẫn,
nó không đòi hỏi nhiều về độ trễ hay jitter, các file có thể đến đích nhanh khi có nhiều
băng thông hay chậm khi băng thông bị hạn chế nhƣng điều quan trọng là toàn bộ file
phải đƣợc nhận đầy đủ và không có lỗi. FTP cũng sử dụng giao thức TCP để khi có
mất gói hay lỗi gói thì có sự truyền lại.
1.2.1.2 Ứng dụng truyền dòng (Streaming) âm thanh, hình ảnh lưu trước
Trong các ứng dụng này, các client đƣa ra yêu cầu các file âm thanh, hình ảnh nén
đƣợc lƣu trữ trong máy chủ. Các file âm thanh đƣợc lƣu trƣớc có thể gồm thu thanh
bài giảng của một giáo sƣ, một bài hát, một bản giao hƣởng, nội dung từ một kênh

cho phép một ngƣời có thể giao tiếp bằng âm thanh và hình ảnh với một hay nhiều
ngƣời khác theo phƣơng thức thời gian thực. Đây là tƣơng tác có cảm nhận, các thành
viên tham gia có thể trao đổi với nhau thông qua tiếng nói và hình ảnh trong thời gian
thực. Trong ứng dụng hội thảo truyền hình, ngƣời dùng có thể nói hoặc di chuyển bất
kỳ lúc nào họ muốn.
1.2.1.4 Ứng dụng hình ảnh âm thanh tương tác thời gian thực
Lớp ứng dụng này cho phép ngƣời dùng sử dụng âm thanh hình ảnh để truyền
thông có tƣơng tác với ngƣời khác theo thời gian thực. Âm thanh tƣơng tác thời gian
thực thƣờng đƣợc đề cập tới là điện thoại Internet, theo quan điểm từ phía ngƣời dùng,
nó tƣơng đƣơng nhƣ dịch vụ điện thoại chuyển mạch kênh cổ điển. Điện thoại Internet
có thể cung cấp bằng các tổng đài nội bộ PBX, dịch vụ này tƣơng tự điện thoại đƣờng
dài nhƣng với giá cả thấp. Nó cũng cung cấp cả dịch vụ tích hợp điện thoại máy tính,
kết nối nhóm thời gian thực, các dịch vụ chuyển hƣớng, định danh ngƣời gọi, lọc
ngƣời gọi và nhiều dịch vụ khác. Hiện nay đã có nhiều sản phẩn điện thoại Internet.
Với các video tƣơng tác hay còn gọi là hội nghị truyền hình thì cũng có nhiều sản
phẩm khác nhau, thí dụ NetMeeting của Microsoft. Chú ý rằng, đối với các ứng dụng
âm thanh hình ảnh tƣơng tác, một user có thể nói hoặc di chuyển bất cứ lúc nào. Với
một cuộc hội thoại tƣơng tác giữa nhiều ngƣời, trễ từ lúc một ngƣời nói và di chuyển
cho tới khi hành động đó đƣợc chuyển tới đầu nhận nên nhỏ hơn một vài trăm ms. Với

21
âm thanh, độ trễ nhỏ hơn 150ms là không thể cảm nhận đƣợc đối với ngƣời nghe. Độ
trễ từ 150ms tới 400ms là có thể chấp nhận đƣợc, và độ trễ lớn hơn 400ms là có thể
dẫn đến cuộc hội thoại mà các bên không hiểu nhau nói gì.
1.2.1.5 Ví dụ về điện thoại VoIP
Tầng IP cung cấp các dịch vụ best-effort, không đảm bảo bất cứ điều gì về độ trễ
end-to-end của các gói, biến động trễ hay việc mất gói trong luồng dữ liệu.
Các ứng dụng đa phƣơng tiện tƣơng tác thời gian thực, nhƣ là điện thoại Internet và
hội nghị truyền hình thời gian thực thƣờng rất nhạy cảm với thời gian trễ gói tin, biến
thiên độ trễ (jitter) và mất gói. Chính vì vậy cần phải có các kỹ thuật để đảm bảo các

thành 1 IP phone.

22
c. Các thành phần trong mạng VoIP
Các thành phần cốt lõi của một mạng VoIP bao gồm: Gateway, VoIP Server, IP
network và thiết bị cho ngƣời dùng (End User Equipments).
− Gateway: là thành phần giúp chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số (và ngƣợc
lại).
 VoIP gateway : là các gateway có chức năng làm cầu nối giữa mạng điện thoại
thƣờng (PSTN ) và mạng VoIP.
 VoIP GSM Gateway: là các gateway có chức năng làm cầu nối cho các mạng
IP, GSM và cả mạng analog. (Cần đƣa GSM vào bảng chữ viết tắt)
− VoIP server : là các máy chủ trung tâm có chức năng định tuyến và bảo mật cho
các cuộc gọi VoIP.
 Trong mạng H.323 chúng đƣợc gọi là gatekeeper.
 Trong mạng SIP các server đƣợc gọi là SIP server.
− IP network: là mạng sử dụng giao thức IP, thƣờng là Internet.
End user equipments: Softphone và máy tính cá nhân bao gồm 01 headphone,
01 phần mềm và 01 kết nối Internet. Các phần mềm miễn phí phổ biến nhƣ Skype,
Ekiga, GnomeMeeting, Microsoft Netmeeting, SIPSet, Có thể sử dụng điện thoại
thông thƣờng nối với một IP adapter để kết nối với VoIP server. Adapter là 01
thiết bị có ít nhất 01 cổng RJ11 (để gắn với điện thoại) , RJ45 (để gắn với đƣờng
truyền Internet hay PSTN) và 01 cổng cắm nguồn.

d. Phương thức hoạt động
VoIP truyền tín hiệu tiếng nói thông qua mạng IP. Do vậy, trƣớc hết giọng nói
(voice) sẽ phải đƣợc chuyển đổi thành dòng bit và dòng bit này đƣợc đóng gói thành
các packet để sau đó đƣợc truyền tải qua mạng IP và cuối cùng sẽ đƣợc chuyển lại
thành tín hiệu âm thanh đến ngƣời nghe ở bên nhận.
Tiến trình hoạt động của VoIP thông qua 2 bƣớc:

Stimulus) Cisco sử dụng giao thức SCCP (Signaling Connection Control Part). Việc sử
dụng các giao thức riêng này gây khó khăn trong việc kết nối giữa các sản phẩm của
các hãng khác nhau.
1.2.2 Khái niệm QoS
Chất lƣợng dịch vụ là một vấn đề khó định nghĩa chính xác và theo cách định
lƣợng, bởi vì nhìn từ các góc độ khác nhau ngƣời ta có thể có quan điểm về chất lƣợng
dịch vụ khác nhau. Ví dụ, với ngƣời sử dụng dịch vụ thoại, chất lƣợng dịch vụ cung
cấp tốt khi thoại đƣợc rõ ràng, tức là chúng ta phải đảm bảo tốt về giá trị tham số trễ,
biến thiên độ trễ và giá trị tham số mất gói tin với một tỉ lệ tổn thất nào đó có thể chấp
nhận đƣợc. Nhƣng đối với khách hàng là ngƣời sử dụng trong truyền số liệu ở ngân
hàng thì điều tối quan trọng là độ tin cậy, có thể chấp nhận trễ lớn, biến thiên độ trễ
lớn, nhƣng thông số mất gói tin, độ bảo mật kém thì không thể chấp nhận đƣợc.
Từ góc nhìn của nhà cung cấp dịch vụ mạng, công việc đảm bảo QoS cho các dịch
vụ mà họ cung cấp cho ngƣời sử dụng là thực hiện các biện pháp để duy trì các mức
QoS theo nhu cầu, với cơ sở hạ tầng mạng hiện có, thỏa mãn các tiêu chuẩn nhƣ độ tin
cậy, tính bảo mật và băng thông với thời gian trễ chấp nhận đƣợc
Với các dịch vụ đa phƣơng tiện chất lƣợng cao nhƣ nghe nhạc, xem phim trực
tuyến, VoIP,… đƣợc truyền trên mạng thì quá trình phát và nhận theo thời gian thực
đòi hỏi phải triển khai một mạng có hỗ trợ việc đảm bảo chất lƣợng dịch vụ. ATM
(Asynchronous Transfer Mode) là một giao thức đƣợc thiết kế để có thể triển khai thực
hiện đảm bảo chất lƣợng dịch vụ ở nhiều mức. Việc triển khai chất lƣợng dịch vụ sử
dụng mạng IP đòi hỏi phải có thêm một số dịch vụ nhƣ dành trƣớc tài nguyên, sử dụng
giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol), cho phép băng thông có thể đƣợc
đăng ký để dành trên những thiết bị mạng trung gian nhƣ bộ định tuyến.

24
Với những phân tích nêu trên, có thể định nghĩa chất lƣợng dịch vụ dựa trên hai
quan điểm: chất lƣợng dịch vụ theo quan điểm đánh giá của ngƣời sử dụng cuối và
chất lƣợng dịch vụ theo quan điểm mạng. Đối với ngƣời sử dụng, chính là sự thỏa mãn
về chất lƣợng dịch vụ ngƣời đó nhận đƣợc từ nhà cung cấp mạng cho một loại hình

nhận do gói tin đến trễ quá giới hạn chấp nhận đƣợc. Độ trễ tổng quát bao gồm trễ
truyền qua mạng và trễ bộ đệm, gây nên do thời gian lƣu gói tin tại bộ đệm chờ đƣợc
tái tạo (tại bên nhận). Ngoài tỷ lệ tổn thất gói tin và độ trễ tổng quát, chất lƣợng tín

25
hiệu thu nhận còn phụ thuộc vào các chuẩn CODEC, giải thuật bù tổn thất gói tin và
các phƣơng thức điều khiển lịch trình tái tạo gói tin của bộ đệm tái tạo tại đầu nhận.

1.3 Các tham số hiệu năng chủ yếu của mạng liên quan đến việc đảm bảo QoS
1.3.1 Băng thông (bandwidth)
Băng thông biểu thị tốc độ truyền dữ liệu cực đại có thể đạt đƣợc giữa hai điểm kết
nối hay là số lƣợng bit trên giây mà mạng sẵn sàng cung cấp cho các ứng dụng. Nếu có
băng thông đủ lớn thì các vấn đề nhƣ nghẽn mạch, kỹ thuật lập lịch, phân loại, trễ…
chúng ta không phải quan tâm, nhƣng điều này khó xảy ra vì băng thông của mạng là
có hạn. Khi đƣợc sử dụng nhƣ một tham số của QoS, băng thông là yếu tố tối thiểu mà
một ứng dụng cần có để hoạt động đƣợc, thí dụ nhƣ thoại PCM 64 kb/s cần băng thông
là 64 kb/s.
1.3.2 Độ trễ (delay) và biến thiên độ trễ (jitter)
a. Độ trễ (delay)
Trễ liên quan chặt chẽ với băng thông. Với các ứng dụng giới hạn băng thông,
băng thông càng lớn thì trễ càng nhỏ. Trễ nói ở đây là độ trễ đầu cuối- đầu cuối (end-
to-end), là thời gian cần thiết để gửi một gói tin từ nguồn đến đích, nó là tổng độ trễ
của việc xử lý gói tin, thời gian gói tin phải xếp hàng chờ đƣợc gửi đi tại các router, và
thời gian gói tin trên đƣờng truyền.
− Trễ hàng đợi: là thời gian gói tin phải trải qua trong một hàng đợi để đƣợc truyền
đi trong một liên kết khác, hay thời gian cần thiết phải đợi để thực hiện quyết
định định tuyến trong bộ định tuyến. Nó có thể bằng 0 hoặc rất lớn tuỳ thuộc vào
số gói tin có trong hàng đợi và tốc độ xử lý.
− Trễ truyền lan: là thời gian cần thiết để môi trƣờng vật lí truyền tín hiệu mang dữ
liệu.