ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

LƯƠNG THỊ THANH NGA

VẤN ĐỀ QoS TRONG MẠNG NGNÁP DỤNG TẠI NGN-VNPT-I

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Huế - 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

LƯƠNG THỊ THANH NGA

VẤN ĐỀ QoS TRONG MẠNG NGNÁP DỤNG TẠI NGN-VNPT-I

Ngành
Chuyên ngành
Mã số

: Công nghệ Điện tử - Viễn thông
: Kỹ thuật Điện tử
: 60.52.02.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Cán bộ hướng dẫn: TS. ĐẶNG XUÂN VINH

Huế - 2014


1

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Đặng Xuân Vinh đã dành thời gian và
công sức hướng dẫn tơi nghiên cứu và hồn thành luận văn tốt nghiệp.
Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Công nghệĐại học quốc gia Hà Nội, Ban chủ nhiệm Khoa và các Thầy Cô đang công tác tại khoa
Điện tử-viễn thông của trường đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi được học tập và hồn
thành tốt khóa học.
Trong phần trình bày luận văn của tơi khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, rất
mong nhận được sự đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn.

Tác giả luận văn

Lương Thị Thanh Nga


2

LỜI CAM ĐOAN

“Tơi xin cam đoan nội dung trình bày trong luận văn là kết quả nghiên cứu
của tôi, những kết quả làm được của luận văn là do bản thân tơi thực hiện, chưa
được đăng gởi hay trình bày ở luận văn nào khác của tôi. Luận văn này không

chứa đựng các tài liệu đã được đăng viết trước đây bởi người nào khác ngoài việc
sử dụng các tài liệu dùng để tham khảo cho luận văn này.”

Ký tên:……………………………………………..
Học viên: Lương Thị Thanh Nga


3

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. 2
MỤC LỤC ............................................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................. 5
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................... 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................. 8
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 11
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QOS .................................................................. 13
1.1.Giới thiệu chung ..................................................................................... 13
1.1.1.Một số khái niệm về QoS [10] ....................................................... 13
1.1.2. Lịch sử phát triển [10]................................................................... 14
1.1.3. Chất lượng lưu lượng [10] ............................................................ 14
1.2. Khái niệm ............................................................................................. 15
1.2.1. Phân cấp QoS ................................................................................. 17
1.2.2. Bảo đảm QoS ................................................................................. 18
1.2.3. Các tham số QoS[1] ....................................................................... 19
1.3. Kiến trúc QoS[4][10] ........................................................................... 25
1.3.1. QoS nhận dạng và đánh dấu........................................................... 25
1.3.2. QoS trong một thiết bị mạng.......................................................... 26
1.3.3. Các mức QoS ................................................................................. 27

1.4. Bổ sung QoS vào mạng IP .................................................................... 28
1.4.1. Các giao thức và thuật toán sử dụng để thêm QoS vào mạng IP... 30
1.4.2. Báo hiệu QoS ................................................................................ 36
1.5. Định tuyến QoS ..................................................................................... 36
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ................................................................................... 38
Chương 2: KIẾN TRÚC CQS ........................................................................... 39
2.1. Tổng quan về kiến trúc CQS[5] ............................................................ 39
2.2. Các chức năng của kiến trúc CQS ........................................................ 40
2.2.1. Định hình lưu lượng ....................................................................... 40
2.2.2. Hợp đồng lưu lượng ....................................................................... 41
2.2.3. Phân mảnh hàng đợi ....................................................................... 41
2.3. Đánh dấu và sắp xếp lại ........................................................................ 42
2.4. SCHEDULING ..................................................................................... 44
2.4.1. Giới thiệu ....................................................................................... 44
2.4.2. Tốc độ định hình ............................................................................ 44


4

2.4.3. Quyền ưu tiên chặt ......................................................................... 45
2.5. Lập lịch gói ........................................................................................... 45
2.5.1. Tổng quan ...................................................................................... 46
2.5.2. Một số thuật toán [3] ..................................................................... 47
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ................................................................................... 57
Chương 3: VẤN ĐỀ QoS TRONG MẠNG NGN QUỐC TẾ CỦA VNPT-I 58
3.1. Khái quát mạng NGN của VNPT-I ....................................................... 58
3.1.1. Giới thiệu ....................................................................................... 58
3.1.2. Các phần tử trong NGN ................................................................. 58
3.2. Sơ đồ mạng lưới và dịch vụ ................................................................. 61
3.2.1 Sơ đồ tổng quan mạng ngn của VNPT-I......................................... 61

3.2.2. Sơ đồ chi tiết mạng NGN tại Đà Nẵng .......................................... 62
3.2.3. Mơ hình các dịch vụ đang khai thác NGN VNPT-I ...................... 63
3.3. Các Công cụ giám sát QoS trên mạng NGN của VNPT-I .................... 64
3.3.1. Giám sát trên IP CORE .................................................................. 65
3.3.2. Giám sát trực tiếp trên NGN [6] .................................................... 68
3.3.3. Giám sát QoS trên số liệu cước [7] ................................................ 72
3.3.4. Giám sát QoS trên STP [9] ............................................................ 74
3.4. Kết quả và bàn luận ............................................................................... 77
3.4.1. Công cụ giám sát QoS đối với dịch vụ truyền thống. .................... 77
3.4.2. Công cụ giám sát QoS đối với dịch vụ VoIP & VoIT. .................. 78
3.4.3. Kết quả thực hiện giám sát............................................................. 78
3.4.4. Quy trình đề nghị cho công tác giám sát chất lượng dịch vụ. ....... 96
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ................................................................................... 98
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 99
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .............................................. 102
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................ 103


5

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
A
ATM

Asynchronous Transfer Mode

ASR
C
CoS
CAC

CAR

Avarage successful ratio

CDR
CQ
CQS
CBQ
CBWFQ

Call Detail Record
Custom Queuing
Classification, Queuing, Scheduling
Class-Base Queuing
Class-Base Weighted Fair Queuing

D
DiffServ
E
EDD
F
FEC
FBI
FIFO
G
GPS
I
IntServ
ISP
ISDN

L
LAN
M
MPLS
MTU
N
NER
NP
NGN
P

Class of service
Connection Admission Control
Committed Access Rate

Chế độ truyền tải không đồng
bộ
Tỷ lệ thành công cuộc gọi
Lớp dịch vụ
Điều khiển thu nhận kết nối
Tốc độ truy nhập được qui định
Bản ghi chi tiết cuộc gọi
Hàng đợi khách
Phân loại, hàng đợi, lập lịch
Xếp hàng trên cơ sở lớp
Hàng đợi hợp lý theo trọng số
dựa trên cơ sở lớp

Differentiated Services


Dịch vụ phân biệt

Earliest Due Date

Phí sớm nhất của ngày

Forward Error-Correcting Code
Forwarding Information Base
First In First Out

Mã định hướng lỗi đúng
Thông tin định hướng cơ sở
Vào trước ra trước

Generalized Processor Sharing

Phân chia bộ xử lý chung

Integrated Service
Internet Service Provider
Integrated Services Digital Network

Dịch vụ tích hợp
Cung cấp dịch vụ mạng
Mạng số tích hợp đa dịch vụ

Local Area Network

Mạng cục bộ


MultiProtocol LabelSwitching
Maximum Transmission Unit

Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Khối truyền dẫn lớn nhất

Networf effective ratio
Net Performane
Next Generation Network

Tỷ lệ lỗi mạng
Mạng thực thi
Mạng thế hệ sau


6

PVC
PSTN
PQ
Q
QoS
R
RED
RSVP
RSpec
RCSP
S
SVC
SLA

SNA
SBM
SCFQ
STP
T
TCA
ToS
U
UDP
W
WAN
WFQ
WRED
WF2Q

Permanent Virtual Circuit
Public Switched Telephone Network
Priority Queuing

kênh ảo cố định
Mạng điện thoại công cộng
Hàng đợi ưu tiên PQ

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

Random Early Detection
Resource Reservation Protocol
Request Specification

Rate-Contrlled Static Priority

Phát hiện trước ngẫu nhiên
Giao Thức dự trữ tài nguyên
Mô tả yêu cầu
Ưu tiên tốc độ điều khiển cố
định

Switched Virtual Circuit
Service Level Agreement
System Network Architecture
Subnet Bandweidth Management
Self-Clock Fair Queuing
Signal Tranfer Point

kênh ảo chuyển mạch
Thoả thuận mức dịch vụ
Hệ thống kiến trúc mạng
Quản lý băng thông mạng con
Xếp hàng hợp lý tự định giờ
Điểm chuyển tiếp báo hiệu

Traffic Conditioning Agreement
Type of Service

Điều kiện lưu lượng thoả thuận
Trường dịch vụ

User Datagram Protocol


Gói dữ liệu người dùng

Wide Area Network
Weighted Fair Queueing
Weighted Early Random Detect
Worst-Case
Queuing

Fair

Weighted

Mạng diện rộng
Xếp hàng th o trọng số
Phát hiện sớm ngẫu nhiên theo
trọng số
Fair Hàng đợi hợp lý theo trọng số
trong trường hợp xấu


7

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các tham số QoS ............................................................................... 19
Bảng 1.2. Tính sẵn sàng của mạng và thời gian ngừng hoạt động .................... 24
Bảng 1.3. Thêm QoS ứng dụng vào một mạng IP ............................................ 30
Bảng 3.1. Kết quả đo round trip ......................................................................... 89
Bảng 3.2. Dữ liệu trích ngang- phép đo24 giờ ................................................... 92
Bảng 3.3. Dữ liệu trích ngang- phép đo30 ngày ................................................ 93
Bảng 3.4. Dữ liệu trích ngang- phép đo365 ngày .............................................. 94

Bảng 3.5. Các công cụ giám sát sử dụng cho từng dịch vụ ............................... 97
Bảng 3.6. Thời điểm thực hiện giám sát ............................................................ 97


8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1. 1 Mơ hình QoS tổng quan ..................................................................... 16
Hình 1. 2. (a)Trễ và (b) băng thơng trong mạng ................................................ 20
Hình 1.3. Sự thay đổi thời điểm gói đến ............................................................ 21
Hình 1.4. Phát lại gói cuối cùng thay thế gói bị mất .......................................... 22
Hình 1. 5. Mơ hình điều khiển QoS ................................................................... 25
Hình 1.6 Các mức QoS ...................................................................................... 27
Hình 1.7. Bổ xung QoS vào cho mạng .............................................................. 29
Hình 1. 8. IP Precendence ................................................................................. 32
Hình 1.9. Quá trình gửi path message ................................................................ 34
Hình 1.10. Kiến trúc của các giao thức .............................................................. 36
Hình 2.1. Hàng đợi vào trước ra trước trong router ........................................... 39
Hình 2. 2. Classify, Queue, Schedule trong router ............................................ 40
Hình 2. 3. Cơ chế traffic shaping trong router ................................................... 41
Hình 2.4. Minh hoạ cơ chế định hình lưu lượng ................................................ 41
Hình 2.5. Phân đoạn trước bộ lập lịch................................................................ 42
Hình 2.6. Các hàng đợi cho các gói đánh dấu và khơng đánh dấu .................... 43
Hình 2.7. Lập lịch gói......................................................................................... 46
Hình 2.8. Sự phân chia yêu cầu lập lịch thời gian cho các hàng đợi ................. 48
Hình 2. 9. Mức khung G với G = 4, f1 = 3, f2 = 2, f3 = 2 ................................. 49
Hình 2. 10. Trễ khung ghép tại một node chuyển mạch .................................... 50
Hình 2. 11. Một bộ điều chỉnh với N đường truyền........................................... 52
Hình 2. 12. Lập lịch VC sử dụng thời gian thực gần như thời gian ảo .............. 55

Hình 2. 13. Thời gian kết thúc ảo và xuất phát của các gói lập lịch đồng hồ ảo 55
Hình 2.14. Ví dụ về sự khơng cơng bằng của đồng hồ ảo ................................. 56
Hình 3.1 Các phần tử của mạng NGN ............................................................... 58
Hình 3.2 Mơ hình phân lớp trong NGN ............................................................. 60
Hình 3.3. Sơ đồ tổng quan mạng NGN của VNPT-I ........................................ 61
Hình 3.4. Sơ đồ chi tiết phần mạng NGN của VNPT-I tại Đà Nẵng ................ 62
Hình 3.5. Sơ đồ dịch vụ VoIP ............................................................................ 63
Hình 3.6. Sơ đồ dịch vụ VoIT ............................................................................ 63


9

Hình 3.7. Sơ đồ dịch vụ VoIT đề nghị ............................................................... 64
Hình 3.8. Sơ đồ dịch vụ IDD ............................................................................. 64
Hình 3.9. Sơ đồ đo round trip............................................................................. 65
Hình 3.10. Màn hình thực hiện bước thêm đồ thị .............................................. 66
Hình 3.11. Màn hình thực hiện bước chọn cổng đo........................................... 66
Hình 3.12. Màn hình thực hiện bước chọn thời gian đo .................................... 67
Hình 3.13. Kết quả đo hiển thị trên màn hình .................................................... 67
Hình 3.14. Kết quả đo th o Trunk group xuất ra màn hình consol alarm ......... 68
Hình 3.15. Kết quả đo th o D stination xuất ra màn hình consol alarm ........... 69
Hình 3.16. Kết quả đo th o Av rag daily p ak hour Trafficxuất ra màn hình
consol alarm ....................................................................................................... 71
Hình 3.17. Minh họa ý nghĩa A-number, B-number.......................................... 72
Hình 3.18. Bước chọn dữ liệu CDR trên NGN .................................................. 73
Hình 3.19. Bước chọn mục truy vấn .................................................................. 73
Hình 3.20. Màn hình chính của chương trình AIS-STP .................................... 74
Hình 3.21. Bảng ứng dụng của chương trình AIS-STP ..................................... 75
Hình 3.22. Các s ssion được tạo ra .................................................................... 75
Hình 3.23. Màn hình chọn các điều kiện lọc lựa số liệu .................................... 76

Hình 3.24. Màn hình chọn thời gian truy vấn số liệu ........................................ 76
Hình 3.25. Màn hình hiển thị kết quả đo được .................................................. 77
Hình 3.26. Minh họa báo cáo lưu lượng ............................................................ 79
Hình 3.27. Minh họa báo cáo nghẽn .................................................................. 79
Hình 3.28. Minh họa báo cáo nghẽn tổn thất ..................................................... 79
Hình 3.29. Sơ đồ cấu trúc của chương trình giám sát QoS tại TT3 .................. 81
Hình 3.30. Màn hình chính của chương trình QoS ............................................ 82
Hình 3.31. Phần giám sát cho NGN ................................................................... 82
Hình 3.32. Danh sách các tỉnh cần lưu ý QoS ................................................... 82
Hình 3.33. Danh sách các nước cần lưu ý QoS.................................................. 83
Hình 3.34. Danh sách các đối tác(chiều đi) cần lưu ý QoS ............................... 83
Hình 3.35. Danh sách các đối tác (chiều đến) cần lưu ý QoS............................ 83
Hình 3.36. Số liệu và đồ thị chi tiết nguyên nhân thất bại các cuộc gọi đi Itaty
qua hướng PRPFTFO ......................................................................................... 84


10

Hình 3.37. Kết quả thống kê cuộc gọi xuất phát từ VMS sử dụng dịch vụ
IDD&VOIP ngày 2/5/2013 ................................................................................ 85
Hình 3.38. Đồ thị nhóm ngun nhân thất bại ................................................... 85
Hình 3.39. Ý nghĩa của các nguyên nhân thất bại theo ITU Q.850 ................... 86
Hình 3.40. Đồ thị phân nhóm ngun nhân thất bại .......................................... 86
Hình 3.41. Sơ đồ tổng quát mạng báo hiệu của VNPT-I ................................... 87
Hình 3.42. Sơ đồ kết nối báo hiệu với VNP ...................................................... 87
Hình 3.43. Sơ đồ kết nối báo hiệu với VMS ...................................................... 88
Hình 3.44. Sơ đồ kết nối báo hiệu với VTN ...................................................... 88
Hình 3.45. Sơ đồ kết nối cho việc truy cập chương trình AIS-STP của VNPT-I
............................................................................................................................ 88
Hình 3.46. Đồ thị minh họa kết quả đo đối với đối tác Lunex .......................... 90

Hình 3.47. Đồ thị minh họa kết quả đo đối với đối tác CHT-I .......................... 90
Hình 3.48. Kết quả phép đo 24 giờ .................................................................... 91
Hình 3.49. Kết quả phép đo 30 ngày.................................................................. 91
Hình 3.50. Kết quả phép đo 60 phút-30giây/lần ................................................ 92
Hình 3.51. Kết quả phép đo 356 ngày................................................................ 92
Hình 3.52. Kết quả phép đo tại thời điểm mất lưu lượng ngày 8/11/2013 ........ 95
Hình 3.53. Kết quả phép đo 24h tại thời điểm mất lưu lượng ngày 8/11/2013 . 96
Hình 3.54. Quy trình thực hiện giám sát QoS .................................................... 98


11

MỞ ĐẦU
Sự phát triển của kỹ thuật phần cứng cũng như cơng nghệ phần mềm trong thời
đại hiện nay có ảnh hưởng rất lớn đến quy mô, kiến trúc, mô hình …và quan trọng
nhất là dịch vụ trong lĩnh vực viễn thông.
Mạng viễn thông PSTN (Public Switched Telephone Network) truyền thống với
ưu thế tin cậy, chính xác, chất lượng nhưng tốn băng thơng, phần cứng cồng kềnh và
khó lịng đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng dịch vụ viễn thông ngày nay. Xu
thế phát triển của mạng IP và các dịch vụ ứng dụng công nghệ IP với các ưu điểm như
tính linh hoạt, khả năng mở rộng dễ dàng và đạt hiệu quả cao … đã và đang dần chiếm
ưu thế trên thị trường viễn thông thế giới. Việt nam cũng khơng nằm ngồi xu thế
chung đó. Mặt khác đi kèm th o sự phát triển của đất nước là quan hệ đối tác quốc tế
ngày càng mở rộng về chính trị, kinh tế, đối ngoại .v.v. Chính sách mở cửa về mọi mặt
văn hóa, giáo dục, kinh tế tạo nên sự giao lưu phong phú mọi mặt phần nào dẫn đến
sản lượng điện thoại quốc tế ngày càng gia tăng về số lượng cũng như các loại hình
dịch vụ. Việc đưa mạng NGN (Next Generation Network) quốc tế của Việt Nam vào
khai thác nhằm đáp ứng nhu cầu này. Khác với việc chỉ quan tâm đến chất lưới mạng
lưới như trước đây, vấn đề chất lượng dịch vụ (QoS) càng trở nên cần thiết và đòi hỏi
phải thực hiện thường xuyên liên tục. Là người làm việc trực tiếp tại Đài chuyển mạch

quốc tế, nơi quản lý và vận hành thiết bị mạng NGN quốc tế của VNPT-I, tơi càng
hiểu rõ tính cấp thiết của cơng tác giám sát chất lượng dịch vụ trên NGN. Mỗi một hệ
thống thiết bị đưa vào khai thác bao giờ cũng phải mất vài năm để kỹ thuật viên nắm
bắt kỹ về cách vận hành thiết bị và theo cách truyền thống sẽ có những hợp đồng trợ
giúp kỹ thuật của nhà cung cấp thiết bị cho cả hàng chục năm sau đó. Với sự tiến bộ và
phát triển cực kỳ nhanh chóng về cơng nghệ trong lĩnh vực viễn thơng như hiện nay thì
khơng thể duy trì sự hỗ trợ kỹ thuật dài như vậy, bởi vì thiết bị sẽ nhanh chóng trở nên
lỗi thời và nhà cung cấp thiết bị sẽ khơng cịn cung cấp sự hỗ trợ cho những thiết bị
như vậy nữa. Hơn nữa khách hàng ngày càng trở nên hiểu biết hơn, có nhiều yêu cầu
khắt khe về dịch vụ cam kết hơn nên những lỗi xảy ra gây ảnh hưởng đến chất lượng
dịch vụ sẽ nhanh chóng bị phát hiện. Mục tiêu đặt ra là cần phát hiện sớm và xử lý
nhanh chóng để khách hàng khơng có cảm giác về lỗi xảy ra hoặc cảm thấy rất hài
lòng khi lỗi được chấp nhận và xử lý nhanh chóng. Do vậy sử dụng hiệu quả và quản
lý chặt công tác này sẽ đ m lại hiệu quả kinh doanh thiết thực.
Hiện tại công tác giám sát chất lượng dịch vụ tại công ty đang thực hiện theo tính
tự phát, sử dụng những cơng cụ hiện có theo hiểu biết của khai thác viên và chưa có sự
hệ thống hóa mang tính khoa học trong tồn cơng ty. Đối với VNPT cũng chưa có quy
chuẩn ngành cho chất lượng dịch vụ của các dịch vụ viễn thông thoại truyền thống
cũng như VoIP quốc tế. Với mong muốn tìm hiểu về chất lượng dịch vụ trong mạng IP
và cũng như thực trạng QoS trong mạng NGN quốc tế tại VN cùng với tâm huyết làm


12
được điều gì đó cho cơng tác này nên tơi chọn đề tài luận văn là “Vấn đề QoS trong
mạng NGN-áp dụng tại NGN –VNPT-I”; Nắm và hiểu rõ những vấn đề này góp phần
đưa ra những giải pháp và đề xuất nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ trên NGN vừa
phục vụ việc quản lý vận hành thiết bị vừa tăng hiệu quả kinh doanh cho đơn vị.
Luận văn gồm bốn chương :
Chương 1. Tổng quan về QoS: Trình bày các khái niệm cơ bản, các tham số QoS,
thực trạng QoS trong các mạng viễn thông hiện nay và cách đưa QoS vào trong mạng

IP bằng cách sử dụng các giao thức và các thuật toán QoS.
Chương 2: Kiến trúc CQS: Trình bày tổng quan về kiến trúc CQS, đặc điểm, khái
niệm, các ứng dụng và các dịch vụ mạng của kiến trúc CQS.
Chương 3. Vấn đề QoS trong mạng NGN quốc tế của VNPT-I: Trình bày cấu
trúc mạng NGN quốc tế của VNPT-I hiện tại, các công cụ giám sát QoS trên mạng
NGN quốc tế của VNPT-I và các kết quả đạt được của luận văn.


13

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ QOS
1.1 .Giới thiệu chung
1.1.1. Một số khái niệm về QoS [10]
Chất lượng dịch vụ (QoS) liên quan đến lĩnh vực điện thoại và mạng máy tính là
cho phép truyền tải lưu lượng theo yêu cầu đặc biệt, thực tế hiện nay nhiều mạng điện
thoại và mạng máy tính được tích hợp để có thể dùng chung dịch vụ cũng như cung
ứng thêm những dịch vụ mới với những yêu cầu dịch vụ nghiêm ngặt.
Trên lĩnh vực điện thoại thì QoS được định nghĩa bởi ITU vào năm 1994, QoS
bao gồm những yêu cầu liên quan đến một kết nối như: thời gian đáp ứng dịch vụ, mất
tín hiệu, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, xuyên nhiễu, tiếng dội, ngắt mạch, đáp ứng tần số,
mức ồn…trong QoS có khái niệm mức độ dịch vụ GoS bao gồm những gì liên quan
của một kết nối đến chất lượng và độ hịa mạng cho dịch vụ nào đó ví dụ như đảm bảo
tối đa khả năng thực hiện dịch vụ.
Trong lĩnh vực mạng máy tính hay mạng truyền thơng, chuyển mạch gói khác thì
khái niệm kỹ thuật lưu lượng nói đến việc điều khiển tài nguyên hơn là chất lượng
dịch vụ đạt được. Chất lượng dịch vụ là khả năng cung cấp độ ưu tiên khác nhau cho
những ứng dụng khác nhau đến cho người sử dụng hay luồng dữ liệu, hay đảm bảo
chắc chắn mức năng lực cho luồng dữ liệu. Ví dụ như: tốc độ bit, độ trễ, trượt, khả

năng mất gói, tốc độ lỗi bit…Đảm bảo QoS là quan trọng nếu năng lực mạng kém, đặc
biệt là những ứng dụng đa phương tiện yêu cầu thời gian thực như Voip, gam onlin
và IPTV, những dịch vụ này thường yêu cầu tốc độ bit cố định, độ trễ bé và trong
những mạng mà năng lực bị giới hạn như mạng thông tin di động.
Chất lượng dịch vụ truyền thống trong mạng viễn thông là sự phối hợp giữa việc
truyền tải dữ liệu BE (Best offer) với việc giữ chỗ nguồn tài nguyên mạng phân gói dữ
liệu trên đường dẫn truyền thông tin dữ liệu. Với việc thiết kế mạng NGN sẽ đáp ứng
được điều này. Một cấu hình quan trọng trong TOPO mạng NGN khác nhau chính là
báo hiệu yêu cầu để đàm phán việc truyền dữ liệu có thể đi qua chung đường dẫn logic
lẫn đường dẫn thực, cho nên sẽ được thêm một số yêu cầu/chính sách vào tuyến báo
hiệu ứng dụng ở lớp dịch vụ bên trên đến lưu lượng ở lớp truyền tải bên dưới để cho
phép những ứng dụng yêu cầu QoS được thực hiện ở lớp lưu lượng. Để thực hiện được
điều này chính sách mới này yêu cầu một số chức năng khác như bản quyền, đối chiếu
QoS trên lớp dịch vụ và lớp lưu lượng nghĩa là chính sách QoS sẽ quyết định kết quả.
Chính sách mới cũng phải xảy ra với QoS end-to- nd nghĩa là thông qua sự phối hợp
với giữa mạng, sóng mang và nhà cung cấp dịch vụ.
Mạng hay nghi thức (protocol) được đảm bảo QoS được thỏa thuận trên hợp


14
đồng lưu lượng về phần mềm ứng dụng và khả năng dự trữ trong nút mạng, ví dụ như
trong giai đoạn thiết lập phiên, trong phiên có thể kiểm tra mức độ năng lực đạt được
như là tốc độ dữ liệu và độ trễ, và điều khiển độ ưu tiên lập lịch tự động trong nút
mạng. Nó cũng có thể dự trữ dung năng trong suốt thời gian rời mạng. Mạng hay dịch
vụ BE thì khơng đảm bảo QoS. Hơn nữa việc cung cấp chất lượng cao cho mạng BE là
đòi hỏi sự phức tạp của kỹ thuật điều khiển cơ vì vậy nó chỉ hữu dụng cho tải lượng
thấp, cho nên khơng có sự đánh giá nghẽn trong QoS cơ.
QoS đôi lúc cũng được xem như là thước đo chất lượng, với nhiều định nghĩa
khác nhau thường thiên về khả năng dữ trữ tài nguyên. Chất lượng dịch vụ thỉnh
thoảng được xem là mức chất lượng của dịch vụ nghĩa là đảm bảo dịch vụ có chất

lượng. QoS mức cao thường bao gồm mức cao về năng lực hay chất lượng dịch vụ đạt
được như tốc độ bit, độ trễ thấp hay lỗi bit thấp.
Một định nghĩa về QoS gây nhiều tranh cãi đặc biệt sử dụng trên lớp dịch vụ
như điện thoại hay video là yêu cầu m tric được phản ánh bởi chất lượng kinh nghiệm
chủ quan. Th o nghĩa này thì QoS được chấp nhận với mức độ hài lòng của người sử
dụng lâu dài trong tất cả các dịch vụ. Khái niệm khác tương tự là QoE (quality of
experience) phụ thuộc vào yêu cầu mà người sử dụng dự đốn, hay mức độ hài lịng
của người sử dụng.
1.1.2. Lịch sử phát triển [10]
Thiết bị Switch và rout r thường dùng cơ chế best-effort. Những thiết bị này rẻ,
đơn giản và nhanh hơn nên phổ biến là cạnh tranh được với những thiết bị phức hợp
cung cấp được QoS. Trong thiết kế ban đầu có 4 bit “typ of s rvic ” và 3 bit
“pr c d nc ” trên mã mào đầu của gói IP dùng cho QoS nhưng không được chú ý đến.
Với sự phát triển của IPTV, IP-telephony những bit này sau đó được định nghĩa lại
như là DSCP (diffs r cod point) và thỉnh thoảng được chú ý đến trên những tuyến
ngang hàng (peerlink) trên mạng internet hiện đại, thường kỹ thuật QoS được chú ý ở
đầu cuối.
Trong nhiều năm người ta gán dữ liệu liên quan đến QoS ở lớp 2 (lay r 2) nhưng
sau đó thì lãng qn. Ví dụ như Fram Relay hay ATM. Hiện nay MPLS (một kỹ thuật
giữa lớp 2 và 3) có chú ý đến chút ít. Ngày nay trên mạng Ethernet cung cấp QoS
thông qua nghi thức 802.1p. Ethernet hầu như ở lớp 2.
Trên Internet mạng riêng ảo VLAN có thể dùng nhiều mức QoS khác nhau. Ví
dụ trên bộ chuyển mạch SW firbe-to-home cung cấp nhiều cổng th n t đến những
VLAN khác nhau: Một VLAn co thể dùng cho int rn t (ưu tiên thấp), một dùng cho
IPTV (ưu tiên cao hơn), một dùng cho IP-t l phony (ưu tiên cao nhất). Những nhà
cung cấp internet khác nhau có thể cung cấp dịch vụ trên những VLAN khác nhau.
1.1.3. Chất lượng lưu lượng [10]
Trong mạng chuyển mạch gói, QoS bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: con người và



15
kỹ thuật. Yếu tố con người bao gồm: độ ổn định dịch vụ, khả năng cung cấp dịch vụ,
trễ, thông tin khách hàng. Yếu tố kỹ thuật bao gồm: độ tin cậy, độ ổn định, khả năng
bảo dưỡng, cấp độ dịch vụ GoS.
Trong q trình chuyển mạch gói từ đầu phát đến đầu thu có nhiều vấn đề cần
bàn tới trên quan điểm người gởi/người nhận như sau:
Thông lượng thấp (low throughput): do nhiều loại tải khác nhau cùng chia sẻ tài
nguyên mạng, tốc độ bit (thông lượng cao nhất) được cung cấp cho luồng dữ liệu cụ
thể nào cũng có thể thấp hơn đa dịch vụ thời gian thực (multimedia real time) cho dù
tất cả các luồng dữ liệu đều được lập lịch ưu tiên.
Mất gói (loss packet): nếu dữ liệu đến bị ngắt hay bộ nhớ đệm đầy, trong trường
hợp này tầng ứng dụng của bên thu sẽ yêu cầu truyền lại dẫn đến trễ . Mất gói do lỗi
bit, ồn hay nhiễu đặc biệt thông tin di động hay trên đường dây cáp đồng quá dài. Bên
thu sẽ nhận biết điều này và có thể yêu cầu truyền lại.
Độ trễ (latency): do gặp phải hàng đợi dài, gói sẽ phải tốn thời gian mới đến được
nơi nhận. Khơng phụ thuộc vào thơng lượng, trễ có thể xuất hiện mọi lúc ngay cả khi
thơng lượng hồn tồn bình thường. Trong vài trường hợp trễ sẽ làm cho ứng dụng
không thực hiện được như Voip hay gam onlin .
Biến động trễ (jitt r): gói đi từ nguồn đến đích với những độ trễ khác nhau. Độ
trễ này khác nhau tại những vị trí khác nhau trên hàng đợi giữa nguồn và đích và vị trí
này có thể khác với dự đoán. Sự khác nhau về trễ này gọi là Jitter, nó ảnh hưởng đến
chất lượng luồng audio cùng với/hay video.
Phân phối phi thứ tự (out-of-order delivery) khi tập trung những gói liên quan
truyền qua mạng những gói khác nhau có thể đi th o những hướng khác nhau để đến
đích do vậy sẽ nhận những độ trễ khác nhau. Kết quả là tại nơi nhận gói tin đến khơng
giống thứ tự gởi đi. Vấn đế này yêu cầu có nghi thức đặc biệt để sắp xếp lại thứ tự theo
thời gian tại đích. Điều này rất quan trọng đối với video/Voip.
1.2. Khái niệm
Khuyến nghị của CCITT, E800 đưa ra một tính chất chung của QoS: “Hiệu ứng
chung của đặc tính chất lượng dịch vụ là xác định mức độ hài lòng của người sử dụng

đối với chất lượng dịch vụ”.[5]
Khuyến nghị ETR300003 của ETSI chia và cải tiến định nghĩa của ITU thành
các định nghĩa nhỏ hơn, nó phù hợp với các yêu cầu và quan điểm của các nhóm khác
nhau trong viễn thơng. Đó là:
 u cầu QoS của người sử dụng
 Đề nghị QoS của nhà cung cấp dịch vụ
 Sự cảm nhận QoS từ phía khách hàng
 Việc thực hiện QoS của nhà cung cấp dịch vụ
 Yêu cầu QoS của nhà cung cấp dịch vụ


16
Như vậy một cách tổng quan QoS mang ý nghĩa là “Khả năng của mạng đảm bảo
và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng theo các yêu cầu đã chỉ rõ
của mỗi người sử dụng”. Một ý trong định nghĩa này chính là chìa khố để hiểu được
QoS là gì từ góc nhìn của nhà cung cấp dịch vụ mạng. Nhà cung cấp dịch vụ mạng
đảm bảo QoS cung cấp cho người sử dụng và thực hiện các biện pháp duy trì mức QoS
khi điều kiện mạng bị thay đổi vì các nguyên nhân như nghẽn, hỏng hóc thiết bị hay
lỗi đường truyền v. v…QoS cần được cung cấp cho mỗi ứng dụng để người sử dụng
có thể chạy ứng dụng đó . Tuy nhiên người sử dụng cũng cần phải tìm hiểu các thơng
tin từ người quản trị để hiểu mạng phải cung cấp những gì cần thiết cho mỗi ứng dụng.
Các nhà cung cấp dịch vụ mạng đưa ra thông tin đặc tả về giá trị thực tế của thông số
QoS theo hai cách sau:
Với môi trường kênh ảo cố định (PVC: Permanent Virtual Circuit), các giá trị
của các tham số QoS có thể chỉ đơn giản được ghi bằng văn bản và trao lại cho đại
diện của nhà cung cấp dịch vụ mạng và khách hàng với nhà cung cấp dịch vụ thoả
thuận với nhau về cách thức sử dụng. QoS có hiệu lực trên PVC khi PVC sẵn sàng.
Với môi trường kênh ảo chuyển mạch (SVC: Switched Virtual Circuit), các giá
trị của thông số QoS được gửi cho nhà cung cấp dịch vụ trong bản tin báo hiệu thiết
lập cuộc gọi, nó là một phần của phương thức báo hiệu được sử dụng để cung cấp dịch

vụ chuyển mạch trên mạng.
Cả hai phương pháp đều được sử dụng trong mạng. Phương pháp PVC cho phép
QoS được cung cấp trong một miền lớn hơn trong khi phương pháp SVC đòi hỏi QoS
trên một kết nối cho trước và được thiết lập liên tục. Nếu một mạng được tối ưu hoàn
toàn cho một loại dịch vụ thì người sử dụng ít phải xác định chi tiết các thơng số QoS.
Ví dụ, với mạng PSTN được tối ưu cho thoại, không cần xác định băng thông hay trễ
cần cho một cuộc gọi. Tất cả các cuộc gọi đều được đảm bảo QoS như đã qui định
trong các chuẩn liên quan cho điện thoại .
B
A
NET

NET

CEQ

NP

NP

CE
Q

NP

QoS

Hình 1. 1 Mơ hình QoS tổng quan
Trong mơ hình có cả chất lượng của từng mạng (NP-N t p rfoman ) trên đường
truyền từ đầu cuối này tới đầu cuối kia. Ta không nên nhầm lẫn hai khái niệm chất

lượng dịch vụ và chất lượng mạng.


17
QoS giúp cho các dịch vụ viễn thông và nhà cung cấp mạng đáp ứng được các
nhu cầu dịch vụ của khách hàng. Còn NP được đo trực tiếp hiệu năng trên mạng không
chịu ảnh hưởng của khách hàng và các thiết bị đầu cuối. Thêm nữa các giá trị của QoS
đo được rất khác so với các giá trị NP đo được do một kết nối từ đầu cuối A đến đầu
cuối B có thể phải chuyển qua nhiều kết nối trong mạng, hay phải qua rất nhiều mạng
và các thiết bị đầu cuối. Do đó để đo được QoS là rất khó. Việc đo đạc NP đơn giản
hơn nhiều.
QoS được xác định bằng các chỉ tiêu định tính và định lượng. Chỉ tiêu định tính
thể hiện sự cảm nhận của khách hàng còn chỉ tiêu định lượng được thực hiện bằng các
số liệu đo cụ thể.
Theo khuyến nghị E800 của ITU : NP là năng lực của mạng (hoặc một phần của
mạng) cung cấp các chức năng liên quan tới truyền thông tin giữa những người sử dụng.
Mạng viễn thông bao gồm các hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn, mạng cáp
ngoại vi, được kéo dài từ điểm truy nhập tới thiết bị đầu cuối của khách hàng. Do đó
đánh giá chất lượng của mạng chính là đánh giá các chỉ tiêu, các thơng số kĩ thuật có
liên quan tới khả năng truyền thông tin của mạng cùng các chủng loại thiết bị bên
trong mạng đó. Th o quan điểm của khách hàng thì họ mong muốn được cung cấp các
dịch vụ đảm bảo chất lượng, còn trên quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ thì khái
niệm chất lượng mạng là một chuỗi các tham số mạng có thể được xác định, được đo
đạc và điều chỉnh để có thể đạt được mức độ hài lịng của khách hàng về dịch vụ. Nhà
cung cấp dịch vụ có trách nhiệm phải tổ hợp các tham số chất lượng mạng khác nhau
thành tập hợp các tiêu chuẩn để có thể vừa đảm bảo lợi ích kinh tế của mình vừa thoả
mãn tốt nhất yêu cầu của người sử dụng. Khi sử dụng dịch vụ, khách hàng chỉ biết đến
nhà cung cấp dịch vụ chứ không quan tâm tới các thành phần của mạng. NP yêu cầu
phải được hỗ trợ các khả năng:
 Khả năng truy nhập dịch vụ

 Khả năng khai thác
 Khả năng duy trì
 Khả năng tích hợp dịch vụ
Mơ hình tham khảo cho QoS nd to nd thường có một hoặc vài mạng tham gia,
mỗi mạng lại có nhiều node. Mỗi mạng tham gia có thể đưa vào trễ, tổn thất hoặc lỗi
do việc ghép kênh, chuyển mạch hoặc truyền dẫn, nên nó ảnh hưởng tới truyền dẫn.
Do đó QoS trong mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: các thành phần mạng, cơ chế xử lý
tại đầu cuối, cơ chế điều khiển trong mạng.
1.2.1. Phân cấp QoS
Một cách tự nhiên, có nhiều mức QoS khác nhau cũng giống như là có nhiều ứng
dụng vậy. Các ứng dụng lại thay đổi rất lớn thậm chí cả với những u cầu đơn giản về
băng thơng. Tín hiệu thoại có thể u cầu bất kì số liệu nào trong khoảng từ 8 đến 64
Mb/s. Truy nhập Web và truyền tập tin sử dụng băng thông càng nhiều càng tốt trong
phạm vi có thể, nhưng lại khơng cần liên tục…Tuy nhiên, băng thông trên PSTN và


18
của mạng dữ liệu nhận được từ các đường thuê riêng dựa trên PSTN lại chỉ phục vụ
giới hạn tại tốc độ 64 kb/s hoặc là bỏ phí 28 kb/s trong 128 kb/s. Đây là mặt hạn chế
của các mạng chuyển mạch kênh. Một mạng chuyển mạch gói có thể chia băng thơng
thành nhiều thành phần thích hợp cho các ứng dụng dữ liệu bùng nổ, nhưng đó khơng
phải là tất cả. Một mạng cần phải có khả năng cung cấp QoS yêu cầu cho mỗi ứng
dụng, không cần biết băng thơng cần thiết có cố định hay khơng. Khả năng về phía
mạng cấp cho các ứng dụng các bảo đảm về QoS ví dụ như là bảo đảm về băng thông,
được x m như là phân cấp QoS của mạng. Phân cấp là một khía cạnh quan trọng khác
của QoS. Phân cấp xác định các thông số QoS tốt đến mức nào mà người sử dụng có
thể định rõ cho các ứng dụng cụ thể. Nếu mạng cung cấp QoS khơng đủ tiêu chuẩn thì
nó có thể giới hạn người sử dụng truy nhập vào mạng. Ví dụ đơn giản, xét một nhà
cung cấp dịch vụ mạng thiết lập nhiều loại lớp dịch vụ cho các ứng dụng của người sử
dụng . Có nhiều lúc lớp dịch vụ được dùng với đầy đủ các tham số của QoS, nhà cung

cấp có thể đưa ra một lớp dịch vụ thoại trên một mạng gói mà nó đảm bảo băng thơng
64kb/sử dụng giữa các đầu cuối và trễ 100ms với jitter nhỏ hơn 10 ms. Điều này tốt
miễn là tất cả người sử dụng thoại đều cần 64kb/s. Nhưng nếu một ứng dụng thoại chỉ
u cầu 8kb/s thơi thì sao?Hay thậm chí là chỉ 4kb/s. Bởi vì người sử dụng được đảm
bảo ở 64kb/sử dụng nên lượng băng thơng này nói chung là phải được chia ra từ tồn
bộ băng thơng trên mạng. Tuy nhiên mạng có thể sẽ khơng bao giờ chỉ ra được khi nào
64kb/s có thể được yêu cầu. Th o đó người sử dụng khơng sử dụng và nhà cung cấp
dịch vụ dự trữ băng thơng có thể cung cấp nó cho những người sử dụng khác.
Phân cấp tốt QoS sẽ cho phép người sử dụng thậm chí trong cùng một lớp dịch
vụ xác định băng thơng họ yêu cầu chính xác hơn. Sự chính xác này muốn đạt được thì
phải trả giá bằng độ phức tạp của mạng, đây là lý do chính trong việc giới hạn các
tham số QoS và đặt ra các lớp dịch vụ trong giai đoạn đầu.
1.2.2. Bảo đảm QoS
Thực hiện 3 vấn đề sau:
 Các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ tại các nút mạng: Các thuật toán xếp
hàng (qu u ing), cơ chế định hình lưu lượng (traffic shapping), các cơ chế tối ưu hoá
đường truyền, các thuật toán dự đoán và tránh tắc nghẽn….
 Phương thức báo hiệu QoS giữa các nút mạng để phối hợp hoạt động đảm bảo
chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối.
 Chính sách QoS và các chức năng tính cước, quản lý để điều khiển và phân
phát QoS cho các lưu lượng đi qua toàn mạng.
Vấn đề ở đây là ngày càng có nhiều ứng dụng như thoại và video hoạt động trên
Internet và Web tồn cầu, do đó các đảm bảo QoS thực sự là cần thiết. Mặc dù vậy,
Internet ngày nay lại có rất ít các đảm bảo QoS có chăng chỉ là các ngoại lệ của các
dịch vụ mạng IP được quản lý .


19
1.2.3. Các tham số QoS[1]
Bảng 1.1. Các tham số QoS

Thông số QoS

Các giá trị ví dụ

Băng thơng (nhỏ nhất)

64kb/s, 1. 5Mb/s, 45Mb/s

Trễ (Lớn nhất)

50ms trễ vòng, 150ms trễ vòng

Jitter (Biến động trễ)

10% của trễ lớn nhất, 5ms biến động

Loss (Mất thơng tin)-các ảnh
1 trong 1000 gói chưa chuyển giao
hưởng của lỗi
Tính sẵn sàng (tin cậy)

99. 99%

Bảo mật

Mã hố và nhận thực trên tất cả các
lưu lượng

luồng


QoS có 6 tham số cơ bản sau:
a) Băng thông (nhỏ nhất)
Băng thông là một trong những tham số quan trọng nhất của QoS. Băng thơng
chỉ đơn giản là thước đo số lượng bít trên giây mà mạng sẵn sàng cung cấp cho các
ứng dụng . Các ứng dụng bùng nổ trên mạng chuyển mạch gói có thể chiếm tất cả
băng thơng của mạng nếu khơng có ứng dụng nào khác bùng nổ cùng với nó. Khi điều
này xảy ra, các “bùng nổ” phải được đệm lại và xếp hàng chờ truyền đi độ trễ đó tạo ra
trễ trên mạng. Khi được sử dụng như là một tham số QoS băng thông là yếu tố tối
thiểu mà một ứng dụng cần để hoạt động. Ví dụ, thoại PCM cần băng thông là 64kb/s .
Điều này khơng tạo ra khác biệt khi mạng xương sống có kết nối 45Mb/s giữa các nút
mạng lớn. Băng thông cần thiết được xác định bởi băng thông nhỏ nhất sẵn có trên
mạng. Nếu truy nhập mạng thơng qua một MODEM V. 34 hỗ trợ chỉ 33, 6 kb/s thì
mạng xương sống 45Mb/s sẽ làm cho ứng dụng thoại 64kb/s hoạt động được. Băng
thông nhỏ nhất phải sẵn sàng tại tất cả các điểm giữa các người sử dụng .
Các ứng dụng dữ liệu được lợi nhất từ việc đạt được băng thông cao hơn. Điều này
được gọi là các ứng dụng giới hạn băng thơng, bởi vì hiệu quả của ứng dụng dữ liệu trực
tiếp liên quan tới lượng nhỏ nhất của băng thông sẵn sàng trên mạng. Mặt khác, các ứng
dụng thoại như thoại PCM 64kb/s được gọi là các ứng dụng giới hạn trễ. Thoại PCM
64kb/s này sẽ khơng hoạt động tốt hơn nếu có băng thơng 128kb/s. Loại thoại này phụ
thuộc hồn tồn vào thơng số trễ QoS để mạng có thể hoạt động hiệu quả.
b) Trễ
Trễ liên quan chặt chẽ với băng thông . Với các ứng dụng giới hạn băng thơng thì
băng thơng càng lớn trễ sẽ càng nhỏ. Đối với các ứng dụng giới hạn trễ như là tín hiệu
thoại 64kb/s, tham số QoS trễ lớn nhất các bit gặp phải khi truyền qua mạng. Tất nhiên
là các bit có thể đến với độ trễ nhỏ hơn . Mối quan hệ giữa băng thông và trễ trong
mạng được chỉ ra trong hình vẽ sau:


20
"ống bit"

Khung = X bit

t1 = bit đầu tiên vào

t2 = bit đầu tiên ra

(a)
"ống bit"
Khung = X bit

t2 = bit cuối cùng ra

t1 = bit đầu tiên ra

(b)

Hình 1. 2. (a)Trễ và (b) băng thông trong mạng
Trong phần (a), t2 – t1 = số giây trễ. Trong phần (b), X bit/( t2 – t1)=bit/s băng
thơng. Nếu có nhiều băng thơng hơn tức là có nhiều bit đến hơn trong một đơn vị thời
gian thì trễ tổng thể nhỏ hơn.
Băng thơng và trễ của mạng có mối quan hệ với nhau và có thể tính tốn tại
nhiều nơi trong mạng, thậm chí từ đầu cuối tới đầu cuối. Thơng tin truyền đi dưới dạng
một chuỗi các khung truyền (gói tin IP cũng có thể sử dụng cho mục đích này), khoảng
thời gian trôi qua kể từ khi bit đầu tiên của một khung đi vào mạng cho đến khi bit đầu
tiên ra khỏi mạng gọi là trễ. Vì con đường của khung qua cả bộ chuyển mạch và bộ
định tuyến, nên trễ có thể biến đổi, có các giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình, độ lệch
chuẩn….
Băng thơng được định nghĩa là số bit của một khung chia cho thời gian trôi qua
kể từ khi bit đầu tiên rời khỏi mạng cho tới khi bit cuối cùng rời khỏi mạng. Trên thực
tế, đây chỉ là một trong số những cách đo có thể. Vì các khung có đường truyền đi từ

liên kết truy nhập tới mạng xương sống nên băng thông mà khung truyền đi biến đổi
đáng kể. Các mạng chuyển mạch gói cung cấp cho các ứng dụng các băng thông biến
đổi phụ thuộc vào hoạt động và sự bùng nổ của ứng dụng . Băng thông biến đổi tức là
trễ cũng biến đổi trên mạng. Các nút mạng được nhóm với nhau cũng có thể đóng góp
vào sự thay đổi của trễ. Tại các nút mạng đều có q trình xếp hàng. Trễ xảy ra do cần
thời gian để chuyển gói tới hàng đợi đầu ra (output queue) và trễ do gói bị giữ trong
hàng đợi. Tuy nhiên với các thuật tốn xếp hàng có ưu tiên có thể giảm trễ xuống dưới
10ms. Ngồi ra cũng có thể kể đến trễ khi các bridge, switch và router chuyển dữ liệu,
nó phụ thuộc vào tốc độ của hệ thống mạch, CPU cũng như kiến trúc bên trong các
thiết bị mạng. Tham số QoS trễ chỉ xác định được trễ lớn nhất mà khơng đặt bất kì một
giới hạn nhỏ hơn nào cho trễ của mạng.
Trễ gồm có trễ lan truyền và trễ xử lý.


21
c) Jitter (Biến động trễ)
Thông số QoS jitter thiết lập giới hạn lên lượng biến đổi của trễ mà một ứng
dụng có thể gặp trên mạng. Một cách đúng đắn hơn thì jitt r được x m như là biến
động trễ, bởi vì thuật ngữ jitt r cũng được sử dụng trong mạng với nghĩa là sự khác
biệt thời gian mức thấp trong kỹ thuật mã đường dây. Tuy nhiên, sử dụng thuật ngữ
jitt r đồng nghĩa với biến động trễ cũng là phổ biến, và ngữ cảnh sẽ phân biệt nghĩa
nào đang được đề cập. Jitt r không đặt một giới hạn nào cho các giá trị tuyệt đối của
trễ, nó có thể tương đối thấp hoặc cao phụ thuộc vào giá trị của thơng số trễ.
Jitter theo lí thuyết có thể là một giá trị mạng tương đối hay tuyệt đối. Ví dụ, nếu
trễ mạng cho một ứng dụng được thiết lập là 100ms, jitter có thể đặt là cộng hoặc trừ
10% của giá trị này. Th o đó nếu mạng có trễ trong khoảng từ 90 đến 110ms thì vẫn
đạt được yêu cầu về jitt r (trong trường hợp này rõ ràng trễ không phải là lớn nhất).
Nếu trễ là 200ms, thì 10% giá trị jitter sẽ cho phép bất kỳ giá trị trễ nào trong khoảng
180 đến 220ms. Mặt khác jitter tuyệt đối giới hạn cộng trừ 5ms sẽ giới hạn jitter ở các
ví dụ trên trong khoảng từ 95 đến 105ms và từ 195 tới 205ms.

Các ứng dụng nhạy cảm nhất đối với các giới hạn của jitter là các ứng dụng thời
gian thực như thoại hay vid o. Nhưng đối với các trang Web hay với truyền tập tin qua
mạng thì lại ít quan tâm hơn đến jitter. Internet là gốc của mạng dữ liệu có ít khuyến
nghị về jitter. Các biến đổi của trễ tiếp tục là vấn đề gây bực mình nhất gặp phải đối
với các ứng dụng video và thoại dựa trên Internet.
Jitter xảy ra do sự thay đổi khoảng thời gian giữa hai lần gói đến:
A

B

C

A

D1

Bên gửi

B

D2=D1

C

Bên nhận

D3D2

Hình 1.3. Sự thay đổi thời điểm gói đến
Jitter là vấn đề cố hữu trong các mạng chuyển mạch gói. Nguyên nhân từ cơ chế

xử lý lưu giữ và chuyển gói tại các nút mạng. Ngồi ra, cịn do các gói đi đến đích th o
các đường truyền khác nhau trên mạng. Loại bỏ jitt r địi hỏi phải thu thập các gói và
giữ chúng đủ lâu để cho phép các gói chậm nhất đến đích để được phát lại đúng thứ tự,
điều này làm cho tổng độ trễ tăng lên.
Ngay cả khi trễ tuyệt đối có thể giảm nhỏ tối thiểu, một sự thay đổi độ trễ từ gói
này đến gói sau cũng làm giảm chất lượng dịch vụ . Để khử jitt r người ta dùng một
bộ đệm gọi là jitt r buff r, đó có thể là một hàng đợi động với kích thước thay đổi phụ
thuộc vào khoảng thời gian giữa hai lần gói đến của các gói trước vì bộ đệm cố định
nếu quá lớn thì làm tăng trễ nếu q nhỏ thì làm mất gói.


22
d) Loss (Mất thông tin)
Mất thông tin là một tham số QoS không được đề cập thường xuyên như là băng
thông và trễ đặc biệt là đối với Int rn t, độ trễ bản chất tự nhiên của mạng Internet là
“nỗ lực tối đa”. Nếu các gói tin IP khơng đến được đích thì Internet khơng hề bị đổ lỗi là
đã làm mất chúng. Điều này khơng có nghĩa là ứng dụng sẽ tất yếu bị lỗi, bởi vì nếu các
thông tin bị mất vẫn cần thiết đối với các ứng dụng thì nó sẽ phải tự u cầu bên gửi gửi
lại bản sao của thông tin bị mất. Bản thân mạng không quan tâm giúp đỡ vấn đề này, bởi
vì bản sao của thơng tin bị mất khơng được lưu lại tại bất cứ nút nào của mạng.
Tại sao các mạng không chỉ Internet lại bị mất thông tin? Thực sự là có nhiều lí
do, nhưng hầu hết trong số chúng có thể truy nguyên từ các ảnh hưởng của lỗi trên
mạng. Ví dụ, nếu một kết nối bị hỏng, thì tất cả các bit đang truyền trên liên kết này sẽ
khơng thể tới được đích. Nếu một nút mạng ví dụ như bộ định tuyến hỏng thì tất cả các
bit ở trong bộ đệm và đang được xử lý tại nút đó sẽ biến mất khơng để lại dấu vết. Do
những loại hư hỏng này có thể xảy ra trên mạng bất cứ lúc nào nên việc một vài thông
tin bị mất độ trễ lỗi trên mạng là khơng thể tránh khỏi.
Ví dụ việc truyền tín hiệu thoại:
Gói mất
Gói phát lại


Thuật tốn nén G729

Hình 1.4. Phát lại gói cuối cùng thay thế gói bị mất
Gói thứ nhất, thứ hai, thứ ba đều đến được đích nhưng gói thứ tư bị mất trên
đường truyền. Sau khi bên thu đợi một khoảng thời gian, nó sử dụng thuật tốn “ch
dấu” ví dụ bằng cách phát lại gói thứ 3. Người nghe hầu như khơng cảm nhận được vì
tín hiệu thoại bị mất chỉ là 20ms (ví dụ). Tuy nhiên, nếu mất gói liên tục hoặc tỉ lệ mất
gói lớn thì chất lượng thoại sẽ bị giảm vì các kiểu “làm giả” gói thoại như vậy khơng
thể kéo dài. Sự tổn thất gói trên 10% nói chung khơng thể chấp nhận được.
Tác động của mất thông tin tuỳ thuộc vào ứng dụng . Điều khiển lỗi trên mạng là
một quá trình gồm hai bước : bước đầu tiên là xác định lỗi,bước thứ hai là khắc phục
lỗi, nó có thể đơn giản là bên gửi truyền lại đơn vị bị mất thông tin. Một vài ứng dụng,
đặc biệt là các ứng dụng thời gian thực, không thể đạt hiệu quả khắc phục lỗi bằng
cách gửi lại đơn vị thông tin bị lỗi. Các ứng dụng khơng phải thời gian thực thì thích
hợp hơn đối với cách truyền lại thơng tin bị lỗi, tuy nhiên cũng có một số ngoại lệ (ví
dụ các hệ thống quân sự tấn công mục tiêu trên không không thể sử dụng hiệu quả với
cách khắc phục lỗi bằng truyền lại).
Vì những lý do này, tham số QoS Loss không những nên định rõ một giới hạn
trên đối với ảnh hưởng của lỗi mà còn nên cho phép người sử dụng xác định xem có


23
lựa chọn cách sửa lỗi bằng việc truyền lại hay không? Tuy nhiên, hầu hết các mạng
(đặc biệt là mạng IP) chỉ cung cấp phương tiện vận chuyển thụ động còn việc xác định
lỗi, khắc phục lỗi thường được để lại cho các ứng dụng (hay người dùng).
e) Độ khả dụng (Đáng tin cậy)
Các mạng tồn tại để phục vụ người sử dụng. Tuy nhiên mạng cần có biện pháp
bảo dưỡng và phịng ngừa nếu các tình huống hỏng hóc tiềm tàng được phát hiện và
được dự đoán trước. Một chiến lược đúng đắn bằng cách định kỳ tạm thời tách các

thiết bị ra khỏi mạng để thực hiện các cơng việc bảo dưỡng và chẩn đốn trong một
thời gian ngắn để có thể giảm thời gian ngừng hoạt động do hỏng hóc. Thậm chí, với
biện pháp bảo dưỡng hồn hảo nhất cũng không thể tránh được các lỗi không tiên đoán
trước và các lỗi nghiêm trọng của kết nối và thiết bị theo thời gian.
Không lâu trước đây, mạng PSTN có lịch trình thời gian và bảo dưỡng nghiêm
khắc hơn nhiều mạng dữ liệu. PSTN phải có khả năng truyền tải các cuộc gọi vào mọi
thời điểm. Có những khoảng thời gian chỉ có rất ít cuộc gọi, như khoảng thời gian 3
đến 4 giờ sáng, nhưng lại có những khoảng thời gian cuộc gọi hầu như tất cả các
khoảng thời gian. Đương nhiên phải có những nguyên tắc để bảo dưỡng và phòng
ngừa với mạng PSTN . Một số hoạt động có thể thực hiện lúc lưu lượng biết trước là
tạm vắng và một số hoạt động có thể không bao giờ được thực hiện trong các giờ hoặc
trong các ngày bận.
Mạng dữ liệu thực hiện công việc đó dễ hơn. Hầu hết mạng dữ liệu dành cho
kinh doanh, thường là từ 8 giờ sáng đến 5 giờ chiều, từ Thứ Hai đến Thứ Sáu. Hoạt
động bổ trợ có thể thực hiện ngồi giờ, và một tập kiểm tra đầy đủ với mục đích phát
hiện ra các vấn đề có thể xảy ra trong các ngày nghỉ.
Int rn t và W b đã thay đổi tất cả. Một mạng toàn cầu phải giải quyết vấn đề
rằng thực sự có một số người ln cố gắng truy nhập vào mạng tại một số địa điểm.
Và thậm chí Internet có ích ở nhà vào 10 giờ tối hơn là ở cơ quan vào 2 giờ chiều.
Tuy nhiên, nếu người sử dụng nhận thức rõ ràng rằng họ khơng thể có một mạng
như mong muốn vào tất cả các khoảng thời gian. Và khi hỏng hóc xảy ra, dịch vụ sẽ
được khơi phục nhanh chóng đến mức độ nào. Cả hai là khía cạnh chủ yếu của thơng
số QoS độ khả dụng hay độ tin cậy của mạng.
Một năm có 60*60*24*365 hay 31. 536. 000 giây. Giả thiết một mạng khả
dụng 99 phần trăm thời gian. Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ có 315. 360
giây, hay 87, 6 giờ mạng không hoạt động trong một năm. Khoảng thời gian này là
tương đối lớn. Giá trị 99, 99 phần trăm sẽ tốt hơn nhiều, và thời gian ngừng hoạt
động của mạng giảm xuống chỉ còn khoảng 50 phút trong một năm. Tất nhiên nhà
cung cấp dịch vụ cần nhiều cơ chế dự phòng và khắc phục lỗi hơn để đạt được điều
này. Bảng 1.2 cho thấy phần trăm sẵn sàng được biểu diễn dưới dạng thời gian

ngừng hoạt động hàng năm.