QoS là gì? Hoạt động và cách điều chỉnh băng thông qua QoS

QoS được biết đến là một trong những kỹ thuật phổ biến cho các doanh nghiệp muốn cải thiện hiệu suất mạng và trải nghiệm người dùng. Tuy nhiên nếu đây là lần đầu bạn nghe đến QoS thì sẽ thắc mắc vậy QoS là gì? Chức năng, vai trò và tầm ảnh hưởng của QoS trong mạng như thế nào? Cùng routermikrotik tìm hiểu sâu hơn về kỹ thuật này nhé!

QoS là gì? Hoạt động và cách điều chỉnh băng thông qua QoS

QoS là gì?

QoS là viết tắt của Quality of Service, là một tập hợp các kỹ thuật và công nghệ được thiết kế để đảm bảo chất lượng dịch vụ truyền tải dữ liệu trong mạng. QoS cho phép các doanh nghiệp điều chỉnh lưu lượng mạng tổng thể của họ bằng cách thiết lập mức độ ưu tiên cho các loại dữ liệu cụ thể (video, âm thanh, tệp).

Trong một mạng viễn thông, QoS đề cập đến khả năng cung cấp các dịch vụ truyền thông một cách đáng tin cậy và chất lượng, bao gồm việc đảm bảo băng thông, độ trễ và độ ổn định của kết nối. QoS cũng liên quan đến việc ưu tiên xử lý dữ liệu trong mạng, đảm bảo rằng các ứng dụng quan trọng như cuộc gọi thoại hoặc video conference sẽ được ưu tiên trước những ứng dụng không quan trọng như email hay web browsing.

Trong thực tế, việc triển khai QoS trong một mạng viễn thông đòi hỏi sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm, cũng như việc thiết lập các tiêu chuẩn và quy tắc quản lý mạng. Các công nghệ như MPLS (Multi-Protocol Label Switching) hay DiffServ (Differentiated Services) được sử dụng để triển khai QoS trong mạng.

Quality of Service tập hợp các kỹ thuật và công nghệ được thiết kế để đảm bảo chất lượng dịch vụ truyền tải dữ liệu trong mạng

Nguyên lý hoạt động của QoS?

QoS đảm bảo rằng các ứng dụng và dịch vụ mạng được sử dụng một cách hiệu quả và đáng tin cậy, đồng thời cung cấp trải nghiệm người dùng tốt nhất có thể. Nguyên lý cơ bản của QoS là ưu tiên và quản lý tài nguyên mạng để đảm bảo rằng các ứng dụng và dịch vụ quan trọng nhất nhận được ưu tiên cao hơn so với những ứng dụng và dịch vụ khác và có thể được thực hiện thông qua việc sử dụng các kỹ thuật như phân phối băng thông, điều chỉnh độ trễ và ổn định kết nối mạng.

Nguyên lý hoạt động của QoS có thể được chia thành các bước sau:

• Phân loại lưu lượng

Bước đầu tiên của QoS là phân loại lưu lượng dựa trên các thuộc tính như loại ứng dụng, độ quan trọng, thời gian thực hay không. Các thuộc tính này có thể được sử dụng để xác định mức độ ưu tiên của lưu lượng. Lưu lượng thoại thường được ưu tiên hơn lưu lượng dữ liệu vì thoại là một ứng dụng nhạy cảm về thời gian.

• Định tuyến và phân phối lưu lượng

Sau khi lưu lượng được phân loại, QoS sẽ sử dụng các thuật toán để định tuyến và phân phối lưu lượng theo các mức độ ưu tiên đã thiết lập. Lưu lượng có mức độ ưu tiên cao sẽ được định tuyến qua các đường dẫn có băng thông cao hơn và ít tắc nghẽn hơn.

• Kiểm soát tắc nghẽn

Khi mạng bị tắc nghẽn, QoS có thể được sử dụng để kiểm soát tắc nghẽn và đảm bảo rằng các gói tin quan trọng nhất được truyền tải trước. QoS có thể được sử dụng để loại bỏ các gói tin không quan trọng khỏi hàng đợi hoặc để giảm tốc độ truyền tải của các gói tin không quan trọng. QoS có thể được triển khai trên các thiết bị mạng khác nhau, bao gồm router, switch và firewall. Các thiết bị mạng này thường có các tính năng QoS tích hợp sẵn.

Nguyên lý hoạt động của QoS

Phân loại QoS

Theo cách triển khai

QoS có thể được triển khai theo hai cách chính là phân loại dựa trên mức độ ưu tiên và phân loại dựa trên mức độ dịch vụ.

1. Phân loại dựa trên mức độ ưu tiên: Lưu lượng được phân loại dựa trên mức độ quan trọng của nó, chẳng hạn như lưu lượng thoại được ưu tiên hơn lưu lượng dữ liệu
2. Phân loại dựa trên mức độ dịch vụ: Lưu lượng được phân loại dựa trên các yêu cầu về chất lượng dịch vụ như yêu cầu độ trễ thấp, độ tin cậy cao hoặc thông lượng cao

Xem thêm bài viết: Những điều bạn cần biết về VPN Site to Site và VPN Client to Site

Theo các tham số QoS

QoS có thể được phân loại theo các tham số QoS mà nó hỗ trợ như độ trễ, độ tin cậy, thông lượng, độ biến động trễ và tỷ lệ tổn thất gói.

• Độ trễ: Khoảng thời gian cần thiết để một gói tin được truyền từ nguồn đến đích.
• Độ tin cậy: Xác suất một gói tin được truyền thành công từ nguồn đến đích.
• Thông lượng: Số lượng dữ liệu được truyền trong một đơn vị thời gian nhất định.
• Độ biến động trễ: Sự thay đổi trong độ trễ của các gói tin.
• Tỷ lệ tổn thất gói: Số lượng gói tin bị mất trong quá trình truyền.

QoS phân loại theo các tham số QoS mà nó hỗ trợ như độ trễ, độ tin cậy, thông lượng, độ biến động trễ và tỷ lệ tổn thất gói

Theo các kỹ thuật QoS

QoS có thể được phân loại theo các kỹ thuật QoS sử dụng, chẳng hạn như hàng đợi ưu tiên, định tuyến dựa trên mức độ ưu tiên, giảm tốc độ truyền tải và loại bỏ gói tin.

• Hàng đợi ưu tiên: Lưu lượng được phân loại dựa trên mức độ ưu tiên và được đặt trong các hàng đợi riêng biệt. Các gói tin trong hàng đợi có mức độ ưu tiên cao hơn sẽ được ưu tiên truyền tải trước.
• Định tuyến dựa trên mức độ ưu tiên: Lưu lượng được định tuyến qua các đường dẫn có băng thông và độ trễ thấp hơn dựa trên mức độ ưu tiên của chúng.
• Giảm tốc độ truyền tải: Tốc độ truyền tải của các gói tin không quan trọng có thể được giảm xuống để giải phóng băng thông cho các gói tin quan trọng hơn.
• Loại bỏ gói tin: Các gói tin không quan trọng có thể bị loại bỏ khỏi mạng để giải phóng băng thông và giảm tắc nghẽn.

Lựa chọn loại QoS phù hợp phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của mạng và doanh nghiệp. Nếu các yêu cầu về chất lượng dịch vụ của lưu lượng là nghiêm ngặt, thì nên sử dụng các mô hình QoS dựa trên mức độ dịch vụ. Nếu các yêu cầu về chất lượng dịch vụ của lưu lượng là ít nghiêm ngặt hơn, thì có thể sử dụng các mô hình QoS dựa trên mức độ ưu tiên.

Tại sao nên sử dụng QoS

Quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) là một phần quan trọng trong việc cung cấp dịch vụ mạng hiệu quả và đáng tin cậy. QoS đảm bảo rằng các ứng dụng và dịch vụ trên mạng được ưu tiên và phân phối tài nguyên mạng một cách công bằng, đảm bảo chất lượng trải nghiệm của người dùng. Việc sử dụng QoS mang lại nhiều lợi ích quan trọng, và dưới đây là một số lý do tại sao nên sử dụng QoS:

Đảm bảo chất lượng trải nghiệm của người dùng

Khi mạng hoạt động dưới tải, việc ưu tiên phân phối tài nguyên mạng giúp đảm bảo rằng các ứng dụng quan trọng như video call, trò chơi trực tuyến hay các ứng dụng doanh nghiệp luôn có chất lượng trải nghiệm tốt giúp tăng cường sự hài lòng của người dùng và duy trì sự tin cậy của dịch vụ.

Tối ưu hóa hiệu suất mạng

QoS cho phép quản lý tài nguyên mạng một cách thông minh, tối ưu hóa hiệu suất của mạng. Bằng cách ưu tiên gói tin dữ liệu theo mức độ quan trọng, QoS giúp giảm thiểu độ trễ và tăng tốc độ truyền tải, cải thiện hiệu suất mạng toàn diện.

Xem thêm bài viết: Mạng 5G là gì? Tiềm năng phát triển của mạng 5G trong tương lai

Hỗ trợ triển khai các ứng dụng mới

Khi triển khai các ứng dụng mới như IoT, video 4K hay các ứng dụng yêu cầu băng thông cao khác, việc sử dụng QoS giúp đảm bảo rằng mạng có khả năng hỗ trợ các yêu cầu đặc biệt của từng loại ứng dụng một cách hiệu quả.

Đảm bảo an toàn và bảo mật

QoS có thể được sử dụng để ưu tiên gói tin liên quan đến bảo mật và an ninh mạng, đảm bảo rằng các thông tin nhạy cảm không bị ảnh hưởng trong quá trình truyền tải trên mạng.

Tối ưu hóa sử dụng tài nguyên

Bằng cách phân phối tài nguyên mạng theo nhu cầu thực tế của từng ứng dụng và dịch vụ, QoS giúp tối ưu hóa sử dụng tài nguyên mạng, giúp tiết kiệm chi phí và tăng cường hiệu quả hoạt động của hệ thống. Trong thực tế, việc sử dụng QoS mang lại nhiều lợi ích to lớn cho việc quản lý mạng và cung cấp dịch vụ. Tuy nhiên, để triển khai QoS một cách hiệu quả, các nhà quản trị mạng cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động của QoS và áp dụng phương pháp phù hợp với nhu cầu cụ thể của họ.

QoS giúp tối ưu hóa sử dụng tài nguyên mạng, giúp tiết kiệm chi phí và tăng cường hiệu quả hoạt động của hệ thống

Tầm ảnh hưởng của QoS trong mạng?

QoS (Quality of Service) được coi là một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu tác động của hiện tượng Tail Drop và các vấn đề liên quan đến quản lý lưu lượng mạng. QoS cho phép sắp xếp dữ liệu theo độ ưu tiên, quản lý hàng đợi và ngăn ngừa mất dữ liệu trong môi trường mạng. Nếu không có QoS được cấu hình chính xác có thể dẫn đến một (hoặc tất cả) các vấn đề sau:

Độ trễ

Khi các gói RTP chưa được ưu tiên, chúng sẽ được truyền đi theo tốc độ mặc định của thiết bị. Trong một mạng bị tắc nghẽn, các gói không ưu tiên sẽ phải chịu đựng việc di chuyển cùng với các gói khác không khẩn cấp. Mặc dù độ trễ mạng không ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của dữ liệu âm thanh và hình ảnh được truyền đi, nhưng nó sẽ ảnh hưởng đến trải nghiệm giao tiếp của người dùng cuối.

Với mức độ trễ 100ms, người sử dụng sẽ bắt đầu giao tiếp lên lời người khác khi các gói tin đến không đồng bộ. Ở mức độ trễ 300ms, cuộc trò chuyện sẽ trở nên không thể hiểu được, dẫn đến sự giảm hiệu suất trong việc truyền thông và gây khó khăn trong việc trao đổi thông tin giữa các bên tham gia cuộc trò chuyện.

Jitter

Các ứng dụng thời gian thực không sử dụng buffer mức truyền tải tiêu chuẩn sẽ dẫn đến việc không có cơ chế để sắp xếp lại các gói tin đến theo đúng thứ tự. Jitter được định nghĩa là sự bất thường trong tốc độ các gói tin trên mạng khiến các gói tin đến muộn và không theo trình tự. Do ứng dụng không đợi luồng được sắp xếp chính xác, các gói tin không theo trình tự sẽ bị bỏ qua, dẫn đến biến dạng hoặc khoảng trống trong âm thanh hoặc video được phân phối.

Việc xử lý jitter trong ứng dụng thời gian thực là một thách thức lớn. Để giảm thiểu tác động của jitter, các phương pháp như sử dụng buffer động, điều chỉnh tốc độ dữ liệu đầu vào, và sử dụng các giao thức điều khiển tập trung đã được phát triển. Tuy nhiên, việc xử lý jitter vẫn đòi hỏi sự linh hoạt và sáng tạo từ các nhà phát triển ứng dụng.

Packet loss (Mất gói)

Trong môi trường mạng, việc quản lý lưu lượng dữ liệu là một vấn đề quan trọng, đặc biệt là khi xảy ra hiện tượng Tail Drop do quá tải trên switch hoặc router. Trong trường hợp này, một số gói tin có thể bị mất do hàng đợi đầu ra quá tải, dẫn đến tình trạng loại bỏ gói tin mới đến cho đến khi có lại dung lượng.

Do đó, việc triển khai QoS trong môi trường mạng là điều cực kỳ cần thiết để đảm bảo chất lượng dịch vụ và trải nghiệm người dùng. Bằng cách ưu tiên lưu lượng dữ liệu theo độ quan trọng, quản lý hàng đợi và ngăn ngừa mất dữ liệu, QoS giúp cải thiện hiệu suất mạng và tối ưu hóa truyền thông trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như giao thức RTP.

Mô hình sở hữu QoS và không sở hữu QoS

Cách phân bổ băng thông qua QoS cực đơn giản

• Xác định các loại lưu lượng cần phân bổ băng thông

Bước đầu tiên là xác định các loại lưu lượng cần phân bổ băng thông. Lưu lượng có thể được phân loại dựa trên các tiêu chí khác nhau, chẳng hạn như loại ứng dụng, độ quan trọng, thời gian thực hay không.

• Xác định mức độ ưu tiên của các loại lưu lượng

Sau khi xác định các loại lưu lượng, chúng ta cần xác định mức độ ưu tiên của các loại lưu lượng đó. Mức độ ưu tiên càng cao thì lưu lượng càng được ưu tiên hơn.

• Cấu hình QoS trên các thiết bị mạng

Cuối cùng, chúng ta cần cấu hình QoS trên các thiết bị mạng để phân bổ băng thông cho các loại lưu lượng đã xác định. Các thiết bị mạng thường có các tính năng QoS tích hợp sẵn. Chúng ta có thể sử dụng các tính năng này để cấu hình QoS cho các loại lưu lượng.

Những điều cần lưu ý khi ưu tiên các gói tin

Khi ưu tiên các gói tin, cần lưu ý những điều sau:

• Luôn thực hiện đánh giá mạng: Đây là yếu tố then chốt vì nó định hình sự phát triển của các chính sách QoS bằng cách cung cấp cái nhìn sâu sắc về trạng thái của mạng, bao gồm mọi vấn đề có thể ảnh hưởng đến việc triển khai.
• Phân loại lưu lượng chính xác: Lưu lượng cần được phân loại chính xác dựa trên các tiêu chí phù hợp như loại ứng dụng, độ quan trọng, thời gian thực hay không. Phân loại lưu lượng chính xác sẽ giúp đảm bảo rằng các gói tin được ưu tiên đúng cách.
  
• Xác định mức độ ưu tiên phù hợp: Mức độ ưu tiên cần được xác định phù hợp với độ quan trọng của lưu lượng. Lưu lượng quan trọng hơn cần được ưu tiên cao hơn.
  
• Áp dụng các kỹ thuật ưu tiên phù hợp: Có nhiều kỹ thuật ưu tiên khác nhau, chẳng hạn như hàng đợi ưu tiên, định tuyến dựa trên mức độ ưu tiên, giảm tốc độ truyền tải và loại bỏ gói tin. Việc lựa chọn kỹ thuật ưu tiên phù hợp phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của mạng.
  
• Kiểm tra và giám sát hiệu quả: Sau khi cấu hình ưu tiên lưu lượng, cần kiểm tra và giám sát hiệu quả của việc ưu tiên để đảm bảo rằng mạng đang hoạt động như mong đợi.
• Không cấu hình các lớp QoS quá mức: Bạn không cần xác định chính sách QoS cho từng loại luồng dữ liệu. Càng có ít lớp thì việc triển khai và quản lý liên tục sẽ đơn giản hơn.
• Đảm bảo đánh dấu lưu lượng truy cập mạng bằng mã định danh lớp QoS càng gần các thiết bị mạng nguồn càng tốt.
• Thực hiện những thay đổi cần thiết cũng quan trọng như việc giám sát QoS không tĩnh.

Không nên sử dụng QoS trong các trường hợp nào?

Bạn không nên sử dụng QoS trong các trường hợp sau:

• Mạng có lưu lượng thấp: Nếu mạng có lưu lượng thấp, thì không cần thiết phải sử dụng QoS. QoS có thể gây ra phức tạp và chi phí không cần thiết cho mạng có lưu lượng thấp.
• Mạng không bị tắc nghẽn: Nếu mạng không bị tắc nghẽn, thì không cần thiết phải sử dụng QoS. QoS chỉ cần thiết khi mạng bị tắc nghẽn và cần ưu tiên một số loại lưu lượng hơn các loại lưu lượng khác.
• Mạng không có các ứng dụng nhạy cảm về thời gian: Nếu mạng không có các ứng dụng nhạy cảm về thời gian, thì không cần thiết phải sử dụng QoS. Lưu lượng nhạy cảm về thời gian là loại lưu lượng cần được ưu tiên cao nhất.
• Mạng không có các thiết bị mạng hỗ trợ QoS: Nếu mạng không có các thiết bị mạng hỗ trợ QoS, thì không thể sử dụng QoS.

Tổng kết

QoS là một yếu tố then chốt trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng viễn thông và mạng máy tính. Việc áp dụng QoS không chỉ giúp cải thiện trải nghiệm người dùng mà còn tạo ra cơ hội kinh doanh cho các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông. Hi vọng bài viết trên đã giúp bạn nắm rõ được QoS là gì? Chức năng, vai trò và tầm ảnh hưởng của QoS trong mạng. Nếu còn bất kỳ thắc mắc nào khác, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ.