Luận văn Cao học: Thuật toán điều khiển tắc nghẽn WLDA+

Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+<br /> <br /> 2007<br /> <br /> ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Nguyễn Hồng Đoàn<br /> <br /> THUẬT TOÁN<br /> ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN WLDA+<br /> <br /> Ngành: Công nghệ thông tin<br /> Chuyên ngành: Mạng và truyền thông<br /> Mã số: 1.01.10<br /> <br /> LUẬN VĂN THẠC SĨ<br /> <br /> NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:<br /> <br /> PGS, TS. Nguyễn Đình Việt<br /> <br /> Hà nội – 2007<br /> <br /> Lời cảm ơn<br /> Trang 1<br /> <br /> Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+<br /> <br /> 2007<br /> <br /> Mục lục<br /> Bảng thuật ngữ viết tắt .................... Error! Bookmark not defined.<br /> Danh mục các hình vẽ ...................... Error! Bookmark not defined.<br /> Mở đầu ............................................................................................ 4<br /> Chương 1 Giới thiệu ...................................................................... 7<br /> I. Internet và các mô hình tham chiếu ............................................................................. 7<br /> 1. Lịch sử phát triển mạng Internet và bộ giao thức TCP/IP ................................. 7<br /> 2. Các mô hình tham chiếu .................................................................................... 8<br /> II. Một số giao thức phổ biến .........................................Error! Bookmark not defined.<br /> 1. Giao thức TCP ................................................. Error! Bookmark not defined.<br /> 2. Giao thức UDP:................................................ Error! Bookmark not defined.<br /> 3. Giao thức RTP ................................................. Error! Bookmark not defined.<br /> <br /> Chương 2 Cơ chế điều khiển lưu lượngError! Bookmark not defined.<br /> I. Phát hiện lỗi và điều khiển khắc phục lỗi ...................Error! Bookmark not defined.<br /> 1.Tổng quan ......................................................... Error! Bookmark not defined.<br /> 2. Cơ chế bảo vệ, phát hiện và khắc phục lỗi....... Error! Bookmark not defined.<br /> II. Điều khiển lưu lượng, tránh tắc nghẽn ......................Error! Bookmark not defined.<br /> 1. Cơ chế điều khiển lưu lượng ............................ Error! Bookmark not defined.<br /> 2. Thuật toán điều khiển lưu lượng ...................... Error! Bookmark not defined.<br /> 3. Điều khiển tắc nghẽn trong mạng hỗn hợp có dây và không dây .............Error!<br /> Bookmark not defined.<br /> 4. Kỹ thuật TCP-friendly ..................................... Error! Bookmark not defined.<br /> 5. Lược đồ WLDA+ ............................................. Error! Bookmark not defined.<br /> <br /> Chương 3 Đánh giá hiệu suất giao thức và việc đảm bảo QoS<br /> cho truyền thông đa phương tiện ... Error! Bookmark not defined.<br /> I. Các phương pháp đánh giá hiệu suất giao thức ..........Error! Bookmark not defined.<br /> 1. Giới thiệu chung............................................... Error! Bookmark not defined.<br /> 2. Đánh giá hiệu suất bằng mô hình toán học ...... Error! Bookmark not defined.<br /> 3. Đánh giá hiệu suất bằng đo thực tế .................. Error! Bookmark not defined.<br /> 4. Đánh giá hiệu suất bằng mô phỏng .................. Error! Bookmark not defined.<br /> II. Truyền thông Multimedia và vấn đề đảm bảo QoS ..Error! Bookmark not defined.<br /> 1.Truyền thông đa phương tiện ............................ Error! Bookmark not defined.<br /> 2. Một số mô hình QoS: ....................................... Error! Bookmark not defined.<br /> III. Một số kỹ thuật xử lý hàng đợi ................................Error! Bookmark not defined.<br /> <br /> Chương 4: Đánh giá hiệu suất WLDA+ bằng mô phỏngError! Bookmark no<br /> I. Cơ bản về NS ..............................................................Error! Bookmark not defined.<br /> II. Mô phỏng thuật toán WLDA+ bằng NS ...................Error! Bookmark not defined.<br /> 1. Cấu hình mô phỏng WLDA+........................... Error! Bookmark not defined.<br /> 2. Đánh giá độ chính xác của các lược đồ lỗi. ..... Error! Bookmark not defined.<br /> 3. Đánh giá hiệu suất của các kỹ thuật. ................ Error! Bookmark not defined.<br /> <br /> Trang 2<br /> <br /> Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+<br /> <br /> 2007<br /> <br /> 4. Đánh giá ảnh hưởng của những tỷ lệ lỗi khác nhau trong mạng không dây:<br /> .............................................................................. Error! Bookmark not defined.<br /> 5. Tính khả triển của WLDA+ ............................. Error! Bookmark not defined.<br /> <br /> Kết luận và phương hướng nghiên cứuError! Bookmark not defined.<br /> Kết luận ..........................................................................Error! Bookmark not defined.<br /> Phương hướng nghiên cứu .............................................Error! Bookmark not defined.<br /> <br /> Tài liệu tham khảo ....................................................................... 11<br /> <br /> Trang 3<br /> <br /> Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+<br /> <br /> 2007<br /> <br /> Mở đầu<br /> Các giao thức truyền thông chủ yếu trên Internet được áp dụng ngày<br /> nay vẫn là các giao thức truyền thống như TCP, UDP, IP…Những giao<br /> thức này vẫn đang đáp ứng được yêu cầu thực tế ở một mức độ nhất<br /> định. Ứng dụng phổ biến chạy trên giao thức TCP là File Tranfer<br /> Protocol, World Wide Web, Telnet, HyperText Tranfer Protocol, Simple<br /> Mail Tranfer Protocol v.v. Một số ứng dụng đặc biệt như truyền thông<br /> Multimedia, hội thảo truyền hình trực tuyến, Telephony, xem phim qua<br /> mạng thì triển khai trên giao thức UDP. Tuy nhiên, hiệu suất các ứng<br /> dụng này cũng chưa có được kết quả như mong đợi, nhất là trong môi<br /> trường mạng hỗn hợp giữa mạng có dây và mạng không dây đang dần trở<br /> nên phổ biến. Trong môi trường hỗn hợp, cơ chế điều khiển luồng, điều<br /> khiển tắc nghẽn truyền thống của TCP khó phát huy hết tác dụng do tình<br /> trạng mất dữ liệu, độ trễ các gói tin tăng đột biến không hẳn là dấu hiệu<br /> của tình trạng tắc nghẽn mạng mà còn có thể là do nguyên nhân đường<br /> truyền không dây có tỷ lệ lỗi bit cao, việc triển khai QoS vẫn chưa rộng<br /> rãi. Ngoài ra, với TCP là một giao thức không hỗ trợ truyền Multicast nên<br /> khi truyền tin theo nhóm hay Multicast thì vấn đề quản lý các phiên làm<br /> việc đan xen sẽ rất phức tạp. Giao thức UDP trong các ứng dụng<br /> multimedia thì không có cơ chế phát lại các gói tin dẫn đến không đảm<br /> bảo toàn vẹn dữ liệu, không đảm bảo tính công bằng về đường truyền cho<br /> các giao thức khác khi cùng tham gia truyền tin trên một tuyến đường<br /> mạng, có thể dẫn đến tình trạng các luồng thông tin chạy trên các giao<br /> thức khác mất dần cơ hội truyền cho đến lúc thông lượng trở về 0. Vậy<br /> nên giải pháp cho mạng Internet ngày nay có xu hướng là: một mặt vẫn<br /> tiếp tục nghiên cứu chính sách ưu tiên dịch vụ, đảm bảo chất lượng và<br /> Trang 4<br /> <br /> Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+<br /> <br /> 2007<br /> <br /> triển khai các chính sách này trên các thiết bị mạng mới. Những thiết bị<br /> mạng mới đó vẫn tương thích với các giao thức, thiết bị cũ đang còn tồn<br /> tại. Sau đó, sẽ thay thế dần các thiết bị cũ trên đường truyền Internet bằng<br /> các thiết bị mới hơn, có các kỹ thuật quản lý QoS tốt hơn và tính mở rộng<br /> cao hơn để có được một mạng Internet chất lượng cao. Mặt khác, cải tiến<br /> giao thức với kỹ thuật điều khiển luồng, tránh tắc nghẽn tốt hơn để phục<br /> vụ các ứng dụng multimedia trong môi trường mạng hỗn hợp được hiệu<br /> quả hơn. Một ví dụ: với kỹ thuật WLDA+ được giới thiệu bởi<br /> V.Dorgham Sisalem vào tháng 2 năm 2004 [4] là một thuật toán kiểu<br /> TCP-friendly chạy trong môi trường mạng hỗn hợp. Kỹ thuật này dựa<br /> trên cơ chế điều khiển luồng của giao thức RTP [13] để phân tích các<br /> thông tin về độ trễ, sự mất dữ liệu, băng thông nơi cổ chai của đường<br /> truyền phục vụ cho việc điều khiển tắc nghẽn, đồng thời sử dụng thêm<br /> một số kỹ thuật khác để bóc tách nguyên nhân mất dữ liệu là do đường<br /> truyền hay do tắc nghẽn và có cách xử lý thích hợp nhằm tăng hiệu suất<br /> sử dụng băng thông đồng thời đảm bảo tính công bằng cho các giao thức<br /> khác trên cùng một đường truyền. Việc nghiên cứu tìm hiểu rõ kỹ thuật<br /> này chính là mục tiêu của luận văn. Ngoài ra, để làm sáng tỏ vấn đề luận<br /> văn cũng tìm hiểu, trình bày một số nội dung liên quan như các cơ chế áp<br /> dụng cho việc truyền tải dữ liệu trong mạng hỗn hợp I-TCP, SnoopTCP…, giới thiệu giao thức RTP cùng các khái niệm cơ bản khác như cơ<br /> chế điều khiển tắc nghẽn của TCP, đảm bảo chất lượng dịch vụ trong ứng<br /> dụng multimedia và các phương pháp đánh giá hiệu suất mạng, mô phỏng<br /> mạng dựa trên bộ mô phỏng mạng (Network Simulator) NS-2.<br /> Việc nghiên cứu giao thức WLDA+ nhằm khẳng định tính công bằng<br /> đối với việc chia sẻ đường truyền, tính chính xác của dữ liệu được truyền<br /> đi khi áp dụng cơ chế này và đặc biệt là tính ưu việt khi tách bạch được<br /> hai nguyên nhân gây mất gói tin là do tắc nghẽn hay do đường truyền lỗi<br /> <br /> Trang 5<br /> <br />