Tối ưu hóa quá trình quản lý vị trí thuê bao trong mạng di động thế hệ sau

Chia sẻ: Thái Duy Ái Ngọc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

181
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tối ưu hóa quá trình quản lý vị trí thuê bao trong mạng di động thế hệ sau i. Giới thiệu ii. Mô hình cập nhật vị trí thuê bao iii. Hệ phương trình tối ưu iv. Thuật toán v. Giải pháp quản lý vị trí thuê bao DMIP vi. Kết quả mô phỏng vii. Kết luận

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tối ưu hóa quá trình quản lý vị trí thuê bao trong mạng di động thế hệ sau

Tối ưu hóa quá trình quản lý vị trí thuê bao trong mạng di động thế hệ sau An Optimal Solution to Location Management in Next Generation Wireless Networks Đinh Văn Dũng Các tổ chức tiêu chuẩn và dự án mạng di động thế hệ Abstract: The next generation wireless networks vision requires efficient handoff management schemes that sau như ITU-T, IETF, 3GPP và 3GPP2 đang chờ đợi support mobile users with seemless migration between các đề xuất quản lý di động hữu hiệu nhằm đáp ứng mobile networks while providing high bit rate services. yêu cầu cao của mạng thế hệ sau: tích hợp công nghệ This paper proposes a Markov decision based model to và dịch vụ đa dạng. location management optimization problems. The proposed Có thể phân loại các giao thức quản lý di động optimal location management solution can be applied to trong mạng IP thành 2 nhóm: quản lý di động diện the IP based or ATM based next generation wireless rộng (Macro-mobility) và quản lý di động cục bộ networks. In this paper, DMIP which is an application of (Micro-mobility). Năm 1996, phiên bản tiêu chuẩn the proposed model to Cellular IP- a micromobility RFC.2002 được IETF đưa ra có tên là Mobile-IP proposal to IETF is also described. Finaly, it presents a performance analysis of the DMIP solution compared to nhằm giải quyết vấn đề quản lý di động thuê bao the existing proposals such as Cellular IP, Hawaii, and Internet trong diện rộng. Sau đó là đề xuất nhằm khắc HMIP. The evaluation has been archieved under NetSim- phục nhược điểm không tối ưu của tuyến kết nối khi xG environment (x-Generation wireless Network thuê bao chuyển vùng [1]. Nếu như lúc khởi điểm các Simulator). nghiên cứu dành cho IPv4 thì sau này phiên bản IPv6 đã được hỗ trợ tối đa chức năng quản lý di động. I. GIỚI THIỆU Có thể phân loại các nghiên cứu về quản lý di động Mạng thông tin di động thế hệ sau với công nghệ cục bộ (Micro-mobility) thành các nhóm con sau: ATM và IP là bước đột phá từ thế hệ di động 2G và − Phân cấp (Hierarchical Mobility) 3G. Xu thế phát triển này đã đặt ra yêu cầu cho giới − Phân cấp kiểu Tunneling (Hierarchical Tunneling) nghiên cứu là cần tìm ra phương pháp quản lý di động − Quản lý di động tại tầng IP (Mobile-Specific đáp ứng được nhu cầu của thuê bao với tốc độ di chuyển khác nhau, mạng có kích cỡ tế bào khác nhau Routing) và dịch vụ băng rộng. Quản lý di động theo nguyên tắc phân cấp xử lý sự Trong những năm qua, nhiều trung tâm nghiên cứu di động một cách cục bộ và độc lập với hệ thống mà và trường đại học đã đưa ra các phương pháp quản lý thuê bao đăng ký HA (Home Agent) nhằm giảm ảnh di động trong mạng ATM [1][5]. Bên cạnh đó, nhiều hưởng của sự di động lên chất lượng dịch vụ. Vì vậy nghiên cứu đã tập trung vào đề xuất các phương pháp địa chỉ IP của thuê bao di động (MT) không còn phản quản lý di động trong mạng cục bộ nhằm hỗ trợ các ánh vị trí vật lý của nó. Thay vào đó, HA chỉ cần biết dịch vụ phi kết nối [2]. Có thể điểm qua một số kết địa chỉ IP của bộ định tuyến gốc (Gateway) của các quả nổi bật như: Cellular IP, Hawaii và HMIP [3][7]. trạm gốc – vùng mà thuê bao đang di chuyển. Mạng
không cần phải thông báo về vị trí của thuê bao với của MT vào thời điểm n bằng biến ngẫu nhiên an. HA khi thuê bao đang di chuyển. Giao thức quản lý di Kiểu hành động mà MT chọn (ra quyết định) phụ động bảo đảm các gói tin gửi tới MT qua bộ định thuộc vào vị trí thuê bao so với vị trí ra quyết định tuyến gốc được chuyển tới trạm gốc mà MT đang kết trước. Ta biểu diễn trạng thái này qua tập S. Trạng nối vào. Để có thể định tuyến như vậy, giao thức cần thái vị trí s∈S chứa các thông tin như: khoảng cách tới duy trì một cơ sở dữ liệu cục bộ giúp cho việc ánh xạ vị trí ra quyết định lần trước, khoảng cách tới vùng từ địa chỉ IP sang “địa chỉ IP cục bộ” trong mạng mà giáp ranh giữa hai tế bào, số tế bào vô tuyến đã đi qua, MT đang kết nối. Có thể phân loại tiếp 2 kiểu quản lý v.v... Ta có thể biểu diễn quá trình quản lý vị trí thuê di động có cấu trúc quản lý theo nguyên tắc phân cấp bao theo 2 mô hình: quá trình liên tục (mạng ra quyết này là: phân cấp kiểu Tunneling và quản lý di động định tại bất kỳ thời điểm nào) và quá trình rời rạc (giả tại tầng IP. thiết quá trình ra quyết định và xử lý chỉ xẩy ra tại các thời điểm rời rạc σn). Đối với quá trình rời rạc, ta biểu Kết quả đánh giá các công trình nghiên cứu liên quan đến quản lý vị trí thuê bao cho thấy vấn đề ra diễn trạng thái thuê bao tại thời điểm ra quyết định n quyết định thực hiện cập nhật vị trí thuê bao di động qua biến ngẫu nhiên sn ; khoảng thời gian giữa hai vẫn chưa giải quyết được. Nói cách khác, còn thiếu thời điểm ra quyết định σn và σn+1 được ký hiệu qua những nghiên cứu nhằm đưa ra mô hình giải tích làm τn+1 . Đối với quá trình liên tục, ta biểu diễn trạng thái tiền đề cho các bài toán tối ưu về quản lý di động. thuê bao tại thời điểm ra quyết định t qua biến ngẫu Trong bối cảnh như vậy, tác giả đã chọn mục tiêu nhiên st. Trên thực tế, thuê bao ở trạng thái sn sau đó nghiên cứu xây dựng bài toán tối ưu quá trình quản lý mới chuyển sang st. Hàm c(s,a) biểu diễn chi phí báo di động cho mạng thế hệ sau và tìm lời giải. hiệu khi thuê bao ra quyết định a ở trạng thái s. Bài báo được trình bày theo 7 phần. Phần đầu đưa Quy tắc miêu tả quá trình mạng lựa chọn phương ra tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu và phương pháp pháp quản lý vị trí thuê bao thích ứng tại các thời tiếp cận để giải quyết vấn đề. Phần 2-6 là những kết điểm ra quyết định. Gọi quy tắc là hàm at. Hàm này quả đã đạt được, bao gồm mô hình ra quyết định biểu thị quyết định cập nhật vị trí thuê bao tại thời Markov, hệ phương trình tối ưu, thuật toán để giải, điểm t và thuê bao đang ở trạng thái s. Gọi phương án giải pháp DMIP và kết quả mô phỏng. Cuối cùng, Π phần Kết luận đưa ra phân tích các kết quả đã đạt là chuỗi các quy tắc π =( a1 , a 2 ,...). Ký hiệu là được và hướng nghiên cứu tiếp. tập các phương án. Đặt cu ( sn , an ) là chi phí báo hiệu II. MÔ HÌNH CẬP NHẬT VỊ TRÍ THUÊ BAO để thuê bao cập nhật vị trí khi MT ở trạng thái sn và Gọi thời điểm MT bắt đầu xử lý việc cập nhật vị trí có quyết định an . Đặt c p ( s d (T ) ) là chi phí mạng tìm thuê bao là: σ0 σ1 σ2 , ... Tại các thời điểm này, thuê vị trí hiện tại của thuê bao trước khi sử dụng dịch vụ bao có thể cập nhật lại vị trí hiện thời của mình trong (thiết lập cuộc gọi cho dịch vụ có kết nối hoặc truy mạng ATM, hay cập nhật bảng định tuyến trong mạng π nhập dịch vụ phi kết nối). Gọi C LM ( s ) là chi phí IP di động. Gía trị σ0 =0 nghĩa là σ0 là thời điểm kết quản lý vị trí thuê bao trung bình (LM-Location thúc cuộc gọi. Gọi thời điểm bắt đầu cuộc gọi tiếp là Management) để MT sử dụng phương án π ở trạng biến ngẫu nhiên T. Biến ngẫu nhiên d(T) biểu diễn thái s để cập nhật vị trí thuê bao giữa hai lần sử dụng thời điểm ra quyết định cuối cùng của MT, trước khi dịch vụ kề nhau (chi phí quản lý vị trí trong thời gian cuộc gọi tiếp được thiết lập vào thời điểm T. thuê bao rỗi). Có thể biểu diễn giá trị này như ở công Gọi tập A={Y,N} là quyết định của thuê bao di thức (1). động. Ở đây, Y ký hiệu trạng thái thuê bao ra quyết định và N là trạng thái bỏ qua. Biểu diễn hành động
phương trình tối ưu như sau: ⎧ d (T ) ⎫ C LM ( s ) = E sπ ⎨ ∑ cu ( s n , a n ) + c p ( s d (T ) )⎬ π (1) ⎧∞ ⎫ ⎩ n =0 ⎭ C LM ( s ) = min E sπ ⎨∑ e − µσ n c LM ( sn , an )⎬ (4) ⎩ n =0 ⎭ Biểu thức (1) thể hiện sự thoả hiệp giữa chi phí cập nhật vị trí thuê bao (sử dụng kênh vô tuyến, kênh Như vậy, hàm mục tiêu là tổng chi phí để quản lý vị mạng cố định, cập nhật cơ sở dữ liệu tại các nút mạng, trí thuê bao. Khi thiết kế các giao thức quản lý di v.v...) và chi phí tìm kiếm vị trí thuê bao trong cơ sở động, người ta đã xét đến các tiêu chí tối ưu về chất dữ liệu tại các nút mạng. Nếu thường xuyên cập nhật lượng dịch vụ cũng như một số chỉ tiêu liên quan đến vị trí thuê bao thì sử dụng nhiều tài nguyên khan hiếm chất lượng của quá trình chuyển vùng, vì vậy trong của mạng (như kênh vô tuyến) song chi phí tìm kiếm bài toán tối ưu quá trình quản lý vị trí thuê bao này, ta c p ( s d (T ) ) giảm và ngược lại. không xét đến các ràng buộc kèm theo. π Triển khai (1), tác giả đã tìm thấy C LM ( s ) như ở IV. THUẬT TOÁN công thức sau: Có nhiều phương pháp để giải bài toán tối ưu (4) ⎧ ∞ − µσ n ⎫ C LM ( s ) = E s ⎨∑ e π π như: quy trình lặp theo giá trị hàm, quy trình lặp theo c LM ( s n , an )⎬ (2) ⎩ n =0 ⎭ giá trị phương án và quy hoạch tuyến tính [4]. Tuy ở đây: nhiên phương pháp quy trình lặp theo giá trị hàm c LM ( s n , an ) = cu ( sn , an ) + (1 − e − µτ n +1 )c p ( sn ) thường được sử dụng để giải bài toán tối ưu quá trình (3) ra quyết định Markov. Áp dụng quy trình này để xây Như vậy c LM ( s n , a n ) chính là chi phí để quản lý vị dựng thuật toán giải bài toán tối ưu hoá quản lý vị trí trí thuê bao di động trong khoảng thời gian từ σn đến thuê bao. Có thể mô tả thuật toán tìm được như sau: σn+1, cho biết thuê bao ra quyết định an khi ở trạng 0 1. Gán C LM ( s ) =0 cho mỗi trạng thái của thuê bao thái sn. Biểu thức (2) là chi phí quản lý vị trí thuê bao di động s∈S. Đặt ε>0 và n=0. di động trung bình của quá trình ra quyết định Markov 2. Với mỗi trạng thái của thuê bao di động s∈S, tính với tốc độ 1/µ và thời gian vô hạn. n+ C LM1 ( s ) : III. HỆ PHƯƠNG TRÌNH TỐI ƯU ⎧∞ ⎫ C LM1 ( s ) = min E sπ ⎨∑ e − µσ n c LM ( sn , an )⎬ n+ Gọi π opt là phương án điều khiển tối ưu thuộc tập ⎩ n =0 ⎭ Π . πopt là phương án tối ưu, nếu như: − µτ n +1 Ở đây c LM ( s n , a n ) = cu ( sn , an ) + (1 − e )c p ( s n ) πopt π C LM ( s) ≤ C LM ( s ) với mọi π∈Π 3. Nếu C LM1 ( s ) − C LM ( s ) < ε , thực hiện bước 4. n+ n Một phương án điều khiển được gọi là dừng nếu Nếu không thoả mãn điều kiện này, tăng n lên 1 và như các quy tắc điều khiển đều giống nhau tại bất kỳ quay lại bước 2. thời điểm nào, hay at=a với mọi t. Phương án điều khiển có tính dừng có thể biểu diễn dưới dạng: 4. Với mỗi trạng của thuê bao di động s∈S, tính phương án tối ưu πopt. π 0 =(a, a,...). Mục tiêu là tìm ra phương án điều khiển tĩnh tối ưu để tổng chi phí quản lý vị trí thuê bao V. GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VỊ TRÍ THUÊ BAO π0 C LM ( s ) là bé nhất. DMIP Sử dụng (2) để xây dựng phương trình tối ưu dạng Các đề xuất quản lý di động như Cellular IP (CIP), Bellman. Gọi C LM ( s ) là tổng chi phí quản lý vị trí Hawaii và HMIP đã khắc phục nhược điểm của thuê bao khi MT đang ở trạng thái s. Ta viết hệ Mobile IP là gửi thông tin quản lý di động về HA khi
MT di chuyển trong mạng cục bộ nơi không đăng ký 1. Mô hình mô phỏng thuê bao [2][7]. Hơn nữa, CIP đưa ra hai dạng cơ sở Mô hình Cellular IP được xây dựng dựa theo bản dữ liệu: Routing Cache (RC) và Paging Cache (PC). thảo draft-ietf-mobileip-cellularip-00, được đề xuất RC dùng để cập nhật vị trí thuê bao nhằm định tuyến lên tổ chức tiêu chuẩn IETF gần đây nhất. Phần mềm các gói tin đến đúng trạm gốc mà thuê bao đang kết có thể hỗ trợ hai chế độ chuyển vùng Hard Handoff và nối khi thuê bao đang sử dụng dịch vụ (Active). Trong Soft Handoff. Mô hình Hawaii dựa theo bản thảo trường hợp thuê bao không sử dụng dịch vụ (Idle), draft-ietf-mobileip-hawaii-00. Hai phương pháp UNF thông tin cập nhật vị trí thuê bao sẽ ít thường xuyên (Unicast NonFowarding) và MSF (Multiple Stream hơn RC và được ghi vào PC. Đây là giải pháp nhằm Fowarding) của đề xuất này cũng được mô hình hoá. tiết kiệm tài nguyên mạng khi quản lý vị trí thuê bao. Đề xuất HMIP được mô hình hoá theo cấu trúc mạng Tuy nhiên, CIP đã đưa ra các chu kỳ cập nhật PC và 2 tầng với các thành phần là GFA (bộ định tuyến gốc) RC cố định trong suốt thời gian thuê bao truy nhập và FA (trạm gốc). mạng. Điều này dẫn đến sự tiêu phí nguồn tài nguyên Trong mạng di động được mô phỏng, nút R0 là bộ mạng không cần thiết khi thuê bao di chuyển. định tuyến ở vị trí gốc của mạng di động hình cây. Nhằm khắc phục nhược điểm của các giao thức Các bộ định tuyến R1-5 nằm ở vị trí “lá” của mạng. quản lý di động cục bộ trong đó có Cellular IP, tác giả Các trạm gốc BS1-4 là các điểm truy nhập của thuê đề xuất giải pháp DMIP (Dynamic Mobile IP). Đây là bao di động MT. Để tạo lưu lượng tới thuê bao di một ứng dụng của giải pháp ra quyết định tối ưu động, ta kết nối đầu cuối mạng cố định (CH) vào Markov được trình bày ở phần trên để MT chọn thời mạng di động. điểm tối ưu gửi thông tin về vị trí thuê bao. Để xử lý Trong cấu hình mô phỏng mạng Cellular IP, các bản chất ngẫu nhiên của mạng di động, DMIP chọn trạm gốc BS(i) và bộ định tuyến R(i) đóng vai trò của chu kỳ gửi thông tin báo hiệu là động, khi thuê bao nút mạng Cellular IP, R0 đóng vai trò nút kết nối ra không sử dụng dịch vụ. Với mục tiêu là tối thiểu tổng mạng Internet. Trong mô hình Hawaii, tất cả các nút lưu lượng báo hiệu để xử lý khi thuê di chuyển, ta có định tuyến R1-R5, trạm gốc BS1-BS4 đều có chức được tập quyết định tối ưu (chu kỳ gửi gói tin báo năng Hawaii, nút định tuyến gốc là R0. Giả thiết nút hiệu) cho mọi trạng thái của mạng (ví dụ như khoảng di động đang ở trong mạng nơi đăng ký thuê bao, như cách từ thuê bao tới vị trí gửi bản tin Paging Update vậy không cần giao thức Mobile-IP khi CH truyền tin lần trước). Kết quả mô phỏng ở phần sau khẳng định tới MT. được khả năng của DMIP so với 3 giao thức đã được Các bộ định tuyến được kết nối qua hệ thống cáp công bố là: Cellular IP, Hawaii và HMIP. truyền dẫn song công có tốc độ 10Mbit/s. Thuê bao di VI. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG động truy nhập vào mạng di động theo phương thức CSMA/CA (Carrier Sencse Multiple Access with Để đánh giá năng lực của các giao thức quản lý di Collision Avoidance). Các trạm gốc hoạt động ở các động, ta cần xét tới sự ảnh hưởng của các giao thức dải tần khác nhau. Kết quả mô phỏng có được nhờ này lên các dịch vụ cơ bản của mạng hiện có. Việc việc quan trắc quá trình truyền tin từ CH tới một MT. đánh giá tập trung vào sự ảnh hưởng của phương pháp Nhiều mô hình di động của MT đã được khảo sát. MT quản lý di động lên kết nối TCP, lên tổng lưu lượng lấy dữ liệu từ CH qua kết nối FTP với CH. mạng do phát sinh báo hiệu và khả năng triển khai dịch vụ trên diện rộng. Đối tượng được đánh giá là 3 2. Ảnh hưởng của di động lên kết nối TCP giao thức quản lý di động cục bộ Cellular IP, Hawaii, Phần này khảo sát sự ảnh hưởng của phương pháp HMIP của IETF và giao thức được đề xuất DMIP. điều khiển chuyển vùng lên chất lượng truyền tin của Công cụ được sử dụng là phần mềm NetSim-xG [6]. kết nối TCP qua tham số: thứ tự gói tin TCP ở đầu thu
là MT. Nếu ta chọn chu kỳ gửi bản tin cập nhật vị trí lần/phút, ta xác định lưu lượng trung bình theo thời thuê bao một cách động theo thuật toán nêu ở trên thì gian hay thông lượng của kết nối TCP giữa CH và thời gian trễ chuyển vùng giảm chỉ còn 1s-1,5s (xem MT khi chuyển tải dữ liệu từ CH tới MT bằng dịch vụ Hình 1). Việc chọn chu kỳ cập nhật bảng định tuyến FTP. Nếu chỉ là kết nối vô tuyến tới mạng di động động theo quá trình ra quyết định Markov đã nâng (tốc độ chuyển vùng =0), thông lượng kết nối TCP có cấp Cellular-IP thành DMIP và giảm sự ảnh hưởng thể đạt tới 1Mbit/s. Nếu thuê bao tăng tốc độ tới 5 lần của phương pháp điều khiển chuyển vùng lên chất chuyển vùng/phút, tương đương với tốc độ chuyển lượng dịch vụ. động là 60 Km/h thì có thể nhận số liệu FTP với tốc độ khoảng 600 Kbit/s. Tuy nhiên thông lượng chỉ còn 200 Kbit/s nếu như tốc độ chuyển vùng của thuê bao 390 Giao thøc c¶ i trên 25 lần/phút. Nếu xét quan hệ giữa thông lượng Sè thø tù g ã i tin TCP 370 tiÕn DMIP kết nối TCP và thời gian, ta sẽ thấy không nhận được 350 gói tin TCP nào trong lúc thuê bao chuyển vùng và 330 310 chưa thông báo được thông tin trạm gốc mới tới các Gia o thøc 290 bộ định tuyến. Phần 2 đã phân tích hiện tượng này Cellu la r IP 270 qua số thứ tự gói tin TCP mà MT nhận được. 250 Đối với mạng Hawaii và HMIP ta cũng thu được 4. 5 5. 5 6. 5 7. 5 8. 5 9. 5 10. 5 Thêi g ian (s) quy luật tương tự như mạng Cellular IP. Nếu so sánh Hình 1. So sánh hai giao thức Cellular IP và giao thức cải đặc tính thông lượng – tốc độ chuyển vùng của 3 giao tiến DMIP thức này với giao thức được đề xuất DMIP, ta sẽ thấy Quy luật tương tự xẩy ra với giao thức Hawaii. Tuy được sự khác nhau về tốc độ biến thiên thông lượng nhiên, giao thức Hawaii có thời gian trễ chuyển vùng kết nối TCP (xem Hình 2). Giải pháp Cellular IP có trong khoảng 1-1,5s. Tương tự ta khảo sát giao thức đặc tuyến thông lượng kết nối TCP giữa MT và CH HMIP. Quy luật tác động của quá trình thuê bao giảm nhanh hơn Hawaii và HMIP khi thuê bao tăng chuyển vùng lên số thứ tự gói tin TCP giống hai giao tốc độ chuyển vùng. thức trên. Thời gian trễ chuyển vùng khoảng 1,5s. Đây chính là điểm hạn chế của Cellular IP, mặc dù Tóm lại cả ba giao thức Cellular IP, Hawai và giao thức này có tính năng nổi trội hơn hai giao thức HMIP đều có quy luật: rơi gói tin TCP khi thuê bao kia là phát triển khá đơn giản, chỉ sử dụng các gói tin chuyển vùng (kết nối sang trạm gốc khác). Thời gian IP thuần tuý để thực hiện báo hiệu cho quản lý di trễ chuyển vùng của Hawaii thấp nhất, sau đó là động. Khi áp dụng giải pháp ra quyết định tối ưu kiểu HMIP, cuối cùng là Cellular IP. Trong khi đó, giao Markov để tạo chu kỳ cập nhật vị trí thuê bao vào thức mới DMIP lại cho phép khả năng hồi phục kết Cellular IP, ta có giao thức DMIP với tính năng nổi nối nhanh hơn Cellular IP nhờ vào giải pháp chọn chu trội hơn về thông lượng. Mặc dù chỉ mới tiếp cận kỳ gửi bản tin Paging Update và Route Update động được mức thông lượng của Hawaii hay HMIP khi tốc theo giải pháp tối ưu là nghiệm của phương trình độ chuyển vùng 25 lần/phút. 3. Ảnh hưởng lên thông lượng TCP Để xác định sự ảnh hưởng của giao thức quản lý di động lên thông lượng của kết nối TCP của MT với mạng Internet, ta khảo sát các kịch bản mô phỏng với các tốc độ chuyển vùng khác nhau của thuê bao di động. Cho tốc độ chuyển vùng từ 0 lần/phút đến 29
20 Cellualar IP 1600 Th«ng l−îng k Õt nè i TCP (Kbit/s) C ellular IP Haw aii 18 Hawaii HMIP 1400 TØ lÖ g ã i TCP thÊ t tho ¸ t (%) 16 DMIP HM IP Poly . (Haw aii) 1200 DM IP 14 Poly . (Cellualar IP) DMI P: tè i − u P o ly. (D M IP ) Poly . (HMIP) 12 1000 Cellu la r I P P o ly. (C ellular IP ) Poly . (DMIP) 10 800 8 600 6 400 4 Cellular IP 2 200 0 0 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 35 Tè c ® é chuyÓn vïng (H andof f/phót) Tè c ® é chuyÓn vïng (Ha nd off/p hót) Hình 3. Ảnh hưởng lên tỉ lệ mất gói tin TCP Hình 2. Thông lượng TCP và tốc độ chuyển vùng Với loại thuê bao có tốc độ chuyển động để có
Tiếp đó, tác giả trình bày thuật toán vòng lặp theo giá Cellular IP TØ l Ö g ã i TCP Ack thÊt t ho¸t (%) trị hàm để có thể áp dụng vào tính toán trong thực tế. 14 Hawaii 12 HM IP Ngoài ra, tác giả đã đề xuất phương pháp DMIP DM IP 10 nhằm tối ưu khả năng hoạt động của giao thức P o ly. (H awaii) 8 P o ly. (C ellular IP ) Cellular IP (CIP) của IETF. DMIP là hệ quả của việc P o ly. (H M IP ) 6 P o ly. (D M IP ) áp dụng mô hình giải tích nhằm tối ưu quá trình gửi 4 thông tin cập nhật vị trí thuê bao di động trong mạng 2 CIP. Kết quả mô phỏng đã làm rõ khả năng của giải 0 0 5 10 15 20 25 30 pháp này so với các giải pháp khác đã được đề xuất Tè c ® é chuyÓn vïng (Handoff/phót) lên IETF. Hình 4. Ảnh hưởng lên tỉ lệ mất gói tin TCP Ack Giao thức Cellular IP hay DMIP có tính năng nổi Khảo sát tiếp tỉ lệ thất thoát các bản tin báo hiệu trội hơn Hawaii và HMIP về sự đơn giản trong việc (xem Hình 5). Vẫn là cơ chế truyền tin, Hawaii và ứng dụng vì không cần thay đổi gì đến cấu hình hiện HMIP vượt trội Cellular trong việc bảo vệ thông tin có của các nút mạng. Tuy nhiên, kết quả mô phỏng báo hiệu. Để có được khả năng này, hai giao thức trên cho thấy, giao thức Hawaii và HMIP nổi trội hơn về đã sử dụng ngay tầng chuyển tải UDP để chuyển khả năng cung cấp thông lượng TCP cho đầu cuối với thông tin báo hiệu trước khi qua tầng IP, trong khi tốc độ chuyển vùng khác nhau. Hơn nữa, hai giao Cellular IP đóng gói ngay thông tin vào gói IP. thức này còn có cơ chế bảo vệ bản tin dữ liệu dịch vụ Với cơ chế gửi bản tin báo hiệu động, DMIP đã làm và báo hiệu tốt hơn Cellular IP. giảm tỉ lệ thất thoát gói tin báo hiệu trung bình là 30% Khi quan trắc mối quan hệ giữa lưu lượng báo hiệu xuống còn 10%. Tuy nhiên với cơ chế truyền tin và chu kỳ gửi gói tin báo hiệu từ thuê bao ở Cellular thẳng qua gói IP, các bộ định tuyến không phân biệt IP, ta thấy nếu chu kỳ bé thì thời gian phục hồi kết được gói tin dạng báo hiệu hay không, như vậy các nối TCP sau khi thuê bao chuyển kết nối sang trạm nút có quyền xoá gói tin ra khỏi hàng đợi. Vì vậy gốc khác nhanh hơn. Tuy nhiên sẽ tốn nhiều tài DMIP vẫn chưa mang lại được chất lượng truyền tin nguyên mạng để xử lý các gói tin này. Trong môi báo hiệu như Hawaii hay HMIP. trường “khan hiếm” kênh như truy nhập vô tuyến thì đây là một hiện tượng nên tránh. Ngược lại, nếu giảm TØ lÖ gãi tin b¸o hiÖu thÊt tho¸t (%) 40 Ce llular I P Hawaii 35 chu kỳ cập nhật vị trí thuê bao thì sẽ ảnh hưởng đến HMI P 30 DMI P chất lượng dịch vụ vì các gói tin bị định tuyến sai đến 25 Po ly. (Hawaii) Po ly. (Cellular I P) 20 trạm gốc cũ sẽ nhiều hơn. Po ly. (HMI P) 15 Po ly. (DMI P) Nhằm khắc phục nhược điểm của Cellular IP và giữ 10 5 nguyên tính đơn giản vốn là khả năng nổi trội của nó, 0 0 5 10 15 20 25 30 tác giả đã đề xuất giao thức DMIP. Đây là một ứng Tèc ®é chuyÓn vïng (Handoff/phót) dụng của giải pháp ra quyết định tối ưu Markov được Hình 5. Ảnh hưởng lên tỉ lệ mất gói báo hiệu trình bày. Để xử lý bản chất ngẫu nhiên của mạng di động, DMIP chọn chu kỳ gửi thông tin báo hiệu là VII. KẾT LUẬN động, khi thuê bao đang sử dụng hay không sử dụng Bài báo đã trình bày kết quả tối ưu hoá quá trình dịch vụ. Với mục tiêu là tối thiểu tổng lưu lượng báo quản lý vị trí thuê bao trong mạng thế hệ sau với công hiệu để xử lý khi thuê bao di chuyển, ta có được tập nghệ ATM và IP. Với việc áp dụng mô hình ra quyết quyết định tối ưu (chu kỳ gửi gói tin báo hiệu) cho định Markov, tác giả đã biến đổi hàm mục tiêu về mọi trạng thái của mạng. dạng chính tắc của hệ phương trình tối ưu Bellman. Tuy nhiên, vẫn còn một số vấn đề sau cần nghiên
cứu tiếp: [4] PUTERMAN M. L., Markov Decision Processes: Discrete Stochastic Dynamic Programming. John − Ứng dụng giải pháp quản lý vị trí thuê bao trong bài Wiley & Sons, Inc., 1994. báo này cho các giao thức khác − Mở rộng bài toán tối ưu cho các mô hình di chuyển [5] DINH V. D., “Mobility Management in Wireless ATM khác nhau của thuê bao và ràng buộc về chất lượng networks,” Master Thesis, School of Electrical Engineering, University of Technology, Sydney (UTS), dịch vụ Australia, November, 1996. − Ứng dụng mạng Neuron để dự báo hướng chuyển động của thuê bao di động. Cùng với mô hình ra [6] TRAN V. T., DINH V. D. ET AL., “NetSim-ATM: An quyết định Markov để phát triển tiếp bài toán tối ưu Open ATM Network Simulation Suite,” it has been hoá quản lý di động. accepted for publishing in the Proceeding of the Joint 4th IEEE International Conference on ATM and High TÀI LIỆU THAM KHẢO Speed Intelligent Internet (ICATM2001), Apr. 23-25, 2001, Seoul, Korea. [1] AKYILDIZ F.I., J.MCNAIR, J. HO, H. UZUNALIOGLU, AND W. WANG, “Mobility [7] DINH V. D., TRAN V. T. ET AL., “Mobile IP Managemment in Next Generation Wireless Systems ,” Technology and the Future Applications,” Proceeding Proc. IEEE, Vol. 87, No. 8, Aug. 1999, pp. 1347--84. of the 26th Asian Info-Communications Conference [2] A. T. CAMPBELL ET AL., “IP Micro-Mobility (AIC-26), Doc. 60, Nov. 6-9, 2001, Hanoi, Vietnam. Protocols, “ ACM SIGMOBILE Review. Vol. 4, No.4., pp. 45-54, Oct. 2001. Ngày nhận bài: 9/12/2002 [3] A. T. CAMPBELL ET AL., Comparison of IP Micro- mobility Protocols, IEEE Wireless Communications, pp. . 72-82, Feb. 2002. SƠ LƯỢC TÁC GIẢ ĐINH VĂN DŨNG Tốt nghiệp kỹ sư Viễn thông khóa 1984-1989 tại Đại học Bưu điện Odessa (Liên Xô cũ). Tốt nghiệp Thạc sỹ Kỹ thuật Viễn thông khóa 1995-1996 tại Đại học Công nghệ Sydney, Australia Từ năm 1990 đến nay làm việc tại Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện. Hiện là nghiên cứu sinh khóa 5, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. Hướng nghiên cứu chính hiện nay: Mobility Management, Networks Performence Analysis, Simulation Optimization, and Network Design. Email: adlien@hn.vnn.vn.