Nghiên cứu các phương pháp phân luồng dựa trên tốc độ vào phân luồng max min và khả năng ứng dụng vào mạng đa dịch vụ NGN

1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐỖ VĂN LONG NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN LUỒNG DỰA TRÊN TỐC ĐỘ VÀO – PHÂN LUỒNG MAX - MIN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀO MẠNG ĐA DỊCH VỤ NGN Chuyên ngành: TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH Mã số: 60.48.15 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 2 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. VŨ NGỌC PHÀN Phản biện 1: ……………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 3 PHẦN I: MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong thời đại công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ. Người ta đang nói đến một nền kinh tế tri thức , một chính phủ điện tử, một siêu xa lộ thông tin, văn phòng ảo,… Nhu cầu viễn thông đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu trong đời sống xã hội bởi những lợi ích và hiệu quả mà nó mang lại cho cuộc sống của chúng ta. Chính vì vậy mà viễn thông đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy các ngành kinh tế khác phát triển. Nhu cầu trao đổi thông tin, quản lý,… ngày càng đa dạng và phong phú về hình thức (như thoại, hình ảnh, văn bản,…) với những đòi hỏi chất lượng dịch vụ ngày càng cao trong khi các thiết bị phục vụ là có hạn. Nếu không có các biện pháp để nâng cao khả năng phục vụ của mạng, cũng như chiến lược cấp phát tài nguyên hợp lý sẽ dẫn đến tình trạng ùn tắc, thậm chí rã mạng. Để tránh các nguy cơ này cần có các biện pháp, cơ chế để kiểm soát và điều khiển luồng thông tin truyền trong mạng. Đặc biệt trong mạng đa dịch vụ, với những đặc điểm như yêu cầu truyền 4 dữ liệu tốc độ cao, khả năng chia sẻ và dùng chung nguồn tài nguyên có hạn của mạng có thể là nguyên nhân gây tắc nghẽn mạng. Do vậy cần phải đặc biệt quan tâm đến vần đề kiểm soát, điều khiển luồng mạng để xây dựng mô hình quản lý, điều khiển luồng một cách hợp lý nhằm khai thác có hiệu quả khả năng và tài nguyên của mạng nhưng vẫn đảm bảo chất lượng dịch vụ. Mặt khác cũng phải thấy rằng việc truyền thông tin nói chung cũng như dữ liệu nói riêng trong mạng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như khả năng và chiến lược cấp phát tài nguyên của mạng (đường truyền, dung lượng bộ nhớ đệm tại các nút mạng…). Thực tế thường thấy rằng tài nguyên của mạng là có hạn và do vậy nếu không có các biện pháp để kiểm soát và điều khiển luồng dữ liệu sẽ dẫn đến làm giảm khả năng phục vụ của mạng làm cho mạng luôn quá tải không đáp ứng được chất lượng dịch vụ yêu cầu. Với đề tài "Nghiên cứu các phương pháp phân luồng dựa trên tốc độ vào - phân luồng max-min và khả năng ứng dụng vào mạng đa dịch vụ NGN", luận văn này muốn đi sâu tìm hiểu những giải pháp làm sao vừa khai thác tối đa tài nguyên mạng vừa đảm bảo thỏa mãn những yêu cầu 5 QoS của người sử dụng. Nội dung chính của luận văn được trình bày trong 3 chương sau: Chương I: Tổng quan về mạng đa dịch vụ và điều khiển phân luồng. Chương II: Các phương pháp điều khiển phân luồng dựa trên tốc độ vào – điều khiển phân luồng max- min Chương III: Ứng dụng thuật toán điều khiển phân luồng max-min vào mạng đa dịch vụ NGN 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích của đề tài nhằm tìm hiểu những giải pháp phân luồng cho mạng đa dịch vụ để đạt hiệu quả khai thác tốt nhất tài nguyên mạng đồng thời thỏa mãn được những yêu cầu chất lượng của từng dịch vụ khác nhau, có khả năng ngăn ngừa và chống tắc nghẽn mạng. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Có nhiều cấu hình mạng đa dịch vụ. Trong luận văn này tập trung vào vấn đề phân luồng trên mạng NGN. 4. Phương pháp nghiên cứu Sử dụng các tài liệu khoa học đã công bố trong và 6 ngoài nước, các giáo trình giảng dạy của các trường, các tài liệu lưu hành nội bộ, các ý kiến của các thầy và các chuyên gia. Phân tích và tổng hợp các kiến thức thu được. PHẦN II: NỘI DUNG Chương I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐA DỊCH VỤ VÀ ĐIỀU KHIỂN LUỒNG 1.1. Khái quát về mạng đa dịch vụ 1.1.1. Tổng quan về mạng viễn thông Thông tin liên lạc đóng vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống, hầu hết cuộc sống của chúng ta luôn gắn liền với một dạng trao đổi thông tin nào đó. Các dạng trao đổi thông tin thường gặp như: đàm thoại, đọc sách, gửi và nhận thư, xem phim, .v.v. có rất nhiều dạng khác nhau về trao đổi thông tin liên lạc, trong đó thông tin số liệu là một phần rất quan trọng. 1.1.1.1. Chức năng mạng viễn thông 1.1.1.2. Các thành phần trong mạng viễn thông 1.1.2. Khái niệm mạng đa dịch vụ Hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm. 7 Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai thác nhận thấy rằng “sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN” là chắc chắn xảy ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp - băng rộng, cơ bản - đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay và từ đó một mạng tích hợp được các yêu cầu trên được ra đời và gọi là mạng đa dịch vụ. 1.2. Yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) Chất lượng dịch vụ (QoS) là một thuật ngữ được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hiểu một cách đơn giản QoS là các cơ chế, công cụ đảm bảo cho các mức dịch vụ khác nhau thỏa mãn các tiêu chuẩn về băng thông và thời gian trễ cần thiết cho một ứng dụng đặc biệt nào đó. 8 1.2.1. Các thông số QoS 1.2.1.1. Băng thông 1.2.1.2. Độ trễ 1.2.1.3. Nghẽn 1.2.1.4. Jitter (Biến động trễ) 1.2.1.5. Độ rớt gói, mất gói tin 1.2.1.6. Tính sẵn sàng (Độ tin cậy) 1.2.2. Kết quả nghiên cứu đánh giá về chất lượng dịch vụ 1.2.2.1. Tài liệu của các tổ chức quốc tế ETSI 123.107 V10.2.0 (2012-01) 1.2.2.2. Tài liệu của các tổ chức quốc tế ETSI 122.105 V10.0.0 (2011-05) 1.3. Mạng đa dịch vụ NGN Sự phát triển nhanh của các dịch vụ dữ liệu đòi hỏi có một sự chuyển biến trong việc xây dựng, quản lý và khai thác mạng. Có thể nói sự ra đời của mạng thế hệ mới NGN sẽ thoả mãn được yêu cầu tăng trưởng nhanh của lưu lượng dữ liệu và cả lưu lượng thoại trong thời gian tới. Trong chương này Tôi sẽ phân tích tổng quan về các đặc 9 điểm và kiến trúc mạng NGN cũng như các tham số đánh giá chất lượng dịch vụ mạng. 1.3.1. Khái niệm Đây là những khái niệm chung của NGN  Mạng hội tụ  Mạng phân phối  Mạng đa dịch vụ  Mạng nhiều lớp 1.3.2. Các đặc điểm của mạng NGN Dưới đây là trình bày một số đặc trưng dịch vụ quan trọng trong môi trường NGN:  Liên lạc thông tin rộng khắp, thời gian thực, đa phương tiện - đảm bảo độ tin cậy, thân thiện trong việc liên kết mọi người.  Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm thay thế các thiết bị tổng đài chuyển mạch phần cứng cồng kềnh.  Nhiều mạng thông minh được phân bố trên toàn mạng.  Dễ dàng sử dụng.  Quản lý và chế tạo các dịch vụ cá nhân 10  Quản lý thông tin thông minh 1.3.3. Kiến trúc dịch vụ của mạng thế hệ mới Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau:  Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú, đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện.  Mạng có cấu trúc đơn giản.  Nâng cao hiệu quả sử dụng chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai thác và bảo dưỡng.  Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới.  Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao của mạng. 1.3.4. Dịch vụ trong mạng NGN Mạng thế hệ mới NGN là bước kế tiếp của thế giới viễn thông, có thể được hiểu là mạng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, khả năng điều khiển thông minh dịch vụ hoặc cuộc gọi. Khả năng điều khiển thông minh này thường hỗ trợ cho tất cả các loại dịch vụ trên mạng truyền thông. [...]... cả các kết nối đều đã tìm được điểm tắc nghẽn 2.5 Tổng kết chương Phương pháp điều khiển phân luồng dựa trên tốc độ vào trong đó thuật toán điều khiển phân luồng max- min đã cho ta thấy được hiệu quả của nó Chương II đã nêu tổng quan về vấn đề phân luồng dựa trên tốc độ vào và đi sâu vào phương pháp phân luồng max- min nghiên cứu thuật toán phân luồng max- min. Từ đó, ta thấy rằng thuật toán 18 max- min. .. trong việc điều khiển phân luồng để tận dụng các thiết bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa Chương II: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN LUỒNG DỰA TRÊN TỐC ĐỘ VÀO – ĐIỀU KHIỂN PHÂN LUỒNG MAX- MIN 2.1 Tổng quan về phương pháp điều khiển luồng dựa trên tốc độ vào 2.1.1 Giới thiệu chung Như đã chỉ ra trong phần trước, khó khăn của phương pháp điều khiển luồng bằng cửa sổ có kích... – min 3.3 Tổng kết chương Trong chương này, Tôi đã ứng dụng được phương pháp phân luồng max- min vào trong mạng đa dịch vụ NGN cho thấy thuật toán max- min sử hiệu quả như nào cho mạng NGN. Từ đó Tôi mô phỏng phân luồng đó và đưa ra được đánh giá của việc phân luồng, ưu điểm về tính bình đẳng và hiệu quả trong khi sự mất gói là rất hiếm III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Phân luồng trên mạng là một vấn đề khó và. .. số dịch vụ mạng cơ bản trên mạng NGN - Dịch vụ thoại - Dịch vụ dữ liệu - Dịch vụ đa phương tiện - Dịch vụ mạng riêng ảo - Tính toán mạng công cộng - Bản tin hợp nhất (Unified Messaging) 1.3.6 Các tham số đánh giá chất lượng mạng Như đã phân tích ở trên, mạng NGN là mạng hạ tầng thông tin dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, nên việc đánh giá chất lượng mạng chủ yếu dựa trên yêu cầu chất lượng (QoS) trên. .. trên tốc độ vào và đi sâu phân tích thuật toán phân luồng max- min, ứng dụng 24 vào mạng đa dịch vụ NGN Mặc dù nội dung luận văn chưa có những nghiên cứu ứng dụng thực tế, nhưng các kiến thức được tổng hợp và phân tích trong luận văn có thể làm tiền đề cho các kết quả nghiên cứu sâu hơn về mở rộng và phát triển các dịch vụ mạng có yêu cầu về vấn đề phân luồng Trên cơ sở những kết quả đã đạt được của luận... bộ đệm là khả năng đảm bảo việc sử dụng bộ đệm của các người dùng, các ứng dụng hay kết nối là công bằng 2.3 Các phương pháp điều khiển luồng dựa trên điều chỉnh tốc độ vào 2.3.1 Kết hợp định tuyến tối ưu và điều khiển luồng Chúng ta sẽ xem xét khả năng kết hợp định tuyến và điều khiển luồng end-to-end trong mạng subnet bởi việc điều chỉnh thích nghi cả định tuyến biến thiên và các tốc độ vào môi trường... thước cố định là độ trễ trung bình của mỗi gói tăng tỉ lệ với các 14 quá trình điều khiển luồng Vì vậy chúng ta sẽ xem xét vấn đề điều khiển luồng dựa trên cơ sở điều chỉnh tốc độ vào 2.1.2.Mục đích của điều khiển luồng dựa trên tốc độ vào Mục đích của điều khiển luồng dựa trên tốc độ vào cũng giống như mục đích của các điều khiển phân luồng khác: - Tối ưu hóa thông lượng sử dụng của mạng - Giảm trễ... hỏi các kiến thức liên quan như các dịch vụ, lưu lượng, đường truyền Đây là một lĩnh vực đang rất được quan tâm nhằm tìm ra giải pháp tối ưu trong việc sử dụng hiệu quả các dịch vụ cũng như tài nguyên mạng, đặc biệt quan trọng khi ứng dụng trong quy hoạch, thiết kế, điều hành và quản lý mạng Luận văn mới chỉ tập trung vào việc tìm hiểu và trình bày về vấn đề phân luồng dựa trên tốc độ vào và đi sâu phân. .. giữa hai nút mạng kế tiếp trên đường truyền Mỗi nút mạng có các cửa sổ độc lập dùng cho các kênh làm việc khác nhau (kênh ảo) 1.4.2.3 Phương pháp Isarithmic Phương pháp điều khiển luồng Isarithmic được xem như một phiên bản của điều khiển luồng bằng cửa sổ do đó có một cửa sổ chung duy nhất cho toàn mạng 1.4.3 Phương pháp điều khiển luồng dựa trên tốc độ vào Tôi sẽ phân tích kỹ phương pháp này trong... max- min. Từ đó, ta thấy rằng thuật toán 18 max- min được sử dụng nhiều hơn các thuật toán khác do nó đảm bảo hội tụ đến tính hiệu quả và bình đẳng trong mạng Chương III: ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN PHÂN LUỒNG MAX- MIN VÀO MẠNG NGN 3.1 Điều khiển phân luồng trên mạng NGN Xu hướng phát triển là tiến tới hội tụ về mạng và hội tụ về dịch vụ Tài nguyên của mạng thì có giới hạn trong khi nhu cầu truyền thông tin . ĐỖ VĂN LONG NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN LUỒNG DỰA TRÊN TỐC ĐỘ VÀO – PHÂN LUỒNG MAX - MIN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀO MẠNG ĐA DỊCH VỤ NGN Chuyên ngành:. đáp ứng được chất lượng dịch vụ yêu cầu. Với đề tài " ;Nghiên cứu các phương pháp phân luồng dựa trên tốc độ vào - phân luồng max- min và khả năng ứng