hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua internet

Luận văn Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Lời nói đầu Cùng với sự phát triển của Internet thì cơ sở hạ tầng truyền dẫn thông tin ở Việt Nam đang ngày càng được mở rộng. Sự phát triển các hệ thống truyền dẫn này đòi hỏi cao về việc bảo trì và sửa chữa đường truyền do thiếu các thiết bị chuyên dụng thực hiện việc kiểm tra kết nối và chất lượng đường truyền. Việc sử dụng hệ thống máy tính – máy tính (Personal Computer – PC) có thể đáp ứng được điều này nhưng do chi phí xây dựng hệ thống và bảo trì lớn, tính linh hoạt kém dẫn đến việc triển khai hệ thống không có hiệu quả kinh tế. Đề tài của chúng em là “hệ thống đo đạc các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet” nhằm mục đích khắc phục những ý trên. Dưới sự dẫn dắt và chỉ bảo phương hướng thực hiện công việc một cách tận tình của thầy hướng dẫn, chúng em đã tiến hành nghiên cứu phát triển xây dựng kịch bản, xây dựng chương trình đo các thông số và mở rộng việc điều khiển qua Internet. Chúng em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Phạm Văn Bình – Trưởng bộ môn mạch và xử lý tín hiệu – Viện Điện Tử Viễn Thông – Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Trong quá trình làm đồ án, chúng em đã được TS. Phạm Văn Bình tận tình giúp đỡ và quan tâm, cũng như cung cấp các tài liệu quý để chúng em hoàn thành công việc được giao. Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tập thể giảng viên Viện Điện Tử Viễn Thông – ĐH Bách Khoa Hà Nội đã giảng dạy và trang bị cho chúng em những kiến thức nền tảng trong suốt bốn năm học tập trong Khoa. 1 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Tóm tắt đồ án Ngày nay cơ sở hạ tầng truyền dẫn thông tin ở Việt Nam đang ngày càng được mở rộng. Sự phát triển các hệ thống truyền dẫn này đòi hỏi cao về việc bảo trì và sửa chữa đường truyền do thiếu các thiết bị chuyên dụng thực hiện việc kiểm tra kết nối và chất lượng đường truyền. Việc sử dụng hệ thống máy tính – máy tính (Personal Computer – PC) có thể đáp ứng được điều này nhưng không có ý nghĩa về hiệu quả kinh tế và xây dựng hệ thống. Trên cơ sở đó nhóm chúng em đã nghiên cứu và phát triển một hệ thống đo mới khắc phục được những ý trên. Hệ thống đo đạc các thông số mạng cho modem – mạng LAN trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet là một hệ thống đo mà trong đó vai trò các nút mạng là máy tính được thay thế bởi thiết bị chuyên dụng là STR9-comstick (Terminal Comstick – TC). Các thông số lớp mạng cần đo bao gồm Trễ (RTT), Thông lượng và tỷ lệ mất gói (PLR). Người dùng có thể truy cập vào máy đo (Measurement Computer – MC) qua Internet với giao diện Web để gửi các thông số điều khiển tiến trình đo và nhận lại kết quả đo. Kết quả nghiên cứu: _Xây dựng được kịch bản đo Trễ, Thông lượng và tỷ lệ mất gói dựa trên giao thức TCP/IP. _Xây dựng được chương trình đo phía MC và chương trình nhúng phía TC. _Điều khiển qua Internet phục vụ việc đo tự động, quản lý từ xa. 2 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Qua kiểm tra đánh giá, hệ thống đo tạo ra ở trên thực hiện tốt việc kiểm tra kết nối và so sánh chất lượng các đường truyền băng hẹp. Qua đó thể hiện được tiềm năng phát triển và mở rộng của đề tài khi thực hiện trên các đường truyền băng rộng. 3 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Summary Today the infracstructure of information transmission in Vietnam has been more and more expanded. The development of transmission systems require high maintenance and repairing of transmission lines due to lack of specialized equipment to inspect the connection and transmission quality. The use of PC – PC (Personal Computer – PC) system may meet that condition but no sense of economic efficiency and building systems. On that basis we group have studied and developed a new mesurement system to overcome the above in mind. Measurement system parameters on transmit narrow-band network control via Internet is a measurement system in which the role of the PC-nodes is replaced by a specialized equipment which is STR9-comstick (Terminal Comstick – TC). The measured parameters include Round Trip Time – RTT, Throughput and Packet Loss Rate - PLR. Users can access the meter (Measurement Computer – MC) over the Internet with a web interface to send the parameters which control the process and receive results. Research results: _Built up scripts which measures RTT, Throughput and PLR, based on TCP/IP. _Built up programs for MC and embedded programs for TC. _Internet control for remote processing and auto-measurement. Through the evaluation, the created measurement system can afford effectively in connection checking and quality comparison of narrow-band transmissions. Thereby showing the potencial development and expansion of this project on the broadband line. 4 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Mục lục Lời nói đầu 1 Tóm tắt đồ án 2 Summary 4 Mục lục 5 Danh sách các hình vẽ 6 Danh sách các bảng biểu 9 Danh sách các từ viết tắt 10 Mở đầu 11 Tổng quan hệ thống 13 Xây dựng kịch bản hệ thống 18 Xây dựng chương trình 37 Kiểm tra – đánh giá hệ thống 78 Tài liệu tham khảo 86 5 Luận văn Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Danh sách các hình vẽ Hình 1.1 Hệ thống đo xây dựng trên mạng LAN thông thường 14 Hình 1.2 Liên hệ khối đo – khối điều khiển 15 Hình 1.3 Mô hình hệ thống (trên môi trường PLC) 16 Hình 2.4 Cấu trúc IP header 18 Hình 2.5 Cấu trúc ICMP header 20 Hình 2.6 Echo request 21 Hình 2.7 Echo reply 21 Hình 2.8 Cấu trúc UDP header 22 Hình 2.9 Cấu trúc TCP header 23 Hình 2.10 Chế độ “ngưng-và-truyền” (Stop-and-go) 25 Hình 2.11 Chế độ “cửa sổ di động” (Sliding window) 25 Hình 2.12 Điều khiển lưu lượng TCP 26 Hình 2.13 Mô hình Client – Server 28 Hình 2.14 Quá trình thiết lập và kết thúc phiên TCP 29 Hình 2.15 Công thức tính trễ RTT 30 Hình 2.16 Kịch bản đo trễ RTT 31 Hình 2.17 Kịch bản đo thông lượng 31 Hình 2.18 Công thức tính thông lượng 32 Hình 2.19 STR9-comstick 34 Hình 2.20 Các thông số chính của STR9-comstick 35 Hình 3.21 Giải thuật đo trễ RTT 37 6 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Hình 3.22 Giải thuật đo thông lượng 39 Hình 3.23 Quá trình đo thông lượng hướng lên 40 Hình 3.24 Quá trình đo thông lượng hướng xuống 41 Hình 3.25 Giao diện chương trình MC Tool 42 Hình 3.26 Giao diện chọn kiểu đo 43 Hình 3.27 Khởi tạo chương trình 45 Hình 3.28 Bộ đếm thời gian 46 Hình 3.29 Thời gian truyền 47 Hình 3.30 Cấu trúc thư viện STR9 50 Hình 3.31 Nội dung thư viện 51 Hình 3.32 Kiến trúc thư viện phần mềm 52 Hình 3.33 Các thiết lập uIP 58 Hình 3.34 Vector ngoại lệ 62 Hình 3.35 Cấu hình ngăn xếp 63 Hình 3.36 User stack 64 Hình 3.37 Kích thước ngăn xếp 65 Hình 3.38 ARM Procedure Call Standard (APCS) 65 Hình 3.39 Giao diện HiTOP Debugger 68 Hình 3.40 Các cửa sổ thao tác HiTOP 69 Hình 3.41 Sơ đồ khối chương trình nhúng 71 Hình 3.42 Hàm khởi tạo sơ lược 71 Hình 3.43 Hàm Main sơ lược 72 Hình 3.44 Hàm uip sơ lược 73 Hình 3.45 Hàm ICMP sơ lược 75 7 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Hình 3.46 Hàm TCP sơ lược 77 Hình 4.47 Cấu trúc mạng PLC 78 Hình 4.48 Cấu trúc mạng PLC trong nhà 79 Hình 4.49 PLC sử dụng trạm lặp 80 Hình 4.50 Thuê bao PLC kết nối trực tiếp 80 Hình 4.51 Thuê bao PLC kết nối gián tiếp 81 Hình 4.52 Mô tả lệnh Ping qua wireshark 82 Hình 4.53 Quá trình bắt tay 3 bước 83 Hình 4.54 Khảo sát thông lượng mạng Ethernet 84 Hình 4.55 Khảo sát thông lượng đường điện 85 8 [...]... (đo n đường truyền chính cần đo) Vì thế kết quả nhận được có thể được coi là trễ trên đường truyền Powerline Chú ý phân biệt Ping và Pong qua trường Type và Code của gói tin ICMP 30 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Hình 2.16 Kịch bản đo trễ RTT 1.6.2 Đo thông lượng Hình 2.17 Kịch bản đo thông lượng 31 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng. .. thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet 1.2 Mô hình hệ thống Trước hết ta đưa ra sơ đồ khối của hệ thống đo Hệ thống đơn giản bao gồm hai khối đó là khối đo và khối điều khiển qua Internet Hình 1.2 Liên hệ khối đo – khối điều khiển Đặc điểm chính của mô hình hệ thống đo đó là các PC được thay bằng STR9comstick Khối chính của hệ thống đo sẽ là phần bao gồm MC, TC và đường truyền. .. 54 Bảng 3.7 FMI_BootBankSize .54 Bảng 3.8 FMI_NonBootBankSize 55 9 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Danh sách các từ viết tắt 10 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Mở đầu Yêu cầu đặt ra của hệ thống đo chủ yếu nằm ở việc thay thế máy tính bằng STR9comstick của hãng ST Lý do sử dụng thiết... được quan tâm là trễ RTT (đo bằng ms) và thông lượng (đo bằng Mbit/s) Trong các hệ thống đo thông thường, tốc độ phụ thuộc vào modem – đường truyền Ở đây máy tính đóng vai trò lớp trên giao tiếp TCP, MC và TD được đảm nhận bởi các PC và các hệ thống đo này phải dùng các mạng LAN văn phòng to, cồng kềnh để phục vụ cho việc xây dựng mạng lưới đường truyền 13 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền. .. băng hẹp điều khiển qua Internet Tổng quan hệ thống 1.1 Giới thiệu Một hệ thống đo các thông số mạng đơn giản trước hết bao gồm một máy đo (MC) đóng vai trò điểm đầu và một thiết bị đóng vai trò điểm cuối (Terminal Device – TD) của đường truyền MC thực hiện các kịch bản đo đã đặt trước trên đường truyền tới TD, kết quả thu được là các thông số đặc trưng của đường truyền MC – TD đó Các thông số mạng chính... có năng lực xử lý kém hơn máy tính gửi Điều khiển lưu lượng truyền có thể được áp dụng biệt lập trên mỗi chiều mà tín hiệu được truyền thông, cho phép tần số truyền tin trên mỗi chiều khác nhau Phương 24 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet pháp điều khiển lưu lượng truyền có hai cách, hoặc là dùng chế độ "ngưng-và -truyền" (stop-and-go) hoặc dùng hình thức... 33 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet 1.7.2 Hiển thị dữ liệu lên Web Để thuận tiện cho việc điều khiển, ta phải thiết kế giao diện Web giúp người dùng nhập các thông số điều khiển, hiển thị kết quả đo được và tra cứu cơ sở dữ liệu đo Ngôn ngữ sử dụng là PHP, HTML và MySQL 1.8 Tổng quan về STR9-comstick 1.8.1 Tổng quan Hình 2.19 STR9-comstick Các thông số. .. trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Hình 1.1 Hệ thống đo xây dựng trên mạng LAN thông thường Trên hình vẽ mô tả một hệ thống đo với các nút mạng là PC Chương trình đo được thiết lập trên MC và các TD thực hiện kịch bản đo định sẵn và thu thập kết quả đo đặc trưng của đường truyền Ethernet giữa các nút mạng Như nhận định ở trên, mô hình này không có hiệu quả kinh tế do một số nguyên nhân... HiTOP Debugger) Thiết lập cơ chế điều khiển qua Internet bằng máy chủ web, tương tác các khối truyền dẫn dữ liệu bằng socket được tích hợp trên chương trình đo Chương tiếp theo chúng em xin trình bày các nội dung cụ thể trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án 17 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Xây dựng kịch bản hệ thống 1.4 Cơ sở lý thuyết – bộ giao... cứu sau này Với mô hình hệ thống thực tế được đưa ra như vậy, việc thực hiện đồ án đòi hỏi phân chia các khối và công việc cần làm một cách khoa học, hệ thống Nhóm em thực hiện dựa trên phương án cụ thể sẽ được trình bày ở phần dưới đây 16 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet 1.3 Nội dung phương án Để thực hiện mô hình hệ thống như ở trên, phương án được đưa . văn Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển. 55 9 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường truyền băng hẹp điều khiển qua Internet Danh sách các từ viết tắt 10 Hệ thống đo các thông số mạng trên đường