Nghiên cứu xây dựng cơ chế điều khiển truyền dữ liệu thông minh.pdf

Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYÊN TẤT THÀNH DƯƠNG MINH TUẤN NGHIÊN CỨU XÂY DựNG CHẾ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN DỮ LIÊU THÔNG MINH LUẬN VĂN THẠC sĩ CƠNG NGHỆ THƠNG TIN Tp Hồ Chí Minh - 2020 Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYÊN TẤT THÀNH DƯƠNG MINH TUẤN NGHIÊN CỨU XÂY DựNG CHÉ ĐIÈU KHIỂN TRUYỀN DỮ LIỆU THÔNG MINH CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ THƠNG TIN MÃ SĨ: 8480201 LUẬN VĂN THẠC sĩ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN KIM QUỐC Tp Hồ Chí Minh - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: DƯƠNG MINH TUẤN Mã số học viên: 1800000177 Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung luận văn thực hướng dần trực tiếp TS NGUYỄN KIM QƯÓC Mọi tham khảo dùng luận văn trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình Các số liệu kết nghiên cứu luận văn tự thực hiện, trung thực không trùng lặp với đề tài khác Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Tp HCM, tháng năm 2020 TÁC GIẢ LUẬN VĂN (Ký ghi rõ họ tên') i LỜI CÁM ƠN Trước hết, tơi xin bày tở lịng tri ân sâu sắc đến Tiến sĩ Nguyễn Kim Quốc - Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Nguyễn Tất Thành tận tình hướng dần, tạo điều kiện thuận lợi nhất, giúp tơi thực hồn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, chia sẻ, động viên vượt qua khó khăn đe hồn thành cơng việc nghiên cứu Tơi xin trân trọng, biết ơn sâu sắc Quý Thầy Cô Khoa công nghệ thông tin - Đại học Nguyễn Tất Thành đà tận tâm dạy tạo điều kiện giúp đờ suốt thời gian tham gia học tập nghiên cứu Khoa Cuối cùng, xin bày tỏ lời cảm ơn đến vợ chia sẻ, gánh đờ khó khăn dành tinh cảm, động viên tinh thần không thiếu suốt trình thực luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Dương Minh Tuấn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT vii DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐÒ THỊ ix DANH MỤC BẢNG BIÉƯ xi CHƯƠNG TỐNG QUAN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN 1.1 Tính khoa học cấp thiết cùa đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phương pháp đối tượng nghiên cứu 1.4 Bố cục đề tài CHƯƠNG ĐIỀU KHIÊN TRUYỀN THÒNG TRONG MẠNG TCP/IP 2.1 Truyền thông mạng TCP/IP 2.1.1 Mơ hình truyền thơng mạng TCP/IP 2.1.2 Mơ hình tốn học TCP/IP 2.2 Kiếm sốt truyền thơng mạng TCP/IP 2.2.1 Kiểm soát tắc nghẽn giao thức TCP 2.2.2 Kiểm soát tắc nghèn nút mạng 10 2.3 Quản lý hàng đợi tích cực nút mạng 11 2.3.1 Kiến trúc hoạt động nút mạng 11 2.3.2 Kỹ thuật thông báo tắc nghèn rõ ràng 12 2.4 Phân tích đánh giá chế quản lý hàng đợi tích cực 13 2.4.1 Các chế AQM dựa chiều dài hàng đợi 14 iii 2.4.2 Các chế AQM dựa tải nạp 17 2.4.3 Các chế AQM dựa chiều dài hàng đợi tải nạp 19 2.5 Một số ton chế AỌM có 21 2.6 Ket luận chương 21 CHƯƠNG CẢI TIẾN CHÉ ĐIỀU KHIÊN TẠI NÚT MẠNG DựA TRÊN ĐIỀU KHIÊN MỜ 22 3.1 Cơ sở tốn học lơ-gíc mờ 22 3.1.1 Tập mờ .22 3.1.2 Các dạng hàm thuộc tập mờ 23 3.1.3 Các thông số đặc trưng cho tập mờ 24 3.1.4 Các phép toán tập mờ .25 3.1.5 Luật hợp thành mờ 26 3.1.6 Giải mờ 28 3.2 Điều khiển mờ 29 3.2.1 Mơ hình điều khiển mờ .29 3.2.2 HệmờMamdani 30 3.2.3 Hệ mờ Sugeno 31 3.3 Phân tích chế AQM sử dụng điều khiển mờ 31 3.3.1 Phân tích chế FEM 31 3.3.2 Phân tích chế FUZREM 34 3.3.3 Một số vấn đề tồn chế AỌMdùng điều khiển mờ 36 3.4 Xây dựng mơ hình điều khiến mờ thích nghi AFC cải tiến AỌM 37 3.4.1 Mơ hình điều khiến mờ thích nghi AFC 37 3.4.2 Hoạt động điều khiển mờ thích nghiAFC 38 3.4.3 Xác định biến đầu vào đầu cho AFC 39 3.5 Xây dựng điều khiển mờ cho AFC 39 iv 3.5.1 Hệ số đầu vào 39 3.5.2 Mờ hóa đầu vào 40 3.5.3 Hệ luật sở suy diễn mờ 40 3.5.4 Giải mờ đầu 40 3.5.5 Xây dựng mơ hình mầu cho AFC 41 3.5.6 Xây dựng chế thích nghi cho AFC 42 3.6 Cải tiến chế RED điều khiến mờ thích nghi AFC 43 3.6.1 Mờ hóa biến đầu vào FLRED 43 3.6.2 Mờ hóa biến đầu cùa FLRED 45 3.6.3 Xây dựng luật suy diễn mờ cho FLRED 46 3.6.4 Mặt cong suy diền FLRED 47 3.6.5 Minh họa tính tốn đầu hệ thốngmờ FLRED 48 3.7 Cải tiến chế REM điều khiển mờ thích nghi AFC 49 3.7.1 Mờ hóa biến đầu vào FLREM 49 3.7.2 Mờ hóa biến đầu FLREM 52 3.7.3 Xây dựng luật suy diễn mờ cho FLREM 53 3.7.4 Mặt cong suy diễn FLREM 54 3.8 Ket luận chương 55 CHƯƠNG MÒ PHONG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CHÉ CẢI TIÉN 57 4.1 Qui trình mơ tiêu chí đánh giá chế AQM 57 4.1.1 Qui trình mơ che AQM 57 4.1.2 Các tiêu chí đánh giá hiệu chế AỌM 58 4.2 Cài đặt mô chế FLRED FLREM 59 4.2.1 Cài đặt chương trình cho chế FLRED FLREM 59 4.2.2 Nội dung chương trình FLRED.h 59 4.2.3 Nội dung chương trình FLRED.CC 61 V 4.2.4 Nội dung chương trình FLREM.h 62 4.2.5 Nội dung chương trình FLREM.CC 63 4.3 Đánh giá độ ơn định chế FLRED FLREM 64 4.3.1 Mơ hình mạng đơn máy nhận 64 4.3.2 Kiểm soát hàng đợi cơcheAỌM 65 4.3.3 Khả đáp ứng chế AỌM 67 4.4 Đánh giá hiệu chế FLRED FLREM 70 4.4.1 Mơ hình mạng đa máy nhận 70 4.4.2 Thực mô chế AQM 71 4.4.3 Mơ hình mạng mơ chế AQM 71 4.4.4 Đánh giá tỉ lệ gói tin chế AQM .72 4.4.5 Đánh giá mức độ sử dụng đường truyền chế AQM 74 4.5 Ket luận chương 76 CHƯƠNG KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIÊN 77 5.1 Ket luận luận văn 77 5.2 Hướng phát triển luận văn 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 vi DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẤT Ký hiệu Diễn giải tiếng Anh Diễn giải tiếng Việt ACK Acknowledgement Bản tin báo nhận AFC Adaptive Fuzzy Controller Bộ điều khiến mờ thích nghi Additive-Increase Multiplicative- Tăng câp sơ cộng, giảm cẩp sô AIMD Decrease nhân AQM Active Queue Management Quản lý hàng đợi tích cực BLUE BLUE Cơ chế quản lý hàng đợi BLUE CE Congestion Experienced Chỉ thị tắc nghẽn CQS Classification Queue Schedular Phân lớp - hàng đợi - lập lịch CWND Congestion Window Cửa sô tắc nghèn DT Drop Tail Cơ chế loại bỏ cuối hàng DVP Dropping Probability Xác suất loại bỏ gói ECN Explicit Congestion Notification Thông báo tăc nghẽn rõ ràng FIFO First In First Out Vào trước trước FIS Fuzzy Inference System Hệ suy luận mờ FL Fuzzy Logic Lơ-gíc mờ FLC Fuzzy Logic Controller Bộ điểu khiên mờ FLRED FL Random Early Detection Cơ chế quản lý hàng đợi FLRED Fuzzy Logic Random FLREM Exponential Marking Cơ chế quản lý hàng đợi FLREM Loại bở ngẩu nhiên sớm theo FRED Flow Random Early Detection luồng FS Fuzzy system Hệ mờ FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tập tin FUZREM Fuzzy REM Cơ chể cải tiền REM bang FLC Generalized Random Early GREEN Evasion Network Tránh tắc nghèn sớm ngẫu nhiên vii Ký hiệu Diễn giải tiếng Anh Diễn giải tiếng Việt IP Internet Protocol Giao thức Internet LAN Local Area Network Mạng cục MATLAB MATrix LABtory Thí nghiệm ma trận MF Membership Function Hàm thuộc MIMO Multiple-Input Multiple-Output Nhiêu đâu vào nhiêu đâu MISO Multiple-Input Single-Output Nhiều đẩu vào đẩu MLP MultiLayer Perceptron Mạng truyền thăng nhiều lóp MSS Maximum Segment Size Kích thước phân đoạn tối đa NS2 Network Simulator Phẩn mềm mơ mạng NS2 PH Packet Header Phẩn đẩu gói tin Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyên mạch PSTN Network công cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RED Random Early Detection Loại bở ngẫu nhiên sớm Đánh dấu ngẫu nhiên theo hàm REM Random Exponential Marking mũ RTT Round Trip Time Thời gian chu trình gói tin SISO Single-Input Single-Output Một đẩu vào đẩu SS7 Signaling System # Hệ thống báo hiệu TBW Target Bandwidth Băng thông tham chiều TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiên truyền tải ToS Type of Service Loại dịch vụ TQL Target Queue Length Chiều dài hàng đợi tham chiều ƯDP User Data Protocol Giao thức dừ liệu người dùng WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục không dây viii ... NGUYÊN TẤT THÀNH DƯƠNG MINH TUẤN NGHIÊN CỨU XÂY DựNG CHÉ ĐIÈU KHIỂN TRUYỀN DỮ LIỆU THÔNG MINH CHUYÊN NGÀNH: CƠNG NGHỆ THƠNG TIN MÃ SĨ: 8480201 LUẬN VĂN THẠC sĩ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA... cấp thiết Mục tiêu đề tài 1.2 Thứ nghiên cứu che điều khiển truyền thông mạng thông qua giao thức truyền thông điều khiến nút mạng, Đồng thời, đánh giá phân lớp chế quản lý hàng đợi tích cực điển... diem chế Thứ hai dựa kết phân tích đánh giá chế quản lý hàng đợi tích cực mục tiêu thứ nhất, kết họp lý thuyết điều khiển hệ thống động học, điều khiển mờ kỳ thuật điều khiển thích nghi để xây dựng