Luận án nghiên cứu về đảm bảo chất lượng dịch vụ đa phương tiện trên mạng không dây ad hoc

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Ngày nay, mạng không dây ngày trở nên phổ biến Ưu điểm mạng khơng dây tính di động giải phóng khỏi giới hạn kết nối có dây cố định Rất đơn giản để hai nhiều máy tính kết nối với nhờ sóng rađiơ nhằm mục đích truyền liệu chia sẻ tài ngun Tuy nhiên, có nhiều cơng nghệ phức tạp nằm phía sau mạng khơng dây, chất lượng dịch vụ (Quality of Service – QoS) lĩnh vực quan trọng với mục tiêu gia tăng hiệu mạng không dây Trong thành phần mạng khơng dây, chuẩn IEEE 802.11 [2] đóng vai trị quan trọng nhất, bao gồm ngun lý hoạt động hai tầng MAC PHY Tuy nhiên, chuẩn IEEE 802.11 – chuẩn khơng thức cho mạng không dây ad hoc hoạt động chưa tốt xét yếu tố trễ (delay), thông lượng (throughput), đặc biệt yếu tố công (fairness) mạng ad hoc Mạng không dây ad hoc mạng phân tán di động trạm mạng di chuyển tùy ý Việc trạm di chuyển gây trễ việc thiết lập cấu hình mạng mà cịn thay đổi điều kiện truyển thông ảnh hưởng đến thông lượng mạng Truyền thông đa phương tiện (multimedia communications) bao gồm nhiều phương thức có hiệu suất cao dùng cho việc trao đổi thông tin, vấn đề ngày trở nên cần thiết bối cảnh tiến nhanh chóng cơng nghệ mạng tiên tiến mạng băng thông rộng, mạng không dây, Do giới hạn cơng nghệ, truyền thơng máy tính ban đầu phục vụ cho liệu văn túy, âm thanh, hình ảnh tĩnh động, hoạt hình phù hợp với giác quan người Như vậy, nhu cầu truyền thông liệu dạng đa phương tiện tất yếu xã hội ngày Việc truyền thơng dựa mạng máy tính có dây truyền thống mạng khơng dây, mạng khơng dây có nhiều ưu điểm 11 tính di động, khả chuyển, hỗ trợ nhiều dạng thiết bị, nhiều địa hình khác Tuy nhiên, mạng không dây với đặc điểm di động, phụ thuộc nhiều vào yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, nhiễu sóng, ln tồn vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS), liệu dạng đa phương tiện, vấn đề trở nên khó khăn Trên Internet, tồn mơ hình QoS phổ biến IntServ [3], DiffServe [4] MPLS [5], nhiên mơ hình QoS khơng phù hợp với loại hình mạng khơng dây liệu đa phương tiện Mạng không dây, đặc biệt mạng khơng dây Ad hoc tồn tình khơng có sở hạ tầng cụ thể QoS phải đảm bảo tính phân cụm (Clustering), trì kênh ảo (Virtual Circuit), quản lý lưu động (mobility) điều khiển điện Với liệu đa phương tiện, mạng phải đảm bảo tương tác theo thời gian thực, vận chuyển đa hướng (many-tomany) với nhiều kiểu liệu (âm thanh, hình ảnh), địi hỏi thông lượng cao đồng thời thông số chịu trễ (delay tolerance), biến đổi gói tin (jitter), mát sai lệch thông tin, phải mức thấp Các ứng dụng truyền giọng nói (voice applications) có đặc điểm khác biệt lớn so với ứng dụng truyền liệu truyền thống Bản thân kiểu liệu thời gian thực, truyền thơng liệu dạng phải có độ trễ tối thiểu truyền gói tin khơng chấp nhận việc gói tin, truyền sai thứ tự gói tin, biến đổi gói tin [6] Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho liệu đa phương tiện mạng không dây chủ đề có tính thời ý nghĩa thực tế nhiều tác giả phân tích nghiên cứu Một số nghiên cứu gần dây đưa số phương pháp đánh giá tranh chấp tầng liên kết phân tầng MAC để đưa cải tiến lập lịch để đạt mức độ cơng thích hợp luồng liệu [7] Động lực nghiên cứu Hiện có số giải pháp chất lượng liệu đa phương tiện mạng ad hoc Tuy nhiên số tồn cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện, cụ thể sau: Với chất chia sẻ băng thông hạn chế liên kết không 12 dây chuyển cạnh tranh băng thông từ hàng đợi định tuyến sang thời gian truy cập kênh, giá trị cửa sổ tương tranh (CW) không xác định tốc độ truyền nút khơng dây Do đó, kết nghiên cứu có mạng có dây áp dụng trực tiếp vào mạng không dây Như thể nghiên cứu [8], để mở rộng thuật tốn điều khiển tốc độ Kelly [9] mạng khơng dây, nút lân cận phải thường xuyên trao đổi thơng tin cho Để tránh phụ phí thơng điệp lớn, số nghiên cứu tìm hiểu phương pháp sử dụng thuật toán phân bổ cửa sổ tương tranh phân tán để hỗ trợ phân bổ băng thông công hiệu Thách thức cách tiếp cận mạng không dây, tốc độ gửi nút xác định kích thước cửa sổ tương tranh tất nút cạnh tranh Do khơng có nút kiểm sốt hồn tồn tốc độ gửi nó, thuật tốn điều khiển tốc độ Kelly [9] dịch trực tiếp sang điều khiển cửa sổ tương tranh thuật tốn thiết kế để đạt công tùy ý sử dụng kênh hiệu Tuy nhiên, hầu hết cách tiếp cận tập trung vào định nghĩa công cụ thể không đạt mức tùy ý, phân bổ băng thông theo phân phối tiêu chuẩn (uniform) theo tỷ lệ có trọng số (weighted proportional) Các chế AOB [10], MFS [11] Dynamic-802.11 [12, 13] tập trung vào phân bổ băng thông theo phân phối chuẩn IEEE 802.11e [1, 14] P-MAC [15] cung cấp cơng theo tỷ lệ có trọng số Một số thuật toán (Dynamic-802.11, MFS P-MAC), tạo ổn định mạng chúng cố gắng đạt hiệu sử dụng kênh thông qua điều chỉnh CW động Điều giải pháp yêu cầu nút riêng lẻ để chạy thuật tốn lặp để ước tính CW sử dụng nút tranh chấp số lượng nút tranh chấp Tuy nhiên, việc ước tính địi hỏi tất nút, có khơng có gói để truyền, phải bắt đầu đồng thời hai việc: điều chỉnh cửa sổ tranh chấp động thuật toán ước lượng lặp, chạy đồng bước thuật toán Các nút có giá trị hết hạn kích thước CW số lượng nút tranh chấp, thực thi thuật tốn khơng đồng có lỗi tạm thời (dễ xảy với mạng khơng dây), khiến thuật toán thất bại Từ vấn đề phân tích trên, động lực luận án nghiên cứu, cải tiến 13 chế điều khiển băng thông, sử công mạng công bố Mục đích nâng cao chất lượng dịch vụ mạng không dây, đặc biệt với liệu đa phương tiện Mục tiêu luận án Mục tiêu tổng quát luận án nghiên cứu, đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ liệu đa phương tiên mạng không dây ad hoc Cải tiến chế điều khiển tương tranh mạng thông qua việc điều chỉnh động giá trị tham số cửa sổ tương tranh (CW) nhằm đạt tỷ lệ phân chia thông lượng linh hoạt cho kiểu liệu khác Đánh giá việc ảnh hưởng tham số chất lượng dịch vụ tới kiểu liệu đa phương tiện hệ thống testbed Cụ thể là: Nghiên cứu, đề xuất phương pháp phân chia thông lượng theo tỷ lệ luồng liệu có độ ưu tiên khác mạng ad hoc Nghiên cứu, đề xuất phương pháp điều khiển động CW nhằm đạt thông lượng theo nhu cầu luồng liệu có độ ưu tiên khác mạng ad hoc Nghiên cứu, đề xuất phương pháp đánh giá chất lượng dịch vụ mạng không dây sử dụng hệ thống đánh giá thực nghiệm (testbed) Đối tượng phạm vi nghiên cứu Chất lượng dịch vụ liệu đa phương tiện mạng không dây chủ đề rộng phức tạp Để hoàn thành mục tiêu nghiên cứu, luận án xác định đối tượng phạm vi sau: a) Đối tượng: Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ số công bằng, tổng thông lượng, trễ, tỷ lệ gói tin loại liệu đa phương tiện b) Phạm vi: Giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ cho loại liệu đa phương tiện (voice, video, background) yếu tố số công tổng thông lượng Phương pháp nghiên cứu Để thực mục tiêu nghiên cứu đề ra, luận án sử dụng phương pháp 14 nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng, đánh giá thực nghiệm, cụ thể sau: a) Nghiên cứu lý thuyết: luận án nghiên cứu tổng hợp cơng trình liên quan đến chất lượng dịch vụ mạng không dây ad hoc cơng bố ngồi nước Đồng thời luận án tập trung phân tích chi tiết ưu nhược điểm để phát vấn đề tồn nhằm đề xuất giải pháp cải tiến phù hợp b) Mô phỏng: luận án đánh giá kết mô sử dụng phần mềm NS2 Để kết khách quan, luận án mô nhiều kịch khác với nhiều tham số khác nhau, dựa kết mô phỏng, luận án đánh giá hiệu đạt mặt số công tổng thông lượng, đưa nhận định ưu điểm nhược điểm giải pháp đề xuất c) Đánh giá hệ thống thực nghiệm : luận án sử dụng phương pháp đánh giá dựa hệ thống thực nghiệm (testbed) nhằm đạt tính thực tế phương pháp sử dụng thiết bị thật, phần mềm sinh liệu thật nên kết gần với thực tế Bố cục luận án Luận án bố cục gồm phần Mở đầu, Nội dung Kết luận Trong phần quan trọng Nội dung gồm chương sau: • Chương 1: “Nghiên cứu tổng quan” tìm hiểu, phân tích vấn đề luận án giải pháp có • Chương 2: “Phân tích thơng lượng mạng khơng dây chuẩn IEEE 802.11” thực tính tốn thơng lượng lý thuyết tối đa mạng không dây IEEE 802.11 Trong yếu tố ảnh hưởng tới QoS, thơng lượng (througput) đóng vai trị quan trọng Tuy nhiên với chuẩn khơng dây IEEE 802.11, thơng lượng yếu tố có nhiều “giá trị” khác nhau, ví dụ với 802.11b có thơng lượng 11 Mbps nhiên tốc độ liệu sóng vơ tuyến (radio data rate) khơng phải tốc độ truyền gói tin (yếu tố thơng lượng mạng) Thơng lượng tối đa lý thuyết đóng vai trị quan trọng dùng để tạo điều kiện cung cấp mạng mức độ tối ưu cho việc truyền liệu, với liệu đa phương tiện Họ tiêu chuẩn 802.11 [16] gồm nhiều công nghệ 15 802.11a/b/g/n/ac, chương luận án thực tính tốn lý thuyết với hai chuẩn phổ biến 802.11b 802.11g • Chương 3: “Đề xuất phương pháp điều khiển luồng liệu có độ ưu tiên khác nhau” thực việc đánh giá dựa mô để chứng minh IEEE 802.11 cung cấp phân chia băng thông cho kiểu liệu đa phương tiện khác nhau, nhiên cách phân chia không thực đảm bảo yêu cầu chất lượng dịch vụ luồng liệu Ví dụ liệu kiểu voice nhận tỷ lệ cao liệu background ln thấp Do đó, số trường hợp ví dụ với liệu thời gian thực (real–time) mà cần khác biệt dịch vụ cho lưu lượng best effort lưu lượng liệu biến đổi theo thời gian thực IEEE 802.11 cung cấp QoS tương xứng với yêu cầu Và cần thiết phải có chế phân chia linh hoạt Trong khuôn khổ luận án, vấn đề giải cách đo liệu thực nút nhận liệu khoảng thời gian, tiến hành so sánh với liệu theo lý thuyết để xác định xem cần tăng hay giảm giá trị cửa sổ tương tranh (Contention Window – CW), thuật toán đề xuất điều khiển việc tăng hay giảm giá trị CW để đạt tỷ lệ phân chia linh hoạt phù hợp với yêu cầu người dùng với nhiều kiểu liệu khác voice, video background, việc đánh giá đề xuất thực mô mạng NS-2 theo nhiều kịch • Chương “Đề xuất phương pháp đánh giá giải pháp điều khiển thơng lượng testbed” phân tích ưu điểm phương pháp đánh giá dựa thực nghiệm (testbed), sau xây dựng hệ thống đánh giá sử dụng testbed, đề xuất bước đánh giá, sử dụng để đánh giá ảnh hưởng việc thay đổi giá trị tham số chất lượng dịch vụ liệu đa phương tiện ảnh hưởng tới yếu tố thông lượng, độ trễ, tỷ lệ gói mơ hình ad hoc đa chặng, kết chứng việc sử dụng thiết bị phần cứng thật có kết gần với thực tế thay giá trị mang tính lý tưởng phương pháp mơ hình hóa, mơ hay phân tích lý thuyết Đóng góp luận án Thơng qua tổng hợp, phân tích ưu nhược điểm nghiên cứu trước đây, 16 luận án đề xuất số giải pháp nhằm phát huy ưu điểm, khắc phục hạn chế Sau số đóng góp luận án: Luận án đề xuất phương án cải tiến tỷ lệ chia sẻ băng thông nhằm đạt mức độ công hợp lý cho loại liệu đa phương tiện.[CB1] Luận án đề xuất phương pháp điều khiển luồng liệu có độ ưu tiên khác nhằm đạt mức độ cơng trì thơng lượng cao mạng trạng thái bão hòa.[CB4][CB6][CB10] Luận án đề xuất phương pháp đánh giá hiệu mạng không dây hệ thống thực nghiệm testbed.[CB7][CB8][CB9] Từ kết đạt được, luận án thấy việc đảm bảo chất lượng dịch vụ liệu đa phương tiện mạng không dây ad hoc phức tạp Hướng tiếp cận dựa việc điều khiển động giá trị cửa số tương tranh thay đổi tham số chất lượng dịch vụ đánh giá theo mô hệ thống thực nghiệm cho thấy hiệu tiềm ứng dụng để giải toán chất lượng dịch vụ liệu đa phương tiện mạng ad hoc 17 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Vào năm 1997, Viện Kỹ nghệ điện điện tử (Institute of Electrical and Electronics Engineers – IEEE) tạo chuẩn mạng không dây cục (Wireless LAN – WLAN) đầu tiên, chuẩn 802.11 Các tiêu chuẩn IEEE 802.11 trải qua trình phát triển lâu dài Hình 1.1.1 Trong số nhiều tiêu chuẩn 802.11x chuẩn IEEE 802.11e đề xuất năm 2005 [14] đáng ý đưa tập chất lượng dịch vụ (Quality of Service – QoS) tập trung vào ứng dụng đa phương tiện voice, video, chuẩn IEEE 802.11e hợp thành phần chuẩn WLAN IEEE 802.11 vào năm 2012 [16, 17] Có thể khái qt q trình phát triển chuẩn không dây IEEE 802.11 đề xuất bổ sung cho chuẩn sau: Bắt đầu từ năm 1997, tiêu chuẩn cho mạng WLAN đề xuất tiêu chuẩn (standard) không dây ký hiệu IEEE 802.11, nhiên giới hạn băng tần cực đại mức Mbps nên không đáp ứng thực tế sử dụng, thiết bị không dây theo chuẩn ban đầu gần không sản xuất nhu cầu cải tiến 802.11 đặt Một đề xuất mở rộng (amendment) cho IEEE 802.11 nhanh chóng đề xuất vào tháng năm 1999 có tên IEEE 802.11b, hỗ trợ băng thơng gần tương đương với Ethernet lúc 11 Mbps 802.11b sử dụng tần số 2.4 GHz vốn dùng rộng rãi cho thiết bị gia dụng điện thoại khơng dây (kéo dài), lị vi sóng thiết bị khác, thiết bị 802.11b bị xuyên nhiễu từ thiết bị sử dụng dải tần 2.4 GHz này, cách khắc phục đặt thiết bị 802.11b cách xa thiết bị tần số để giảm tượng xuyên nhiễu IEEE năm 1999 tạo mở rộng thứ hai cho chuẩn 802.11 có tên IEEE 802.11a, cịn coi WiFi hệ thứ hai – WiFi 2, chuẩn hỗ trợ băng thơng lên đến 54 Mbps tín hiệu phổ tần số quy định quanh mức 5GHz Tần số 18 802.11a cao so với 802.11b, với tần số này, tín hiệu 802.11a khó xuyên qua vách tường vật cản khác Hai chuẩn a b thường gọi chung chuẩn IEEE-802.11 1999 [16] Từ năm 2003, loạt mở rộng IEEE 802.11 đưa gồm: IEEE 802.11g, nói 802.11g kết hợp ưu điểm 802.11 a b trước nhằm hỗ trợ băng thơng cao 54 Mbps phạm vi tín hiệu tốt có khả tương thích ngược với chuẩn trước IEEE 802.11h phiên nâng cao 802.11a để hỗ trợ riêng cho yêu cầu quy định thị trường châu Âu IEEE 802.11i tập trung cải tiến an toàn bảo mật IEEE 802.11e tập trung hỗ trợ đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) Và đến năm 2007 đề xuất mở rộng thức tích hợp vào chuẩn IEEE-802.11 2007 [16] Vào năm 2009, mở rộng cho mạng WLAN phê chuẩn IEEE 802.11n, hay Wireless N nhằm cải tiến 802.11g thu/phát tín hiệu kết nối khơng dây cách sử dụng nhiều ăng-ten (Multiple In, Multiple Out – MIMO), băng thơng chuẩn n lên đến 300 Mbps tần số hoạt động 2.4/5 GHz cho phép phạm vi phủ sóng lớn khả chống nhiễu tốt hơn, tương thích ngược với mở rộng tiêu chuẩn 802.11 trước Các năm có nhiều mở rộng đề xuất IEEE 802.11p năm 2010 tập trung cho môi trường mạng xe cộ (Vehicles Network); IEEE 802.11u năm 2011 cung cấp khả liên mạng với mạng viễn thông di động/mạng 3G Đến năm 2012 đề xuất mở rộng thức tích hợp vào chuẩn IEEE-802.11 2012 [16] Đến năm 2013, đề xuất mở rộng IEEE 802.11ac đưa ra, 802.11ac sử dụng công nghệ không dây băng tần kép, hỗ trợ kết nối đồng thời băng tần 2.4 GHz GHz 802.11ac cung cấp khả tương thích ngược với chuẩn 802.11b, 802.11g, 802.11n băng thông đạt tới 1300 Mbps băng tần GHz, 450 Mbps 2.4GHz Cũng năm 2013, mở rộng IEEE 802.11af (cịn có tên gọi khác Super WiFi White-Fi) dùng tần số thấp GHz nhằm có bước sóng dài để tín hiệu truyền xa lý thuyết đến 10 km đổi lại băng thông mức quanh 20 Mbps Chuẩn không dây có tích hợp đề xuất mở rộng thức phê duyệt coi chuẩn IEEE-802.11 2016 [16] 19 Quá trình phát triển tiêu chuẩn không dây IEEE 802.11 đề xuất mở rộng tổng hợp khái quát Hình 1.1.1 Hình 1.1.1 Quá trình phát triển họ tiêu chuẩn IEEE-802.11 Trong thực tế mơ hình mạng TCP/IP loại hình mạng có dây (wired) khơng dây (wireless) chủ yếu khác tầng vật lý (chủ yếu liên quan đến thiết bị) MAC (Media Access Control), phần luận án trình bày số chế hoạt động tầng MAC IEEE 802.11 nói chung chuẩn IEEE 802.11e liên quan đến chất lượng dịch vụ cho mạng không dây Chuẩn 802.11 [2] định nghĩa hai chế độ làm việc cho mạng cục khơng dây (Wireless Local Area Networks – WLANs): dựa hạ tầng sở (infrastructure based) không cần hạ tầng sở (infrastructure-less hay ad hoc) [18] Kiến trúc dựa hạ tầng sở chế độ thường dùng để xây dựng điểm truy cập không dây (Wi-Fi hostpot) dựa điểm truy cập mạng Điều trở ngại với kiểu kiến trúc chi phí mua cài đặt sở hạ tầng, chi phí loại khơng chấp nhận mơi trường động, người và/hoặc phương tiện cần kết nối tạm thời vùng mà không cần sở hạ tầng truyền thông sẵn có, ví dụ trường hợp cứu hộ có thảm họa động đất, sóng thần, lúc hạ tầng mạng gần bị phá hủy hoàn toàn, trường hợp sinh viên chuyến xe bus du lịch có nhu cầu muốn chia sẻ tài liệu chơi game tương tác với lúc xe Trong trường hợp vậy, giải pháp hiệu cung cấp, chế độ hoạt động không cần hạ tầng sở hay ad 20 Hình 4.4.9 So sánh jitter theo AIFSN liệu Video Hình 4.4.10 So sánh tỷ lệ gói theo AIFSN liệu Video 4.4.2 Nhận xét ảnh hưởng tham số QoS đến hiệu mạng Sau đánh giá ảnh hưởng tham số CW, TXOP AIFS Chúng ta nhận thấy giá trị CW có ảnh hưởng lớn đến thông lượng liệu đa 100 phương tiện, rõ ràng cần thay đổi nhỏ CW làm cho thông lượng tăng lên giảm xuống nhanh Trong giá trị TXOP AIFS tạo thay đổi nhỏ Mà với liệu đa phương tiện thơng lượng yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu mạng Như thấy muốn điều chỉnh tỷ lệ thông lượng loại liệu đa phương tiện, điều khiển thơng qua giá trị CW 4.5 Kết luận Mạng không dây ngày trở thành sở hạ tầng quan trọng gia đình, kinh doanh, chí phạm vi công nghiệp Tuy nhiên, công nghệ sử dụng mạng không dây cần phải thử nghiệm, kiểm tra, đánh giá trước chúng phát hành sử dụng thức Trước đây, nghiên cứu cơng nghệ mạng không dây chủ yếu kiểm tra, đánh giá dựa mơ hình tốn học, dựa công cụ mô Các giải pháp có ưu điểm khơng tốn chi phí phần cứng chủ yếu chứng minh tốn học dùng công cụ phần mềm để viết kịch thử nghiệm, phân tích kết quả, Tuy nhiên, nhược điểm chúng lại bị giới hạn điều kiện, giả thiết lý tưởng đánh giá được, việc mơ hình hóa hay mô phản ánh hết yếu tố vật lý mạng Xu hướng sử dụng testbed để đánh giá thông số mạng ngày thể ưu việt so với phương pháp mô hình hóa, mơ Do phần luận án tập trung xây dựng testbed mạng với cố gắng tiếp cận với testbed có giới Bước đầu triển khai thành công việc xây dựng testbed dựa đánh giá ảnh hưởng số tham số mạng tới chất lượng dịch vụ liệu đa phương tiện mạng không dây Kết thực nghiệm cho thấy khác biệt lớn thông số lý thuyết hệ thống chạy thực tế Những nghiên cứu liên quan Chương thể công bố [CB5], [CB7], [CB8], [CB9] 101 KẾT LUẬN Vấn đề nâng cao chất lượng dịch vụ cho liệu đa phương tiện mạng không dây ad hoc cần thiết có ý nghĩa thực tế Qua thời gian nghiên cứu, luận án đạt số kết mới, số hạn chế cần tiếp tục phát triển a) Kết đạt được: Luận án nghiên cứu đặc điểm mạng không dây ad hoc vấn đề ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ, đặc biệt với liệu đa phương tiện Qua luận án đề xuất số giải pháp cải tiến nhằm đạt mức độ phân chia băng thông theo tỷ lệ động, phù hợp với kiểu liệu khác mạng đa phương tiện, kết nghiên cứu khắc phục số tồn số giải pháp công bố, cụ thể là: (1) Luận án đề xuất phương pháp phân chia thông lượng theo tỷ lệ luồng liệu có độ ưu tiên khác mạng ad hoc nhằm đạt mức độ công hợp lý cho loại liệu đa phương tiện.[CB1] (2) Luận án đề xuất phương pháp điều khiển động CW nhằm đạt thông lượng theo nhu cầu luồng liệu có độ ưu tiên khác mạng ad hoc.[CB4][CB6][CB10] (3) Luận án đề xuất phương pháp đánh giá giải pháp điều khiển thông lượng hệ thống thực nghiệm testbed.[CB7][CB8][CB9] b) Hạn chế hướng phát triển: Bên cạnh kết đạt được, luận án tồn số hạn chế cần tiếp tục nghiên cứu thời gian tới nhằm nâng cao hiệu giải pháp đề xuất, cụ thể là: (1) Phương pháp điều khiển luồng liệu mơ hình hóa thành mơ hình tổng quát để áp dụng cho nhiều trường hợp đánh giá khác 102 (2) Hệ thống đánh giá thử nghiệm thiết lập phù hợp với xu hướng đại IoT, sensor networks đánh giá thêm yếu tố ảnh hưởng tới QoS độ mạnh yếu tín hiệu, lượng 103 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ [CB1 ] Ngô Hải Anh, Phạm Thanh Giang Phương pháp điều khiển luồng theo mức độ ưu tiên IEEE 802.11e Kỷ yếu Hội thảo quốc gia lần thứ XV: Một số vấn đề chọn lọc Công nghệ thông tin truyền thông, Hà Nội, 2012, trang 47–50 [CB2 ] Ngô Hải Anh, Phạm Thanh Giang, Nguyễn Văn Tam, Triệu Thị Thu Thủy Đảm bảo công luồng liệu đa phương tiện mạng ad hoc phương pháp điều khiển hàng đợi Kỷ yếu Hội thảo quốc gia lần thứ XVI: Một số vấn đề chọn lọc Công nghệ thông tin truyền thông, Đà Nẵng, 2013, trang 46–50 [CB3 ] Ngơ Hải Anh, Nguyễn Hồng Chiến, Nguyễn Tiến Lân, Phạm Thanh Giang Phân chia băng thông theo dịch vụ đa phương tiện mạng không dây qua điều khiển tầng MAC Kỷ yếu Hội thảo quốc gia lần thứ XVII: Một số vấn đề chọn lọc Công nghệ thông tin truyền thông, Buôn Ma Thuột–Đắk Lắk, 2014, trang 242–245 [CB4 ] Anh N.H., Tien Lan N., Thanh Giang P A Priority-Based Flow Control Method for Multimedia Data in Multi-hop Wireless Ad hoc Networks In: Advances in Intelligent Systems and Computing, Springer, 2015, vol 326, pp 183-194 [CB5 ] Ngô Hải Anh, Takumi Tamura, Phạm Thanh Giang Xây dựng hệ thống testbed mạng không dây phục vụ việc đánh giá nâng cao hiệu mạng Kỷ yếu Hội thảo quốc gia lần thứ XVIII: Một số vấn đề chọn lọc Công nghệ thông tin truyền thơng, Tp Hồ Chí Minh, 2015, trang 371–376 [CB6 ] Do Dinh Cuong, Nguyen Van Tam, Ngo Hai Anh A Cross-Layer Multi-Path Protocol for Satisfaction Application QoS in Ad hoc Networks In: Proceedings of International Conference on Information and Convergence Technology for Smart Society (ICICTS), 2016, vol pp 38-42 [CB7 ] Hai Anh, N., & Thanh Giang, P (2016) An Enhanced MAC-Layer Improving to Support QoS for Multimedia Data in Wireless Networks Indian Journal Of 104 Science And Technology, 2016, 9(20) doi:10.17485/ijst/2016/v9i20/92732 [CB8 ] Anh N.H., Tamura T., Giang P.T (2017) Performance Evaluation of Wireless Networks Based on Testbed In: Advances in Intelligent Systems and Computing, Springer, 2016, vol 538, pp 460-469 [CB9 ] Ngo Hai Anh, Pham Thanh Giang (2019) A Testbed System For Impact of QoS Parameter in Wireless Ad Hoc Network International Journal of Engineering and Advanced Technology, 2019, ISSN: 2249–8958, Volume-9, Issue-2, pp 25002504 [CB10 ] Ngo Hai Anh, Pham Thanh Giang (2020) Controlling Contention Window to ensure QoS for multimedia data in wireless network Journal of Research and Development on Information and Communication Technology, Vietnam Ministry of Information and Communications (MIC), 2020, Vol.2020 No1 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO IEEE 802.11-2012 https://standards.ieee.org/standard/802_ 11-2012.html, last accessed on 02/12/18 IEEE 802.11 https://standards.ieee.org/standard/802_ 11-1999.html, last accessed on 02/11/18 Mian Guo, Shengming Jiang, Quansheng Guan, and Mei Liu, Qos provisioning performance of intserv, diffserv and dqs with multiclass self-similar traffic, Transactions on Emerging Telecommunications Technologies, 2013, 24(6), 600–614 Carlos Martínez, Danilo López, Jhon Ochoa, and Ruben Tovar, Performance assessment of diffserv and intserv services in qos on an academic network using ns2, TECCIENCIA, 02 2013, 7, 65–75 E N Lallas, A Xenakis, G Stamoulis, and J Korinthios, Qos and mpls design issues in nocs, In 2018 South-Eastern European Design Automation, Computer Engineering, Computer Networks and Society Media Conference (SEEDA_CECNSM), Sep 2018, 1–4 ITU-T ( ITU Telecommunication Standardization Sector), Quality of service guaranteed mechanisms and performance model for public packet telecommunication data networks, Technical report, ITU, 2016 Ngo Hai Anh, Nguyen Tien Lan, and Pham Thanh Giang, A priority-based flow control method for multimedia data in multi-hop wireless ad hoc networks, In VietHa Nguyen, Anh-Cuong Le, and Van-Nam Huynh, editors, Knowledge and Systems Engineering, 2015, 183–194, Cham Springer International Publishing Yuan Xue, Baochun Li, and Klara Nahrstedt, Price-based resource allocation in wireless ad hoc networks, In Kevin Jeffay, Ion Stoica, and Klaus Wehrle, editors, Quality of Service — IWQoS 2003, 2003, 79–96, Berlin, Heidelberg Springer Berlin Heidelberg 106 FP Kelly, AK Maulloo, and DKH Tan, Rate control for communication networks: shadowprices, proportional fairness and stability, Journal of the Operational Research Society, 1998, 49 10 G Bianchi, Performance analysis of the ieee 802.11 distributed coordination function, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, March 2000, 18(3), 535–547 11 Hwangnam Kim and Jennifer C Hou, Improving Protocol Capacity with ModelBased Frame Scheduling in IEEE 802.11-Operated WLANs, In Proceedings of the 9th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking, 2003, MobiCom ’03, page 190–204, New York, NY, USA Association for Computing Machinery 12 F Cali, Conti M, and Gregori E, Dynamic Tuning of the IEEE 802.11 Protocol to Achieve a Theoretical Throughput Limit, IEEE/ACM Transactions On Networking, December 2000, 8(6), 785–799 13 F Cali, Conti M, and Gregori E, IEEE 802.11 Protocol: Design and Performance Evaluation of an Adaptive Backoff Mechanism, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, September 2000, 18(9) 14 IEEE 802.11e Amendment https://standards.ieee.org/ standard/802_11e-2005.html, last accessed on 12/11/18 15 Daji Qiao and K G Shin, Achieving efficient channel utilization and weighted fairness for data communications in IEEE 802.11 WLAN under the DCF, In IEEE 2002 Tenth IEEE International Workshop on Quality of Service (Cat No.02EX564), May 2002, 227–236 16 IEEE 802.11 Working Group Project Timelines http://grouper ieee.org/groups/802/11/Reports/802.11_Timelines.htm, last accessed on 02/12/18 17 IEEE-802.11 Standards Timline https://www.semfionetworks com/uploads/2/9/8/3/29831147/802.11_timeline_v3.pdf, last accessed on 22/02/2018 107 18 Silvia Giordano, Handbook of wireless networks and mobile computing, John Wiley & Sons, Inc., 2002, chapter Mobile Ad Hoc Networks, 325–346 New York, NY, USA 19 Zhifei Li, Sukumar Nandi, and Anil K Gupta, ECS: An enhanced carrier sensing mechanism for wireless ad hoc networks, Computer Communications, September 2005, 28(17), 1970–1984 20 Pham Thanh GIANG and Kenji NAKAGAWA, Achieving Fairness over 802.11 Multihop Wireless Ad Hoc Networks, IEICE Trans Commun, August 2009, E92B(8), 2628–2637 21 PT Giang and K Nakagawa, Cross-Layer Scheme to control Contention Window for per-flow Fairness in Asymmetric Multi-hop Networks, IEICE TRANSACTIONS on Communications, 2010, E93-B(9), 2326–2335 22 The Network Simulator: ns-2 http://www.isi.edu/nsnam/ns/ 23 A Survey of Network Simulation Tools: Current Status and Future Developments https://www.cse.wustl.edu/ jain/cse567-08/ftp/simtools/index.html 24 Irin Dorathy and M Chandrasekaran, Simulation tools for mobile ad hoc networks: a survey, Journal of applied research and technology, 00 2018, 16, 437 – 445 25 NS3 Network Simulator http://www.nsnam.org/ 26 OMNet++ Simulator http://www.omnetpp.org/ 27 PlanetLab Consortium Planetlab: An open platform for developing, deploying, and accessing planetary-scale service http://www.planet-lab.org/ 28 D Raychaudhuri, I Seskar, M Ott, S Ganu, K Ramachandran, H Kremo, R Siracusa, H Liu, and M Singh, Overview of the ORBIT radio grid testbed for evaluation of next-generation wireless network protocols, In Wireless Communications and Networking Conference, 13-17 March 2005, volume 3, 1664 – 1669 IEEE 108 29 David Clark, Scott Shenker, and Aaron Falk vironment for Network Innovations GENI: Global En- http://groups.geni.net/geni/raw- attachment/wiki/OldGPGDesignDocuments/GDD-06-28.pdf 30 OneLab: Future Internet Testbed https://onelab.eu/ 31 Brian White, Jay Lepreau, Leigh Stoller, Robert Ricci, Shashi Guruprasad, Mac Newbold, Mike Hibler, Chad Barb, and Abhijeet Joglekar, An integrated experimental environment for distributed systems and networks, In ACM SIGOPS Operating Systems Review - OSDI ’02: Proceedings of the 5th symposium on Operating systems design and implementation, Winter 2002, volume 36, 255–270 32 The ORCA GENI Control Framework http://groups.geni.net/geni/wiki/OrcaGeniControlFram 33 M Ott, I Seskar, R Siraccusa, and M Singh, ORBIT testbed software architecture: supporting experiments as a service, In Testbeds and Research Infrastructures for the Development of Networks and Communities, 2005 Tridentcom 2005 First International Conference on, 23-25 Feb 2005, 136 – 145 IEEE 34 The Network Implementation Testbed Laboratory http://nitlab.inf.uth.gr/NIT/NITLab 35 Paulo Alexandre Regis, Cayler Miley, and Shamik Sengupta, Multi-hop Mobile Wireless Mesh Network Testbed Development and Measurements, International Journal of Innovative Research in Computer and Communication Engineering, Aug 2017, 5(8) 36 Farideh Parastar and Shian Wang, Quality of Service in IEEE 802.11 WLANs: An Experimental Study, ArXiv, 2019, abs/1910.07743 37 Sneha Sangolli and Jayavignesh Thyagarajan, TCP Throughput Measurement and Comparison of IEEE 802.11 Legacy, IEEE 802.11n and IEEE 802.11ac Standards, Indian Journal of Science and Technology, 08 2015, 38 A Symington and P Kritzinger, A hardware test bed for measuring IEEE 802.11g distribution coordination function performance, In 2009 IEEE International Sym- 109 posium on Modeling, Analysis Simulation of Computer and Telecommunication Systems, Sep 2009, 1–7 39 F J Matus, L E Morales, and M R Arias, Performance analysis for a wireless mesh network test-bed using HWMP and BATMAN-Adv routing, In 2017 IEEE 37th Central America and Panama Convention (CONCAPAN XXXVII), Nov 2017, 1–6 40 Pablo Sotres, Jorge Lanza, Juan Ramón Santana, and Luis Sánchez, Integrating a Smart City Testbed into a Large-Scale Heterogeneous Federation of Future Internet Experimentation Facilities: the SmartSantander Approach, Open Journal of Internet of Things, 2019, 5(1) 41 Fed4FIRE+ https://www.fed4fire.eu/the-project/, last accessed on 15/12/19 42 GENI (Global Environment for Network Innovations) https://www.geni net/, last accessed on 21/01/2018 43 LuisSanchez, LuisMu˜noz, Jose Antonio Galache, Pablo Sotres, Juan R.Santana, Veronica Gutierrez, Rajiv Ramdhany, Alex Gluhak, Srdjan Krco, Evangelos Theodoridis, and Dennis Pfisterer, SmartSantander: IoT experimentation over a smart city testbed, Computer Networks, Mar 2014, 61, 217–238 44 Michele Segata, Mattia Avancini, and Chiara Canton, Measuring throughput of 802.11 b and g protocols, Technical report, Università degli Studi di Trento, 2019 45 C Casetti and C Chiasserini, Improving fairness and throughput for voice traffic in 802.11e EDCA, In Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2004 PIMRC 2004 15th IEEE International Symposium on, September 2004, volume 1, 525–530 46 D.J Leith and P Clifford, Using the 802.11e EDCF to achieve TCP upload fairness over WLAN links , April 2005, volume 3, 109–118 47 Eun-Chan Park, Nojun Kwak, Suk Kyu Lee, Jong-Kook Kim, and Hwangnam Kim, Provisioning QoS for WiFi-enabled Portable Devices in Home Networks, 110 TIIS, 2011, 5(4), 720–740 48 Jianjun Lei, Jun Huang, Jiarui Tao, and Ying Xia, A Differentiated Reservation MAC Protocol for Achieving Fairness and Efficiency in Multi-rate IEEE 802.11 WLANs, IEEE Access, 01 2019, PP, 1–1 49 Marjan Yazdani, Maryam Kamali, Neda Moghim, and Mahdieh Ghazvini, A fair access mechanism based on TXOP in IEEE 802.11e wireless networks, 05 2016, 50 D Chen, S Garg, M Kappes, and K Trivedi, Supporting VBR VoIP Traffic in IEEE 802.11 WLAN in PCF Mode, IEEE Transactions on Wireless Communications, 2002 51 S Garg, M Kappes, and A Krishnakumar, On the Effect of Contention-Window Sizes in IEEE 802.11b Networks, Avaya Labs Research, June 2002 52 Dajiang He and Charles Shen, Simulation Study of IEEE 802.11e EDCA, In Vehicular Technology Conference, Spring 2003, volume 1, 685–689 53 J Yoon, S Yun, H Kim, and S Bahk, Maximizing Differentiated Throughput in IEEE 802.11e Wireless LANs, In Proceedings 2006 31st IEEE Conference on Local Computer Networks, Nov 2006, 411–417 54 Arvind Swaminathan and J Martin, Fairness Issues in Hybrid 802.11b/e Networks, In Consumer Communications and Networking Conference, Januaray 2006, volume 1, 50–54 55 Yang Xiao, Haizhon Li, and Sunghyun Choi, Protection and guarantee for voice and video traffic in IEEE 802.11e wireless LANs, In INFOCOM 2004 Twentythird AnnualJoint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies, March 2004, volume 3, 2152–2162 56 Vasilios A Siris and George Stamatakis, Optimal CWmin selection for achieving proportional fairness in multi-rate 802.11e WLANs: test-bed implementation and evaluation, In WiNTECH ’06 Proceedings of the 1st international workshop on Wireless network testbeds, experimental evaluation & characterization, 2006, 41– 48 111 57 IEEE 802.11e EDCA Simulation Model for ns-2 (TU Berlin) http://www.tkn.tuberlin.de/research/802.11e_ns2/ 58 Wi-Fi Quality of Service http://www revolutionwifi.net/revolutionwifi/2010/08/ wireless-qos-part-5-contention-window.html, last accessed on 12/10/18 59 A Garcia-Saavedra, P Serrano, A Banchs, and M Hollick, Energy-efficient fair channel access for IEEE 802.11 WLANs, In 2011 IEEE International Symposium on a World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks, June 2011, 1–9 60 M K Alam, S A Latif, M Akter, F Anwar, and Mohammad Kamrul Hasan, Enhancements of the dynamic txop limit in edca through a high-speed wireless campus network, Wireless Personal Communications, Oct 2016, 90(4), 1647–1672 61 R Jain, D Chiu, , and W Hawe, A Quantitative Measure Of Fairness And Discrimination For Resource Allocation In Shared Computer Systems, Technical report, DEC Research Report TR-301, September 1984 62 Ngo Hai Anh and Pham Thanh Giang, An Enhanced MAC-Layer Improving to Support QoS for Multimedia Data in Wireless Networks, Indian Journal of Science and Technology, 2016, 9(20) 63 Zhifei Li, Sukumar Nandi, and Anil K Gupta, Improving MAC Performance in Wireless Ad-Hoc Networks Using Enhanced Carrier Sensing (ECS), In Nikolas Mitrou, Kimon Kontovasilis, George N Rouskas, Ilias Iliadis, and Lazaros Merakos, editors, Networking 2004, 2004, 600–612, Berlin, Heidelberg Springer Berlin Heidelberg 64 Fazlullah Khan, Fairness and throughput improvement in multihop wireless ad hoc networks, 09 2014 65 Claude Chaudet, Isabelle Guérin Lassous, Eric Thierry, and Bruno Gaujal, Study of the impact of asymmetry and carrier sense mechanism in IEEE 802.11 multihops networks through a basic case, In PE-WASUN ’04: Proceedings of the 1st 112 ACM international workshop on Performance evaluation of wireless ad hoc, sensor, and ubiquitous networks, 2004, 1–7, New York, NY, USA ACM Press 66 IEEE 802.11n https://www.ipv6.com/wireless/ 802-11n-wireless-standard/, last accessed on 02/11/18 67 M Ott, I Seskar, R Siraccusa, and M Singh, Orbit testbed software architecture: supporting experiments as a service, In First International Conference on Testbeds and Research Infrastructures for the DEvelopment of NeTworks and COMmunities, Feb 2005, 136–145 68 D Raychaudhuri, I Seskar, M Ott, S Ganu, K Ramachandran, H Kremo, R Siracusa, H Liu, and M Singh, Overview of the ORBIT radio grid testbed for evaluation of next-generation wireless network protocols, In IEEE Wireless Communications and Networking Conference, 2005, March 2005, volume 3, 1664–1669 Vol 69 S Mukherjee, X Peng, and Q Gao, QoS Performances of IEEE 802.11 EDCA and DCF: A Testbed Approach, In 2009 5th International Conference on Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, Sep 2009, 1–5 70 Z Chen, D Fu, Y Gao, and X Hei, Performance Evaluation for WiFi DCF Networks from Theory to Testbed, In 2017 IEEE International Symposium on Parallel and Distributed Processing with Applications and 2017 IEEE International Conference on Ubiquitous Computing and Communications (ISPA/IUCC), Dec 2017, 1364–1371 71 A Prajapati, A Sakadasariya, and J Patel, Software defined network: Future of networking, In 2018 2nd International Conference on Inventive Systems and Control (ICISC), Jan 2018, 1351–1354 72 Murat Karakus and Arjan Durresi, Quality of Service (QoS) in Software Defined Networking (SDN), J Netw Comput Appl., February 2017, 80(C), 200–218 73 A Kucminski, A Al-Jawad, P Shah, and R Trestian, QoS-based routing over software defined networks, In 2017 IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting (BMSB), June 2017, 1–6 113 74 OMF, the testbed control and management framework http://omf.mytestbed.net 75 I Tinnirello and G Bianchi, Rethinking the IEEE 802.11e EDCA Performance Modeling Methodology, IEEE/ACM Transactions on Networking, April 2010, 18(2), 540–553 76 hostapd: IEEE 802.11 AP, IEEE 802.1X/WPA/WPA2/EAP/RADIUS Authenticator https://standards.ieee.org/standard/802_11-1999 html, last accessed on 30/09/19 77 iPerf – The ultimate speed test tool for TCP, UDP and SCTP https:// iperf.fr/, last accessed on 03/12/19 114 ... Nghiên cứu, đề xuất phương pháp đánh giá chất lượng dịch vụ mạng không dây sử dụng hệ thống đánh giá thực nghiệm (testbed) Đối tượng phạm vi nghiên cứu Chất lượng dịch vụ liệu đa phương tiện mạng không. .. [6] Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho liệu đa phương tiện mạng không dây chủ đề có tính thời ý nghĩa thực tế nhiều tác giả phân tích nghiên cứu Một số nghiên cứu gần dây đưa số phương pháp đánh... phương pháp đánh giá hiệu mạng không dây hệ thống thực nghiệm testbed.[CB7][CB8][CB9] Từ kết đạt được, luận án thấy việc đảm bảo chất lượng dịch vụ liệu đa phương tiện mạng không dây ad hoc phức