Mô phỏng độ trễ voip trong wlan

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG  ĐỀ TÀI: GVHD: Th.S CHU HỒNG HẢI SVTH: TRẦN VIẾT KHÁNH Niên Khóa 2006 - 2011 Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin chân thành cảm ơn BGH trường ĐH GTVT TPHCM tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ em việc học tập nghiên cứu năm vừa qua Em chân thành cám ơn thầy cô Khoa Điện – Điện Tử Viễn Thông hướng dẫn em môn học để trở thành kiến thức quý báu cho em đường học tập nghiệp Bên cạnh đó, để hồn thành đồ án nhờ giúp đỡ nhiệt tình giáo viên hướng dẫn Ths Chu Hồng Hải Thầy cho em nhiều lời gợi ý hướng dẫn chi tiết trình làm đồ án Với giúp đỡ này, em hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp mình, em xin chân thành cảm ơn Thầy Cuối cùng, xin kính chúc Q Thầy Cơ ln dồi sức khỏe thành công Sinh viên thực Trần Viết Khánh GVHD: ThS Chu Hồng Hải SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: ThS Chu Hồng Hải SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GVHD: ThS Chu Hồng Hải SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp MỤC LỤC Danh mục Phần A: Giới thiệu chung Trang bìa : Lời cảm ơn : Nhận xét giáo viên hướng dẫn : Nhận xét giáo viên phản biện : Mục lục : Danh mục hình ảnh : Danh mục bảng số liệu : Bảng chữ viết tắt Lời nói đầu 11 Phần B: Nội dung đề tài CHƯƠNG I: VoIP chuẩn 802.11 12 1.1 Cuộc cách mạng VoIP 12 1.2 Các thành phần chuẩn 802.11 12 Truy cập 12 Chuyển mạch 13 Vận chuyển 14 1.3 Những yếu tố chuẩn 802.11 ….14 Wifi làm việc nào? ……15 Truyền data qua môi trường wiless …16 MAC-kiến trúc khái niệm 16 Những dịch vụ lớp MAC 17 Quản lý công suất đồng thời gian 17 Kiến trúc lớp MAC 18 Kiến trúc IEEE 802.11 19 1.4 Kết luận 19 CHƯƠNG II: Giao thức truyền voice qua IP 20 2.1 Kiến trúc tầng OSI IP 20 GVHD: ThS Chu Hồng Hải SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp 2.1.1 Kiến trúc OSI 20 2.1.2 Mơ hình TCP/IP 21 2.1.3 Giao thức IP 23 2.2 Các giao thức báo hiệu gọi 26 2.2.1 Giao thức H.323 26 2.2.2 Giao thức SIP 35 2.3 Các giao thức truyền 43 2.3.1 Giao thức ICMP 43 2.3.2 Giao thức thời gian thực RTP 44 2.3.3 Giao thức RSVP 48 CHƯƠNG III: Chuyển mạch mềm VoIP 50 3.1 Chuyển mạch mềm kiến trúc phân tán 50 3.1.1 Các phương pháp truy nhập 51 3.1.2 Media Gateways 51 3.1.3 Softswich 52 3.1.4 Gateway báo hiệu 53 3.2 Server ứng dụng 53 3.2.1 IP PBX 54 3.2.2 IP Centrex 55 CHƯƠNG IV: Bảo mật, quản lý động QoS mobile IP 59 4.1 Bảo mật 59 4.1.1 Mô hình bảo mật WLAN 62 4.1.2 Kiến trúc mạng với WLAN 65 4.1.3 Wi-Fi Protected Access 66 4.1.4 802.1x EAP Advanced Security 67 4.1.5 VPNs 69 4.2 Quản lý động 72 4.2.1 Phương pháp mobile IP 73 4.2.2 Những mơ hình chuyển đổi IP động 75 4.2.3 Micromobility Fast Handoff 77 4.3 QoS mạng WLAN 82 GVHD: ThS Chu Hồng Hải SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp 4.3.1 DCF 85 4.3.2 PCF 88 4.3.3 Những cải tiến 802.112 MAC 89 CHƯƠNG V: mô độ trễ VoIP WLAN 92 Phụ lục 98 Kết luận 112 Hướng phát triển 112 Hạn chế 112 Tài liệu tham khảo 113 GVHD: ThS Chu Hồng Hải SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Mạng WLAN doanh nghiệp 15 Hình 1.2: Chuẩn IEEE 802.11 mơ hình OSI 17 Hình 2.1: Mơ hình lớp OSI 20 Hình 2.2: Cấu trúc tầng TCP/IP 22 Hình 2.3: Mào đầu gói IP 24 Hình 2.4: Khn dạng TCP segment 25 Hình 2.5: Thủ tục thiết lập tuyến 25 Hình 2.6: Khn dạng UDP datagram 26 Hình 2.7: Kiến trúc H323 mơ hình OSI 27 Hình 2.8: Các thành phần gatekepper quản lý 29 Hình 2.9: Phân vùng quản lý H323 30 Hình 2.10: Các giao thức H323 31 Hình 2.11: Kiến trúc giao thức 36 Hình 2.12: Thơng tin u cầu INVITE 37 Hình 3.1: Kiến trúc chuyển mạch mềm 50 Hình 3.2: Những ứng dụng pc to pc pc to phone 51 Hình 3.3: Mối quan hệ softswich thành phần khác 54 Hình 3.4: IP PBX 55 Hình 3.5: IP Centrex 56 Hình 3.6: IP Centrex với chuyển mạch mềm 57 Hình 3.7: Giải pháp thay lớp chuyển mạch mềm 57 Hình 3.8: Giải pháp thay lớp chuyển mạch mềm 58 Hình 4.1: Những kiểu cơng hướng công WLAN 62 Hình 4.2: Mơ tả man in middle attack 63 Hình 4.3: Kiến trúc mạng WLAN 65 Hình 4.4: Thẩm quyền 802.1x 67 Hình 4.5: Mơ tả di chuyển mạng 73 Hình 4.6: Mơ tả gói IP in IP 73 GVHD: ThS Chu Hồng Hải SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 4.7: Giải pháp Mobile IP FA 74 Hình 4.8: Thay nhiều Fas với nhiều địa vùng microbility 77 Hình 4.9: Đăng ký miền 77 Hình 4.10: Miền celluler IP 79 Hình 4.11: WLAN micromobility Aps với ESS 80 Hình 4.12: Kiến trúc giao thức IEEE 802.11 82 Hình 4.13: Kỹ thuật truy cập DCF 86 Hình 4.14: Mơ tả giao thức phát sóng mang ảo 88 Hình 4.15: Mơ tả chức EDCF 89 DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 2.1: So sánh mô hình OSI IP 23 Bảng 4.1: Chính sách bảo mật WLAN 66 GVHD: ThS Chu Hồng Hải SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp BẢNG CHỮ VIẾT TẮT ACK Acknowledgement AP Access Point BS Base Station BSS Basic Service Set BSSID Basic Service Set Identifier CTS Clear-To-Send CRC Cyclic Redundacy Check CSMA Carier Sense Multiple Access DSSS Direct Sequence Spread Spectrum FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum ISDN Integrated Services Digital Network LAN Local Area Network LLC Logical Link Control MCU Multipoit Control Unit IP Internet Protocol OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OSI Open System Interconnection PSTN Public Switched Telephone Network QoS Quality of Service RAS Remote Access Service RTP Real Time Protocol RTS Request-To-Send GVHD: ThS Chu Hồng Hải SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp set f1 [open out1.tr w] set f2 [open out2.tr w] set f3 [open out50ms.tr w] proc init {} { global f0 f1 f2 f3 set f0 [open out0.tr w] set f1 [open out1.tr w] set f2 [open out2.tr w] set f3 [open out50ms.tr w] } #Other default settings -thong so tang link LL set mindelay_ 50us LL set delay_ 25us LL set bandwidth_ # -chế độ hàng đợi Queue/DropTail/PriQueue set Prefer_Routing_Protocols #unity gain, omni-directional antennas #set up the antennas to be centered in the node and 1.5 meters above it Antenna/OmniAntenna set X_ Antenna/OmniAntenna set Y_ Antenna/OmniAntenna set Z_ 1.5 Antenna/OmniAntenna set Gt_ 1.0 Antenna/OmniAntenna set Gr_ 1.0 #wireless-phy.cc #Initialize the SharedMedia interface with parameters to make #it work like the 914MHz Lucent WaveLAN DSSS radio interface GVHD: ThS Chu Hồng Hải 99 SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp Phy/WirelessPhy set CPThresh_ 10.0 ;#threshold physical, Phy/WirelessPhy set CSThresh_ 1.559e-11 ;#connection pattern Phy/WirelessPhy set RXThresh_ 3.652e-10 Phy/WirelessPhy set Rb_ 2*1e6 Phy/WirelessPhy set Pt_ 0.2818 Phy/WirelessPhy set freq_ 914e+6 ;#freq being used Phy/WirelessPhy set L_ 1.0 #-pl -std -Pt -fr -Gt -Gr -L -ht -hr -d0 -r -m # -set ns_ [new Simulator] $ns_ node-config -addressType hierarchical $ns_ color Blue $ns_ color green $ns_ color Red # thiết lập miền kế thừa AddrParams set domain_num_ ;#thiet lap domain, hai wireless, mot wired lappend cluster_num 1 ;#so luong cluster moi domain ;#(wired,wireless,wireless) AddrParams set cluster_num_ $cluster_num lappend eilastlevel 1141 ;#so luong node cua moi cluster AddrParams set nodes_num_ $eilastlevel set tracefd [open $opt(tr) w] $ns_ trace-all $tracefd GVHD: ThS Chu Hồng Hải 100 SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp set namtracefd [open $opt(namtr) w] # theo doi traffic ca wireless va wireline. -$ns_ namtrace-all-wireless $namtracefd 800 600 # tạo topo mang set topo [new Topography] $topo load_flatgrid $opt(x) $opt(y) # god needs to know the number of all wireless interfaces #General Operations Director (GOD) + set god_ [create-god [expr $opt(nn) +$num_bs_nodes + $num_wired_nodes ]] #create wired nodes, domain=0 #each cluster each node in just one domain set temp {0.0.0 0.1.0} for {set q 0} {$q < $num_wired_nodes} {incr q} { set W($q) [$ns_ node [lindex $temp $q]] $W($q) color "#66660000ffff" } $W(0) set X_ 00.0 $W(0) set Y_ 100.0 # config BS node $ns_ node-config -adhocRouting $opt(adhocRouting) \ -llType $opt(ll) \ -macType $opt(mac) \ -ifqType $opt(ifq) \ GVHD: ThS Chu Hồng Hải 101 SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp -ifqLen $opt(ifqlen) \ -antType $opt(ant) \ -propInstance [new $opt(prop)] \ -phyType $opt(netif) \ -channel [new $opt(chan)] \ -topoInstance $topo \ -wiredRouting ON \ -agentTrace ON \ -routerTrace ON \ -macTrace ON #$mobilenode start set temp {1.0.0 1.0.1 1.0.2 1.0.3 1.0.4 1.0.5 1.0.6 1.0.7 1.0.8 1.0.9 1.0.10 1.0.11 1.0.12 1.0.13 1.0.14 1.0.15 1.0.16 1.0.17 1.0.18 1.0.19 1.0.20 1.0.21 } #domain.cluster.node for fist wireless domain set BS(0) [$ns_ node [lindex $temp 0]] set BS(1) [$ns_ node 2.0.0] ;#gan cho bs(0)1.0.0 ;#gan cho bs(1)2.0.0 $BS(0) random-motion $BS(1) random-motion $BS(0) color "#ffff00000000" $BS(1) color "#ffff00000000" $ns_ at 0.0 "$BS(0) label BS(0)" $ns_ at 0.0 "$BS(1) label BS(1)" #$ns_ initial_node_pos $BS(0) 100 ;#khoi tao kich thuoc cua node #$ns_ initial_node_pos $BS(1) 100 # -configure for mobilenodes - GVHD: ThS Chu Hồng Hải 102 SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp $ns_ node-config -wiredRouting OFF\-wirelessRouting ON #tao cac mobile node- co dia chi ke thua tu cac station cua no, chi thi trang thai ket noi #do tram nao quan ly for {set j 0} {$j < $opt(nn)} {incr j} { set node_($j) [ $ns_ node [lindex $temp [expr $j+1]] ] $node_($j) base-station [AddrParams addr2id [$BS(0) node-addr]] $node_($j) random-motion } #create links between wired and BS nodes $ns_ duplex-link $W(0) $W(1) 11Mb 2ms DropTail ;#delay 2ms $ns_ duplex-link $W(1) $BS(0) 11Mb 2ms DropTail ;# $ns_ duplex-link $W(1) $BS(1) 11Mb 2ms DropTail #create the performance for node $ns_ duplex-link-op $W(0) $W(1) orient down $ns_ duplex-link-op $W(1) $BS(0) orient left-down $ns_ duplex-link-op $W(1) $BS(1) orient right-down #khoi tao vi tri cho cac node, kich co cua cac node wireless for {set q 0} {$q < $opt(nn)} {incr q} { $ns_ initial_node_pos $node_($q) 20;#try to positor $node_($q) color "#33339999" $ns_ at 0.0 " $node_($q) color #33339999f " } # -Define a 'finish' procedure -proc finish {} { global f0 f1 f2 f3 numnode t qe i pktsdelay delaychan loadper sim_interval GVHD: ThS Chu Hồng Hải 103 SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp #Close the output files close $f0 close $f1 close $f2 puts "so luong node la $numnode" puts "so luong tong packet tre vuot qua 50ms : $t" #so luong pkts tre cua moi kenh tung khoang sim for {set k 0} { $k < $numnode} { incr k } { puts "so luong packet tre vuot qua 50ms channel$k: $pktsdelay($k)" } for {set k1 0} { $k1 < $sim_interval} { incr k1 } { puts "tai mang moi khoang thoi gian mo phong thu $k1 = $loadper($k1)" puts "num of channel delay not precede 50ms qe($k1)= $qe($k1)" puts $f3 " $loadper($k1) [expr $numnode - $qe($k1)]" } close $f3 puts "so i luc $i" puts "num of channel delay not precede 50ms delaychan= , $delaychan" if {$i< $numnode} {puts "so luong packet tre vuot qua 50ms channel$i: $pktsdelay($i)" } #Execute NAM on the trace file exec nam wcwqos2.nam #Call xgraph to display the results exec xgraph out0.tr -geometry 600x400 -t "timedelay " -x "secs" -y "secs" -m & GVHD: ThS Chu Hồng Hải 104 SVTH: Trần Viết Khánh Đại Học GTVT TP.HCM Đồ Án Tốt Nghiệp #exec xgraph out1.tr -geometry 800x400 -t "bandwith" -x "secs" -y "kbps" & #exec xgraph out2.tr -geometry 800x200 -t "npkts" -x "secs" -y "pkts" & #exec xgraph out50ms.tr -geometry 600x400 -bd "green" -t "number of voice channel with delay 50ms" -x "Load(%)" -y "nvoicechannel" -m & exec xgraph out50ms.tr -geometry 600x400 -bd "green" -t "so luong kenh voice thoa delay