Điều khiển luồng và chống tắc nghẽn trong mạng viễn thông luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

Luận văn, khóa luận tốt nghiệp, báo cáo là sản phẩm kiến thức, là công trình khoa học đầu tay của sinh viên, đúc kết những kiến thức của cả quá trình nghiên cứu và học tập một chuyên đề, chuyên ngành cụ thể. Tổng hợp các đồ án, khóa luận, tiểu luận, chuyên đề và luận văn tốt nghiệp đại học về các chuyên ngành: Kinh tế, Tài Chính Ngân Hàng, Công nghệ thông tin, Khoa học kỹ thuật, Khoa học xã hội, Y dược, Nông Lâm Ngữ... dành cho sinh viên tham khảo. Kho đề tài hay và mới lạ giúp sinh viên chuyên ngành định hướng và lựa chọn cho mình một đề tài phù hợp, thực hiện viết báo cáo luận văn và bảo vệ thành công đồ án của mình

BAO CAO CHUYEN DE

KY THUAT CHUYEN MACH

Dé tai:

DIEU KHIEN LUONG VA CHONG TAC NGHEN

TRONG MANG VIEN THONG

Giáo viên hướng dẫn: 7S Lê Nhật Thăng

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Các thuật ngữ viết tắt - 222221 2222221222222 erre

) 118.1 00v 10/)0/)0 1 Danh mục các công thức -222 tr c2 tre

Chương 1: Tổng quan về điều khiến luồng và chống tắc nghẽn

trong mạng viễn thông

1.1 Vấn đề về điều khiển luồng và chống tắc nghẽn

trong viễn thông .- 2-22 S22E221221221212211212121 21122 e

1⁄2 Mục tiêu đặt ra đối với điều khiển luồng

và chống tắc nghẽn .- 22c 2 2 22H nh re

13 Kết luận chương I S22 srerree

Chương 2: Điều khiến luồng trong mạng viễn thông

2.2.5 Điều khiển luồng theo phương pháp cửa số

2.2.5.1 Cửa số End to End - cece 2.2.5.2 Điều khiển luồng Hop by hop

Nhóm 14~ Lớp HI0VTI

2.2.3.2 Hoạt động - s52 2.2.3.4 Hiệu suất của cơ chế Go-back-N

2.2.4 Điều khiển luồng kết hợp ARQ - Selective repeat

2.2.5.3 Phương thức Isarithmi -: ‹ 28

2.3 Kết luận chương 2 - 2 s2212212211221212 11211 ere 29

Chương 3: Chống tắc nghẽn trong mạng viễn thông . - 30

3.1 _ Khái niệm chung điều khiển tắc nghẽn -2-5sscscxczes 30

3.1.1 Mô hình tổng quan điều khiển chống tắc nghẽn 30 3.1.2 Nguyên nhân gây tắc nghẽn 31

3.1.3 Nguyên lý điều khiển tắc nghẽn 32

3.2 Một số phương pháp chống tắc nghẽn 32 3.2.1 Phương pháp DEC bit - c5 S22 2212211211 ser 32

3.2.2 Phương pháp điều khiển tắc nghẽn trong TCP 33

3.2.3 Phương pháp EWA và FEWA cớ 35 3.2.4 Phương pháp ETCP ¿5-22 S2c SE ssxrxrsrerreee 35 3.2.5 Phương pháp XCP St heheree 35 3.2.6 Phương pháp FBA - TCP . cccScccscreseree 36 3.2.7 Phương pháp QS - TCP .- 2:22 S22 se 37

Ae re 4A Loi noi dau

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các giải pháp công nghệ hạ tầng mạng

truyền thông, hàng loạt các yêu cầu mới được đặt ra đối với các vấn để khai thác và

triển khai hệ thống trong môi trường mạng thực tiễn Bài toán quản lý mạng viễn thông luôn là mối quan tâm hàng đầu và là một trong những van dé quan trong nhat can giai quyét của các nhà khai thác viễn thông Tuỳ thuộc vào các giải pháp công

nghệ và các ứng dụng triển khai mà các nhà khai thác lựa chọn và xây dựng các hệ

thống quản lý, điều khiển một cách thích hợp để nâng cao quả vận hành và khai thác

mạng

Hiện nay với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ đã đáp ứng được yêu cầu phần cứng của hệ thống, tuy nhiên các thuật toán nhằm đạt được sự tôi ưu

luôn là một bài toán khó, đòi hỏi phải có sự nghiên cứu chuyên sâu và hiéu biết sâu sắc

các vấn đề liên quan đến hệ thống mạng Vì vậy, các phương pháp điều khiển luồng và chống tắc nghẽn trong viễn thông là một bài toán khó và được quan tâm Do vậy với

dé tài tìm hiểu về “Điều khiến luồng và chống tắc nghẽn trong mạng viễn thông” chúng em sẽ trình bày các phương thức điều khiển luồng và các biện pháp kỹ thuật chống tắc nghẽn trong viễn thông đã và đang được sử dụng trong viễn thông Đề tài được chia làm ba chương với nội dung các chương như sau:

-_ Chương I: Tổng quan về mạng viễn thông

- Chuong II: Diéu khién luồng trong mạng viễn thông

-_ Chương II]: Điều khiển chống tắc nghẽn trong mạng NGN

Khi mạng viễn thông ngày càng phát triển rộng lớn, dịch vụ mới càng gia tăng, yêu

cầu về sử dụng cao, nên điều khiển luồng và chống tắc nghẽn là một vấn đề phức

tạp Được sự giúp đỡ của thầy giáo bộ môn Kỹ thuật chuyên mạch TS Lê Nhật Thăng, cùng sự nỗ lực tìm hiểu của nhóm em đã hoàn thành chuyên đề được giao Nhưng với

thời gian tìm hiểu có hạn và tầm hiểu biết hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu

sót Rất mong sự góp ý của thầy cô

Nhóm sinh viên thực hiện

CAC THUAT NGU VIET TAT

ARQ Automatic Repeat Request

ACK ACK — Acknowledgement

AIMD Additive increase multipicate decrease

ARWND Advertised receiver window

CSFQ Core stateless fair queueing

ETCP Enhanced TCP

EWA Explicit window adaptation

FBATCP Fair bandwidth allocation for TCP

MSS Muximum segment size

NGN Next generation network

NACK Negative acknowledgement

IP Internet protocol

QS TCP Quick start TCP

QoS Quanlity of service

RTT Round trip time

TCP tăng cường

Sự tương thích cửa sô rõ Phân bổ băng thông hợp lý cho TCP

Kích cỡ đoạn lớn nhất Mạng thế hệ sau Tiêu cực thừa nhận

VoIP Void over IP Thoai trén IP

XCP Exolictit control protocol Giao thức điều khiển rõ

Nhóm 14- Lóp HI0VTI Page 5

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Hoạt động của mạng khi không có sự kiểm soát

Hình 1.2: Hiệu quả của việc có điều khiển

Hình 2.1: Phát lại theo cơ chế dừng và đợi

Hình 2.2: Stop-and-Wait ARQ có dùng SN/RN

Hình 2.3: Giản đồ thời gian khi truyền từ phát sang thu không có lỗi

Hình 2.4: Nguyên tắc hoạt động của cơ chế cửa sô trượt

Hình 2.5: Minh hoạ cơ chế Go-back-N ARQ

Hình 2.6: Nguyên tắc hoạt động của Selective repeat

Hình 2.7: Ví dụ phía phát truyền tin không liên tục khi W = 3

Hình 2.8 Quan hệ giữa tố độ truyền dẫn va round -trip delay trong điều khiển luồng Hình 2.9 Cơ chế Backpressure trong điều khién luồng hop-by-hop

Hình 3.1 Mô hình tổng quát cho điều khiển chống tắc nghẽn

Hình 3.2 Quá trình xảy ra tắc nghẽn

Hình 3.3 Cửa số tắc nghẽn

Hình 3.4 Kết nối TCP đơn đi qua vùng có khả năng CSFQ

CHUONG I: TONG QUAN VE DIEU KHIEN LUONG VA CHONG TAC

NGHEN TRONG MANG VIEN THONG

1.1 Vấn đề điều khiển luồng và chống tắc nghẽn trong viễn thông

Thực trạng hiện nay cho thấy yêu cầu của VIỆC trao đổi thông tin ở mọi lúc mọi nơi là rất lớn, trong khi đó tài nguyên mạng chỉ ở mức độ giới hạn nhất định, do đó

việc gây ra hiện tượng tắc nghẽn là điều không tránh khỏi Vì vậy cần phải có biện

pháp đề chống tắc nghẽn xảy ra

Điều khiền luồng là phương pháp kiểm soát thông tin giữa hai thiết bị đầu cuối

cụ thể, nó là một trong những biện pháp giúp cho lưu thông lưu lượng giữa các thiết bị thu và phát

Để hiểu được việc xảy ra tắc nghẽn như thế nào và nguyên nhân ra sao ta xét

bài toán về hoạt động của mạng khi không có sự kiểm soát:

Hình 1.1 Hoạt động cua mang khi không có sự kiểm soát

Với các số trên hình thê hiện tốc độ truyền dữ liệu trên các đường Ký hiệu tốc

độ truyền từ A đến B là 2„,, từ C đến D là 4,„

Bài toán đặt ra ta xét các trường hợp với tốc độ truyền giữa các điểm:

Nhóm 14— Lớp HI0VTI Page 8

Truong hop 1: 2,, =7Kbps và 2,„ =0 Lưu lượng từ B đến A sẽ được mạng trung chuyền hết, và trong trường hợp này không xảy ra tắc nghẽn Tốc độ thông tin đến nút A

chính bằng tốc độ thông tin nút B đưa vào mạng, các đường B-Y, Y-X và X-A đều có tốc

độ 7 Kbp

Trường hợp 2: 2„,=8+ Kbps (8 > 0) và 2„„ =0 Ở trường hợp này tốc độ thông

tin từ B đến A lớn hơn tốc độ hoạt động của đường từ X đến A Do đó tốc độ thông tin từ

Y đến X lớn hơn từ X đến A, lượng thông tin dư thừa sẽ phải được lưu trong bộ đệm của

X, dẫn đến bị đầy và tràn do đó các gói thông tin từ Y đến sẽ không được lưu và bị huỷ Vi

bộ đệm của Y lưu lại các gói tin chưa được báo nhận (để truyền lại) nên bộ đệm của Y

cũng dần bị day và tràn Nút X có thé chuyén 8 Kbps khi lưu lượng đầu vào của nó là 8+

Kbps (X hủy ö Kbps) Lúc này, đường Y-X sẽ có tốc độ 8+2ö Kbps (trong đó 8+ö Kbps là

thông tin từ B dén va 8 Kbps 1a thông tin phát lại) Nhưng vì nút X chỉ có thê truyền 8

Kbps nén nó hủy 2ồ Kbps và Y lại phải truyền lại lượng thông tin này Quá trình này cứ tiếp diễn và cuối cùng đường nói Y-X sẽ hoạt động với tốc độ 56 Kbps Cũng như vậy đường liên kết từ B đến Y cũng sẽ hoạt động với tốc độ 16 Kbps (bao gồm cả các gói mới

và các gói được phát lại)

Ở đây đề giải quyết vân đề thì người ta đưa ra hai cách giải quyết:

Thứ nhất là xây dựng hệ thống mạng có khả năng đáp ứng tốc độ của thông tin

từ X đến A (8+ö Kbps) nhằm đáp ứng với yêu cầu về tốc độ của B — giải pháp này chỉ

thực sự khả thi và hiệu quả khi tốc độ phát tin của B là ồn định trong một thời gian dài,

nếu không hiệu quả sử dụng tài nguyên rất thấp nếu xây dựng hệ thống mạng có khả năng đáp ứng lưu lượng lớn nhưng lại chỉ hoạt động với các yêu cầu trao đổi lưu lượng nhỏ

Thứ hai là giới hạn tốc độ truyền tin của B xuống còn 8 Kbps — phương án này khả thi khi yêu cầu truyền tin của B trong phần lớn thời gian < 8 Kbps va tốc độ vượt 8 Kbps chi dién ra trong thời gian ngắn

Trường hợp 3: 2,,=7Kbps va A, =7Kbps, trang hop nay khong xảy ra tac nghẽn trong mạng Thông tin được chuyển đến A và D với tốc độ 7Kbps cho mỗi nút Mỗi

một liên kết trong mạng sẽ hoạt động với tốc độ 7Kbps

Nhóm 14~ Lớp HI0VTI Page 9

Trường hợp 4: 2,,=8+6 Kbps va 4,„ =7 Kbps (ö > 0) Trong trường hợp này,

đường đi từ C đến D có đủ dung lượng đề đáp ứng yêu cầu cho kết nối C-D, tuy nhiên yêu

cầu truyền thông tin trên đường B-A vượt quá khả năng xử lý của tuyến truyền này Trong

trường hợp này, hai kết nối B-A và C-D chia sẻ bộ đệm của nút X Như đã xét trong

trường hợp 2, lưu lượng thông tin từ B đến A làm tràn bộ đệm của X, điều này dẫn đến

thông tin từ B và C khi đến X đều bị hủy Hiện tượng này xảy ra đối với tất cả các gói tin

cho dù nguyên nhân gây ra là do B Hệ quả là nút Y và Z cũng bị tràn bộ đệm và tất cả các

đường liên kết sẽ hoạt động với tốc độ cực đại của chúng

Do trước khi chuyển gói tin từ B và C đến A và D tương ứng, nút X phải lưu các

gói tin này vào bộ đệm để xử lý nên trong trường hợp bộ đệm X bị tràn, X sẽ phải hủy các

gói tin này Do tốc độ thông tin Y-X gấp đôi tốc độ thông tin Z-X (khi các liên kết này hoạt

động với tốc độc đỉnh) nên số lượng gói tin từ Y đến X sẽ gấp đôi từ Z đến X Nói một cách khác, X sẽ hủy (hay chấp nhận) các gói tin từ Y và Z đến theo tỷ lệ 2:1 Lúc này thông tin từ B đến A hoạt động với tốc độ 8 Kbps trong khi thông tin từ C đến D chỉ hoạt động

với tốc độ 4 Kbps

Ở trường hợp này ta so sánh với trường hợp 3 ta thấy:

- Thông lượng tổng cộng của mạng giảm từ 14Kbps xuống còn 12Kbps

- Tại nút C, tốc độ truyền thông tin của nó đến D bị giàm tử 7KBps xuống còn 4KBps trong khi nút B là nơi gây ra tắc nghẽn lại không bị ảnh hưởng nhiều, chỉ giảm từ 8+ð Kbps xuống con 8Kbps Dé giải quyét van dé này, người ta có thể dành một phần

dung lượng bộ đệm tại X cho các gói tin từ C đi đến Việc này trái với nguyên tắc chuyền

mạch gói khi tài nguyên trong mạng được chia sẻ bởi tắt cả các nút và người dùng

Lưu lượng đâu vào

Hình 12 Hiệu quả của việc có điều khiển

Nhóm 14- Lóp HI0VTI Page 10

Trong trường hợp thực tế, nếu hệ thống mạng không được kiểm soát và có các cơ

chế điều khiển, mạng sẽ thực hiện chuyên tất cả các gói tin khi lưu lượng nhỏ hơn một ngưỡng nào đó Khi lưu lượng vượt quá giá trị ngưỡng thì thông lượng bắt đầu giảm Lưu lượng đến càng nhiều thì thông lượng càng giảm Trong một số trường hợp dẫn đến tình trạng deadlock(bé tắc) nghĩa là mạng hầu như không chuyền được gói tin nào nữa

Trong trường hợp có thực hiện điều khiển luồng và điều khiển tắc nghẽn, hệ thống mạng sẽ được kiểm soát và có khả năng hoạt động tốt ngay cả khi có trường hợp quá tải xảy ra (lưu lượng đi vào mạng lớn hơn thông lượng của mạng) Tuy nhiên, do việc thực

hiện điều khiển luồng và tắc nghẽn đòi hỏi phải có các thông tin điều khiển nên thông

lượng thực tế (trong trường hợp mạng chưa quá tải) sẽ nhỏ hơn trường hợp lý tưởng, thậm chí nhỏ hơn so với trường hợp không có điều khiển

1.2 Mục tiêu đặt ra đối với điều khiển luồng và chống tắc nghẽn

Điều khiển luồng và chống tắc nghẽn được sử dụng khi có sự giới hạn về tài nguyên giữa người sử dụng với điểm truy nhập mạng, hay giữa hai thiết bị mạng đề kiểm soát thông tin trên mạng Điều khiên luồng và chống tắc nghẽn được sử dụng nhiều nhất tại các lớp liên kết dữ liệu(data link), lớp mạng(network), và lớp giao vận(transport)

Do đó mục đích sử dụng của điều khiển luồng và chống tắc nghẽn được nêu ra:

- Tối ưu hóa thông lượng sử dụng của mạng: trong trường hợp thông tin chỉ truyền giữa hai ngừời dùng thì việc tối ưu hóa tốc độ truyền tin không cần đặt ra Tuy nhiên trong

hệ thống mạng sự tham gia trao đôi thông tin của nhiều nút mạng, viêc tối ưu hóa thông lượng của hệ thống mạng phức tạp hơn nhiều

- Giảm trễ gói khi đi qua mạng: Trên phương diện người sử dụng, trễ gói từ đầu

cuối đến đầu cuối càng nhỏ càng tốt Tuy nhiên điều khiển luồng ở lớp mạng không nhằm

thực hiện điều đó Điều khiển luồng chỉ đảm bảo trễ của gói tin khi đi qua mạng nằm ở một

mức chấp nhận được thông qua việc giới hạn gói tin đi vào mạng Vì lý do đó điều khiến luồng không có tác dụng với những ứng dụng đòi hỏi trễ nhỏ khi truyền trên hệ thống hạ tầng tốc độ thấp Mục đích chính của việc giảm trễ gói ở đây là dé giảm sự lãng phí tài

nguyên khi phải truyền lại gói

Nhóm 14~ Lớp HI0VTI Page II

- Đảm bảo tính công bằng cho việc trao đồi thông tin trên mạng: Đây là một yếu tố tiên quyết trong kỹ thuật mạng, việc đảm bảo tính công bằng đảm bảo cho người sử dụng

có cơ hội sử dụng mạng như nhau

- Đảm bảo tránh tắc nghẽn trong mạng: Tác nghẽn là hiện tượng mà lưu lượng của mạng giảm và trễ tăng lên khi lượng thông tin đi vào mạng tăng Điều khiển luồng cung cấp cơ chế giới hạn lượng thông tin đi vào mạng nhằm tránh hiện tượng tắc nghẽn

1.3 Kết luận chương 1

Mạng viễn thông của nước ta cũng như trên thế giới ngày càng phát triển, nhu cầu dịch vụ mạng ngày càng đa dạng, phong phú đòi hỏi nhiều mức độ dịch vụ khác

nhau Xu hướng phát triển là tiến tới hội tụ về mạng, về dịch vụ Tài nguyên của mạng

thì có giới hạn trong khi nhu cầu truyền thông tin ngày càng tăng, chính vì vậy mà hiện

tượng tắc nghẽn là khó tránh khỏi Do đó cần phải có cơ chế điều khiển chống tắc

nghẽn phù hợp kết hợp với điều khiển luồng để kiểm soát được thông tin trên mạng

Nhóm 14~ Lớp HI0VTI Page 12

CHƯƠNG II: DIEU KHIEN LUONG

2.1 Dinh nghia

Điều khiển luồng là cơ chế nhằm đảm bảo việc truyền thông tin của phía phát không vượt quá khả năng xử lý của phía thu

Cơ chế điều khiển luồng được thiết kế để điều khiển luồng đữ liệu giữa người

nhận và người gửi sao cho vùng đệm của người nhận không bị tràn Nếu bị tràn, các khung hoặc gói dữ liệu bị mắt Điều khiển luồng được dùng trong tầng liên kết đữ liệu

để điều khiển các liên kết điểm-điểm và trong tầng chuyên tải đề điều khiển luồng end-

to-end trên mạng có định tuyến

2.2 Các kỹ thuật điều khiến luồng

2.2.1 Cơ bản

Khi truyền thông tin trong mạng, thông tin truyền từ phía phát sang phía thu có

thể bị sai lỗi hoặc mắt Việc thông tin bị mắt thì cần phải thực hiện truyền lại thông tin

Còn Việc thông tin bị sai thì cần phải tìm hiểu nguyên nhân đề sửa sai Có hai cach dé

sửa sai

Sai do bên thu và sửa lỗi trực tiếp bên thu với điều kiện là thông tin trước khi

truyền phải được cài các mã sửa lỗi Như vậy số lượng bít thông tin có thể sửa sai phụ

thuộc vào số lượng mã sửa sai và số bít thông tin thêm vào cho mục đích sửa sai Số

bít thông tin thêm vào càng lớn thì số bít có thê sửa sai càng nhiều, tuy nhiên hiệu suất

thông tin lại thấp

Sửa sai bằng cầu bên phát truyền lại thông tin Với phương pháp này thì chỉ cần

thêm các bít thông tin phục vụ cho mục đích phát hiện lỗi, do đó hiệu suất truyền

thông tin cao hơn so với trường hợp trên Tuy nhiên khi có lỗi xảy ra với khung thông tin thì toàn bộ khung thông tin phải được truyền lại

Cơ chế điều khiển luồng và điều khién tac nghẽn theo phương pháp cửa số được hoạt động tương tự như các cơ chế phát lai ARQ(Automatic Repeat Request — yéu cau

lặp lại tự động) Cơ chế phát lại này được chia làm 3 loại với những đặc điểm và hoạt

động khác nhau

Nhóm 14— Lớp HI0VTI Page 13

2.2.2 Điều khiến luồng kết hợp ARQ - Stop-and- wait (dừng và đợi)

Stop - and -wait là một dạng của điều khiển dòng truyền dừng và đợi đã mở

rộng đề chứa các chức năng truyền lại dữ liệu trong trường hợp dữ liệu bị mat hoac bi

hu hong

Hình vẽ mô tả nguyên tắc hoạt động cơ bản của co chế phát lại dừng và đợi:

Trục thời gian bên phát

ACK NAK

| Nhận đúng | Phát hiện Nhận đúng | khung 0 khung 1 sai khung 1

—— _D_ ờn

Trục thời gian bên thu

Hình 2.1: Phát lại theo cơ chế dừng và đợi

2.2.2.1 Hoạt động

Phía phát sẽ thực hiện phát một khung thông tin sau đó dừng lại chờ phía thu báo nhận Phía thu khi nhận đúng khung thông tin và xử lý xong sẽ gửi báo nhận lại cho phía phát(ACK — Acknowledgement - thừa nhận).Phía phát sau khi nhận được báo nhận sẽ phát khung thông tin tiếp theo

Phía thu khi nhận khung thông tin và phát hiện sai sẽ gửi báo sai lại cho phía phat(NACK —Negative Acknowledgement — tiêu cực thừa nhận) Phía phát sau khi

nhận được báo sai sẽ thực hiện phát lại khung thông tin Phía phát sử dụng cơ chế

timeout dé phát lại khi không nhận được hồi âm từ phía thu

Để phân biệt được các khung thông tin với nhau, cần đánh số khác khung Dùng

một bít để đánh số khung(bit 0 hoặc I) Số thứ tự khung thông tin từ phía phát sang phía thu nằm trong trường SN(Sequence number), số thứ tự của báo nhận từ phía thu sang phía phát nằm trong trường RN(Request number- yêu cầu sô)

Hoạt động của cơ chế Stop- anh- wait ARQ khi sử dụng SN và RN:

Nhóm 14~ Lớp HI0VTI Page 14

Khi phía phát tại thời điểm ban đầu SN = 0

1 Nhận gói tin từ lớp phía trên và gán SN cho gói tin này

2 Gửi gói tin SN này trong khung thông tin có số thứ tự là SN

3 Chờ khung thông tin(không có lỗi, đóng vai trò là khung báo nhận) từ phía thu.Khi khung nhận được không có lỗi, và trong trường hợp Request có RN>SN thi đặt giá trị

SN = RN va quay lại bước 1 Khi không nhận được khung thông tin trong khoảng thời gian định trước(time out) thì thực hiện bước 2

Tai đầu thu: ban đầu RN =0

4 Khi nhận được một khung thông tin( không có lỗi) từ phía phát, chuyển khung này lên lớp phía trên và tăng RN lén 1

5 Khi nhận được khung thông tin có lỗi, gửi lại một khung thông tin cho phía phát với

RN được giữ nguyên ( khung báo sai- NAK) Khung được gửi từ phía thu này có thể chứa cá thông tin từ phía thu sang phía phát chứ không đơn thuần chỉ dùng cho mục đích báo sai

Hình mô tả nguyên tắc hoạt động của cơ chế Stop- and- Wait:

Packet 0 | Packet 1 | Packet 2 " " Packet n Truc thời gian bên phát

SN=0 SN=1 Thoigian | sn=o SN=0 pete

ACK ACK NAK RN=1 RN=O RN=0

Hiệu suất của việc truyền tin giữa phía phát và thu là tỷ lệ giữa thời gian phía phát cần

để phát xong lượng thông tin đó trên tổng thời gian cần thiết để truyền lượng thông tin

T: = thời gian phát khung thông tin

Tp = trễ truyền sóng giữa phía phát và phía thu

Tp = thời gian xử lý khung thông tin ở phía thu

Tac = thời gian phát khung ACK

Tp: = thời gian xử lý khung ACK ở phía phát

Bỏ qua các khoảng thời gian rất nhỏ hiệu suất được tính:

Xét trường hợp đường truyền có lỗi: Xác suất lỗi p (0 <p < 1) là xác suất phía thu

nhận được bit 0 khi phía phát truyền đi bít I(hoặc ngược lại)

Khi 0,5 < p < I tức là khả năng phía thu nhận được thông tin có lỗi sẽ lớn hơn nhận được thông tin đúng, trong trường hợp này chỉ cần đảo bít luồng thông tin thu được là ta có

thể chuyền thành trường hợp 0 < p< 0,5 Vì thế chỉ xét 0 < p<0,5

Nhóm 14— Lớp HI0VTI Page l6

Gọi Nạ là số khung thông tin phải truyền cho đến khi đúng (1 < Nạ < œ), khi ấy

hiệu suất của trường hợp không lý tưởng sẽ là:

Giả thiết ACK và NCK không bị lỗi(kích thước gói nhỏ), với p là xác suất lỗi thì:

Xác suất để truyền khung thành công ngay lần đầu là: 1- Pp;

Xác suất đề truyền khung đến lần thứ 2 mới thanh céng la: p(1-p);

Do đó xác suất đề truyền khung đến lần thứ ¡ mới thành công là p'~`(1-p);

Ta thấy khi a càng nhỏ thì hiệu suất càng lớn, nhưng ta thấy a gần như không thé thay

đổi, do đó phương pháp truyền lại theo cơ chế dừng và đợi không được sử dụng phổ biến

do hiệu quả sử dụng đường truyền không cao Do đó cần có cơ chế mới nhằm đảm bảo phía phát có thể tận dụng được thời gian ránh rỗi trong khi chờ báo nhận từ phía thu

Người ta đã dựa trên cơ chê này dé tao ra các cơ chế mới cho hiệu quả truyền cao hơn, đó

là truyền lại theo nhóm (Go-back-N) và cơ chế phát lại theo yêu cầu (Selective Repeat

ARQ)

2.2.3 Phương pháp điều khiến luồng Go back— N

2.2.3.1 Nguyên tắc

Nhóm 14~ Lớp HI0VTI Page 17

Phía phát sẽ được phát nhiềư hơn một khung thông tin trước khi nhận được báo nhận từ phía thu Số khung cực đai mà phía phát có thé phát là W„ được gọi là kích thước

cửa số Với cơ chế hoạt động này Go-back-N được gọi là cơ chế cửa số truot(sliding

window)

Mỗi khi phát xong một khung thông tin, phía phát giảm kích thước của số di 1, khi kích thước cửa số bằng 0, phía phát sẽ không được phát thêm khung thông tin nào nữa Điều nay đảm bảo phía thu kịp xử lý

Mỗi khi phía thu nhận được một khung thông tin đúng và xử lý xong sẽ gửi lại một báo nhận ACK cho phía phát Khi đó phía phát sẽ tăng kích thước cửa số W lên 1.Như vậy tổng số khung mà phía thu phải xử lý tại một thời điểm vẫn không vượt quá W

Đề phân biệt các khung, cần đánh số thứ tự Nếu dùng k bit để đánh số thì tổng

số khung được đánh số sẽ là 2k (từ 0 đến 2k — 1) va do đó, kích thước cửa sô tối đa

Nhóm 14— Lớp HI0VTI Page l8

đã phát đi khung F4,F5,F6 nên khi nhận được ACK4 từ phía thu chỉ còn phát được tối đa 4

Hình 2.4: Nguyên tắc hoạt động của cơ chế cứa số trượt

Trong trường hợp lý tưởng (không có lỗi xảy ra) thì cơ chế cửa số trượt đảm bảo số khung thông tin từ phía phát đến phía thu không vượt quá kích thước cửa số Trong trường hợp này, không có sự phân biệt giữa Go- back-N và selective repeat

Khi có lỗi xảy ra, việc truyền lại các khung lỗi của cơ chế cửa số trượt được

thực hiện theo hai cách khác nhau: Go-back-N hoặc selective repeat

2.2.3.3 Khi khung thông tin bị lỗi

Hình trình bày nguyên tắc phát lại của ARQ Go-back-N khi có lỗi xảy ra với khung thông tin:

Nhóm 14— Lớp HI0VTI Page 19