Báo cáo bài tập lớn cơ sở truyền số liệu bài 12 mạng hàng đợi
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CƠ SỞ TRUYỀN SỐ LIỆU Bài 12: Mạng hàng đợi Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Thị Ngọc Lan Nhóm sinh viên thực hiện: Trịnh Văn Hiệp Lê Anh Quân Lê Thị Ánh Ngọc Vương Xuân Hồng Nguyễn Ngọc Hải 20091087 20092113 20091907 20091198 20090951 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hà Nội, 11/2012 Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Mục Lục Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Danh sách hình vẽ Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Trong trình học môn sở truyền số liệu chúng em tiếp xúc với mạng hàng đợi phân tích tính toán thông số mạng theo lý thuyết Mục đích thực tập nhằm củng cố kiến thức lý thuyết học tìm hiểu thêm phương pháp đánh giá mạng hàng đợi sử dụng phương pháp mô Công cụ mô sử dụng tập OmNET ++ công cụ mô mạng thông tin sử dụng nhiều OmNET giúp thực mô hệ thống mạng thông tin dễ dàng, tổng hợp phân tích kết nhằm đánh giá so sánh phương pháp Để thực tập chúng em sử dụng thư viện INET giúp thực truyền luồng UDP theo phân bố Poisson Chúng em xin chân thành cảm ơn TS Trần Thị Ngọc Lan giúp đỡ chúng em hoàn thành tập này! Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Phần 1: Yêu cầu đề kế hoạch thực 1.1 Yêu cầu đề Hình Đề 12: Mạng hàng đợi Nút s1 phát luồng gói gửi đến đầu cuối d1, nút s2 tạo luồng gói gửi tới nút d1 d2.cả luồng thông tin truyền với giao thức UDP (phân bố mũ) Kích thước gói s1, s2 phát tương ứng 1300bytes 1000bytes Số lượng gói phát luồng tuân theo phân bố Poison, tốc độ 1000 gói/s Dựng kịch mô hệ thống thông tin nói vói thời gian mô 100s Vẽ đồ thị độ trễ gói nút trễ toàn đường truyền Vẽ đồ thị biểu diễn số lượng gói đến d1 d2 bị trễ nhiều 0.5s Thay đổi tham số chiều dài gói tin tốc độ phát sinh gói luồng thông tin giữ nguyên luồng khác.Vẽ đồ thị biểu diễn thông lượng, tỷ lệ thông tin luồng Nhận xét kết thu Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 1.2 Kế hoạch thực STT Mô tả công việc Người thực Bắt đầu Dự kiến kết thúc Kết thúc Tìm hiểu học Omnet++ Cả nhóm 1/10/2012 7/10/2012 7/10/2012 Phân tích yêu cầu đề bài, dựng kịch Cả nhóm 5/10/2012 7/10/2012 10/10/2012 Tìm hiểu UDP Ngọc Inet phân bố poisson 10/10/201 17/10/2012 17/10/2012 Mô hệ thống Hiệp & Quân 10/10/201 20/10/2012 21/10/2012 Tìm hiểu cách tính cách mô trễ Hồng 10/10/201 17/10/2012 17/10/2012 Tìm hiểu cách Hải tính cách mô thông lượng tỷ lệ thông tin 10/10/201 17/10/2012 17/10/2012 Thống kê tính toán kết Cả nhóm 22/10/201 30/10/2012 30/10/2012 Báo cáo Cả nhóm 30/10/201 07/11/2012 07/11/2012 Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Phần 2: Quá trình thực 2.1 Xây dựng kịch mô Mô mạng hàng đợi truyền luồng liệu qua node (hàng đợi) để đến đích Các thông số cụ thể mạng: • Kích thước gói UDP s1 s2 tương ứng 1000 bytes 1300 • • bytes S1 truyền đến d1 , s2 truyền luồng đến d1 d2 Thời gian phát gói luồng theo phân bố poisson với tốc • • độ 1000 gói/s Kích thước hàng đợi node: Tốc độ kênh truyền node a Để mô mạng hàng đợi truyền luồng UDP ta sử dụng thư viện Inet với gói: • ned.DatarateChannel; để mô định nghĩa kênh truyền host node • • inet.nodes.inet.Router;để định nghĩa node inet.nodes.inet.StandardHost; để định nghĩa mạng nguồn s1,s2 đích d1,d2 • inet.networklayer.autorouting.ipv4.IPv4NetworkConfigurator; để cấu hình địa thành phần mạng để truyền gói theo phương thức UDP package udp_test; import ned.DatarateChannel; import inet.networklayer.autorouting.ipv4.IPv4NetworkConfigurator; import inet.nodes.inet.Router; import inet.nodes.inet.StandardHost; network UDP_test { types: channel A extends DatarateChannel { datarate = 6Mbps; delay = 0.1us; } channel B extends DatarateChannel { datarate = 4Mbps; delay = 0.1us; Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 } channel C extends DatarateChannel { datarate = 1.5Mbps; delay = 0.1us; } channel D extends DatarateChannel { datarate = 2Mbps; delay = 0.1us; } channel E extends DatarateChannel { datarate = 100Mbps; delay = 0.1us; } submodules: s1: StandardHost { parameters: @display("i=device/pc3;p=58,76"); } s2: StandardHost { parameters: @display("i=device/pc3;p=59,426"); } d1: StandardHost { parameters: @display("p=766,78;i=device/pc2"); } d2: StandardHost { parameters: @display("p=785,387;i=device/pc2"); } router1: Router { parameters: @display("p=181,149"); } router2: Router { parameters: @display("p=186,328"); } router3: Router { parameters: @display("p=329,233"); } router4: Router { parameters: @display("p=520,228"); } router5: Router { parameters: @display("p=655,140"); } router6: Router { parameters: @display("p=663,319"); } configurator: IPv4NetworkConfigurator { Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 parameters: config = xmldoc("config.xml"); @display("p=408,135"); } connections: s1.pppg++ < > s2.pppg++ < > router1.pppg++ router2.pppg++ router3.pppg++ router4.pppg++ router4.pppg++ router5.pppg++ router6.pppg++ E < > E < > < > A < > A < > B < > C < > D < > E < > E router1.pppg++; router2.pppg++; < > router3.pppg++; < > router3.pppg++; < > router4.pppg++; < > router5.pppg++; < > router6.pppg++; < > d1.pppg++; < > d2.pppg++; b Gán địa cho thành phần mạng Địa thành phần mạng định nghĩa file config.xml theo kênh truyền Với địa router host định nghĩa ta tiến hành đinh tuyến cho luồng theo yêu cầu: • Luồng 1: s1-d1: 1000bytes/packet • Luồng 2: s2-d1: 1300bytes/packet • Luồng 3: s2-d2: 1300bytes/packet c Khởi tạo thông số mạng • Phân bố poisson gói Số lượng gói phát luồng phân theo phân bố poisson có nghĩa thời gian phát gói phân bố poisson giá trị trung bình 0.001s (tương đương 1000 packets/s) **.s1.udpApp[0].sendInterval = exponential(0.001s) Page 11 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 **.s2.udpApp[0].sendInterval = exponential(0.001s) **.s2.udpApp[1].sendInterval = exponential(0.001s) • Độ dài hàng đợi node **.ppp[*].queueType = "DropTailQueue"# in routers **.ppp[*].queue.frameCapacity = 48 # in routers Ở với node quy định hàng đợi với • kích thước hàng đợi 48 Các luồng UDP Có luồng phát trừ nguồn s1 s2 để truyền đến đích d1 d2 Trong file *.ini định nghĩa kích thước gói, địa đích: #luồng **.s1.numUdpApps = **.s1.udpApp[*].typename = "UDPBasicApp" **.s1.udpApp[0].destAddresses = "192.128.1.6"#d1 **.s1.udpApp[0].destPort = 1000 **.s1.udpApp[0].messageLength = 1300 bytes **.s1.udpApp[0].sendInterval = exponential(0.001s) #luồng **.s2.numUdpApps = **.s2.udpApp[*].typename = "UDPBasicApp" **.s2.udpApp[0].destAddresses = "192.128.1.6"#d1 **.s2.udpApp[0].destPort = 1000 **.s2.udpApp[0].messageLength = 1000 bytes **.s2.udpApp[0].sendInterval = exponential(0.001s) #luồng **.s2.udpApp[1].destAddresses = "192.123.1.1"#d2 **.s2.udpApp[1].destPort = 100 **.s2.udpApp[1].messageLength = 1000 bytes **.s2.udpApp[1].sendInterval = exponential(0.001s) Kết mô mạng: Page 12 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Mô mạng hàng đợi UDP 2.2 Tính toán độ trễ gói nút toàn đường truyền a Thời gian trễ node Hình Thời gian trễ gói node Page 13 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Thời gian trễ gói node (trung bình) Từ đồ thị ta thấy: • Node node không bị trễ cuối mạng với kích thước • hàng đợi node 48 nên liệu qua Node có hàng đợi node node 6, o Hàng đợi node (d1) trễ nhiều (0.3s) có luồng luồng truyền qua o Hàng đợi node (d2) gần không trễ có luồng qua • Node 2do có luồng s2 ( luồng 1300 bytes) truyền qua • nên có độ trễ lớn so với node (1000 bytes) Node có độ trễ 0.1s b Thời gian trễ toàn tuyến Page 14 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Thời gian trễ toàn tuyến luồng • • Thời gian trễ luồng kích thước hàng đợi 48 Ta thấy thời gian trễ luồng (s2-d2) thấp (khoảng 0.2s) luồng cỡ khoảng gần 0.5s • Nếu giảm kích thước hàng đợi xuống thời gian trễ giảm xuống (với kích thước 10 luồng trễ khoảng 0.1s) • Nếu tăng kích thước hàng đợi thời gian trễ tăng (50 trễ 0.5s) 2.3 Thống kê số lượng gói đến đích trễ 0.5s Luồng S1-D1 S2-D1 S2-D2 Số lượng gói gửi 100246 100225 100031 Page 15 Số lượng gói trễ 0.5s 9049 1006 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Số lượng gói trễ nhiều 0.5s Nhận xét: Ta thấy luồng có số lượng gói gửi khoảng 100000packets Với luồng có số lượng gói trễ lớn 0.5s lớn sau luồng luồng gói trễ lớn 0.5s 2.4 Thông lượng luồng tỉ lệ gói Thực mô tổng hợp kết tỉ lệ gói tính toán thông lượng thay đổi kích thước gói tốc độ phát gói Cách thực hiện: • Tại luồng tính toán kích thước gói o Luồng 1: 1300 bytes 600 bytes o Luồng luồng 3: 1000 bytes 500 bytes • Với kích thước gói thực tính toán mô với sendInterval có giá trị trung bình 0.1s, 0.01s, 0.001s • Tính toán tỉ lệ gói dựa vào số lượng gói phát số lượng gói nhận • Thông lượng lượng liệu truyền qua mạng từ nguồn đến đích Page 16 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 • So sánh giá trị trung bình thông lượng lần mô tính toán với (cùng số lượng gói truyền đi) a Luồng s1-d1 size=1300byte s sendInterval s1 sent exp(0.1s) 1004 exp(0.001s) exp(0.0001s) exp(0.1s) size=600bytes exp(0.001s) exp(0.0001s) 100246 998683 1004 100246 998683 s1-d1 d1[0] received 258 9305 9257 210 17146 19603 loss 74.30% 90.72% 99.07% 79.08% 82.90% 98.04% throughput(bps) throughput/pa cket sent 26832 26.7250996 967720 9.653452507 962728 0.963997585 10080 10.03984064 823008 8.209883686 940944 0.942184857 Hình Thông lượng luồng thay đổi kích thước tốc dộ phát gói Page 17 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 b Luồng s2-d1 size=1000byte s size=500bytes sendInterval exp(0.1s) S2 sent 969 S2-d1 d1[0] received 195 exp(0.001s) 100225 6113 93.90% 489040 4.879421302 exp(0.0001s) 999182 8733 99.13% 698640 0.699211955 exp(0.1s) 969 116 88.03% 4640 4.788441692 exp(0.001s) 100225 5955 94.06% 238200 2.376652532 exp(0.0001s) 999182 11085 98.89% 443400 0.443762998 loss 79.88% throughput(bps ) 15600 throughput/packe t sent 16.09907121 Hình Thông lượng luồng thay đổi kích thước tốc độ phát gói Page 18 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 c Luồng s2-d2 S2-d2 size=1000byte s size=500bytes D2[0] recv 291 loss 72.47% throughput(bps) 23280 throughput/pack et sent 22.0246 100031 13588 86.42% 1087040 10.86703 exp(0.0001s) 998331 24140 97.58% 1931200 1.934429 exp(0.1s) 1057 186 82.40% 7440 7.038789 exp(0.001s) 100031 13045 86.96% 521800 5.216383 exp(0.0001s) 998331 38711 96.12% 1548440 1.551029 sendInterval exp(0.1s) S2 sent 1057 exp(0.001s) Page 19 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Thông lượng luồng thay đổi kích thước tốc độ phát gói Nhận xét: • Thông lượng lượng liệu thực truyền qua mạng đơn vị thời gian Page 20 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 • Khi thay đổi kích thước gói luồng giữ nguyên giá trị luồng lại ta thấy với tất luồng thông • lượng giảm giảm kích thước gói Khi tăng tốc độ phát gói tỉ lệ gói tăng dần thông lượng giảm dần Điều hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Page 21 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Kết Luận Qua tập chúng em hiểu rõ hoạt động mạng hàng đợi, phương thức truyền UDP thông qua phương pháp mô OmNET++.Nắm phương pháp đánh giá thông lượng giao thức dựa công mô OMNET++ Do thời gian có hạn chế chưa thể mô nhiều lần nên kết có sai số so với lý thuyết Ngoài tập mở rộng cho việc tính toán hệ thống mạng hàng đợi lớn sử dụng giao thức khác.Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp cô giáo bạn để hoàn thiện tập lớn Page 22 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng sở truyền số liệu – Viện Điện Tử Viễn Thông – ĐHBKHN http://Omnetpp.org http://Wiki.Omnetpp.org http://inet.omnetpp.org/index.php?n=Main.HomePage Omnet++ Tutorial Page 23 [...]... sai số so với lý thuyết Ngoài ra bài tập có thể mở rộng cho việc tính toán đối với những hệ thống mạng hàng đợi lớn hơn hoặc sử dụng các giao thức khác.Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của cô giáo cùng các bạn để có thể hoàn thiện hơn bài tập lớn này Page 22 Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 2 3 4 5 Bài giảng cơ sở truyền số liệu – Viện Điện Tử Viễn Thông – ĐHBKHN... 5.216383 exp(0.0001s) 998331 38711 96 .12% 1548440 1.551029 sendInterval exp(0.1s) S2 sent 1057 exp(0.001s) Page 19 Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Thông lượng luồng 3 khi thay đổi kích thước và tốc độ phát gói Nhận xét: • Thông lượng là lượng dữ liệu thực sự được truyền qua mạng trên một đơn vị thời gian Page 20 Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 • Khi thay đổi kích thước của mỗi... "192 .123 .1.1"#d2 **.s2.udpApp[1].destPort = 100 **.s2.udpApp[1].messageLength = 1000 bytes **.s2.udpApp[1].sendInterval = exponential(0.001s) Kết quả mô phỏng mạng: Page 12 Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Mô phỏng mạng hàng đợi UDP 2.2 Tính toán độ trễ của từng gói tại các nút và toàn đường truyền a Thời gian trễ tại các node Hình Thời gian trễ của các gói tại các node Page 13 Bài tập. .. Page 13 Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Thời gian trễ của các gói tại các node (trung bình) Từ đồ thị ta thấy: • Node 5 và node 6 không bị trễ vì ở cuối mạng với kích thước • hàng đợi của các node đều là 48 nên dữ liệu được qua luôn Node 4 có 2 hàng đợi ra node 5 và node 6, o Hàng đợi ra node 5 (d1) trễ nhiều nhất (0.3s) vì có luồng 1 và luồng 2 đều truyền qua đây o Hàng đợi ra node 6... 21 Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 Kết Luận Qua bài tập này chúng em đã hiểu rõ hơn về hoạt động của mạng hàng đợi, phương thức truyền UDP thông qua phương pháp mô phỏng trên OmNET++.Nắm được phương pháp đánh giá thông lượng của các giao thức đó dựa trên công mô phỏng OMNET++ Do thời gian có hạn chế chưa thể mô phỏng được nhiều lần nên kết quả có thể có sai số so với lý thuyết Ngoài ra bài. .. kích thước hàng đợi xuống thì thời gian trễ sẽ giảm xuống (với kích thước 10 thì các luồng trễ khoảng 0.1s) • Nếu tăng kích thước hàng đợi thì thời gian trễ tăng (50 thì trễ đều trên 0.5s) 2.3 Thống kê số lượng gói đến đích trễ hơn 0.5s Luồng S1-D1 S2-D1 S2-D2 Số lượng gói gửi 100246 100225 100031 Page 15 Số lượng gói trễ hơn 0.5s 9049 1006 0 Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Số lượng... trung bình là 0.1s, 0.01s, 0.001s • Tính toán tỉ lệ mất gói dựa vào số lượng gói phát đi và số lượng gói nhận được • Thông lượng sẽ là lượng dữ liệu được truyền qua mạng từ nguồn đến đích Page 16 Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 • So sánh giá trị trung bình của thông lượng của các lần mô phỏng tính toán với nhau (cùng số lượng gói truyền đi) a Luồng 1 s1-d1 size=1300byte s sendInterval s1 sent... luồng 3 đi qua đây • Node 2do có 2 luồng của s2 ( 2 luồng 1300 bytes) truyền qua đây • nên có độ trễ lớn hơn so với node 1 (1000 bytes) Node 3 có độ trễ 0.1s b Thời gian trễ toàn tuyến Page 14 Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Thời gian trễ toàn tuyến của 3 luồng • • Thời gian trễ của 3 luồng đối với kích thước hàng đợi là 48 Ta thấy thời gian trễ của luồng 3 (s2-d2) là thấp nhất (khoảng.. .Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 netmask="255.255.255.0" mtu="1500"/> ... metric="0" interface="ppp2"/> c Khởi tạo các thông số của mạng • Phân bố poisson của các gói Số lượng gói phát ra tại mỗi luồng phân theo phân bố poisson có nghĩa là thời gian phát giữa các gói phân bố poisson và giá trị trung bình là 0.001s (tương đương 1000 packets/s) **.s1.udpApp[0].sendInterval = exponential(0.001s) Page 11 Bài tập lớn cơ sở truyền số liệu – Nhóm 12 **.s2.udpApp[0].sendInterval = exponential(0.001s) .. .Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hà Nội, 11/2 012 Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Mục Lục Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Danh sách hình vẽ Page Bài tập lớn sở. .. 07/11/2 012 07/11/2 012 Page Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Phần 2: Quá trình thực 2.1 Xây dựng kịch mô Mô mạng hàng đợi truyền luồng liệu qua node (hàng đợi) để đến đích Các thông số cụ thể mạng: ... mạng: Page 12 Bài tập lớn sở truyền số liệu – Nhóm 12 Hình Mô mạng hàng đợi UDP 2.2 Tính toán độ trễ gói nút toàn đường truyền a Thời gian trễ node Hình Thời gian trễ gói node Page 13 Bài tập