Giao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượng (tt)

Giao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượngGiao thức điều khiển tắt nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượng

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG - PHẠM THỊ MỸ LINH GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN ĐA ĐƢỜNG TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG CHUYÊN NGÀNH : HỆ THỐNG THÔNG TIN MÃ SỐ: 60.48.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VÕ THỊ LƢU PHƢƠNG TP.HỒ CHÍ MINH – 2016 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS Võ Thị Lưu Phương Phản biện 1: ……………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng năm … Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông MỞ ĐẦU Internet phát triển ngày, việc sử dụng internet tăng mạnh nguồn tài nguyên băng thông không sử dụng cách có hiệu TCP không thay đổi 20 năm có nhiều thay đổi hạ tầng mạng Internet, hầu hết thiết bị di động ngày trang bị đa giao diện truy cập 3G, 4G, Wifi… Tuy nhiên việc kết nối internet điều khiển TCP TCP truyền thống sử dụng đường dẫn để kết nối mạng Chính không tận dụng lợi thiết bị đầu cuối này, đồng thời dẫn đến hạn chế việc điều khiển tắc nghẽn cân tải Nếu nguồn tài nguyên băng thông sử dụng đồng thời, trải nghiệm người dùng cải thiện nhiều Những cải tiến làm giảm chi phí đầu tư sở hạ tầng mạng Bằng cách ứng dụng chia sẻ tài nguyên, tài nguyên sẵn có gộp lại nguồn tài nguyên dành cho người sử dụng Đã có nhiều giải pháp đưa ra, đáng ý giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường tổ chức IETF phát triển phần mở rộng đa đường dẫn từ giao thức TCP, cho phép cặp đầu cuối sử dụng nhiều đường dẫn để truyền gói tin kết nối Giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường hứa hẹn việc cung cấp kết nối nhanh đáng tin cậy cho thiết bị di động cách tận dụng đa dạng kết nối môi trường động Một mối quan tâm lớn việc sử dụng giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường thiết bị di động yêu cầu lượng cao cho việc trì hoạt động đa giao diện Phần lớn lượng thiết bị điện thoại di động tiêu thụ truyền tải Để tối đa hóa thời gian sống pin, điều quan trọng phải nhận chi phí lượng cho bit đường dẫn khác Trong số thiết bị, Wifi tiết kiệm lượng cho phạm vi thông lượng thấp 3G hiệu thông lượng cao Tuy nhiên, thiết bị có đa giao diện vật lý mà liên tục thay đổi kết nối, việc lập lịch cho đa đường dẫn điều không đơn giản Ngoài ra, chi phí lượng tiêu chí để xác định đường dẫn, liệu qua đường truyền bị suy giảm đáng kể đường dẫn có hiệu lượng đường dẫn tắc nghẽn Vì vậy, việc thiết kế giao thức truyền tải có cân thông minh hiệu suất sử dụng băng thông lượng tiêu thụ điều cấp bách 2 Chính yêu cầu cấp thiết trên, xin chọn đề tài nghiên cứu “Giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường tiết kiệm lượng” Luận văn gồm chương tập trung nghiên cứu vấn đề sau: Chương - Tổng quan giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường Cung cấp nhìn tổng quan lý thuyết giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường mục tiêu thiết kế giao thức này, mô hình kiến trúc chung, cách thức hoạt động điều khiển tắc nghẽn giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường Chương - Các giao thức điều khiển tắc nghẽn có tiết kiệm lượng Trong chương nêu chi tiết hai thuật toán điều khiển tắc nghẽn có tiết kiệm lượng thuật toán ecMTCP nhóm tác giả Tuan Anh Le, et al [4], thuật toán điều khiển tắc nghẽn đa đường có nhận thức lượng cho thiết bị di động nhóm tác giả Qiuyu Peng, et al [5] đề xuất Chương - đề xuất giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường có tiết kiệm lượng Trong chương đề xuất nhận thức lượng cho việc điều khiển tắc nghẽn, cho chuyển lưu lượng từ đường tắc nghẽn sang đường trống từ đường dẫn có chi phí lượng cao sang đường dẫn có chi phí lượng thấp từ đạt cân tải tiết kiệm lượng Chương : kết mô 3 Chƣơng - CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Giới thiệu giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đƣờng Với phát triển nhanh chóng công nghệ khoa học kỹ thuật, mạng ngày đa đường, thiết bị di động có đa giao diện vật lý Trong TCP chất giao thức đơn đường Khi kết nối TCP thành lập, kết nối ràng buộc với địa IP hai máy chủ giao tiếp, địa thay đổi lý kết nối bị thất bại Chính vậy, kết nối TCP cân tải nhiều đường mạng hiểu nhầm việc xếp lại tắc nghẽn làm chậm lại trình truyền tải Sự không phù hợp mạng đa đường ngày thiết kế TCP đơn đường thực tạo nhiều vấn đề khó chịu người dùng nguồn tài nguyên có sẵn không tận dụng triệt để Giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường sửa đổi lớn để TCP cho phép nhiều đường dẫn sử dụng đồng thời kết nối Giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường đời nhằm cải thiện thông lượng tăng khả điều khiển tắc nghẽn so với TCP thông thường Nó đặc biệt hữu ích bối cảnh mạng không dây, mà việc sử dụng đồng thời nhiều giao diện vật lý wifi, 3G, 4G ngày phổ biến Kiến trúc giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường giao thức mở rộng đặc điểm từ giao thức TCP, cho phép kết nối phân chia thành nhiều đường liệu truyền đường đồng thời Giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường hoạt động giống TCP mở rộng thêm giao diện lập trình ứng dụng nhằm cung cấp thêm chức điều khiển cho ứng dụng giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường [1] Một kết nối giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường tập hợp nhiều luồng mà luồng điều khiển đường sử dụng cửa sổ điều khiển tắc nghẽn để điều chỉnh tốc độ đường 1.2 L i ch m c ti u c a giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đƣờng 1.2.1 c Các dự phòng cung cấp giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường cho phép nguồn tài nguyên ghép kênh nghịch, tăng thông lượng TCP để tính tổng tất kênh thay sử dụng liên kết đơn TCP 4 Giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường đặc biệt hữu ích bối cảnh mạng không dây, ví dụ sử dụng đồng thời Wifi mạng di động Ngoài việc tăng thông lượng từ việc ghép kênh nghịch, liên kết tăng giảm người sử dụng di chuyển vùng phủ sóng mà không làm giám đoạn kết nối đầu cuối TCP Những cải tiến làm giảm chi phí đầu tư sở hạ tầng mạng 1.2.2 Mục t Phần phác thảo mục tiêu mà giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường cần phải hướng tới Mục tiêu chức Trong việc hỗ trợ sử dụng truyền dẫn đa đường dẫn, giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường có hai mục tiêu chức sau:  Cải thiện thông lượng  Cải thiện khả phục hồi Mục tiêu tương thích  Tương thích với ứng dụng  Tương thích với tầng mạng  Tương thích với người dùng mạng khác Mục tiêu t 1.3 Mô hình phân chia chức Application Application TCP MPTCP IP Subflow (TCP) Subflow (TCP) IP IP Hình 1.1: So sánh mô hình TCP mô hình c a MP TCP 1.4 Hoạt động c a giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đƣờng 1.4.1 Một số khái niệm Host B Host A Address A1 Address A2 Address B1 Address B2 Thiết lập kết nối ban đầu Thiết lập thêm luồng Hình 1.2: Kịch sử d ng MP TCP 1.4.2 Khởi tạo kết nối MPTCP Host A Host B MP_CAPABLE [A’s key, flags] MP_CAPABLE [B’s key, flags] MP_CAPABLE [A’s key, B’s key, flags] Hình 1.3: Quá trình khởi tạo phi n đầu ti n c a kết nối MP TCP 1.4.3 Khởi tạo luồng với kết nố đa đường 1.4.4 Truyền liệu MP TCP 1.4.4.1 Ánh xạ thứ tự liệu 1.4.4.2 Báo nhận liệu 1.4.4.3 Xem xét bên nhận 1.4.4.4 Xem xét bên gửi 1.4.4.5 Độ tin cậy truyền lại 1.4.4.6 Điều khiển tắc nghẽn 1.4.4.7 Chính sách luồng 1.4.5 Quản lý đường dẫn 1.4.5.1 Thông báo địa 1.4.5.2 Xóa địa 1.4.6 Đóng kết nố MP TCP 1.5 Thách thức lƣ ng MP TCP Một mối quan tâm lớn việc sử dụng giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường thiết bị di động yêu cầu lượng cao cho việc trì hoạt động đa giao diện [2] Phần lớn lượng thiết bị điện thoại di động tiêu thụ truyền tải Để tối đa hóa thời gian sống pin, điều quan trọng phải nhận chi phí lượng cho bit đường dẫn khác [3] Tuy nhiên có thuật toán điều khiển tắc nghẽn có tiết kiệm lượng, vậy, việc thiết kế giao thức truyền tải có cân thông minh hiệu suất sử dụng băng thông lượng tiêu thụ điều cấp bách 1.6 Kết luận chƣơng Trong chương cung cấp nhìn tổng quan lý thuyết giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường lợi ích, mục tiêu thiết kế giao thức này, mô hình kiến trúc chung, cách thức hoạt động giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường 7 Chƣơng - CÁC GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN CÓ TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG HIỆN TẠI 2.1 Vấn đề tắc nghẽn mạng 2.1.1 Nguyên nhân gây tắt nghẽn  Tràn đệm: đệm có kích thước giới hạn không đủ xử lý gói tin đến  Lỗi đường truyền: lý gây gói ảnh hưởng đến tắc nghẽn mạng  Nghẽn cổ chai: điểm đấu nối từ mạng tốc độ thấp vào mạng tốc độ cao Xảy số lượng gói số liệu đến nút mạng vượt khả xử lý vượt khả vận tải đường truyền ra, điều dẫn đến việc thông lượng mạng bị giảm lưu lượng đến mạng tăng lên 2.1.2 Khái niệm đ ều khiển tắc nghẽn 2.1.3 T c đán g t uật toán - Tính công (Fairness) - Tính hội tụ (Convergence) - Thời gian đáp ứng nhanh (Small response time) - Độ mịn điều khiển (Smoothness) - Tính phân tán (Distributedness) - Tiết kiệm lượng 2.2 Thuật toán điều khiển tắc nghẽn giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đƣờng 2.2.1 Thuật toán MPTCP Cho kết nối bao gồm tập luồng R, luồng có đường truy cập Internet khác có cửa sổ tắc nghẽn wr Thuật toán MPTCP đề xuất chế kiểm soát cửa sổ tắc nghẽn sau [5]:  Với ACK luồng r, tập S theo công thức: ⁄ ∑ ⁄ R bao gồm đường r, tính  Với lần gói luồng r, giảm cửa sổ tắc nghẽn wr lượng wr / 2, với RTTr thời gian trọn vòng đo luồng r 2.2.2 Thuật toán mReno Thuật toán mReno thiết kế nhằm thỏa mãn ba yêu cầu cải thiện thông lượng, không gây hại, điều khiển tắc nghẽn Thuật toán mReno tính sau: Với luồng r:  Đối với ACK nhận đường dẫn r, tăng kích thước cửa sổ lượng ≤ ngược lại  Giảm kích thước cửa sổ lượng ⁄ với lần gói đường dẫn r  Tham số cập nhật lại sau khoảng thời gian K theo công thức (2.2) 2.3 Thuật toán điều khiển tắc nghẽn giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đƣờng có tiết kiệm lƣ ng 2.3.1 Các công việc liên quan 2.3.2 Hiệu lư ng giao thức đ ều khiển tắc nghẽn đa đường cho thiết bị d động Mục đích thiết kế thuật toán có chuyển đổi thông minh hiệu suất thông lượng lượng tiêu thụ thiết bị di động Trong Peng et al [9] xem xét ứng dụng cần truyền tải liệu lớn ứng dụng truyền tải tập tin có kích thước liệu cố định (chẳng hạn tập tin tải về) ứng dụng thời gian thực có thời gian cố định (chẳng hạn video streaming) Bởi có yêu cầu khác biệt ứng dụng thời gian thực truyền tải tập tin nên Peng et al [9] thiết kế thuật toán riêng cho hai loại ứng dụng Thông qua mô phỏng, nhóm tác giả cho thấy thuật toán đề xuất đáp ứng mục tiêu giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường mà giảm tiêu thụ lượng lên đến 22% 2.3.3 Thuật toán ecMTCP Tuan Anh Le et al [11] phát triển thuật toán điều khiển tắc nghẽn nhận thức lượng cho TCP đa đường, gọi ecMTCP Thuật toán chuyển lưu lượng từ đường dẫn tắc nghẽn sang đường dẫn tắc nghẽn hơn, từ đường dẫn có chi phí lượng cao sang đường dẫn có chi phí lượng thấp Năng lượng hiệu minh chứng thông qua mô cách so sánh mức tiêu thụ lượng với MPTCP Các mô cho thấy ecMTCP hỗ trợ tốt việc tiết kiệm lượng sử dụng mô hình đo lường chi phí lượng hai điểm đầu cuối thuật toán điều khiển tắc nghẽn đa đường có nhận thức lượng 2.4 Kết luận chƣơng Trong chương nêu số nghiên cứu giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường có tiết kiệm lượng đồng thời mô tả chi tiết hai thuật toán điều khiển tắc nghẽn có tiết kiệm lượng trội thuật toán ecMTCP nhóm tác giả Tuan Anh Le, et al [11], thuật toán điều khiển tắc nghẽn đa đường có nhận thức lượng cho thiết bị di động nhóm tác giả Qiuyu Peng, et al [9] đề xuất Chƣơng - ĐỀ XUẤT GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN ĐA ĐƢỜNG TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG Trong phần tiếp theo, phát triển hai thuật toán điều khiển tắc nghẽn có tiết kiệm lượng cho giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường, gọi emReno emReno 2, mà đáp ứng mục tiêu cải thiện thông lượng, công cho TCP đơn đường đa đường, cân tải 3.1 Mô hình lƣ ng 3.2 Mô hình thiết kế Trong phần này, mô tả mô hình mạng mReno mô hình tiêu thụ lượng cho thiết bị di động nêu phần 3.1 Chúng đề xuất thuật toán đáp ứng yêu cầu giao thức điều kiển tắc nghẽn đa đường mà tổ chức IETF [1] đề là: cải thiện thông lượng đường dẫn, công cho TCP đơn đường TCP đa đường, cân tải, đồng thời quan tâm đến vấn đề lượng tiêu thụ Bởi thuật toán phát triển thuật toán mReno nên thỏa yêu cầu cân tải, công bằng, đáp ứng mục tiêu hiệu suất, trọng vào yêu cầu hiệu lượng với mục 10 đích di chuyển lưu lượng từ đường dẫn có chi phí lượng cao sang đường dẫn có chi phí lượng thấp mà không ảnh hưởng thông lượng Giả sử luồng mạng di động truyền nhận liệu tập đường dẫn cố định Trong giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường, luồng r ứng với cửa sổ tắc nghẽn wr kết hợp với cửa sổ tắc nghẽn luồng khác nguồn Gọi xr xs tốc độ luồng r s tốc độ luồng s 3.3 Giao thức emReno Trong phần này, phát triển giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường hiệu lượng dựa thuật toán mReno Chúng cố định phần giảm sửa đổi phần tăng, giảm phần tăng cửa sổ tắc nghẽn đường dẫn tiêu thụ lượng cao ngược lại tăng phần tăng đường dẫn tiêu thụ lượng thấp Đối với yêu cầu lượng hiệu quả, đề xuất chế điều khiển nhận thức lượng, việc tăng cửa sổ tắc nghẽn tỉ lệ nghịch với chi phí lượng đường, nghĩa đường dẫn với chi phí lượng cao tích cực việc tăng cửa sổ tắc nghẽn Để điều khiển phần tăng mô tả trên, ta nhân phần tăng với lượng link_energy lấy cảm hứng từ cách tính trung bình điều hòa ∑ với tổng số subflow luồng s Ví dụ, e1 > e2 < > 1, nghĩa giảm phần tăng đường dẫn cách nhân thông số với phần tăng đường dẫn tăng phần tăng đường dẫn Do đó, cửa sổ tắc nghẽn giao thức cập nhật lại sau:  Với ACK nhận được, tăng cửa sổ tắc nghẽn lượng (3.4)  Với lần gói, giảm cửa sổ tắc nghẽn xuống nửa (3.5) 3.4 Giao thức emReno Tương tự emReno 1, giao thức emReno sử dụng thuật toán mReno làm Chúng cố định phần giảm sửa đổi phần tăng Tuy nhiên khác với giao thức 11 đề xuất chế kiểm soát nhận thức lượng cách nhân phần tăng với lượng link_energy, phần ta đề xuất chế nhận thức lượng khác cách cập nhật lại tham số với luồng Theo [6] RTT đường dẫn r luồng s RTT tối thiểu tất luồng Ta có hàm chức TCP đơn đường ⁄ sổ tắc nghẽn tính theo công thức ảnh hưởng đến trọng số cửa Do đó, RTT nhỏ cho thấy ưu tiên cao việc nhận băng thông, tức RTT cao tốc độ giảm đường r Tham số lượng xem lượng tiêu hao đường dẫn r, lượng tiêu hao nhỏ tập luồng Lấy ý tưởng tương tự RTT, lượng tiêu thụ đường r lớn tốc độ băng thông nhỏ ngược lại Vì vậy, tham số cập nhật lại bên dưới: Do đó, cửa sổ tắc nghẽn giao thức emReno cập nhật lại sau:  Với ACK source , tăng cửa sổ tắc nghẽn lượng (3.6)  Với lần gói source , giảm cửa sổ tắc nghẽn xuống nửa (3.7) 3.5 Kết luận chƣơng Trong chương này, đề xuất hai giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường tiết kiệm lượng nâng cấp từ thuật toán mReno gọi emReno emReno Lưu lượng di chuyển từ đường có chi phí lượng cao sang đường có chi phí lượng thấp mà không ảnh hưởng thông lượng, đồng thời đảm bảo công cân tải 12 Chƣơng - KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 4.1 Giới thiệu phần mềm NS-2 4.2 Thực mô Trong phần mô tả thông số cài đặt cho mô tác động đến hiệu suất giao thức đề xuất Ta đánh giá bốn mục tiêu thiết kế giao thức cải thiện thông lượng, cân tải, TCP thân thiện lượng hiệu Chúng sử dụng NS-2 với tùy chọn SACK để chạy mô Kích thước gói liệu 1000bytes Thời gian thực nghiệm 1000 giây Để tránh tình trạng đánh võng, = 0.1 Chi phí lượng số cho trước không thay đổi suốt chọn trình chạy thực nghiệm 4.2.1 T ông lư ng Bảng 4.1: Tốc độ trung bình (kbps) c a luồng MPTCP ecMTCP mReno emReno-case1 emReno-case2 MP1 1.35 1.30 1.91 3.14 3.11 MP2 1.47 0.37 0.44 1.42 1.70 MP 3.96 3.91 4.55 5.19 6.01 SP1 4.59 4.61 4.54 4.39 4.37 SP2 3.77 3.78 3.734 3.83 3.78 Thông lượng tất subflow flow thể Bảng 4.1 Tốc độ trung bình subflow giao thức MP1, MP2 = (3.14, 1.42) Mbps, giao thức MP1, MP2 = (3.11, 1.7) Mbps, tổng tốc độ trung bình MP giao thức giao thức 5.19 6.01, TCP đơn đường link giao thức (SP1, SP2) = (4.39, 3.83) Mbps giao thức (SP1, SP2) = (4.37, 3.78) Mbps Theo kết trên, giao thức giao thức hỗ trợ việc sử dụng đồng thời TCP đơn đường TCP đa đường, thông lượng luồng multipath cao luồng TCP đơn đường đáp ứng việc 13 luồng link không vượt tốc độ luồng đơn đường Do đó, hai giao thức đề xuất thỏa mãn mục tiêu cải thiện thông lượng truyền dẫn 4.2.2 Cân tải (a) (b) Hình 4.1: Cân tải thay đổi tỉ lệ gói tr n hai giao thức 4.2.3 Đán võng công Trong Hình 4.3 Hình 4.4, ε = 0, hai đường chia sẻ liên kết công ổn định, nhiên tượng đánh võng xảy ra, thông lượng tăng nhanh chóng thời gian đầu đường dẫn sau giảm tốc độ thay đổi sang đường 2, biến động ngẫu nhiên không kỳ hạn Khi cài đặt thông số ε lớn tượng đánh võng giảm đáng kể, nhiên việc tăng thông số ε để giảm đánh võng đồng nghĩa với việc đánh đổi công Đặc biệt ε = tốc độ đường dẫn gấp đôi tốc độ đường dẫn Trong thí nghiệm này, chọn ε = 0.01 có tính ổn định với cân gần 14 Hình 4.2: Tình trạng đánh võng thay đổi ε Hình 4.3: Tình trạng đánh võng thay đổi emReno ε emReno 4.2.4 Hiệu lư ng Trong phần này, xem xét mức độ tiêu thụ điện cách so sánh mức tiêu thụ lượng giao thức đề xuất với thuật toán mReno truyền tải tập tin kích thước 1GB Chúng sử dụng mô hình hai đường multipath mô tả Hình 4.1(b) Môi trường thiết lập cho mô khác mô tả Bảng 4.2, biểu diễn thay đổi điều kiện mạng Trong Hình 4.5 Hình 4.6 cho thấy thay đổi chi phí lượng to lớn hai giao thức điều kiện mạng thay đổi thay đổi lượng tiêu thụ đường, đặc biệt điện tiết kiệm nhiều cách biệt lớn chi phí lượng hai đường Ta thấy lượng tiết kiệm nhiều thông lượng di chuyển qua đường dẫn có chi phí lượng thấp hơn, đường dẫn (các điều kiện mạng thay đổi dung lượng liên kết nút cổ chai lớn hơn, RTT ngắn hơn, tốc độ gói thấp hơn…) Do đó, lượng hiệu việc phụ thuộc vào đường có 15 chi phí lượng thấp, bị ảnh hưởng lớn tỷ lệ gói, RTT, tắc nghẽn mạng, dung lượng liên kết… Hình 4.4: Tiết kiệm lƣ ng tr n giao thức emReno Hình 4.5: Tiết kiệm lƣ ng tr n giao thức emReno 16 Hình 4.6: So sánh tiết kiệm lƣ ng giao thức emReno emReno Hình 4.7 so sánh khả tiết kiệm lượng giao thức emReno giao thức emReno Theo Hình 4.7 ta nhận thấy, lượng hai đường e1:e2 cách biệt khả tiết kiệm lượng hai giao thức cao Đồng thời thông qua mô khác nhau, cho thấy lượng tiêu thụ đường dẫn, điều kiện mạng ảnh hưởng lớn đến hiệu lượng Ví dụ mô EQ, băng thông độ trễ truyền hai liên kết link link 5Mbps 60ms, xác suất gói đường multipath xác xuất gói đường multipath 0.01%, lượng đường cao lượng đường tương ứng mô theo tỉ lệ tăng dần e1:e2=3/4, e1:e2=1/2, e1:e2=1/6, e1:e2=1/10 Theo Hình 4.5 ta thấy giao thức tiết kiệm lượng hiệu nhiều so với giao thức Tuy nhiên thay đổi điều kiện mạng, thay đổi băng thông, xác suất gói, độ trễ truyền kết hợp yếu tố lại với hiệu lượng thay đổi Cụ thể mô CG thông số xác suất gói, độ trễ truyền hai đường multipath nhau, thay đổi điều kiện mạng băng thông link 10Mbps băng thông link 5Mbps, mô PG thay đổi xác suất gói p1:p2 = 2, mô HE kết hợp thay đổi hai yếu tố xác suất gói độ trễ truyền Năng lượng hai đường mô giữ theo tỉ lệ tăng dần e1:e2=3/4, e1:e2=1/2, e1:e2=1/6, 17 e1:e2=1/10 Dựa vào Hình 4.7 ta dễ dàng nhận thấy, thay đổi điều kiện mạng mô tả bên chênh lệch lượng hai đường không đáng kể, khả tiết kiệm lượng giao thức hiệu giao thức Tuy nhiên, lượng hai đường có cách biệt e1:e2=1/6, e1:e2=1/10 giao thức lại hiệu giao thức việc tiết kiệm lượng 4.3 Kết luận chƣơng Trong chương này, thực mô để chứng minh tính chất giao thức emReno giao thức emReno 2, so sánh mục tiêu hai giao thức với thuật toán sẵn có MPTCP, ecMTCP, mReno Kết thông qua mô chứng minh giao thức đề xuất tiêu thụ lượng so với giao thức khác đáp ứng ba yêu cầu giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường thông thường Chương cung cấp so sánh lượng tiêu thụ giao thức giao thức Dưới điều kiện mạng hai đường giao thức tiết kiệm lượng so với giao thức Tuy nhiên thay đổi điều kiện mạng, lượng hai đường có chênh lệch không đáng kể giao thức tiết kiệm lượng hiệu giao thức KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin, khoa học kỹ thuật nay, nhu cầu thông tin liên lạc ngày mở rộng Nó đôi với nhu cầu đòi hỏi cao chất lượng dịch vụ Đối với nhà khai thác mạng nâng cao chất lượng dịch vụ đồng nghĩa với khả tăng khả cạnh tranh Điều ví điều tất yếu mà nhà khai thác phải làm tốt để tồn Cùng với đời nhiều giao diện truy cập vật lý, điều thúc đẩy việc nghiên cứu giao thức, công nghệ nhằm mang lại hạ tầng mạng cải thiện băng thông điều tiết tượng nghẽn mạng Giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường hứa hẹn việc cung cấp kết nối nhanh đáng tin cậy cho thiết bị di động cách tận dụng đa dạng kết nối môi trường động Có nhiều thuật toán đề xuất dựa giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường, nhiên vấn đề lượng chưa quan tâm mức Vì vậy, việc thiết kế giao 18 thức truyền tải có cân thông minh hiệu suất sử dụng băng thông lượng tiêu thụ điều cấp bách Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, giải mục tiêu đề xuất hai giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường có tiết kiệm lượng Các kết qua mô cho thấy hai thuật toán đề xuất tiêu thụ lượng so với giao thức khác đáp ứng yêu cầu giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường thông thường cải thiện thông lượng, công cho TCP đơn đường đa đường, cân tải Định hƣớng nghi n cứu phát triển Trong thời gian tới, tìm hiểu sâu thêm cách thức hoạt động , giải pháp để làm giảm lượng tiêu thụ đường [...]... hỗ trợ tốt việc tiết kiệm năng lượng khi sử dụng mô hình đo lường chi phí năng lượng giữa hai điểm đầu cuối và thuật toán điều khiển tắc nghẽn đa đường có nhận thức năng lượng 2.4 Kết luận chƣơng 2 Trong chương này đã nêu ra một số nghiên cứu về giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường có tiết kiệm năng lượng đồng thời mô tả chi tiết hai thuật toán điều khiển tắc nghẽn có tiết kiệm năng lượng nổi trội... et al [11], và các thuật toán điều khiển tắc nghẽn đa đường có nhận thức năng lượng cho thiết bị di động do nhóm tác giả Qiuyu Peng, et al [9] đề xuất Chƣơng 3 - ĐỀ XUẤT GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN ĐA ĐƢỜNG TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ phát triển hai thuật toán điều khiển tắc nghẽn có tiết kiệm năng lượng cho giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường, gọi là emReno 1 và emReno... năng lượng ít hơn so với các giao thức khác trong khi vẫn đáp ứng được ba yêu cầu của giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường thông thường Chương này cũng cung cấp một so sánh về năng lượng tiêu thụ giữa giao thức 1 và giao thức 2 Dưới các điều kiện mạng như nhau giữa hai đường thì giao thức 1 tiết kiệm năng lượng hơn so với giao thức 2 Tuy nhiên khi thay đổi một trong các điều kiện mạng, và năng lượng. .. năng lượng hiệu quả ngoài việc phụ thuộc vào con đường có 15 chi phí năng lượng thấp, nó còn bị ảnh hưởng lớn bởi tỷ lệ mất gói, RTT, tắc nghẽn mạng, dung lượng liên kết… Hình 4.4: Tiết kiệm năng lƣ ng tr n giao thức emReno 1 Hình 4.5: Tiết kiệm năng lƣ ng tr n giao thức emReno 2 16 Hình 4.6: So sánh tiết kiệm năng lƣ ng giữa giao thức emReno 1 và emReno 2 Hình 4.7 so sánh khả năng tiết kiệm năng lượng. .. quyết được mục tiêu là đề xuất hai giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường có tiết kiệm năng lượng Các kết quả qua mô phỏng cho thấy hai thuật toán đề xuất có thể tiêu thụ năng lượng ít hơn so với các giao thức khác trong khi vẫn đáp ứng được các yêu cầu của giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường thông thường là cải thiện thông lượng, công bằng cho TCP đơn đường và đa đường, cân bằng tải Định hƣớng nghi... triển một thuật toán điều khiển tắc nghẽn nhận thức năng lượng cho TCP đa đường, gọi là ecMTCP Thuật toán chuyển lưu lượng từ các đường dẫn tắc nghẽn sang những đường dẫn ít tắc nghẽn hơn, cũng như từ các đường dẫn có chi phí năng lượng cao hơn sang các đường dẫn có chi phí năng lượng thấp hơn Năng lượng hiệu quả được minh chứng thông qua mô phỏng bằng cách so sánh mức tiêu thụ năng lượng với MPTCP Các... một giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường hiệu quả năng lượng dựa trên nền thuật toán mReno Chúng tôi sẽ cố định phần giảm và sửa đổi phần tăng, giảm phần tăng cửa sổ tắc nghẽn đối với đường dẫn tiêu thụ năng lượng cao hơn và ngược lại tăng phần tăng đối với đường dẫn tiêu thụ năng lượng thấp hơn Đối với yêu cầu năng lượng hiệu quả, chúng tôi đề xuất một cơ chế điều khiển nhận thức năng lượng, việc... điều kiện mạng thay đổi cũng như khi thay đổi năng lượng tiêu thụ trên mỗi đường, đặc biệt điện năng tiết kiệm càng nhiều khi sự cách biệt càng lớn về chi phí năng lượng giữa hai đường Ta thấy năng lượng được tiết kiệm hơn khi nhiều thông lượng có thể di chuyển qua đường dẫn có chi phí năng lượng thấp hơn, đường dẫn 1 (các điều kiện mạng thay đổi như dung lượng liên kết tại nút cổ chai lớn hơn, RTT ngắn... tiết kiệm năng lượng của giao thức emReno 1 và giao thức emReno 2 Theo Hình 4.7 ta nhận thấy, khi năng lượng giữa hai đường e1:e2 càng cách biệt thì khả năng tiết kiệm năng lượng trên hai giao thức càng cao Đồng thời thông qua các mô phỏng khác nhau, cho chúng ta thấy ngoài năng lượng tiêu thụ trên các đường dẫn, thì điều kiện mạng cũng ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả năng lượng Ví dụ trong mô phỏng... tắc nghẽn của giao thức emReno 2 sẽ được cập nhật lại như sau:  Với mỗi ACK trên source , tăng cửa sổ tắc nghẽn một lượng (3.6)  Với mỗi lần mất gói trên source , giảm cửa sổ tắc nghẽn xuống một nửa (3.7) 3.5 Kết luận chƣơng 3 Trong chương này, chúng tôi đã đề xuất hai giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường tiết kiệm năng lượng được nâng cấp từ thuật toán mReno gọi là emReno 1 và emReno 2 Lưu lượng ... yêu cầu giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường thông thường Chương cung cấp so sánh lượng tiêu thụ giao thức giao thức Dưới điều kiện mạng hai đường giao thức tiết kiệm lượng so với giao thức Tuy... tắc nghẽn đa đường mục tiêu thiết kế giao thức này, mô hình kiến trúc chung, cách thức hoạt động điều khiển tắc nghẽn giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường Chương - Các giao thức điều khiển. .. thuyết giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường lợi ích, mục tiêu thiết kế giao thức này, mô hình kiến trúc chung, cách thức hoạt động giao thức điều khiển tắc nghẽn đa đường 7 Chƣơng - CÁC GIAO THỨC