Kỹ thuật truyền số liệu trong mạng chuyển mạch gói

LỜI CẢM ƠN Sau khoảng tháng nghiên cứu tìm hiểu em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp Đây kiến thức em học hỏi tích lũy năm học Đại học Hàng Hải Việt Nam Qua em xin chân thành cảm ơn thầy – cô giáo trƣờng tử nói chung thầy – cô môn Điện tử viễn thông nói riêng, ngƣời tận tâm, nhiệt tình giảng dạy kiến thức cho em năm học vừa qua tạo điều kiện cho em để em hoàn thành đƣợc đồ án Qua em gửi lời cảm ơn đến thầy giáo VŨ VĂN RỰC, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn em làm đồ án tốt nghiệp Cuối lời cảm ơn em đến gia đình, tất bạn bè lớp ĐTV52 - ĐH1 nhƣ anh chị giúp đỡ, chia sẻ động viên em suốt trình học tập trƣờng Hải Phòng, ngày 30 tháng 5năm 2016 Sinh viên Hoàng Hồng Sơn i LỜI CAM ĐOAN Kính gửi: Hội đồng bảo vệ môn Điện tử - Viễn thông, trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam Em tên : Hoàng Hồng Sơn Sinh viên lớp : ĐTV52 – ĐH1 Mã sinh viên : 44601 Đồ án tốt nghiệp em làm có tên nhƣ sau: “Kỹ thuật truyền số liệu mạng chuyển mạch gói” Em xin cam đoan đồ án không giống hoàn toàn với đồ án công trình trƣớc có Hải Phòng, ngày 30 tháng năm 2016 Sinh viên Hoàng Hồng Sơn ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUYỂN MẠCH TRONG THÔNG TIN 1.1 Khái niệm chung 1.2 Khái niệm đặc điểm mạng chuyển mạch gói .3 1.2.1 Khái niệm mạng chuyển mạch gói 1.2.2 Đặc điểm mạng chuyển mạch gói 1.2.3 Nguyên tắc chuyển mạch gói CHƢƠNG 2: TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI .7 2.1 Vấn đề tắc nghẽn mạng chuyển mạch gói 2.2 Xây dựng phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn 2.2.1 Thuật toán Leaky bucket 2.2.2 Thuật toán cửa sổ trượt (sliding windown) 12 CHƢƠNG 3: MỘT SỐ GIAO THỨC TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI 32 3.1 Các giao thức thiên hƣớng kí tự 32 3.1.1 Giao thức XMODEM 32 3.1.2 Giao thức YMODEM 33 3.1.3 Giao thức Kermit 33 3.2 Các giao thức thiên hƣớng bit .35 CHƢƠNG 4: HIỆU SUẤT SỬ DỤNG LIÊN KẾT CỦA ĐƢỜNG TRUYỀN 40 4.1 Hiệu suất sử dụng liên kết RQ dừng đợi 40 4.2 Hiệu suất chế Go-back-N ARQ 44 4.2.1 Trường hợp điều kiện lý tưởng .44 4.2.2 Trường hợp điều kiện không lý tưởng .46 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO .49 iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Đóng gói liệu theo mô hình OSI 10 Hình 1.2 Chuyển mạch Datagram chuyển mạch kênh ảo 10 Hình 2.1 Nguyên lý hoạt động thuật toán chậu rò 14 Hình 2.2 Hoạt động Leaky bucket đệm 15 Hình 2.3 Hoạt động Leaky bucket có đệm liệu 15 Hình 2.4 Hoạt động Leaky bucket có hai đệm 16 Hình 2.5 Nguyên lý hoạt động phƣơng pháp cửa sổ trƣợt 18 Hình 2.6 Cửa sổ End to End với phía phát truyền tin liên tục 20 Hình 2.7 Cửa sổ End to End với phía phát truyền tin không liên tục 21 Hình 2.8 Hình 2.9 Biểu đồ mối quan hệ giũa trễ truyền dẫn tốc độ thông tin phát Cơ chế backpressure điều khiển luồng Hop-by-Hop Hình 2.10 Hoạt động phƣơng pháp cửa sổ trƣợt với K=7 Hình 2.11 Biểu đồ thể ảnh hƣởng việc lựa chọn kích thƣớc cửa sổ 22 26 27 29 Hình 2.12 Sử dụng bit thị tắc nghẽn để thay đổi kích thƣớc cửa sổ 33 Hình 2.13 Sử dụng chế time out để điều chỉnh kích thƣớc cửa sổ 35 Hình 3.1 Các phƣơng pháp đồng frame thiên hƣớng bit 41 Hình 4.1 Hiệu suất sử dụng liên kết cho gói tin 46 Hình 4.2 Giản đồ thời gian phƣơng pháp cửa sổ trƣợt 50 iv LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với tiến vƣợt bậc công nghệ khoa học kỹ thuật đại không chỉở giới mà Việt Nam, việc cập nhật kịp thời mọithông tin cần yêu cầu có độ xác cao đặc biệt phải với tốc độ xử lý thật nhanh Chính mà kỹ thuật truyền số liệuđang giữ vai trò quan trọng phát triển khoa học – công nghệ, vànó trở thành nội dung việcđào tạo kỹ sƣ trẻ Các mạng truyền số liệu phát triển đa dạng, nhiên có dạng kỹ thuật chuyển mạch đƣợc sử dụng rộng rãi là: kỹ thuật chuyển mạch kênh, kỹ thuật chuyển mạch gói kỹ thuật chuyển mạch tin Trong đó, kỹ thuật chuyển mạch gói đƣợcứng dụng chủ yếu dịch vụ truyền số liệu.Ƣu điểm tốc độ truyền liệu đƣợc nâng cao vàđáp ứng đƣợc nhiều dịch vụ truyền số liệu với giá thành tƣơng đối rẻ Nhận thấy đƣợc bật kỹ thuật chuyển mạch gói nên em lựa chọn nghiên cứu đề tài“KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG CHUYỂNMẠCH GÓI” dƣới hƣớng dẫn tận tình thầy giáo VŨ VĂN RỰC Trong đồán em tập trung vào việc phân tích phƣơng pháp để tránh tắc nghẽn, giao thức truyền số liệu tiến hành đánh giá hiệu suất giao thức mạng chuyển mạch gói CHƢƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUYỂN MẠCH TRONG THÔNG TIN 1.1 Khái niệm chung Chuyển mạch trình đấu nối truyền thông tin cho ngƣời sử dụng thông qua hạ tầng mạng viễn thông Chuyển mạng mạng viễn thông bao gồm chức định tuyến thông tin chuyển tiếp thông tin Do khái niệm chuyển mạch gắn liền với lớp mạng lớp liên kết liệu mô hình OSI tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO Trong số trƣờng hợp mở rộng khái niệm chuyển mạch đƣợc hình thành theo mô hình phân lớp trải dải từ lớp đến mô hình OSI Quá trình chuyển mạch đƣợc thực nút chuyển mạch Các nút chuyển mạch chuyển mạch kênh đƣợc gọi hệ thống chuyển mạch hay gọi tổng đài, chuyển mạch gói thiết bị định tuyến hay gọi định tuyến Trong số trƣờng hợp đặc biệt, phần tử làm nhiệm vụ chuyển mạch đồng thời làm hai vai trò thiết bị đầu cuối chuyển mạch chuyển tiếp thông tin Về phân loại chuyển mạch, ta có hai dạng mạng chuyển mạch mạng chuyển mạch kênh mạng chuyển mạch gói Mặt khác dƣới góc độ truyền xử lý thông tin chuyển mạch đƣợc chia thành bốn kiểu, là: chuyển mạch kênh, chuyển mạch tin, chuyển mạch gói chuyển mạch tế bào Mạng chuyển mạch kênh thiết lập mạch định riêng cho kết nối trƣớc trình thông tin thực Do ta thấy trình chuyển mạch gồm ba giai đoạn thiết lập, truyền giải phóng Để thiết lập, giải phóng điều khiển gọi mạng chuyển mạch kênh sử dụng kĩ thuật báo hiệu Đối lập với mạng chuyển mạch kênh mạng chuyển mạch gói, chia lƣu lƣợng liệu thành gói truyền mạng chia sẻ Trong mạng chuyển mạch gói gói tin thực thể riêng biệt độc lập, chứa thông tin cần thiết phục vụ cho trình xử lý thông tin mạng Kênh thông tin thiết bị mạng không phụ thuộc vào logic thời gian mà chúng có ý nghĩa có lƣu lƣợng truyền qua gọi câc kênh ảo, tập hợp kênh ảo có đặc tính tạo thành luồng ảo.Các nút mạng thực chuyển mạch cho kênh ảo luồng ảo mà không cần phải chuyển mạch cho gói tin riêng biệt, nâng cao hiệu truyền thông toàn mạng nhờ giảm bớt số quy trình xử lý Kỹ thuật lƣu lƣợng TE (Traffic Engineering) đƣợc coi vấn đề quan trọng khung làm việc hạ tầng mạng viễn thông Mục đích để cao hiệu độ tin cậy hoạt động mạng giải pháp tối ƣu nguồn tài nguyên lƣu lƣợng mạng nhƣ ngƣời sử dụng Nói cách khác kỹ thuật TE công cụ sử dụng để tối ƣu nguồn tài nguyên mạng phƣơng pháp kỹ thuật để định hƣớng luồng lƣu lƣợng phù hợp với tham số ràng buộc tĩnh động, bao gồm tham số mạng tham số yêu cầu ngƣời sử dụng Mục tiêu kỹ thuật TE hƣớng tới cân tối ƣu điều khiển tải tài nguyên mạng thông qua thuật toán giải pháp kỹ thuật Đối với nhà thiết kế khai thác mạng kỹ thuật lƣu lƣợng đóng vai trò định toán liên quan tới hiệu mạng Do kỹ thuật TE luôn đƣợc coi vấn đề có độ phức tạp cao, đặc biệt công nghệ mạng chồng lấn tổ hợp Báo hiệu phần chế điều khiển mạng Nó sử dụng tín hiệu để điều khiển truyền thông Trong mạng viễn thông báo hiệu trao đổi thông tin phần tử mạng liên qua tới vấn đề điều khiển, thiết lập kết nối thực quản lý mạng Trong mạng chuyển mạch kênh, báo hiệu thành phần trình kết nối, nhờ mà hệ thống chuyển mạch thực chuyển mạch, thông qua thông tin báo hiệu từ nút mạng tới thiết bị đầu cuối ngƣời sử dụng để xác định yêu cầu quản lý kết nối từ ngƣời sử dụng tớ nút mạng, báo hiệu mạng đƣợc thực để hỗ trợ trực tiếp cho trình định tuyến, chọn kênh quản lý kết nối nút mạng Trong mạng chuyển mạch gói hệ thống báo hiệu hƣớng tới mục tiêu điều khiển thiết bị quản lý mạng nhiều mục tiêu gắn kết với quy trình định tuyến để thiết lập kênh nhƣ mạng chuyển mạch kênh Các hệ thống báo hiệu phân loại theo đặc tính nguyên tắc hoạt động bao gồm: báo hiệu băng báo hiệu băng, báo hiệu đƣờng báo hiệu ghi, báo hiệu kênh liên kết báo hiệu kênh chung,… Các thông tin báo hiệu đƣợc truyền dƣới dạng tín hiệuđiện, quang tin Xu hƣớng phát triển mạng viễn thông hƣớng tới hạ tầng nhằmđápứng tốt loại hình dịch vụ sở băng thông rộng Mạng tích hợp dịch vụ số băng rộng có nhiệm vụ cung cấp nối thông qua chuyển mạch, nối cốđịnh bán cốđịnh, nối từđiểm tớiđiểm từđiểm tớiđa điểm dịch vụ yêu cầu, dịch vụ dành trƣớc dịch vụ yêu cầu cốđịnh Cuộc nối B-ISDN phục vụ cho hai loại chuyển mạch chuyển mạch kênh chuyển mạch gói theo kiểuđa phƣơng tiện, đơn phƣơng tiện, theo kiểu hƣớng liên kết phi liên kết theo cấu hìnhđơn hƣớng hoặcđa hƣớng B-ISDN có loạt đặc tính mớicả khía cạnh kết nối khía cạnh khác nhƣ quản lý, điều khiển dịch vụ Do tên gọi chung thƣờng đƣợc sử dụng hạ tầng mạng viễn thông 1.2 Khái niệm đặc điểm mạng chuyển mạch gói 1.2.1 Khái niệm mạng chuyển mạch gói Trong mạng chuyển mạch gói tin đƣợc chia thành gói đƣợc truyền tiếp đầu tiếp cuối gói, trƣờngđiều khiển có nhiệm vụhƣớng dẫn node mạng đểđƣa đƣợccác gói tớiđích, kiểm soát lỗi vàđiều khiển lƣu lƣợng Một tin có nhiều gói, chúng đƣợc truyền tớiđích theo phƣơng thức liên kết (Connection-oriented) theo phƣơng thức phi kết nối (Connectionless) Nhƣ gói tin cóthể đƣợc truyền theo tuyến qua nút mạng đƣợc truyền tuyến khác Mặt khác trình truyền gói có lỗi, có vài gói phải truyền lại nên gói đếnđích không theo thứ tự, thiết bị mạng thiết bị đầu cuối phải có khả kiểm soát xếp lại gói để khôi phục lại tin đầu cuối thu 1.2.2 Đặc điểm mạng chuyển mạch gói - Giảm đƣợc trễ node mạng - Xử lý lỗi sửa lỗi truyền lại gói nhanh so với chuyển mạch tin giảm đƣợc lƣợng thông tin cần truyền lai , giảm tắc nghẽn tăng tốc độ truyền tin nhƣ khả phục vụ mạng - Có thểđịnh tuyến cho gói cho tất gói gọi theo thủ tục khác 1.2.3 Nguyên tắc chuyển mạch gói Sự khác biệt chuyển mạch tin chuyển mạch góilàở trình xử lý tin Chuyển mạch gói phân chia tin thành thực thể phù hợp với đƣờng truyền cấu hình mạng, kích thƣớc gói cốđịnh thay đối, phƣơng pháp chuyển mạch với gói có kích thƣớc cốđịnh gọi chuyển mạch tế bào Sau kết thúc trình chuyển mạch gói đƣợc tái hợp xếp lại để hoàn nguyên lại thông tin ngƣời sử dụng Để có đƣợc gói tin chuyển mạch trình phân mảnh vào tạo gói từ liệu ngƣời sử dụng đƣợc thực lớp cao phía ngƣời sử dụng Qúa trìnhđó đƣợc mô tả nhƣ hình dƣớiđây: Hình 1.1: Đóng gói liệu theo mô hình OSI Quá trình phân mảnh tạo gói theo lớp mô hìnhOSIbao gồm mô hìnhđóng gói liệu khôn dạng liệuứng dụng Kỹ thuật chuyển mạch cho phép kết nối thông tin từ đầu cuối tới đầu cuối qua trình chia sẻ tài nguyên, sử dụng tập thủ tục liên kết có tốc độ khác để truyền gói tin chuyển gói nhiềuđƣờng dẫn khác Có hai kiểu chuyển mạch gói chuyển mạch datagra DG (datagram) chuyển mạch kênh ảo VC (Virtual Circuit) Hai kiểu chuyển mạch đƣợc mô tả nhƣ hình dƣớiđây: Hình1.2: Chuyển mạch Datagram chuyển mạch kênh ảo Hình 3.1: Các phương pháp đồng frame thiên hướng bit a) Dùng cờ; b) Chỉđịnh chiều dài ranh giới bắt đầu frame; c) Cưỡng mã hóa bit Trong hình a dùng cờ, hình b chỉđịnh chiều dài ranh giới bắt đầu frame, hình c cƣỡng mã hóa bit: + Một mẫu bit đƣợc dùng đểđánh dấu đầu frame, đƣợc gọi ranh giới đầu frame Mẫu bit 10101011 byte chiều dài cóđơn vị byte phần header frame 37 + Mẫu bit mà không trùng với mẫu bắt đầu kết thúc frame mẫuđó gọi cờ, kết hợp với kỹ thuật nhồi bit Mẫu bit 01111110 + Mẫu đƣợc dùng để xác định ranh giới đầu cuối frame gồm bit đƣợc tạo cƣỡng mã hóa Nhìn chung phƣơng pháp đƣợc dùng với giao thứcđiều khiển liên kết số liệu mức cao HDLC, hai phƣơng pháp lại đƣợc dùng với giao thức LLC Tuy nhiên thực tế hầu hết giao thức thiên hƣớng bit dẫn xuất từ giao thức HDLC Giao thức HDLC giao thức quốc tếđã đƣợc chuẩn hóa dùng để liên kếtđiểm - nốiđiểm vàđa điểm, hoạt độngở chế độ suốt, song công hoàn toàn đƣợc sử dụng rộng rãi mạngđa điểm nhƣ mạng máy tính Hoạt động giao thức HDLC gồm chế: + Chế độđápứng thông thƣờng NRM ( nomal respose Mode): Cấu hình không công thƣờng dùng chế độ Trong trạm thứ cấp truyền đƣợc thông tin thị đặc biệt phátđi từ trạm sơ cấp đƣợc trạm thứ cấp tiếp nhận Do liên kết làđiểm nốiđiểm hay đa điểm, trƣờng hợpđa điểm có trạm sơ cấp + Chế độđápứng bất đồng bộARM (Asynchronous response mode): Chế độ dùng cấu hình không cân bằng, cấu hìnhđiểm nốiđiểm liên kết song công Trong chế độ trạm thứ cấp xúc tiếnhoạt động truyền tin mà không cần trạm sơ cấp cho phép Chế độ cóƣu điểm cho phép trạm thứ cấp truyền frame bất đồng với sơ cấp + Chế độ cân bất đồng ABM (Asynchronous Balanced mode): Chế độ thƣờng đƣợc sử dụng liên kết song công điểm nốiđiểm cho cácứng dụng truyền số liệu từ máy tínhđến máy tính từ máy tính đếnmạng số 38 liệu công cộng PSDN Với chế độ này trạmđều có trạng thái thực chức sơ cấp lẫn chức thứ cấp 39 CHƢƠNG 4: HIỆU SUẤT SỬ DỤNG LIÊN KẾT CỦA ĐƢỜNG TRUYỀN 4.1 Hiệu suất sử dụng liên kết RQ dừng đợi Hiệu suất sử dụng liên kết hiệu suất truyền tin phía phát phía thu, đƣợc ký hiệu U, tỷ lệ thời gian phía phát phát xong lƣợng thông tin tổng thời gian cần để truyền lƣợng thông tin Công thức tính hiệu suất sử dụng liên kết là: U Trong đó: Tix Tt + Tix thời gian cần để phát gói tin + Tt thời gian cần để truyền gói tin Thời gian Tt ởđây gồm thời gian truyền tín hiệu bị trễ từ phía phát sang phía thu ngƣợc lại thời gian để xử lý thông tin nhƣ thời gian chờ phía thu báo nhận Khi tín hiệu đƣợc truyềnđi từ mộtđiểm đến mộtđiểm khác môi trƣờng truyền dẫn tồn khoảng thời gian trễ, khoảng thời gian ngắn nhƣng xácđịnh Thời gian trễ truyền đƣợc gọi trễ truyền lan môi trƣờng truyền dẫn, thời gian trễ truyền không cóý nghĩa nhƣng vài trƣờng hợp có vai trò quan trọng Trong liên kết truyền số liệu thời gian mà kể từ bit gói tin đƣợc truyềnđi từ phía phát đến bit cuối gói tin báo nhậnđã đƣợc thu khoảng thời gian trễ liên quan đến liên kết Nhƣ tham số phụ thuộc vào hai yếu tố thời gian truyền gói tin thời gian trễ truyền lan môi trƣờng truyền dẫn Hai tham số thời gian có tỷ lệ chúng thay đổi theo kiểu liên kết số liệu khác đƣợc biểu diễn biểu thức: a Tp Tix Trong đó: • Tp tỷ số khoảng cách (m)/tốc độ truyền lan (m/s) 40 • Tix tỷ số số bit đƣợc truyền/tốc độ bit liên kết (bps) Để tính hiệu suất liên kế RQ dừng đợi, ngƣời ta tính cho gói tin điển hình, chất hiệu suất phiên truyền truyền nhiều gói tin hiệu suất truyền gói tin Điều xảy tử số mẫu số nhân với hệ số tỷ lệ số gói tin đƣợc truyền Giả sử việc truyền tin đƣợc thực môi trƣờng lỗi, xết đếnảnh hƣởng trễ truyền lan Hình 4.1: Hiệu suất sử dụng liên kết cho gói tin Trong đó: • thời gian để phát gói tin • trễ truyền sóng phía phát phía thu • thời gian để phía thu xử lý gói tin • thời gian phát gói tin ACK • • trễ truyền sóng từ phía thu sang phía phát thời gian phía phát xử lý gói tin ACK Ta có tổng thời gian cần thiết để gói tin đƣợc truyềnđi là: 41 Tt  Tix  Tp  Tip  Tack  Td  Tap Trong thực tế thời gian để phía thu xử lý gói tin phát xử lý gói tin ACK nhỏ so với thời gian phát gói tin trễ truyền sóng thời gian phía thời gian , Td nên trình tính toán ta bỏ qua hai đại lƣợng Và ta bỏ qua gói tin ACK trình tính toán ngắn nhiều so với gói tin mang liệu Ta có: Tt  Tix  Tp  Td Mặt khác ta lại có Tp  Td nên: Tt  Tix  2Tp  Tix  2Td Theo định nghĩa hiệu suất truyền đƣợc tính nhƣ sau: lytuong  Tix  Tix  2Td  2a Trong a đƣợc xácđịnh bởi: a Với: • Td  Td Tix d v • d khoảng cách trạm phát thu •v vận tốc truyền sóng môi trƣờng ( không gian tự môi trƣờng cáp quang v=3 v=2 m/s với cáp đồng trục cáp xoắn m/s) Tix  Với: • F kích thƣớc gói tin 42 F R R tốc độ đƣờng truyền Khi a  Rd a nhỏ hiệu suất truyền lớn Tuy nhiên vF thực tế ta phải đề cậpđến yếu tố lỗi môi trƣờng truyền gây liên kết có tốc độ lỗi bit BER dù nhiều hay Lỗi môi trƣờng truyền đặc trƣng tham số p Xác suất lỗi p đƣợc định nghĩa xác suất phía thu nhận đƣợc bit phía phát truyền bit ngƣợc lại Giá trị p lớn chứng tỏ môi trƣờng truyền không tốt Nếu môi trƣờng truyền lý tƣởng tức không lỗi p  , môi trƣờng có lỗi p  Khi xảy 0.5  p  thông tin lỗi nhận đƣợcở phía thu lớn thông tin đúng, trƣờng hợp ta dùng quy luậtđảo bit luồng thông tin giảm đƣợc xác suất lỗi bit, ta có 0.5  p  Khi truyền thông tin môi trƣờng có lỗi ta phải truyền lại gói tin nên hiệu suất nhỏ trƣờng hợp lý tƣởng Gọi N R số góitin phải truyền (1  N R   ) hiệu suất trƣờng hợp thực tế là: thuc te  ly tuong NR Ta giả thiết ACK NAK không bị lỗi Với xác suất lỗi p thì: • Xác suất truyền gói tin thành công lần 1-p • Xác suất truyền gói tin thành công lần thứ hai p(1-p) Tổng quát ta có xác suất truyền gói tin thành công lần thứ i i 1 p (1  P) Ta có:  N R   ipi 1 (1  p)  i 1 1 p Trong thực tế hiệu suất phƣơng pháp RQ dừng đợi là: 43 thuc te  ly tuong NR  1 p  2a Nhƣ ta thấy hiệu suất RQ dừng đợi phụ thuộc vào hệ số a  Rd , a nhỏ hiệu suất lớn Ta có nhận xét sau: vF  Khi R nhỏ điều không mong muốn truyền thông tin thực tế  Khi d nhỏ khoảng cách phía thu phía phát không thay đổi đƣợc yêu cầu khách quan bên  Khi v lớn truyền sóng môi trƣờng có vận tốc định kho thay đổi đƣợc  Khi F lớn ta tăng đƣợc hiệu suất lên cách tăng gói tin Tuy nhiên nhƣợc điểm phƣơng pháp gói tin ban đầu mà sai thông tin truyền lại lớn Do nên kích thƣớc gói tin tƣơng ứng với môi trƣờng truyền dẫn định 4.2 Hiệu suất chế Go-back-N ARQ 4.2.1 Trường hợp điều kiện lý tưởng Trong trƣờng hợp lý tƣởng lỗi hiệu suất selective repeatARQ hiệu suất củaGo-back-N ARQ Để tính đƣợc hiệu suất phƣơng pháp Go-back-N ARQ trƣờng hợp dựa hiệu suất phƣơng pháp dừng đợi Ta áp dụng công thức  Tix với a  Tp  2a Nếu chuẩn hóa Tp  đơn vị thời gian trễ truyền sóng hai đầu thu phát a đơn vị thời gian Giản đồ thời gian phƣơng pháp cửa sổ trƣợt đƣợc mô tả nhƣ hình 4.2: 44  Trƣờng hợp kích thƣớc cửa sổ K > 2a +  Trƣờng hợp kích thƣớc cửa sổ K < 2a + Hình 4.2: Giản đồ thời gian phương pháp cửa sổ trượt Ta thấy hiệu suất phƣơng pháp phụ thuộc vào kích thƣớc cửa sổ giá trị a Trên phía phát tức phía A thực việc truyền gói tin 45 thờiđiểm ( bit gói tin đầu tiên) Sau khoảng thời gian thờiđiểm + a bit đến đƣợc phía thu B Sau toàn gói tin đến B thờiđiểm + a + Nếu ta bỏ qua thời gian xử lý B + a + Trƣờng hợp gói tin báo nhận gửi báo nhận ACK thờiđiểm có kích thƣớc nhỏ thìđây thờiđiểm toàn gói báo nhận ACK rời khỏi phía thu Đến thờiđiểm +2a + báo nhận tới đƣợc phía phát A Nhƣ có hai trƣờng hợp xảy ta giả thiết phía phát có liệu để truyền liên tục: + Nếu K ≥ 2a+1 báo nhận đến đƣợc phía phát trƣớc K=0 Kể tù A nhận đƣợc báo nhận mộtđơn vị thời gian A phát đƣợc gói tin, đồng thời A nhận đƣợc báo nhận, ta thấy A phát tin liên tục đƣợc + NếuK ≤ 2a+1 cửa sổ phía phát sẽđạt đƣợc kích thƣớc K=0 thờiđiểm + K vàđiều xảy trƣớc thờiđiểm +2a + 1, sau phía phát thực việc phát gói tin khoảng thời gian từ + K đến +2a + Khi hiệu suất phƣơng pháp cửa sổ trƣợt là: K  window  2a    window  K < 2a +1 K  2a +1 4.2.2 Trường hợp điều kiện không lý tưởng Hiệu suất trƣờng hợp thực tế nhỏ điều kiện lý tƣởng có nhiều lỗi xảy Ta có:  Go back  N  46  window NR Trong N R số lần phát trung bình phát thành công Với phƣơng pháp Go-back-N có lỗi xảy phía phát tiến hành phát lại W gói tin Xác suất để gói tin đƣợc truyền thành công lần thứ i là: p(i)  pi 1.(1  p) Trong đó: • p i 1 xác suất để i – lần truyền bị sai •  p xác suất để truyền lần thứ i Trong trƣờng hợp tổng số gói tin phải truyền lại là: f (i)   (i  1)W Trong (i  1).W tổng số gói tin phải truyền lại cho (i  1) lần truyền bị sai Nhƣ trƣờng hợp phải đến lần thứ i truyền số gói tin trung bình cần truyền là: N (i)  f (i) p(i) Để truyền thành công số gói tin trung bình cần truyền là:   N R   f (i) p (1  p)   (1  W)  W.i pi 1 (1  p) i 1 i 1 i 1   i 1 i 1 N R  (1  W) pi 1 (1  p)  W ipi 1 (1  p) Ta áp dụng công thức:   i  i 1  r   r   r i 1  i 0   i 1   i.r  (1  r )  i 1 Ta lại có: 47 NR  1 W  W  p  W p  1 p 1 p Ta tính giá trị K: Để tính hiệu suất phƣơng pháp Go-back-N ARQ ta giả sử phía phát luôn có liệu để phátđi, tức phía phát thực việc phát liên tục phải dừng lại cửa sổ có kích thƣớc Nhƣ ta có nhận xét sau: - Nếu K ≥ 2a + W ≈ 2a + NAK gói tin thứ i phía phát phát thêm đƣợc ≈ 2a + gói tin - Nếu K < 2a + K = W NAK gói tin thứ i kích thƣớc cửa sổ làW gói tin đƣợc phía phát phát xong vàđang chờ báo nhận để phát tiếp góitin i Khi hiệu suất phƣơng pháp Go-back-N ARQ là: 1 p  K  2a  Go back  N   2ap   K (1  p)   K  2a   Go back  N (2a  1)(1  p  K p) KẾT LUẬN Sau thời gian thực đồán tốt nghiệp dƣới hƣớng dẫn tận tình thầy giáo VŨ VĂN RỰC, nhìn chung vấn đề đặt cho đồán đƣợc hoàn thành Đồán em đãđƣa đƣợc kiến thức đặcđiểm tính mạng chuyển mạch gói Trong đó, chƣơng kiến thức tổng quan mạng truyền số liệu nói chung nhƣ mạng chuyển mạch gói nói riêng Chƣơng sâu vào tìm hiểu nguyên nhân xảy tắc nghẽn 48 mạng chuyển mạch gói, từđóđƣa đƣợc biện pháp để hạn chếđƣợc tình trạng Sau giải đƣợc vấn đề tắc nghẽn thìở chƣơng em tìm hiểu số phƣơng thức truyền số liệu cụ thểở mạng chuyển mạch gói Và cuối chƣơng đƣa nhiệm vụ khảo sát hiệu suất sử dụng liên kết giao thức đƣợc nêu chƣơng Ta nhận thấy, hiệu suất sử dụng liên kết N gần liệuđƣợc truyền tốt Muốn làm đƣợcđiều thời gian phát gói tin nên gần thời gian cần thiết để truyền gói tin Nhờ việc đƣợc cung cấp lý thuyết thầy – cô giáo nhà trƣờng giúp cho em tiếp cận đƣợc vấn đề cách nhanh chóng giúp ích nhiều cho trình học tập làm việc sau Một lần em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy – cô giáo khoa Điện – Điện Tử đặc biệt em xin cảm ơn tới thầy giáo VŨ VĂN RỰC ngƣời dẫn dắt, giảng giải tận tình cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong thời gian nghiên cứu chƣa có kinh nghiệm kiến thức hạn chế nên em tránh khỏi sai lầm thiếu sót, em mong đƣợc đóng góp bảo thầy – cô bạn để đồ án tốt nghiệp em trở nên hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO THS Vũ Văn Rực, Bài giảng Kỹ thuật truyền số liệu, Trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam THS Hoàng Trọng Minh,THS Nguyễn Thanh Trà, Bài giảng sở kỹ thuật chuyển mạch, Học viện công nghệ bƣu viễn thông 3.THS Hoàng Trọng Minh, THS Nguyễn Thanh Trà, Bài giảng kỹ thuật chuyển mạch 1, Học viện công nghệ bƣu viễn thông 49 NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viêntrong trình thực Đồ án/khóa luận: Đánh giá chất lƣợng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lƣợng thuyết minh vẽ): Chấm điểm giảng viên hƣớng dẫn (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngàytháng năm 20 Giảng viên hướng dẫn 50 ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN Đánh giá chất lƣợng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp mặt: thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lƣợng thuyết minh vẽ, mô hình (nếu có) …: Chấm điểm ngƣời phản biện (Điểm ghi bằngsố chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 20 Người phảnbiện 51 ... kỹ thuật chuyển mạch đƣợc sử dụng rộng rãi là: kỹ thuật chuyển mạch kênh, kỹ thuật chuyển mạch gói kỹ thuật chuyển mạch tin Trong đó, kỹ thuật chuyển mạch gói đƣợcứng dụng chủ yếu dịch vụ truyền. .. bị chuyển mạch nhận dạng thông tin luồngảo thực chuyển mạch toàn luồngảo CHƢƠNG 2: TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI 2.1 Vấn đề tắc nghẽn mạng chuyển mạch gói Nhƣđã nêu mạng chuyển mạch. .. cuối chuyển mạch chuyển tiếp thông tin Về phân loại chuyển mạch, ta có hai dạng mạng chuyển mạch mạng chuyển mạch kênh mạng chuyển mạch gói Mặt khác dƣới góc độ truyền xử lý thông tin chuyển mạch