Cải tiến cho điều khiển tốc độ tầng giao vận trong mạng không dây đa bước

Bài viết đề xuất một cơ chế điều khiển tốc độ mới giải quyết được điểm yếu của MAD-TP và cho hiệu suất hoạt động tốt hơn. Đề xuất của chúng tôi được gọi là điều khiển tốc độ dựa trên thông số tầng MAC (MMRC) được thiết kế dựa trên hai thông số tầng MAC là độ trễ truy cập kênh truyền MAD, dùng cho việc xác định khi nào thì mạng chuyển sang trạng thái có mức cạnh tranh cao, và thời gian truyền trung bình ATT, được dùng để ước lượng tốc độ phát gói tin phù hợp.

Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT Tập V-1, Số (29), tháng 6/2013 Cải tiến cho điều khiển tốc độ tầng giao vận mạng không dây đa bước MAC-based Improvement for Transport Rate Control in Multihop Wireless Networks Trần Trúc Mai Dương Lê Minh Abstract: Transport protocols in IEEE 802.11 multihop wireless networks (MHWN) face performance degradation problem due to wireless medium characteristics and multihop nature which induce several types of packet loss including collision, random channel errors and route failures The common approach to address this problem is that the transport protocol should exploit the MAC information in order to regulate efficiently the source rate in MHWNs In this paper, we propose to use two MAC metrics: the Medium Access Delay used to detect the network contention level, and the Average Transmission Time used to estimate the effective packet sending rate by which the network will not be overloaded The novel rate control mechanism based on these two metrics is called MAC Metric based Rate Control (MMRC) and is expected to provide better performance than similar rate control mechanisms in terms of fairness, packet loss rate and delay in MHWNs I GIỚI THIỆU Vấn đề suy giảm hiệu suất hoạt động TCP mạng không dây đa bước truyền (Multihop Wireless Networks - MHWN) dựa chuẩn IEEE 802.11 [1] nghiên cứu nhiều năm vừa qua [2] [3] Sự suy giảm chủ yếu xuất phát từ đặc điểm kênh truyền không dây nhiễu, lỗi kênh đa bước truyền mạng MHWN Một cách tiếp cận để giải vấn đề thiết kế liên tầng tầng MAC mà tầng giao vận, thơng tin tầng MAC thu thập cung cấp cho tầng giao vận Các giao thức giao vận dựa vào thông tin tầng MAC để cải thiện hiệu suất hoạt động [2] [4] [5] [6] Cơng trình tập trung vào việc cải tiến dựa thiết kế liên tầng cho điều khiển tắc nghẽn dựa tốc độ, giao thức TCP-Friendly Rate Control (TFRC) [7], vốn sử dụng nhiều cho ứng dụng VoIP Streaming Mặc dù TFRC hoạt động tốt mạng có dây, cơng trình [8] [9] TFRC có hiệu suất trung bình mạng MHWN TFRC phán đốn khơng xác ngun nhân gói tin tính tốn khơng chuẩn độ trễ gói tin Do đó, cần thiết phải có chế điều khiển tốc độ dựa thông tin tầng MAC để giao thức giao vận dựa tốc độ hoạt động tốt mạng MHWN Mục tiêu cơng trình đề xuất chế điều khiển tốc độ có khả điều chỉnh tốc độ phát gói tin dựa mức cạnh tranh tầng MAC Các cơng trình [9] [10] tắc nghẽn mạng MHWN có mối liên hệ trực tiếp với mức độ cạnh tranh tầng MAC Do vậy, việc cải thiện hiệu suất hoạt động giao thức giao vận mạng MHWN cách xử lý vấn đề cạnh tranh tầng MAC hoàn toàn khả thi Khi mức độ cạnh tranh tăng lên, yếu tố cần phải phát sớm xác, sau cần phải có chế điều khiển tốc độ thích hợp để giảm thiểu ảnh hưởng mức độ cạnh tranh tăng cao mạng Cơng trình [11] đề xuất mơ hình điều khiển tốc độ (MAD-TP) dựa thông số độ trễ truy cập kênh truyền (Medium Access Delay - MAD) có - 57 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT khả phát mức độ cạnh tranh mạng MHWN tăng điều chỉnh hiệu tốc độ phát gói tin mạng Kết mô cho thấy giao thức MAD-TP có hiệu suất tốt nhiều so với TFRC tiêu chí liên quan đến ứng dụng thời gian thực độ trễ đầu cuối tỷ lệ gói tin Hơn nữa, giao thức MAD-TP có kết nhỉnh hầu hết kịch so với giao thức LATP, giao thức đề xuất cho ứng dụng streaming thời gian thực [12] Tuy nhiên, MAD-TP có điểm yếu dựa vào giá trị tuyệt đối ngưỡng MAD để tính tốn lượng liệu cịn truyền vào mạng khơng có liên hệ rõ ràng MAD tốc độ truyền liệu Trong báo này, đề xuất chế điều khiển tốc độ giải điểm yếu MAD-TP cho hiệu suất hoạt động tốt Đề xuất gọi điều khiển tốc độ dựa thông số tầng MAC (MMRC) thiết kế dựa hai thông số tầng MAC độ trễ truy cập kênh truyền MAD, dùng cho việc xác định mạng chuyển sang trạng thái có mức cạnh tranh cao, thời gian truyền trung bình ATT, dùng để ước lượng tốc độ phát gói tin phù hợp Bài báo có cấu trúc sau Phần II mô tả ngắn gọn thông số tầng MAC giao thức MAD-TP Thiết kế MMRC mô tả kỹ phần III Phần IV trình bày kịch mô kết tương ứng Kết luận báo nằm phần V II CÁC THƠNG SỐ TẦNG MAC TRONG ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG MẠNG A Tổng quan chế DCF chuẩn IEEE 802.11 Chuẩn IEEE 802.11 [1] định nghĩa chế truy cập kênh truyền DCF (Distributed Coordination Function) sử dụng mạng MHWN DCF có hai phương thức truy cập kênh truyền phương thức sở phương thức bắt tay bốn bước RTS/CTS Phương thức truy cập sở phiên rút gọn của phương thức RTS/CTS, sử dụng cho gói tin có kích thước Tập V-1, Số (29), tháng 6/2013 nhỏ Với gói tin tương đối lớn, RTS/CTS sử dụng Hình Hình Cơ chế truy cập kênh truyền với RTS/CTS Nút mạng có nhu cầu truyền liệu định kỳ kiểm tra xem kênh truyền rỗi hay không Nếu kênh truyền rỗi khoảng thời gian, nút mạng gọi chế backoff để giảm thiểu khả va chạm trước truyền gói tin Nếu kênh truyền lại bận trình backoff, nút tạm dừng trình Khi kênh truyền rỗi số đếm backoff trở không, nút bắt đầu truyền gói tin theo phương thức sở kích thước gói tin nhỏ Với gói tin có kích thước tương đối lớn, nút gửi nhận gói tin RTS CTS nút đích trước gửi gói tin liệu Các nút hàng xóm sử dụng thơng tin lưu hai gói tin RTS CTS để biết thời gian kênh truyền bận Việc truyền tin coi thành công nút gửi nhận biên nhận từ nút nhận Biên nhận sử dụng chế ARQ DCF để đảm bảo tính tin cậy truyền tin tầng MAC B Thời gian truyền trung bình ATT tính dựa giá trị thời gian phục vụ tầng MAC (Tsrv) khoảng thời gian tính từ thời điểm bắt đầu cạnh tranh cho việc truyền gói tin đến thời điểm nút gửi nhận gói tin MACK gói tin hủy bỏ gói tin sau loạt lần truyền bất thành ATT giá trị trung bình thời gian phục vụ lớp MAC khoảng thời gian gói tin truyền thành cơng [13] - 58 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT = ∑ dụng thêm thông số ATT để ước lượng xác tốc độ phát gói tin thích hợp nút gửi (1) Nsp số gói tin truyền thành cơng Theo định nghĩa này, ATT dùng để mức độ cạnh tranh xung quanh nút mạng C Độ trễ truy cập kênh truyền MAD giá trị trung bình tổng độ trễ cạnh tranh khoảng thời gian gói tin tầng MAC trước truyền thành cơng bị hủy bỏ sau loạt lần truyền bất thành [13] Với định nghĩa này, MAD tính sau: = ∑ ∑ (2) Phần vào mơ tả chi tiết chế MMRC có thiết kế dựa hai thông số MAD ATT để điều chỉnh cách thích hợp tốc độ truyền nút gửi mạng MHWN III MMRC - ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ DỰA TRÊN THÔNG SỐ TẦNG MAC MMRC thiết kế để cung cấp chế điều khiển tốc độ hiệu tầng giao vận cho giảm thiểu ảnh hưởng vấn đề cạnh tranh mạng MHWN A Các nút trung gian Nap số gói tin xuống tầng MAC khoảng thời gian Tập V-1, Số (29), tháng 6/2013 thời gian backoff cho th lần truyền thứ i (Hình 1) MAD dùng để độ bận kênh truyền mức độ xung đột xung quanh nút mạng MAD sử dụng giao thức MAD-TP [11] cảnh báo sớm tình trạng tăng lên mức độ cạnh tranh Nút gửi MAD-TP điều chỉnh tốc độ phát gói tin dựa giá trị trung bình tổng giá trị MAD tồn tuyến đường mang gói tin phản hồi (ACK) Dựa vào kết so sánh giá trị MAD nhận ngưỡng MADTH, nút gửi xác định xem mạng tình trạng bão hịa hay khơng từ điều chỉnh tốc độ truyền cách phù hợp cho mạng ln hoạt động trạng thái có mức độ cạnh tranh hợp lý Kết mô [11] cho thấy MAD-TP hoạt động tốt hẳn TFRC LATP độ trễ đầu cuối (End-to-End Delay - E2E) tỷ lệ gói tin (Packet Loss Ratio - PLR) hai số quan trọng ứng dụng streaming Tuy vậy, phương trình điều khiển tốc độ sử dụng MAD-TP chưa thực hợp lý MAD thơng lượng khơng có liên quan trực tiếp Để cải thiện điều đó, báo này, sử dụng gradien MAD để xác định mức độ cạnh tranh mạng Thêm vào đó, chúng tơi sử Vai trị nút gian cung cấp giá trị mức độ cạnh tranh mơi trường xung quanh mà đo Mỗi nút định kỳ đo giá trị MAD ATT Nếu khoảng thời gian định kỳ q ngắn, giá trị thơng số khác lớn tùy theo thay đổi mức độ cạnh tranh, điều dẫn đến việc điều khiển tốc độ nút nguồn không ổn định Ngược lại, khoảng thời gian định kỳ dài, thông số phản ánh kịp hay đổi mức độ cạnh tranh mạng, dẫn đến thiếu hiệu MMRC Trong cài đặt thử nghiệm, chọn khoảng thời gian định kỳ tính tốn thơng số 0.1 giây để cân tính ổn định hiệu [11] Với gói tin qua nút, nút cộng giá trị MAD ATT giá trị lưu trường tùy chọn tiêu đề gói tin IP Cummulative MAD (CMAD) Cumulative ATT (CATT) Giá trị lớn ATT tồn tuyến đường mà gói tin qua lưu trường tùy chọn khác gói tin IP Maximum ATT (MATT) Theo [13], trường cần dùng byte kích thước để lưu giá trị (tính theo ms) Với quy tắc này, gói tin đến đích, trường CMAD, CATT MATT lưu giá trị tổng độ trễ cạnh tranh, tổng độ trễ truyền gói tin độ trễ truyền lớn tuyến đường mà gói tin qua B Bên nhận MMRC - 59 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT Chức bên nhận MMRC tính tốn số thơng số quan trọng gửi chúng cho bên gửi Mỗi nhận gói tin liệu, bên nhận lấy giá trị CMAD, CATT MATT tương ứng từ trường CMAD, CATT MATT, lấy số hop (gọi Nh) từ trường TTL tiêu đề gói tin IP từ bảng định tuyến, tính giá trị MADsample = CMAD/Nh Bên nhận MMRC sau tính độ trễ cạnh tranh trung bình cách sử dụng hàm Exponentially Weighted Moving Average (EWMA) với α = 0.5 sau: MAD = MAD + (1 − α)*MADsample (3) Giá trị trung bình tính theo cơng thức bên nhận nhận gói tin Bên nhận sử dụng CATT MATT để ước lượng cận tích thơng lượng-độ trễ (Bandwidth-Delay Product - BDP) tuyến kết nối [14] Theo đó, mạng MANET dựa chuẩn IEEE 802.11 với phạm vi cảm nhận sóng (carrier sensing range) gấp đơi phạm vi truyền (transmission range), cận BDP (gọi BDPUB) chuỗi nút mạng tính thơng qua độ trễ truyền gói tin theo hop dọc theo tuyến đường gói tin Từ định nghĩa ATT độ trễ truyền gói tin theo hop (di) [14], thấy di tính trung bình khoảng thời gian có di ≃ ATT Trong [14], BDPUB tính với cặp gói tin liệu TCP ACK Tuy nhiên, trường hợp giao thức giao vận dựa tốc độ, gói tin phản hồi khơng tạo với gói tin liệu mà sau khoảng thời gian định, ví dụ thời gian (Round Trip Time - RTT), với kiện gói tin xảy (trong TFRC) Vì vậy, cơng thức tính BDPUB [14] hồn tồn tính sau ≈"× ∑)'( + ∑&'( 4× × ∑)'( ≈ " × 4× & , ≈ " × 2× & + + % (4) Tập V-1, Số (29), tháng 6/2013 S kích thước gói tin, n ATTi số hop giá trị ATT hop tuyến đường % gửi gói tin, mà số hop giá trị ATT hop tuyến đường quay lại gói tin ACK, ATTmax giá trị ATT lớn tuyến đường Bên nhận MMRC sử dụng hàm EWMA để tính giá trị trung bình BDP với gói tin nhận sau BDP = µBDP + (1 − µ)BDPUB (5) Vì BDP sử dụng để ước lượng tốc độ gửi gói tin nên chúng tơi đặt µ = 0.95 để đảm bảo tính ổn định giá trị tính Cơ chế phản hồi MMRC giống MAD-TP [11], khác chỗ giá trị trung bình MAD tốc độ nhận gói tin Rrcv, bên nhận gửi thêm giá trị BDP C Bên gửi MMRC Khi lấy giá trị MAD BDP từ gói tin phản hồi, bên gửi tính gradien MAD tốc độ gửi tối đa RUB Gọi Ai Ai+1 thời điểm nhận gói tin phản hồi ith (i + 1)th, MADi MADi+1 giá trị MAD tương ứng, gradien MAD tính sau ∝= − − (6) Chúng xây dựng kịch đánh giá mô với tơpơ mạng đơn giản hình chuỗi để xác định khoảng phân bố giá trị α hai trạng thái mạng bão hòa chưa bão hòa Kết cho thấy mạng chưa bão hòa (chưa q tải), tỷ lệ gói tin thấp trễ đầu cuối nhỏ Khi đó, hầu hết giá trị α nằm khoảng [-5,5] Điều hiểu rằng, để mạng hoạt động tốt, giá trị gradien MAD không nên vượt Khi mạng bị tải, thấy giá trị α phân bố khoảng lớn nhiều Từ kết trên, định nghĩa hai ngưỡng < TH1 < TH2 cho gradien MAD dùng làm dẫn cho mức độ cạnh tranh mạng Nếu α < TH1, điều có nghĩa MAD giảm (trong trường hợp α < 0) tăng nhẹ (trong trường hợp < α < TH1), bên gửi MMRC tăng tốc độ gửi gói tin Chúng tơi - 60 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT đặt TH1 = Nếu α > TH2 nghĩa nhiều khả mạng vào trạng thái có mức độ cạnh tranh nghiêm trọng Bên gửi MMRC không nên tăng tốc độ gửi gói tin trường hợp Chúng tơi đặt TH2 = nhằm tạo phản ứng nhanh với tình trạng tăng mạnh mức độ cạnh tranh mạng Trong trường hợp lại, TH1 < α < TH2, coi mạng hoạt động trạng thái tối ưu, bên gửi khơng nên thay đổi tốc độ gửi gói tin Chú ý hai giá trị TH1 and TH2 (5 7) lựa chọn cho mơ hình mạng đơn giản với tơpơ dạng chuỗi mơ hình cung cấp cho nhìn rõ ràng ảnh hưởng α Tuy nhiên, chứng minh phần sau rằng, giá trị chưa tối ưu, chế mà đề xuất cho kết tốt so với TFRC [7] LATP [12] tôpô mạng phức tạp khác Cận tốc độ gửi gói tin RUB tính từ BDP giá trị thời gian RTT sau RUB = BDP/RTT (7) Như vậy, RUB tốc độ gửi tối đa cho mạng không bị tải Để tránh tình trạng khơng ổn định, tốc độ gửi cập nhật quy tắc sau if (RUB > R && α < TH1) tăng tốc độ elseif (RUB < R && α > TH2) giảm tốc độ R tốc độ gửi thời Bên gửi MMRC giảm tốc độ gửi dựa quy tắc giống LATP [12], tốc độ gửi giảm lượng 1/8 tốc độ gửi sau RTT không nhỏ gói tin RTT Để tăng tốc độ, trường hợp α < TH1, MMRC sử dụng công thức sau R = min(2 ∗ Rrcv, RUB, R + N∗S/RTT ) (8) Công thức đảm bảo tốc độ không vượt cận hai lần tốc độ nhận gói tin tăng tối đa gói tin RTT Chú ý tốc độ gửi luôn lớn gói tin RTT với quy tắc tăng giảm tốc độ Tập V-1, Số (29), tháng 6/2013 IV CÀI ĐẶT MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM Thử nghiệm đánh giá hiệu suất MMRC so sánh với hiệu suất MAD-TP, TFRC LATP Chúng sử dụng phần mềm mô mạng phổ biến NS-2, phiên 2.34 [15] để thực thử nghiệm đánh giá với tham số cấu hình trình bày Bảng Trong tất tôpô mạng, nút mạng MHWN đứng im để loại ảnh hưởng di động, kênh truyền mặc định hoàn hảo để giảm thiểu ảnh hưởng việc gói tin lỗi kênh truyền Trong mơ phỏng, MMRC, MAD-TP, TFRC LATP hoạt động với đặc điểm ln có gói tin để gửi tốc độ gửi khơng phụ thuộc vào tốc độ ứng dụng tầng Các thông số đo hiệu suất sử dụng là: thông lượng (Throughput), độ trễ đầu cuối (E2E), tỷ lệ gói tin (PLR) tính cơng (Fairness) Các thơng số tính trung bình cho 16 lần chạy mô phỏng, lần chạy với thời gian 400s Bảng Cấu hình chung cho mơ Tham số Giá trị Mơ hình truyền sóng TwoRayGround Giao thức MAC 802.11 DCF Băng thơng 6Mbps Kích thước hàng đợi thiết bị 50 gói mạng Khoảng cảm nhận sóng mang 250m Khoảng truyền 500m Kích thước gói tin liệu 1000 bytes Giao thức định tuyến AODV A Kịch mô Chúng sử dụng kịch mô giống cơng trình trước [11] Sau mô tả ngắn gọn kịch Chúng sử dụng ba tôpô mạng chuỗi (chain), lưới (grid) ngẫu nhiên (random) với mục tiêu tạo mơ hình nhiễu khác Trong tơpơ chuỗi lưới, cặp nút cách 200m Cách đặt vị trí khiến cho cặp nút cạnh nằm khoảng truyền sóng - 61 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT Tập V-1, Số (29), tháng 6/2013 hai nút cách hop hàng nằm khoảng cảm nhận sóng Kịch có kết nối từ nút đầu đến nút cuối tôpô mạng chuỗi, số lượng nút mạng thay đổi Kịch thứ hai có kết nối kịch đầu tiên, tôpô mạng cố định nút Kịch thứ ba sử dụng tơpơ mạng lưới có kích thước 8x8 nút, chúng tơi tạo mơ hình kết nối cho chúng cung cấp mức độ khác mức độ cạnh tranh mạng Mỗi mơ hình số định kết nối tạo dọc theo chuỗi nút nằm dòng kẻ lưới Kịch thứ tư sử dụng tôpô mạng với 60 nút phân bố ngẫu nhiên không gian có kích thước 1500mx1500m Số lượng kết nối chạy đồng thời mạng 5, 10, 15 20 Trong Hình 2, MMRC cho hiệu suất PLR E2E tốt nhiều so với giao thức khác PLR MMRC nằm khoảng từ 0.1% (chuỗi với hop) đến 0.22% (chuỗi với hop), kết MAD-TP, LATP TFRC nằm khoảng [0.5%, 1%], [0.6%, 1.4%] (với chuỗi hop) [1.7%, 6.7%] (với chuỗi 13 hop) Giá trị trung bình PLR MMRC vào khoảng 1/5, 1/7 1/27 MAD-TP, LATP TFRC MMRC cho kết E2E nhỏ nhiều so với giao thức lại giá trị tăng số lượng hop tăng Mặc dù E2E MAD-TP tăng với số lượng hop, E2E MAD-TP lại lớn MMRC Cùng kích thước mạng, giá trị E2E MAD-TP lớn khoảng 10ms so với MMRC Kết mô trình bày phần Một điểm đáng ý là, PLR E2E MMRC nhỏ hơn, MMRC lại có thơng lượng tương đương với MAD-TP LATP, nhỏ chút so với TFRC Phần thơng lượng giảm giá phải trả để có PLR E2E tốt Tuy nhiên, với ứng dụng có yêu cầu chặt chẽ tỷ lệ gói tin độ trễ, tin đánh đổi chấp nhận Kết đến từ hai chế MMRC: dò điều kiện mạng điều khiển tốc độ gửi gói tin Cơ chế điều khiển tốc độ TFRC ước lượng sai lực thời mạng thường có xu hướng làm mạng tải Nguyên nhân đến từ việc sử dụng cơng thức tính tốc độ gửi TFRC vốn phụ thuộc vào tỷ lệ gói tin tính bên nhận TFRC Cơng trình [8] chứng cơng thức tính tỷ lệ gói tin TFRC MHWN khơng xác việc mát gói tin MHWN chủ yếu gây mức độ cạnh tranh cao mạng Do vậy, TFRC tăng tốc độ gửi mạng trạng thái có mức độ cạnh tranh cao khơng giảm tốc độ gửi kịp thời tình trạng cạnh tranh mạng vào mức độ nghiêm trọng Kết gói tin truyền mạng có xác suất bị lỗi cao độ trễ lớn gây nhiễu nút gần nhau, chế ARQ tầng MAC [1] mức độ bận cao kênh truyền B Kết thử nghiệm nhận xét Tơpơ dạng chuỗi Hình Tơpơ dạng chuỗi với kết nối - 62 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT LATP có khả dò điều kiện mạng tốt TFRC nhờ sử dụng thông số thông lượng cho phép [12] Cơ chế điều khiển tốc độ LATP dựa thông số hiệu TFRC Do đó, LATP có hiệu suất hoạt động tốt TFRC Tập V-1, Số (29), tháng 6/2013 hơn, khiến cho mạng ln hoạt động xung quanh trạng thái tối ưu Đây lý khiến cho MAD-TP có PLR, E2E Thơng lượng nhỏ MMRC Tuy vậy, MMRC hoạt động tốt LATP nhờ sử dụng thơng số MAD MMRC cịn sử dụng cơng thức ước lượng băng thơng xác chế điều khiển tốc độ hiệu dó với MAD-TP, LATP TFRC Cơng thức ước lượng băng thơng MMRC phản ánh xác lực thời mạng, ngăn khơng cho bên gửi MMRC gửi nhiều gói tin làm mạng bị tải Cơ chế điều khiển tốc độ MMRC đồng thời trì tốc độ gửi gói tin bên gửi tương đối ổn định, khiến cho tình trạng mạng ổn định theo Vì thế, MMRC cố gắng làm cho mạng hoạt động trạng thái với mức độ cạnh tranh thấp, dẫn đến giảm thiểu số lần truyền độ trễ gói tin tầng MAC Hình thể kết kịch với kết nối song song tôpô mạng dạng chuỗi với nút Trong kịch này, MMRC cho kết tốt TFRC nhiều PLR E2E Ngoài ra, hiệu suất MMRC tốt LATP ba thơng số PLR, E2E thơng lượng Chúng ta thấy PLR E2E MMRC nhỏ so với LATP lượng khoảng 0.9% 24 ms, có thơng lượng xấp xỉ Chú ý kịch cho kết nối song song nên mức độ cạnh tranh mạng cao so với kịch với kết nối Kết lần chúng minh chế điều khiển tốc độ MMRC hiệu so với giao thức lại Tuy nhiên, thông lượng MMRC kịch cao so với MADTP, PLR E2E lại cho giá trị lớn Nguyên nhân MAD-TP sử dụng ngưỡng MADTH để hạn chế hoạt động MAD-TP bên gửi MAD-TP giảm tốc độ giá trị MAD nhận lớn ngưỡng Vấn đề chỗ ngưỡng chưa thật tối ưu, MAD-TP làm cho mạng hoạt động trạng thái “dưới” tối ưu Ngược lại, MMRC sử dụng chế điều khiển xác hiệu Hình Tơpơ dạng chuỗi nút với kết nối Tôpô dạng lưới Trong kịch này, kết MMRC tốt tất giao thức Hình cho thấy MMRC tốt hẳn TFRC LATP mơ hình kết nối PLR E2E mà có thơng lượng chấp nhận MMRC chí cịn có hiệu suất nhỉnh MAD-TP Ngồi ra, kết mơ cịn cho thấy TFRC gây cơng nghiêm trọng luồng mạng Một vài luồng có thơng lượng cao, mơ hình kết nối số ∼543 kbps, vài luồng khác lại thấp, mơ hình ∼1.5 kbps Tỷ lệ hai giá trị lên đến 362 Mặc dù LATP có kết tốt TFRC, tỷ lệ hai giá trị thông lượng lớn (∼415 kbps) nhỏ (∼16 kbps) 26 Các giá trị MADTP ∼348 kbps, 17 kbps 20 MMRC cho - 63 - Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT kết tốt nhiều so với TFRC LATP độ công mà giá trị trung bình thơng lượng luồng nhỏ MMRC lớn tỷ lệ giá trị thông lượng lớn nhỏ MMRC nhỏ (28.1 kbps 12) Hình MMRC cải thiện số công Jane (Jane’s fairness index [16]) trung bình lượng khoảng 0.23 với giá sụt giảm thông lượng trung bình 31% so với TFRC Kết đến từ khả nhận biết sớm mức độ cạnh tranh cao mạng chế điều khiển tốc độ với hàm hợp lý MMRC Nhờ có quy tắc điều khiển hợp lý với hạn chế cận tốc độ, tốc độ gửi MMRC tăng vừa phải, nhờ mà kênh truyền chia sẻ công luồng Tôpô ngẫu nhiên Bảng hiển thị kết thử nghiệm mơ cho tơpơ ngẫu nhiên Chúng ta thấy rằng, dù kịch mô phức tạp này, MMRC Tập V-1, Số (29), tháng 6/2013 cho kết tốt nhiều so với TFRC độ công bằng, PLR E2E MMRC cho kết tốt LATP độ công bằng, PLR E2E với thông lượng không đáng kể Như vậy, kịch sát với thực tế này, thấy MMRC hiệu giao thức khác V KẾT LUẬN Trong cơng trình này, chúng tơi đề xuất chế MMRC - chế điều khiển tốc độ hiệu cho giao thức dựa tốc độ mạng MHWN Trong MMRC, hai thông số MAD AT T kết hợp để cung cấp khả nhận biết mức độ cạnh tranh/va chạm mạng nhanh xác MMRC thiết kế dựa gradien MAD nhằm nhận biết sớm thay đổi mức độ cạnh tranh mạng Hai ngưỡng gradien MAD định nghĩa sử dụng chế điều khiển tốc độ Mơ hình kết nối Hình Kết mơ mỏng cho tôpô dạng lưới Bảng Kết mô cho tơpơ ngẫu nhiên - 64 - Mơ hình kết nối Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT Ngồi việc nhận biết sớm tình trạng cạnh tranh mạng, MMRC cịn sử dụng thơng số AT T để ước lượng xác thơng lượng hiệu mạng, từ tính cận tốc độ gửi gói tin Cận tốc độ tối đa mà bên gửi MMRC sử dụng để gửi gói tin vào mạng mà không làm cho mạng bị tải MMRC sử dụng kỹ thuật để cung cấp chế điều khiển tốc độ hiệu mạng MHWN Thử nghiệm mơ cho thấy MMRC có kết tốt độ công luồng mạng MHWN so với LATP TFRC MMRC cho kết tốt nhiều so với LATP TFRC PLR E2E hai tiêu chí quan trọng ứng dụng streaming thời gian thực Tuy vậy, MMRC cịn vài thiếu sót cần điều chỉnh Đầu tiên phải tìm giá trị xác hai ngưỡng TH1 TH2 Mặc dù giá trị chọn thông qua mô cho kết tương đối tốt, chúng cần cải thiện, thơng mơ hình tốn học chẳng hạn Thứ hai giả thuyết sử dụng cơng thức tính BDP: tuyến đường gói tin liệu tuyến đường ACK mạng Giả thuyết lúc Do vậy, công thức cần phải cải tiến LỜI CẢM ƠN Các tác giả trân trọng cảm ơn hỗ trợ từ Đề tài CN.11.10 Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] IEEE Computer Society, IEEE 802.11-2007, Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, June 2007 Tập V-1, Số (29), tháng 6/2013 on tcp performance,” IEEE Transactions on Mobile Computing, vol 4, pp 209–221, March 2005 [4] H Zhai, X Chen, and Y Fang, “Rate-based transport control for mobile ad hoc networks,” in Proceedings of IEEE WCNC’05, pp 2264–2269, 2005 [5] E Hamadani and V Rakocevic, “A Cross Layer Solution to Address TCP Intra-flow Performance Degradation in Multihop Ad Hoc Networks,” Journal of Internet Engineering, vol 2, pp 146–156, 2008 [6] X Zhang, W Zhu, and N Li, “TCP Congestion Window Adaptation Through Contention Detection in Ad Hoc Networks ,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol 59, pp 4578–4588, 2010 [7] S Floyd, M Handley, J Padhye, and J Widmer, “TCP Friendly Rate Control (TFRC): Protocol Specification,” 2008 RFC 5348 [8] K Chen and K Nahrstedt, “Limitations of equation-based congestion control in mobile ad hoc networks,” in Proceedings of the 24th International Conference on Distributed Computing Systems Workshops - W7: EC (ICDCSW’04) - Volume 7, ICDCSW ’04, (Washington, DC, USA), pp 756–761, IEEE Computer Society, 2004 [9] K Nahm, A Helmy, and J C Kuo, “On interaction between mac and transport layers for multimedia streaming in 802.11 ad hoc networks,” in in Proc SPIE ITCOM 2004, 2004 [10] H Zhai, X Chen, and Y Fang, “Improving transport layer performance in multihop ad hoc networks by exploiting MAC layer information,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol 6, no 5, pp 1692– 1701, 2007 [11] L M Duong, L Zitounel, and V Veque, “MAC-aware Rate Control for Transport Protocol in Multihop Wireless Networks,” in PIMRC ’12, Sept 2012 [12] P Navaratnam, H Cruickshank, and R [2] A Hanbali and E Altman, “A Survey of TCP over Ad Hoc Networks,” IEEE Communications Surveys and Tutorials, vol 7, pp 22–36, 2005 [3] Z Fu, H Luo, P Zerfos, S Lu, L Zhang, and M Gerla, “The impact of multihop wireless channel - 65 - Tafazolli, “A link adaptive transport protocol for multimedia streaming applications in multi hop wireless networks,” in MobiMedia ’07, pp 1–6, ICST, 2007 Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT-TT [13] L M Duong, L Zitounel, and V Veque, “A Medium Access Delay MAC aware Metric for Multihop Wireless Networks,” in IWCMC ’12, Aug 2012 [14] K Chen, Y Xue, S Shah, and K Nahrstedt, “Understanding bandwidthdelay product in mobile ad hoc networks,” Computer Communications, vol 27, pp 923–934, 2003 [15] “The Network Simulator - NS-2.” http://isi.edu/nsnam/ ns/ Mạng Truyền thông máy tính, Khoa CNTT, Trường Đại học Cơng nghệ, Đại học Quốc gia Hà nội Lĩnh vực nghiện cứu: Mạng thông tin di động 3G, 4G, MIMO Email: mai.tran@vnu.edu.vn DƯƠNG LÊ MINH Sinh ngày 12/01/1982 [16] R K Jain, D W Chiu, and W R Hawe, “A Quantitative Measure Of Fairness And Discrimination For Resource Allocation In Shared Computer Systems,” tech rep., Digital Equipment Corporation, Sept 1984 Nhận ngày: 09/04/2013 Tập V-1, Số (29), tháng 6/2013 Tốt nghiệp Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà nội năm 2004 Nhận Tiến sĩ Đại học Paris XI, Pháp năm 2012 Hiện công tác mơn Mạng Truyền thơng máy tính, Khoa CNTT, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà nội SƠ LƯỢC VỀ TÁC GIẢ TRẦN TRÚC MAI Sinh ngày 31/5/1977 Tốt nghiệp Đại học Bách Khoa, Hà Nội, Việt Nam năm 2000 Lĩnh vực nghiện cứu: Mạng wifi 802.11, mạng thông tin di động 3G, 4G Email: minhdl@vnu.edu.vn Nhận Tiến sĩ Bristol University, United Kingdom năm 2009 Hiện công tác Bộ môn - 66 - ... ATT để điều chỉnh cách thích hợp tốc độ truyền nút gửi mạng MHWN III MMRC - ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ DỰA TRÊN THÔNG SỐ TẦNG MAC MMRC thiết kế để cung cấp chế điều khiển tốc độ hiệu tầng giao vận cho giảm... mạng khơng có liên hệ rõ ràng MAD tốc độ truyền liệu Trong báo này, đề xuất chế điều khiển tốc độ giải điểm yếu MAD-TP cho hiệu suất hoạt động tốt Đề xuất gọi điều khiển tốc độ dựa thông số tầng. .. RUB tốc độ gửi tối đa cho mạng không bị q tải Để tránh tình trạng khơng ổn định, tốc độ gửi cập nhật quy tắc sau if (RUB > R && α < TH1) tăng tốc độ elseif (RUB < R && α > TH2) giảm tốc độ R tốc