Các kế hoạch quản lý hàng đợi động cho truyền thông đa phương tiện

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘ I TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ XUÂN ANH CÁC KẾ HOẠCH QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ĐỘNG CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH Hà Nội – 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘ I TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ XUÂN ANH CÁC KẾ HOẠCH QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ĐỘNG CHO TRUYỀN THƠNG ĐA PHƢƠNG TIỆN Ngành: Cơng Nghệ Thơng Tin Chuyên ngành: Truyền liệu Mạng máy tính Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Đình Việt Hà Nội – 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận Văn riêng Kết đạt đƣợc Luận văn sản phẩm riêng cá nhân tơi, khơng dùng hình thức chép lại từ cơng trình ngƣời khác Những phần đƣợc trình bày nội dung Luận văn này, cá nhân đƣợc tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu khác Tôi xin cam đoan tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng đƣợc trích dẫn quy cách, quy định Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, 11/2016 Lê Xuân Anh LỜI CÁM ƠN Trƣớc hết xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới ngƣời hƣớng dẫn tôi, thầy PGS.TS Nguyễn Đình Việt – Giảng viên khoa Cơng nghệ Thơng tin - Trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội, ngƣời định hƣớng đề tài, định hƣớng nghiên cứu, ln ln tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn bảo tơi suốt q trình thực luận văn cao học Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giảng dạy giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu học tập trƣờng Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội Sau cùng, tơi xin cám ơn biết ơn tới gia đình, ngƣời thân tôi, ngƣời ủng hộ, khuyến khích, giúp đỡ tơi nhiều q trình học tập thực luận văn Do điều kiện nghiên cứu, kiến thức có hạn, nên luận văn khơng tránh khỏi sơ suất, kính mong nhận đƣợc góp ý q thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện Hà Nội, 11/2016 Lê Xuân Anh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU Mục đích ý nghĩa đề tài Cấu trúc chƣơng CHƢƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Mạng Internet giao thức TCP/IP 1.1.1 Mạng Internet 1.1.2 Giao thức tầng g 1.2 Khái niệm hệ thống thời gian thực, multimedia, QoS đảm bảo QoS 1.2.1 Hệ thống thời gia 1.2.2 Truyền thông đa 1.2.3 Khái niệm QoS v 1.3 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) truyền thông đa phƣơng tiện 1.3.1 Hạn chế dịch 1.3.2 Tổng quan p multimedia dịch vụ Best Effort 1.4 Hiệu Đánh giá hiệu mạng 1.4.1 Hiệu 1.4.2 Các phƣơng phá CHƢƠNG CÁC KẾ HOẠCH QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ĐỘNG CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN THỐNG 2.1 Cách tiếp cận truyền thống hệ 2.1.1 Hiện tƣợng Lock 2.1.2 Hiện tƣợng Full 2.2 Chiến lƣợc AQM 2.2.1 Giảm số gói tin bị loại bỏ route 2.2.2 Giảm độ trễ 2.2.3 Tránh tƣợng Lock-Out 2.3 Chiến lƣợc RED 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Nguyên tắc hoạt động 2.3.3 Mục tiêu 2.3.4 Giải thuật 2.3.5 Thiết lập tham số cho RED 2.3.6 Mô RED so sánh với Dr 2.4 Adaptive-RED (A-RED) 2.4.1 Thuật toán A-RED 2.4.2 Thiết lập tham số 2.4.3 Mô A-RED CHƢƠNG CÁC KẾ HOẠCH QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ĐỘNG CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN TRONG KIẾN TRÚC CÁC DỊCH VỤ PHÂN LOẠI 3.1 Mơ hình DiffServ 3.1.2 Đánh dấu g 3.1.3 Đối xử theo 3.1.4 DiffServ tro 3.2 Thuật toán RIO 3.2.1 Ý tƣởng củ 3.2.2 Thuật toán CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ RED, RIO VÀ SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA LUỒNG ĐỘT BIẾN GÂY RA CHO CÁC LUỒNG ƢU TIÊN TRONG KIẾN TRÚC MẠNG DIFFSERV, SỬ DỤNG AQM RIO BẰNG MÔ PHỎNG 4.1 Đánh giá RIO so sánh với RED 4.1.1 Cấu hình m 4.1.2 Kết mơ 4.1.3 Nhận xét cá 4.2 Mô DiffServ sử dụng AQM RIO-C, mục tiêu đánh giá đảm bảo chất lƣợng dịch vụ truyền thông đa phƣơng tiện 4.2.1 Cấu hình mạng mô 4.2.2 Kết mô nhận xét với trƣờng hợp KẾT LUẬN VÀ PHƢƠNG HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO A KẾT LUẬN B PHƢƠNG HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO TÀI LIỆU THAM KHẢO A TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT B TÀI LIỆU TIẾNG ANH PHỤ LỤC File red.tcl redPerl.pl (mục 2.4.6.1) File Red.tcl: Tính kích thƣớc hàng đợi, hàng đợi trung bình vẽ đồ thị File redPerl.pl: Dùng để tính hệ số sử dụng đƣờng truyền (%), thông lƣợng kết nối tcp File ared.tcl (mục 2.5.3) File mô RIO DiffServ (chƣơng 4) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT A-RED Adaptive - Random Early Drop; Adaptive-RED A-RIO Adaptive – RED with In and Out bit; Adaptive-RIO ACL Access Control Lists AF Assured Forwarding AQM Active Queue Management ARPANET Advanced Research Projects Agency Network CA Congestion Avoidance CBR Constant Bit Rate CBS Commited Burst Size CIR Commited Information Rate CP Code Point DS Differentiated Services DSCP Differentiated Service Code Point EBS Excess Burst Size ECN Explicit Congestion Notification EF Expedited Forwarding FCFS First Come First Serve FIFO First In First Out FTP File Transfer Protocol HTTP HyperText Transfer Protocol IETF Internet Engineering Task Force IntServ Integrated Services IP Internet Protocol ISP Internet Service Provider LAN Local Area Network NS Network Simulator PHB Per-Hop Behavior PIR Peak Information Rate PBS Peak burst size PQ Priority Queue QoS Quality of Service RED Random Early Detection; Random Early Drop RIO RED with In and Out bit RIO-C RIO-Coupled RIO-D RIO-Decoupled RSVP Resource Revervation Protocol RTT Round Trip Time SS Slow Start TCP Transmission Control Protocol ToS Type of Service TSW2CM Time Sliding Window with Two Color Marking/Maker TSW3CM Time Sliding Window with Three Color Marking/Maker srTCM Single Rate Three ColorMaker TSW Time Sliding Window UDP User Datagram Protocol WFQ Weighted Fair Queuing WRED Weighted RED 10 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: TCP Header Hình 1.2: UDP Header Hình 1.3: Kiến trúc QoS Hình 1.4: Các tham số QoS Hình 1.5: Ba mức QoS mạng khơng đồng Hình 1.6: Độ trễ end-to-end Hình 1.7: Mối quan hệ thời gian tạm dừng mát gói tin Hình 2.1: Cơ chế lập lịch FCFS/FIFO Hình 2.2: Ví dụ chế phục vụ FCFS/FIFO Hình 2.3: Cơ chế lập lịch hàng đợi có xét độ ƣu tiên Hình 2.4: Ví dụ chế lập lịch hàng đợi có xét độ ƣu tiên Hình 2.5: Giải thuật tổng quát cho RED gateways Hình 2.6: Giải thuật RED chi tiết Hình 2.7: Cấu hình mạng mơ so sánh RED DropTail Hình 2.8: Kết mơ với DropTail Hình 2.9: Kết mơ với RED Hình 2.10: Thuật tốn hiệu chỉnh maxp A-RED Hình 2.11: Cấu hình mạng mơ so sánh RED A-RED Hình 2.12: Kết hàng đợi trung bình RED mơ trƣờng hợp so sánh RED A-RED Hình 2.13: Kết hàng đợi trung bình A-RED mơ trƣờng hợp so sánh RED A-RED Hình 2.14: Kết hàng đợi trung bình RED mơ trƣờng hợp so sánh RED A-RED 96 $ns duplex-link $R2 $dest 1Mbps 10ms DropTail for {set i 1} { $i "cur.tr";}} cur1.tr set f [open queue.tr w] puts $f \"queue exec cat cur.tr >@ $f puts $f \n\"ave_queue exec cat ave.tr >@ $f close $f exec xgraph queue.tr -t "$title Queue" -bb -nb -x "Time(s)" -y "Length(pkts)" & exit } $ns at $finish_time_ "finish" $ns run  File mô RIO DiffServ (chƣơng 4) remove-all-packet-headers ; # removes all except common add-packet-header Flags IP RTP TCP ; # hdrs reqd for validation test # FOR UPDATING GLOBAL DEFAULTS: Agent/TCP set minrto_ # default changed on 10/14/2004 Queue/RED set bytes_ false # default changed on 10/11/2004 Queue/RED set queue_in_bytes_ false # default changed on 10/11/2004 99 #Queue/RED set q_weight_ 0.002 #Queue/RED set thresh_ #Queue/RED set maxthresh_ 15 # The RED parameter defaults are being changed for automatic configuration Class TestSuite proc usage {} { global argv0 puts stderr "usage: ns $argv0 " exit } # Set up parameters for ds redqs for a link TestSuite instproc create_DSQueue {} { $self instvar packetSize numSrcs targetdelay min_in max_in min_out max_out pmax_in pmax_out pmax in_wq out_wq minth maxth $self instvar ns cir1 cir2 s C Ed d MaxQueueSize aqm qCEd # Set DS RED parameters from Edge to Core: for {set i 1} { $i