Đánh giá hiệu năng mạng không dây wi fi gia đình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Đoàn Vũ Giang ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG KHƠNG DÂY WI-FI GIA ĐÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Đoàn Vũ Giang ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG KHƠNG DÂY WI-FI GIA ĐÌNH Chun ngành: Cơng nghệ thơng tin LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠNG NGHỆ THƠNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Ngô Hồng Sơn Hà Nội – Năm 2017 LỜI CẢM ƠN! Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Ngô Hồng Sơn - Viện Công nghệ thông tin Truyền thông – Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, ngƣời định hƣớng, tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em suốt trình thực luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo - Viện Công nghệ Thông tin Truyền thông - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, ngƣời tận tình truyền đạt kiến thức, quan tâm, động viên em suốt thời gian em học tập nghiên cứu Trƣờng Nhân đây, gửi lời cảm ơn tới bạn học lớp 2015A chuyên ngành công nghệ thông tin, bạn đồng nghiệp thƣờng xuyên quan tâm, giúp đỡ, chia sẻ kinh nghiệm, cung cấp tài liệu hữu ích suốt thời gian tơi học tập đặc biệt trình thực luận văn tốt nghiệp vừa qua Do trình nghiên cứu, tìm hiểu thực nghiệm luận văn chắn khơng thể tránh khỏi sai sót định, em mong nhận đƣợc góp ý thầy, cô giáo bạn để luận văn đƣợc hoàn chỉnh Em xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 09 năm 2017 Tác giả luận văn Đoàn Vũ Giang LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Đánh giá hiệu mạng không dây Wi-Fi gia đình ” cơng trình nghiên cứu dƣới hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Ngô Hồng Sơn Tất tài liệu tham khảo liệt kê rõ phần cuối luận văn Các nội dung cơng bố kết trình bày luận văn trung thực khơng có chép ngƣời khác Hà Nội, tháng 09 năm 2017 Tác giả luận văn Đoàn Vũ Giang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN! LỜI CAM ĐOAN .2 MỤC LỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG 10 MỞ ĐẦU 11 Lý chọn đề tài 11 Mục đích nghiên cứu luận văn .12 Đối tƣợng nghiên cứu luận văn 12 Phạm vi nghiên cứu .12 Phƣơng pháp nghiên cứu .12 CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 14 1.1 Tổng quan mạng Wi-Fi .14 1.1.1 Các chuẩn mạng không dây Wi-Fi: 14 1.2.2 Ƣu nhƣợc điểm mạng không dây Wi-Fi 16 1.2.2.1 Ƣu điểm 16 1.2.2.2 Nhƣợc điểm .16 1.2 Mạng gia đình 17 1.3 Vấn đề tắc nghẽn nguyên nhân dẫn đến tắc nghẽn: 18 1.3.1 Vấn đề tắc nghẽn .18 1.3.2 Nguyên nhân xảy tắc nghẽn 18 1.3.2.1 Hạn chế băng thông truyền dẫn 18 1.3.2.2 Sự thay đổi đột biến lƣu lƣợng 18 1.3.2.3 Tràn đệm .18 1.3.2.4 Nghẽn cổ chai 19 1.4 Các phƣơng pháp đánh giá hiệu mạng 19 1.4.1 Phƣơng pháp toán học .19 1.4.2 Phƣơng pháp đo thực tế 19 1.4.3 Phƣơng pháp mô 20 1.5 Giải pháp đánh giá hiệu HoA 21 1.5.1 Khái niệm HoA .21 1.5.2 Cách thực thuật toán 21 1.5.2.1 Xác định mạng truy cập Access -link nút thắt cổ chai 22 1.5.2.2 Xác định mạng không dây Wi-Fi nút thắt cổ chai .22 1.5.3 Sơ đồ thuật toán HoA 23 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ PHỎNG THUẬT TỐN HoA .24 2.1 Lựa chọn công cụ mô 24 2.2 Cấu hình mạng mơ 25 2.2.1 Thiết kế mô mạng 25 2.2.2 Tham số cấu hình mơ mạng 26 2.3 Cài đặt mô 27 2.3.1 Tạo liên kết kiện 27 2.3.2 Tạo file bám vết kiện 29 2.3.3 Các bƣớc thực thi HoA 29 CHƢƠNG 3: THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 33 3.1 Mục đích mơ .33 3.2 Kịch mô 33 3.2.1 Các tham số đầu vào .33 3.3 Chạy mô đánh giá kết 34 3.3.1 Chạy mô .34 3.3.2 Đánh giá kết 35 3.3.2.1 Kết mô với băng thông 10Mbps .35 3.3.2.2 Kết mô với băng thông 20Mbps .37 3.3.2.3 Kết tổng hợp q trình mơ từ 5Mbps đến 50Mbps .38 KẾT LUẬN .39 KẾT LUẬN .39 1.1 Về lý thuyết 39 1.2 Về thực nghiệm 39 1.3 Hƣớng phát triển .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AP Access Point AL Access Link BER Bit Error Ratio BSSs Independent Basic Service Sets CBR Constant Bit Rate CS Carrier Sense CSMA Carrier Sense Multiple Access CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect CTS Clear To Send DCF Distributed Co-ordination Function DFS Dynamic Frequency Selection DIFS Distributed Co-ordinate Function Interframe Space DSDV Destination-Sequenced Distance-Vector DSR Dynamic Source Routing DSSS Direct Sequence Spread Spectrum ESSs Extended Service Sets FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum FTP File Transfer Protocol HoA Home or Access link IAPP Inter-AP Protocol IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IFS Interframe Spacing ISDN Integrated Services Digital Network ISM Industrial, Scientific and Medical LAN Local Area Network MAC Medium Access Control MAN Metropolitan Area Network Modem modulator and demodulator NAM Network Animator NS2 Network Simulator AODV Adhoc On-demand Distance Vector OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Otcl Object Oriented Tool Command Language PCF Point Co-ordination Function QoS Quality of Service REAL Realistic and Large RTP Real-time Transport Protocol RTS Request To Send RTT Round Trip Time SW Switch TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol TELNET TELecommunication NETwork UDP User Datagram Protocol UNII Unlicensed National Information Infrastructure VBR Variable Bit Rate WAN Wide Area Network WEP Wired Equivalent Privacy WI-FI Wireless Fidelity WLAN Wireless Local Area Network WWW World Wide Web DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sự phát triển mạng không dây 14 Hình 1.2 Mạng gia đình 17 Hình 1.3: Sơ đồ mơ hệ thống 20 Hình 1.4: Minh họa sử dụng TCP RTT để phát nghẽn mạng 21 Hình 1.5 Xác định nguyên tắc để tìm tắc nghẽn mạng truy cập 22 Hình 1.6: Sơ đồ Thuật toán HoA 23 Hình 2.1 Kiến trúc NS-2 24 Hình 2.2 Mơ mạng truy cập access-link mạng khơng dây Wi-Fi 25 Hình 2.3 Cấu hình topo mạng 27 Hình 2.4 Tham số cấu hình mạng truy cập mạng khơng dây Wi-Fi 27 Hình 2.5 Tạo băng thông Node Node 28 Hình 2.6 Tạo kiện gói tin TCP/FTP 28 Hình 2.7 Tạo kiện gói tin UDP/CBR 28 Hình 2.8 Chạy file bám vết 29 Hình 2.9 Khởi tạo tham số đầu vào 29 Hình 2.10 Tính hệ số biến đổi thời gian Cvt tới gói liệu liên tiếp 30 Hình 2.11 Xác định vị trí nút thắt cổ chai có xảy mạng truy cập Access-link không 30 Hình 2.12 Tính thời gian trọn vịng Roung Trip Time mạng khơng dây Wi-Fi 32 Hình 2.13 Kiểm tra tắc nghẽn mạng không dây Wi-Fi .32 Hình 2.14 Tính tỉ lệ phần trăm tắc nghẽn in kết .32 Hình 3.1 Mơ mạng khơng dây wi-fi gia đình đƣợc chụp lại phần mềm Snagit Editor 35 Node N0 - 0: nút nguồn, tất gói tin đƣợc xuất phát từ node N0 này, đóng vai trị nhƣ mơi trƣờng internet Node R0 - 1: nút trung gian chuyển tiếp Đóng vai trị nhƣ định tuyến (Router) thực tế chuyển tiếp gói tin đến đích Node 2: đóng vai trị node mạng khơng dây Wi-Fi Chuyển tiếp từ mạng có dây sang mạng khơng dây để truyền liệu đến đích Node đến node 9: node thiết bị ngƣời sử dụng mạng khơng dây Wi-Fi gia đình để trao đổi liệu 2.2.2 Tham số cấu hình mơ mạng Cấu trúc mạng tham số mạng truy cập mạng không dây Wi-Fi đƣợc định nghĩa hình 2.3 hình 2.4 # bắt đầu khởi tạo đối tượng ns_ để mô cài đặt topo mạng set ns_ [new Simulator] $ns_ node-config -addressType hierarchical AddrParams set domain_num_ ; # cài đặt số domain sử dụng lappend cluster_num 1 ; # số lượng cluster domain AddrParams set cluster_num_ $cluster_num # cài đặt số lượng cluster domain lappend eilastlevel 1 $opt(nn)+1 1; # cài đặt số lượng node cho đomain cluster(7 node) AddrParams set nodes_num_ $eilastlevel set topo [new Topography]; #khởi tạo biến topo $topo load_flatgrid $opt(x) $opt(y) # cài đặt kích thước cho topo # god needs to know the number of all wireless interfaces create-god [expr $opt(nn) + $num_bs_nodes] ;# khởi tạo node Wi-Fi không dây #———-Setting color ID—————-# $ns_ color darkmagenta ; #cài đặt màu sắc cho node mạng $ns_ set rate_ 0.001 ;# PER = 0.1% #create wired nodes set temp {0.0.0 0.1.0}; #địa phân cấp sử dụng for {set i 0} {$i < $num_wired_nodes} {incr i} { set W($i) [$ns_ node [lindex $temp \ $i]] } #cài đặt tham số mạng theo cấu hình từ bên $ns_ node-config -adhocRouting $opt(adhocRouting) \ cho node(7Ip) set temp {1.0.0 1.0.1 1.0.2 1.0.3 1.0.4 1.0.5 1.0.6 1.0.7 } set BS(0) [$ns_ node [lindex $temp \ 0]] #khởi tạo node không dây $ns_ node-config -wiredRouting OFF 26 for {set j 0} {$j < $opt(nn)} {incr j} { #tạo node ko dây set node_($j) [ $ns_ node [lindex $temp \ [expr $j+1]] ] ; # cấp địa với trạm base-station $node_($j) base-station [AddrParams addr2id [$BS(0) node-addr] } Hình 2.3 Cấu hình topo mạng - Tham số cấu hình mơ mạng truy cập mạng không dây Wi-Fi: Mac/802_11 set dataRate_ 150Mbps set opt(chan) Channel/WirelessChannel set opt(prop) Propagation/TwoRayGround set opt(netif) Phy/WirelessPhy set opt(mac) Mac/802_11 set opt(ifq) Queue/DropTail/PriQueue set opt(ll) LL set opt(ant) Antenna/OmniAntenna set opt(x) 50 ;#vung hoat dong 20m di set opt(y) 50 set opt(ifqlen) 50 set opt(tr) traceAll.tr set opt(namtr) traceNam.nam set opt(nn) ;# so luong cac node wifi set opt(adhocRouting) DSDV set opt(stop) 50; # thời gian mo phong 50s set num_wired_nodes ; #so luong node co day set num_bs_nodes ;#so luong tram base-station -access-point set B_W 10Mb ; set rateCBR 0.5Mb; set PER 0.01 ; set Delay_Link 20ms ; Hình 2.4 Tham số cấu hình mạng truy cập mạng không dây Wi-Fi 2.3 Cài đặt mô 2.3.1 Tạo liên kết kiện - Hình 2.5 tạo kết nối Node Node với băng thông 100Mbps với độ trễ đƣờng truyền 5ms, kiểu hàng đợi DropTail, giới hạn hàng đợi 100 27 # Tạo $ns_ $ns_ $ns_ $ns_ $ns_ băng thông Node Node duplex-link $W(0) $W(1) 100Mb 5ms DropTail duplex-link $W(1) $BS(0) $B_W $Delay_Link DropTail queue-limit $W(1) $BS(0) 100 duplex-link-op $W(0) $W(1) orient right duplex-link-op $W(1) $BS(0) orient up Hình 2.5 Tạo băng thơng Node Node - Thiết lập kiện gói tin TCP/FTP (File Tranfer Protocol) với kích thƣớc gói tin (set_packetSize) 1000Bytes với bắt đầu (start) phát gói tin giây thứ 3s nhƣ sau (hình 2.6) #Thiết lập kết nối đường truyền TCP/FTP (File Tranfer Protocol) sau: for {set j 0} {$j < $opt(nn)} {incr j} { set tcp_($j) [ new Agent/TCP ] ; $tcp_($j) set packetSize_ 1000; set sink_($j) [ new Agent/TCPSink ] set ftp_($j) [new Application/FTP]; $ns_ attach-agent $node_($j) $sink_($j);# $ns_ attach-agent $W(0) $tcp_($j); $ns_ connect $tcp_($j) $sink_($j); $ftp_($j) attach-agent $tcp_($j); $ns_ at "$ftp_($j) start" ; } Hình 2.6 Tạo kiện gói tin TCP/FTP - Thiết lập kiện gói tin UDP/CBR (Constant Bit Rate) với kích thƣớc gói tin (set_packetSize_) 1000 Bytes Gói tin bắt đầu phát giây thứ 3.5s (Hình 2.7) #Thiết lập kết nối đường truyền UDP/CBR: for {set j 0} {$j < $opt(nn)} { incr j} { set udp_($j) [new Agent/UDP] $ns_ attach-agent $W(0) $udp_($j) set null_($j) [new Agent/Null] $ns_ attach-agent $node_($j) $null_($j) $ns_ connect $udp_($j) $null_($j) set cbr_($j) [new Application/Traffic/CBR] $cbr_($j) attach-agent $udp_($j) $cbr_($j) set packetSize_ 1000 $cbr_($j) set rate_ $rateCBR $ns_ at 3.5 "$cbr_($j) start" } Hình 2.7 Tạo kiện gói tin UDP/CBR 28 2.3.2 Tạo file bám vết kiện - Chạy file bám vết kiện file bám vết, NAM để chạy mô #mở file bám vết kiện file bám vết nam để chạy topo mô set tracefd [open $opt(tr) w] $ns_ trace-all $tracefd set namtracefd [open $opt(namtr) w] $ns_ namtrace-all $namtracefd ; $ns_ namtrace-all-wireless $namtracefd $opt(x) $opt(y) ; Hình 2.8 Chạy file bám vết 2.3.3 Các bƣớc thực thi HoA Các bƣớc thực thi HoA: - Bước 1: Khởi tạo biến tham số + Thời gian gói liệu (Tc): B_W = xMbps Số gói giây luồng : npps=x*1000000 / 8000 /7 ; Tc = 1/npps ; + Số lần đo (counter): interval_time =1;# tăng lên sau 1s + Số trường hợp tắc nghẽn xảy lại vị trí wi-fi: Wifi_bottles=0; + Số trường hợp tắc nghẽn xảy lại vị trí AP:: AP_bottless=0; + Cờ đánh dấu gói liệu phát đi: fCvt=0; ft_wifi=0; + Hệ số biến đổi thời gian tới gói liệu: Cvt=0; Cvt0=0; + Các mảng chứa mốc thời gian tính RTT: timeStart_RTT[20000]; timeStartACK_RTT[20000];flag_RTT=0;Tt = 0.0002 ; Couter =0; Hình 2.9 Khởi tạo tham số đầu vào - Bước 2: Tính hệ số biến đổi thời gian tới gói liệu liên tiếp Cvt Theo dõi node node client, lấy ví dụ theo d i node (_8_) kiện nhận đƣợc gói tin TCP có kích thƣớc gói lớn 600 kiểm tra hệ số biến đổi Cvt0, Cvt0 = nghĩa gói tin nhận đƣợc chƣa có gói tin nhận trƣớc gán Cvt0=$2 (đây thời gian nhận gói tin này; cịn trƣớc có gói tin đƣợc nhận tính thời gian tới gói liệu liên tiếp nhƣ sau: Cvt= $2- Cvt0 (thời gian nhận gói tin trừ thời gian nhận gói 29 tin trƣớc đó) Sau đó, tiếp tục gán lại Cvt0 =$2 để tính khoảng thời gian tới gói lần if($1 == "r" && $3 == "_8_" && $7 == "tcp" && $8 > 600){ if(Cvt0 == 0){ Cvt0 = $2 ; } else{ Cvt = $2 - Cvt0; Cvt0 = $2; } Hình 2.10 Tính hệ số biến đổi thời gian Cvt tới gói liệu liên tiếp - Bước 3: Xác định vị trí nút thắt cổ chai có vị trí mạng truy cập Access-link hay khơng? Cvt hệ số thời gian gói liệu, sau tính đƣợc thời gian tới gói liệu client, sau ta đem sánh với Tc Nếu Cvt= Tc cở flag_AP =1; cho thấy vị trị nút thắt cổ chai khơng xảy vị trí mạng truy cập Access-link mà xảy vị trí mạng khơng dây Wi-Fi gia đình if(Cvt < Tc ){ flag_Ap = 0; AP_bottless ++; } else flag_Ap = 1; Hình 2.11 Xác định vị trí nút thắt cổ chai có xảy mạng truy cập Access-link khơng - Bước 4: Tính thời gian trọn vịng RTT (Round Trip Time) Wi-Fi Thời gian trọn vòng RTT (Round Trip Time) mạng không dây Wi-Fi gồm giai đoạn: Thời gian truyền gói tin từ mạng không dây Wi-Fi đến Client thời gian phản hồi Ack từ Client đến mạng không dây Wi-Fi Nhƣ thời gian trọn 30 vòng (RTT) thời gian mạng không dây Wi-Fi nhận đƣợc Ack trừ thời gian mạng khơng dây Wi-Fi phát gói Nếu client nhận đƣợc gói tin ghi nhận cờ flag_RTT thời gian phát gói tin từ phía mạng khơng dây Wi-Fi ghi nhận thời gian phát gói tin từ mạng không dây Wi-Fi: timeStart_RTT[$6] = $2; Sau nhận đƣợc gói tin, client gửi trả Ack cho mạng không dây Wi-Fi (sự kiện $1=“f”), lƣu lại timeStartACK_RTT[$6] = flag_RTT; nghĩa lƣu thời gian mà mạng khơng dây Wi-Fi phát gói tin ấy, sau trả lại biến đệm flag_RTT = 0; Nếu có kiện mạng khơng dây Wi-Fi nhận đƣợc gói tin Ack, thời gian trọn vịng đƣợc tính thời gian nhận Ack trừ thời gian phát gói cho client; if(flag_RTT == 0){ if($1 == "f" && $3 == "_2_" && $7 == "tcp" && $8 > 600 && $14 == "[0:5"){#theo doi node timeStart_RTT[$6] = $2; } else if($1 == "r" && $3 == "_8_" && $4 = "AGT" && $7 = "tcp" && $8 > 600){ flag_RTT = timeStart_RTT[$6]; } else if($1 == "+" && $3 == "2" && $5 == "ack" && $8 == "5"){ # Ap node nhan dc ack # in RTT if(timeStartACK_RTT[$12] > && flag_Ap == 1) if( ($2 - timeStartACK_RTT[$12]) } } else{ if($1 == "f"){ 31 > Tt ) Wifi_bottles++ ; timeStartACK_RTT[$6] = flag_RTT; flag_RTT = 0; } } Hình 2.12 Tính thời gian trọn vịng Roung Trip Time mạng khơng dây Wi-Fi - Bước 5: Kiểm tra vị trí nút thắt cổ chai mạng không dây Wi-Fi hay không Nếu flag_AP==1 nghĩa vị trí nút thắt cổ chai khơng xảy mạng truy cập Access-link có khả xảy mạng khơng dây Wi-Fi, cịn xảy mạng truy cập Access-link bỏ qua Nếu RTT > Tt kiện nút thắt cổ chai xảy vị trí mạng khơng dây Wi-Fi tăng lên; if(timeStartACK_RTT[$12] > && flag_Ap == 1) if( ($2 - timeStartACK_RTT[$12]) > Tt ) Wifi_bottles++ ; } Hình 2.13 Kiểm tra tắc nghẽn mạng không dây Wi-Fi - Bước 6: Tính tỉ lệ phần trăm tắc nghẽn in kết Trong phần tính phần trăm tỉ lệ nút nghẽn cổ chai mạng truy cập Access-link mạng khơng dây Wi-Fi Sau in kết quả, với trƣờng hợp = in kết -1 nghĩa không xảy nút thắt cổ chai counter++; sum_AP_bottless = sum_AP_bottless + AP_bottless; sum_wifi_bottless = sum_wifi_bottless + Wifi_bottles; if(AP_bottless + Wifi_bottles > 0){ #print AP_bottless , Wifi_bottles; print (counter * interval_time) , AP_bottless*100 / (AP_bottless + Wifi_bottles) , Wifi_bottles*100 / (AP_bottless + Wifi_bottles) ; } else print (counter * interval_time) , -1 ; Wifi_bottles=0; AP_bottless=0; Hình 2.14 Tính tỉ lệ phần trăm tắc nghẽn in kết 32 CHƢƠNG 3: THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 3.1 Mục đích mơ Mơ phân tích đƣợc thực để đánh giá hiệu thuật tốn đề xuất Q trình thực bao gồm việc tạo kịch mơ mạng có dây mạng khơng dây wi-fi gia đình, chạy mơ phân tích file trace thu tìm nút nghẽn cổ chai mạng truy cập Access-link hay mạng khơng dây Wi-Fi gia đình 3.2 Kịch mơ Có luồng liệu đƣợc gửi từ Node (Node nguồn) tới node đích (từ Node đến Node 9), TCP với kích thƣớc 1040 Bytes bắt đầu gửi giây thứ kết thúc giây thứ 45 UDP với kích thƣớc 1000 Bytes bắt đầu gửi từ giây 3.5 kết giây thứ 40, đƣờng luồng tranh chấp tài nguyên Tốc độ đƣờng truyền Node Node 100Mbps, băng thông Node Node thay đổi từ 5Mbps đến 50Mbps Các thiết bị di động (node3 đến node 9) nằm phạm vi quanh mạng không dây Wi-Fi với bán kính 20m, lớp vật lý dựa chuẩn 802.11n với tốc độ truyền tối thiểu 150Mbps Thời gian mơ 50s (Hình2.2) 3.2.1 Các tham số đầu vào Với giả thiết mơ hình mạng mục 2.2.1 2.2.2, ta đƣa tham số đầu vào cho việc thực mô nhƣ bảng 3.1 dƣới đây: Thời gian mô 50s Nguồn UDP Ứng dụng CBR- phát gói tin UDP Có ứng dụng CBR $cbr_($j) {j:0-7} đƣợc phát từ node N0 – đến lần lƣợt node wireless client Tốc độ phát 500Kbps Kích thƣớc gói tin 1000 byte Thời gian bắt đầu phát Giây thứ 3.5 Thời gian kết thúc phát Giây thứ 40 33 Nguồn TCP Ứng dụng FTP- phát gói tin TCP Có ứng dụng FTP $ftp_($j) {j:0-7} đƣợc phát gói tin tcp từ node N0-0 đến lần lƣợt node wireless client từ node 3-9 Kích thƣớc gói tin tcp 1000 byte + 40 byte header = 1040 byte Thời gian bắt đầu phát Giây thứ Thời gian kết thúc phát Giây thứ 45 Cấu hình mạng khơng dây Wi-Fi Phần wifi theo chuẩn 802.11n Băng thông wifi 150 Mbps Cấu hình mạng truy cập Access-link Băng thơng node node 100Mbps Độ trễ node node 5ms Băng thông node node 5Mbps-50Mbps Độ trễ node node 10ms Sự di chuyển node $ns_ at 10 "$node_(0) setdest 20 39 3" $ns_ at 15 "$node_(1) setdest 10 30 4" $ns_ at 20 "$node_(2) setdest 40 30 2" $ns_ at 25 "$node_(3) setdest 45 30 6" $ns_ at 30 "$node_(4) setdest 30 10 3" Bảng 3.1 Tham số đầu vào việc mô 3.3 Chạy mô đánh giá kết 3.3.1 Chạy mơ Hình 3.1 Mơ đƣợc chụp lại phần mềm Snagit Editor Mô đƣợc thực file HoA.tcl băng thông node ( nhà cung cấp dịch vụ ISP) node (mạng không dây wi-fi gia đình) đƣợc quét từ 5Mbps đến 50Mbps, lần chạy mô sinh traceall.tr dùng để lƣu trữ thơng tin sau dùng file newHoA.awk chạy thuật toán HoA Kết đƣợc lƣu vào file newHoA.tr với băng thông node node đƣợc cài đặt nhƣ nút thắt cố chai xảy phần trăm mạng truy cập Access-link hay 34 phần trăm mạng khơng dây Wi-Fi gia đình Sau lần chạy cần tổng hợp liệu vào file AllHoa.tr để có kết cuối khảo sát dải băng thơng từ 5Mbps đến 50Mbps Hình 3.1 Mơ mạng khơng dây wi-fi gia đình chụp lại phần mềm Snagit Editor 3.3.2 Đánh giá kết 3.3.2.1 Kết mô với băng thông 10Mbps Hình 3.2 Vị trí nút thắt cổ chai xảy mạng truy cập Access-link với băng thông đường truyền 10Mbps 35 Đối với băng thông mạng truy cập 10Mbps, thuật tốn HoA vị trí nút cổ chai mạng truy cập Access-link Cụ thể, ban đầu gói tin TCP đƣợc gửi giây thứ với băng thơng lớn Đến giây thứ 3.5, gói UDP bắt đầu gửi gói tin dẫn đến tranh chấp đƣờng truyền lúc Ở giai đoạn đầu mạng bị thay đổi nhiều, thấy xuất tắc nghẽn mạng truy cập Access-link khoảng 80% sau giảm xuống 60% Trong đó, mạng khơng dây wi-fi gia đình có tỉ lệ tắc nghẽn khoảng 20% (Hình 3.2) - Kết tổng hợp với băng thơng đƣợc cấp 10Mbps nhƣ sau: Băng thông mạng truy cập Acces-link 10Mbps Thông số đo Mạng truy cập Access-link Mạng không dây Wi-Fi Delay 12ms 83ms Jitter 1.538 ms 2.621ms Số gói tin gửi 24902 24902 Số gói tin đến đích 24902 23245 Vị trí nút cổ chai Là vị trí nút thắt cổ chai Khơng Bảng 3.2 Các thông số đo với băng thông 10Mbps 36 3.3.2.2 Kết mơ với băng thơng 20Mbps Hình 3.3.Vị trí nút thắt cổ chai xảy mạng không dây Wi-Fi với băng thơng đường truyền 20Mbps Hình 3.3 trình bày kết mơ với băng thơng 20Mbps Có thể thấy giây thứ 5, mạng bắt đầu có nhiều thay đổi tỉ lệ tắc nghẽn mạng truy cập mạng khơng dây wi-fi gia đình ngang (khoảng 50%) Sau đó, từ giây thứ đến giây thứ 50, tỉ lệ nút thắt cổ chai vị trí mạng truy cập Access-link giảm xuống thấp 37% tỉ lệ nút thắt cổ chai mạng mạng khơng dây Wi-Fi gia đình tăng lên khoảng 65-80% Nhƣ vậy, với băng thông mạng truy cập 20Mbps, thuật toán HoA cho thấy mạng khơng dây wi-fi gia đình điểm nút thắt cổ chai trƣờng hợp 37 - Kết tổng hợp với băng thông cấp 20Mbps nhƣ sau: Băng thông mạng truy cập Acces-link 20Mbps Thông số đo Mạng truy cập Access-link Mạng không dây Wi-Fi Delay 11 ms 97 ms Jitter 0.304 ms 6.819 ms Số gói tin gửi 25317 25137 Số gói tin đến đích 25137 23113 Vị trí nút cổ chai Khơng Là nút thắt cổ chai Bảng 3.3 Các thông số đo với băng thơng 20Mbps 3.3.2.3 Kết tổng hợp q trình mơ từ 5Mbps đến 50Mbps Hình 3.3 trình bày kết xác định vị trí nút thắt cổ chai với dải băng thông từ 5Mb đến 50Mb Với băng thông dƣới 10Mbps, cổng truy nhập Access-link nút thắt cổ chai Với cổng truy cập Access-link có băng thơng 20Mbps trở lên mạng khơng dây Wi-Fi gia đình ln nút thắt cổ chai Hình 3.4 Tổng hợp kết tắc nghẽn với băng thông từ 5Mbps đến 50Mbps 38 KẾT LUẬN KẾT LUẬN Trong luận văn tơi tập trung tìm hiểu, thử nghiệm giải pháp đánh giá hiệu mạng theo thuật toán HoA đạt đƣợc kết nhƣ sau: 1.1 Về lý thuyết - Luận văn tìm hiểu nêu đƣợc nét đặc trƣng mạng internet mạng không dây Wi-Fi - Luận văn tìm hiểu đƣợc lý thuyết đánh giá hiệu mạng - Luận văn sâu tìm hiểu thuật toán đánh giá hiệu mạng HoA để đánh giá hiệu mạng khơng dây Wi-Fi gia đình 1.2 Về thực nghiệm Luận văn mô phỏng, thực nghiệm thành công đánh giá hiệu mạng không dây Wi-Fi gia đình dựa thuật tốn HoA 1.3 Hƣớng phát triển Mặc dù triển khai đƣợc thuật toán HoA với kết thu đƣợc nhƣ trên, luận văn tiếp tục phát triển theo số hƣớng sau: - Luận văn tìm hiểu đƣợc thuật toán đánh giá hiệu mạng HoA, thuật toán khác cần đƣợc đánh giá so sánh - Cài đặt thực số hộ gia đình sử dụng đƣờng truyền mạng với băng thơng nhà cung cấp dịch vụ khác 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] GS Nguyễn Thúc Hải, Mạng máy tính hệ thống mở, Nhà xuất giáo dục,1999 [2] TS Ngô Quỳnh Thu (2013), “Đánh giá hiệu mạng máy”, NXB Bách Khoa Hà Nội [3] Nguyễn Trọng Đƣờng (2012), “Nghiên cứu giải pháp giảm tắc nghẽn, nâng cao chất lượng truy cập Internet”, Đại học Bách khoa Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh [4] Srikanth Sundaresan, Nick Feamster, and Renata Teixeira: Home Network or Access Link? Locating Last-mile Downstream Throughput Bottlenecks, 2016 [5] Lawrence Harte, Introduction to 802.11 Wireless LAN (WLAN), ALTHOS, 2004 [6] Droms, R., Dynamic Host Configuration Protocol Internet Engineering Task Force,Oct 1993 RFC 1531 [7] Droms, R., Dynamic Host Configuration Protocol Internet Engineering Task Force,Mar 1997 RFC 2131 [8] Internet Engineering Task Force, IP Network Address Translator (NAT) Terminology and Considerations, Aug 1999 RFC 2663 [9] Rekhter, Y., Moskowitz, B., Karrenberg, D., Groot, G J d., and Lear, E., Address Allocation for Private Internets United States, 1996 Các website Internet: [10] https://www.isi.edu/nsnam/ns/ [11] https://www.isi.edu/nsnam/ns/tutorial/nsscript6.html [12] http://slogix.in/how-to-create-randomdynamic-topology-in-ns2 40 ... từ mạng không dây Wi- Fi đến Client thời gian phản hồi Ack từ Client đến mạng không dây Wi- Fi Nhƣ thời gian trọn 30 vòng (RTT) thời gian mạng không dây Wi- Fi nhận đƣợc Ack trừ thời gian mạng không. .. thuyết đánh giá hiệu mạng - Luận văn sâu tìm hiểu thuật tốn đánh giá hiệu mạng HoA để đánh giá hiệu mạng không dây Wi- Fi gia đình 1.2 Về thực nghiệm Luận văn mô phỏng, thực nghiệm thành công đánh giá. .. tổng quan mạng không dây Wi- Fi, khái niệm mạng gia đình, vấn đề tắc nghẽn nguyên nhân dẫn đến tắc nghẽn, tổng quan phƣơng pháp đánh giá hiệu mạng, giải pháp đánh giá mạng không dây Wi- Fi theo thuật