Truyền dữ liệu TCP trên mạng wimax

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC TRUYỀN DỮ LIỆU TCP TRÊN MẠNG WIMAX NGÀNH: ĐIỆN TỬ-VIỄN THƠNG MÃ SỐ: ĐỒN THỊ HỒNG MINH Người hướng dẫn khoa học: TS ĐẶNG QUANG HIẾU HÀ NỘI 2010 Truyền liệu TCP mạng WiMAX MỤC LỤC Trang MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC BẢNG v THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi LỜI NÓI ĐẦU x CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 1.1 Khái niệm WiMAX chuẩn IEEE 802.16 1.2 Đặc điểm công nghệ WiMAX 1.2.1 Một số đặc điểm kỹ thuật 1.2.2 Các đặc tính nâng cao hiệu WiMAX 1.2.2.1 Phân tập phát .6 1.2.2.2 Sự tạo chùm .6 1.2.2.3 Ghép kênh không gian 1.2.3 Tầng vật lý WiMAX 1.2.2.1 Cấu hình kênh tầng vật lý 1.2.2.2 Mã hóa điều chế thích ứng WiMAX 1.2.4 Tầng điều khiển truy cập phương tiện truyền MAC 1.3 Mơ hình triển khai ứng dụng WiMAX 1.3.1 Mơ hình triển khai hệ thống WiMAX 1.3.2 Ứng dụng triển vọng phát triển WiMAX .11 1.3.2.1 Truy nhập Internet tốc độ cao khu vực dân cư 11 1.3.2.2 Các doanh nghiệp vừa nhỏ: 11 1.3.2.3 Thay cho Wi-Fi Hot Spot: 11 1.3.2.3 Cellular Backhaul 12 1.3.2.4 Các dịch vụ khẩn cấp công cộng mạng cá nhân 12 1.3.3 So sánh WiMAX với Wi-Fi .12 1.4 Nguyên lý thiết kế kiến trúc mạng WiMAX 13 1.4.1 Nguyên lý thiết kế 13 1.4.2 Mô hình tham chiếu mạng .14 1.4.2.1 Mô tả chức ASN .15 1.4.2.2 Mô tả chức CSN 18 1.4.2.3 Các điểm tham chiếu .18 1.4.3 Phân tầng giao thức qua mạng WiMAX 20 i Truyền liệu TCP mạng WiMAX 1.4.4 Phát chọn mạng 21 1.4.5 Cấp phát địa IP 22 1.5 Những ưu điểm nhược điểm WiMAX .22 1.5.1 Ưu điểm 22 1.5.2 Nhược điểm 24 1.6 Kết luận chương 25 CHƯƠNG – TÌM HIỂU VỀ GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN DẪN TCP 27 2.1 Khái niệm TCP 28 2.1.1 Mơ hình tham chiếu TCP/IP 28 2.1.1.1 Tầng Host to Network .28 2.1.1.2 Tầng Internet .28 2.1.1.3 Tầng Truyền tải 29 2.1.1.4 Tầng Ứng dụng 29 2.1.2 Các dịch vụ TCP 30 2.1.3 Định dạng đoạn TCP 31 2.1.4 Thiết lập kết nối TCP .35 2.1.5 Đóng kết nối TCP 36 2.2 Nguyên lý cửa sổ trượt 37 2.2.1 Giới thiệu nguyên lý cửa sổ trượt 37 2.2.2 Nguyên lý cửa sổ áp dụng cho TCP .40 2.3 Các giải thuật kiểm soát tắc nghẽn 41 2.3.1 Khởi động chậm 42 2.3.2 Tránh tắc nghẽn 43 2.3.3 Truyền lại nhanh 46 2.3.4 Khôi phục nhanh 47 2.4 Kết luận chương 48 CHƯƠNG – TRUYỀN DỮ LIỆU TCP TRÊN MẠNG WIMAX 49 3.1 Giới thiệu mở đầu 50 3.2 Sự ánh xạ lưu lượng TCP 50 3.2.1 Khái niệm lớp hội tụ 50 3.2.2 Sự đóng gói (Encapsulation) 51 3.2.3 Các kết nối luồng dịch vụ 55 ii Truyền liệu TCP mạng WiMAX 3.2.4 Việc nén tiêu đề tải tin .56 3.2.4.1 Các quy tắc PHS 58 3.2.4.2 Báo hiệu quy tắc PHS .59 3.3 Sự phân loại gói 60 3.4 Các lớp dịch vụ QoS .64 3.5 Các giải thuật lập lịch 66 3.5.1 Xếp hàng FIFO .68 3.5.2 Xếp hàng theo độ ưu tiên 68 3.5.3 Xếp hàng theo yêu cầu .69 3.5.4 Xếp hàng công trọng số (WFQ) 69 3.5.5 Xếp hàng công trọng số dựa lớp 70 3.6 Kết luận chương 70 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 iii Truyền liệu TCP mạng WiMAX DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Mơ hình triển khai mạng WiMAX Hình 1.2: Mơ hình tham chiếu mạng 15 Hình 1.3: Biểu diễn logic kiến trúc đầu cuối mạng WiMAX 21 Hình 2.1: Mơ hình tham chiếu TCP/IP .28 Hình 2.2: Đóng gói liệu TCP vào IP datagram 31 Hình 2.3: Tiêu đề TCP 32 Hình 2.4: Thủ tục bắt tay bước 35 Hình 2.5: Nguyên lý cửa sổ trượt 37 Hình 2.6: TCP-Các gói tin 38 Hình 2.7: Nguyên lý cửa sổ trượt 39 Hình 2.8: Nguyên lý cửa sổ áp dụng cho TCP 41 Hình 2.9: TCP khởi động chậm 43 Hình 2.10: Hoạt động khởi động chậm tránh tắc nghẽn 46 Hình 2.11: Hoạt động phương pháp truyền lại nhanh 47 Hình 3.1: Vị trí lớp hội tụ đặc trưng dịch vụ .51 Hình 3.2: Định dạng MAC SDU .52 Hình 3.3: Sự đóng gói PDU Ethernet IP PDU vào MAC SDU IEEE 802.16 52 Hình 3.4: Định dạng MAC PDU IEEE 802.16 53 Hình 3.5: Cấu trúc khung DL UL cho hệ thống TDD 53 Hình 3.6: Quan hệ SFID CID .55 Hình 3.7: Mơ tả luồng dịch vụ kết nối 56 Hình 3.8: Nén tiêu đề tải tin thực thể gửi .57 Hình 3.9: Cơ chế nén tiêu đề tải tin thực thể nhận .57 Hình 3.10: Mơ tả hoạt động PHS 58 Hình 3.11: Thơng điệp quản lý MAC DSC cho việc báo hiệu quy tắc PHS 60 Hình 3.12: Sự phân loại ánh xạ CID (từ BS tới SS) 63 Hình 3.13: Sự phân loại ánh xạ CID (từ SS tới BS) 63 iv Truyền liệu TCP mạng WiMAX DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hoạt động chức ASN mô tả triển khai 18 Bảng 1.2 Các điểm tham chiếu WiMAX 20 Bảng 2.1: Các tùy chọn tiêu đề TCP .34 Bảng 3.1: Một vài giá trị trường hỗ trợ PHS 58 Bảng 3.2: Các tham số luồng dịch vụ bắt buộc .66 v Truyền liệu TCP mạng WiMAX THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Nghĩa Việt AAS advanced antenna systems Các hệ thống Ăngten tiên tiến ADC analog-to-digital converter Bộ chuyển đổi tương tự số AMC adaptive modulation and coding Mã hoá điều chế thích nghi ASN access services network Mạng dịch vụ truy cập ASN-GW ASN gateway Cổng ASN ASP application service provider Nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng BE best effort Dịch vụ nỗ lực tốt BEP bit error probability Xác suất lỗi bit BER bit error rate Tỷ lệ lỗi bit BS base station Trạm gốc (Trạm sở) CBR constant bit rate Tốc độ bít khơng đổi CCI cochannel interference Nhiễu đồng kênh CP cyclic prefix Tiền tố vòng CRC cyclic redundancy check Mã kiểm tra dư thừa DAC digital-to-analog converter Bộ chuyển đổi số tương tự downlink Đường xuống, hướng xuống FDD frequency division duplexing Song công phân chia theo tần số FFT fast Fourier transform Biến đổi Fourier nhanh FM frequency modulation Điều chế tần số FWA fixed wireless access Truy cập không dây cố định GW gateway Cổng kết nối DL vi Truyền liệu TCP mạng WiMAX Viết tắt Tiếng Anh Nghĩa Việt intercarrier interference Nhiễu liên sóng mang IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Hiệp hội kỹ sư điện điện tử giới IFFT inverse fast Fourier transform Biến đổi Fourier nhanh ngược inter-symbol interference Nhiễu liên ký hiệu LOS line of sight Tầm nhìn thẳng MAC media access control Điều khiển truy cập phương tiện MIMO multiple input multiple output Đa xuất đa nhập MISO multiple input/single output Đa nhập đơn xuất multilevel QAM Điều chế QAM đa mức MS mobile station Trạm di động NAP network access provider Nhà cung cấp truy cập mạng NLOS non–line-of-sight Khơng cần tầm nhìn thẳng NRM network reference model Mơ hình tham chiếu mạng nrtPS non–real-time polling service Dịch vụ dị hỏi khơng cần thời gian thực NSP network services provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng NTP network timing protocol Giao thức định thời mạng NWG Network Working Group Nhóm làm việc NWG OFDM orthogonal frequency division multiplexing Đa phân chia tần số trực giao OFDMA orthogonal frequency division multiple access Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao PDF probability density function Hàm mật độ xác suất P/S parallel to serial Bộ chuyển đổi song song nối tiếp ICI ISI M-QAM vii Truyền liệu TCP mạng WiMAX Viết tắt Tiếng Anh Nghĩa Việt quality of service Chất lượng dịch vụ QAM quadrature amplitude modulation Điều chế QAM QPSK quadrature phase shift keying Điều chế QPSK RF radio frequency Tần số vô tuyến RP reference point Điểm tham chiếu RR radio resource Tài nguyên vô tuyến rtPS real-time polling service Dịch vụ dò hỏi thời gian thực SIMO single input/multiple output Đơn nhập đa xuất SINR signal-to-interference-plus-noise Tỷ số tín hiệu (giao thoa + ratio nhiễu) QoS SIR signal-to-interference ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu SISO single input/single output Đơn nhập đơn xuất SLA service-level agreement Thoả thuận mức dịch vụ SNR signal-to-noise ratio Tỷ số tín hiệu tạp nhiễu S/P serial to parallel Bộ chuyển đổi nối tiếp song song SS subscriber station Thuê bao STBC space/time block code Mã hoá khối không gian – thời gian TDD time division duplexing Song công phân chia theo thời gian TDM time division multiplexing Đa phân chia theo thời gian time division multiple access Đa truy cập phân chia theo mã unsolicited grant services Các dịch vụ cấp tự động uplink Đường lên, hướng lên wireless fidelity Mạng không dây WiFi TDMA UGS UL Wi-Fi viii Truyền liệu TCP mạng WiMAX Viết tắt Tiếng Anh Nghĩa Việt WiMAX worldwide interoperability for microwave access Mạng không dây WiMAX WMAN wireless metropolitan area network Mạng đô thị không dây ix Truyền liệu TCP mạng WiMAX trường nằm vài thông điệp quản lý MAC, yêu cầu đăng ký đáp ứng đăng ký Bảng 3.2 mô tả vài giá trị trường hỗ trợ PHS Giá trị mặc định (khơng có PHS) Giá trị Mơ tả Khơng hỗ trợ PHS PHS ATM PHS gói PHS gói ATM Bảng 3.1: Một vài giá trị trường hỗ trợ PHS 3.2.4.1 Các quy tắc PHS Trong chế độ CS gói, PHS cho phép kết nối MAC MAC SDU bắt đầu trường số nén tải tin PHSI bit tham chiếu tới trường nén tiêu đề tải tin PHSF để nén Mỗi lần PHSF cấp cho PHSI khơng phép thay đổi Để thay đổi giá trị PHSF luồng dịch vụ phải định nghĩa quy tắc PHS Hình 3.10 mơ tả hoạt động PHS CS gói Tiêu đề tải tin … … Phần hữu ích PHSF PHSF … Tải tin Phần hữu ích Tải tin … Hình 3.10: Mơ tả hoạt động PHS Các thực thể dịch vụ lớp cao có trách nhiệm tạo quy tắc PHS xác định tiêu đề nén luồng dịch vụ Nó có trách 58 Truyền liệu TCP mạng WiMAX nhiệm đảm bảo chuỗi byte nén không đổi từ gói tới gói thời gian luồng dịch vụ tích cực Như đề cập trên, thực thể gửi sử dụng phân loại để ánh xạ gói vào luồng dịch vụ Bộ phân loại ánh xạ gói tới quy tắc PHS gắn với luồng dịch vụ Thực thể nhận sử dụng CID PHSI để khôi phục lại PHSF PHS có tùy chọn PHSV (Packet Header Suppression Valid) để kiểm tra tiêu đề tải tin trước nén PHS có tùy chọn PHSM (Packet Header Suppression Mask) để lựa chọn byte không nén Quy tắc PHS cung cấp PHSI, PHSF, PHSV, PHSS (Packet Header Suppression Size) PHSM 3.2.4.2 Báo hiệu quy tắc PHS Quy tắc PHS tạo thông điệp quản lý MAC DSA DSC (Dynamic Service Change) BS định nghĩa PHSI quy tắc PHS tạo Các quy tắc PHS xóa với thông điệp quản lý MAC DSC DSD (Dynamic Service Deletion) Khi phân loại bị xóa bắt kỳ quy tắc PHS bị xóa Hình 3.11 mơ tả việc sử dụng thơng điệp DSC để báo hiệu việc tạo quy tắc PHS quy tắc khởi tạo BS SS Trong hình vẽ, việc sử dụng thơng điệp quản lý MAC DSC sau: • DSC-REQ: Một thơng điệp DSC-REQ gửi SS BS để tự động thay đổi tham số luồng dịch vụ tồn Nó dùng để tạo quy tắc PHS • DSC-RSP: Một DSC-RSP tạo tương ứng với DSCREQ 59 Truyền liệu TCP mạng WiMAX • DSC-ACK: Một DSC-ACK tạo tương ứng với DSCRSP Được khởi tạo BS BS DCS-REQ Được khởi tạo SS SS BS Tham chiếu tới phân loại + PHSI + PHSF + PHSS Tham chiếu tới phân loại + PHSF + PHSS PHSI DCS-RSP DCS-ACK SS DCS-REQ DCS-RSP DCS-ACK Hình 3.11: Thơng điệp quản lý MAC DSC cho việc báo hiệu quy tắc PHS Các tham số thơng điệp DSC SFID (chỉ cho DSC-RSP DSCACK), CID tên lớp dịch vụ 3.3 Sự phân loại gói Sự phân loại chức khác thực lớp hội tụ đặc trưng dịch vụ trước gói phân phối đến MAC CPS Sự phân loại tiến trình mà nhờ gói đến cấp phát cho kết nối WiMAX tùy theo QoS chúng Do đó, kết nối gắn với mức QoS, từ quan điểm QoS, chức quan trọng lớp hội tụ đặc trưng dịch vụ nằm phân loại Mỗi kết nối gắn với luồng dịch vụ đặc trưng tập tham số QoS độ trễ (latency), jitter đảm bảo thông lượng (throughput assurance) Một phân loại tập tiêu chuẩn áp dụng cho gói gia nhập mạng IEEE Std 802.16 Nó bao gồm vài tiêu chuẩn so khớp gói đặc 60 Truyền liệu TCP mạng WiMAX trưng giao thức (ví dụ địa IP đích), thứ tự ưu tiên phân loại, tham chiếu tới CID Nếu gói khớp với tiêu chuẩn so khớp gói quy định, sau phân phối tới SAP cho việc phân phối kết nối định nghĩa CID Đặc tính luồng dịch vụ cung cấp QoS cho gói Một vài phân loại tham chiếu tới Luồng dịch vụ Thứ tự ưu tiên phân loại dùng để đặt phân loại cho gói Thứ tự rõ ràng cần thiết mẫu sử dụng phân loại chồng lấn Thứ tự ưu tiên không thiết phải Bộ phân loại có thứ tự ưu tiên cao áp dụng trước Bộ phân loại hướng xuống áp dụng BS cho gói mà gửi phân loại hướng lên áp dụng SS Hình 3.8 3.9 mơ tả ánh xạ hướng xuống hướng lên Cũng có khả gói khơng khớp với phân loại cho trước Trong trường hợp kiểu dịch vụ CS gói (Packet CS Service Type) kết hợp với gói với CID mặc định cấp phát loại bỏ gói Bảng phân loại gói bao gồm trường sau: • Thứ tự ưu tiên: Xác định thứ tự tìm kiếm bảng Bộ phân loại có độ ưu tiên cao tìm kiếm trước phân loại có độ ưu tiên thấp • Các tham số phân loại Ethernet/IEEE 802.3: khơng có thêm tham số phân loại Ethernet/IEEE 802.3 (địa MAC đích, địa MAC nguồn, Ethertype/SAP) • Các tham số phân loại IEEE802.1 P/Q: khơng có thêm tham số phân loại IEEE802.1 P/Q (phạm vi ưu tiên thứ tự ưu tiên 802.1P, 802.1 Q VLAN ID) 61 Truyền liệu TCP mạng WiMAX • Các tham số phân loại Ipv4/Ipv6: khơng có thêm tham số phân loại IP (Ipv4 TOS Range/Mark, giao thức Ipv4, địa nguồn Ipv4/mặt nạ, địa đích Ipv4/mặt nạ) • Các tham số phân loại TCP/UDP: Khởi đầu cổng nguồn TCP/UDP, kết thúc cổng nguồn TCP/UDP, khởi đầu cổng đích TCP/UDP, kết thúc cổng đích TCP/UDP • Bộ định danh luồng dịch vụ: Bộ định danh luồng mà gói hướng tới Các phân loại thêm vào bảng thơng qua thao tác quản lý (file cấu hình, đăng ký, SNMP) thông qua thao tác động (báo hiệu động, MAC-CPS SAP) Các thao tác dựa SNMP xem phân loại thêm vào thông qua thao tác động, chỉnh sửa xóa phân loại tạo thao tác động Định dạng tham số bảng phân loại định nghĩa file cấu hình, tin báo hiệu động Thơng thường gói liệu người dùng đệ trình giao thức lớp cho việc truyền dẫn giao diện MAC Gói so sánh với tập phân loại Bộ phân loại khớp với gói xác định luồng dịch vụ tương ứng thông qua thông qua ID luồng dịch vụ (SFID – Service Flow ID).Trong trường hợp có nhiều phân loại khớp với gói phân loại có độ ưu tiên cao chọn Bộ phân loại khớp với gói gắn với quy tắc giảm tiêu đề tải tin (PHS Rule) Quy tắc PHS cung cấp chi tiết cách thức mà Byte tiêu đề PDU gói bị loại bỏ, thay số giảm tiêu đề tải tin (PHS Index) cho việc truyền dẫn sau tái tạo lại phía thu Quy tắc PHS đánh số kết hợp {SFID,PHSI} Khi luồng dịch 62 Truyền liệu TCP mạng WiMAX vụ bị xóa, tất phân loại quy tắc PHS gắn với bị xóa Thực thể lớp (tầng) (vd: cầu nối, định tuyến, máy chủ,…) Thực thể lớp (tầng) (vd: cầu nối, định tuyến, máy chủ,…) SDU SDU SAP SAP Bộ phân loại đường xuống CID CID … CID n {SDU, CID…} {SDU, CID…} SAP BS SS SAP 802.16 MAC CPS 802.16 MAC CPS Hình 3.12: Sự phân loại ánh xạ CID (từ BS tới SS) Thực thể lớp (tầng) (vd: cầu nối, định tuyến, máy chủ,…) Thực thể lớp (tầng) (vd: cầu nối, định tuyến, máy chủ,…) SDU SAP SAP CID Bộ phân loại đường xuống SDU {SDU, CID…} CID … CID n {SDU, CID…} SAP BS SAP 802.16 MAC CPS 802.16 MAC CPS Hình 3.13: Sự phân loại ánh xạ CID (từ SS tới BS) 63 SS Truyền liệu TCP mạng WiMAX 3.4 Các lớp dịch vụ QoS Mỗi lần gói phân loại, chúng kết hợp với luồng dịch vụ, luồng cung cấp QoS theo yêu cầu, tiến trình hợp lệ cho lưu lượng hướng lên hướng xuống Để thực thể lớp cao yêu cầu luồng dịch vụ với tham số QoS mong muốn theo cách thức tổng quát bền vững thuộc tính luồng dịch vụ nhóm thành Lớp dịch vụ (Service Class) Các lớp dịch vụ định danh cho tập tham số QoS xác định việc sử dụng lớp dịch vụ tùy chọn (theo [1]) Việc sử dụng lớp dịch vụ có lợi chúng cho phép chỉnh sửa dịch vụ mà khơng cần thay đổi SS Ví dụ, vài mơ tả dịch vụ thay đổi theo ngày tham số lập lịch cần điều chỉnh khác cho BS khác để cung cấp dịch vụ Bởi luồng dịch vụ có tham số QoS quy định việc tính đến tất tham số lưu lượng việc tham chiếu gián tiếp tới chúng sử dụng Lớp dịch vụ việc quy định tên Lớp dịch vụ kèm với tham số sửa đổi (ghi đè) Do khái niệm luồng dịch vụ chìa khóa cho giao thức MAC chúng sử dụng để cung cấp chế cho việc quản lý QoS hướng lên hướng xuống nên chúng kết hợp với nhiều PDU, PDU kết hợp với xác luồng dịch vụ Cũng có nhiều luồng dịch vụ thuộc lớp dịch vụ luồng dịch vụ có kết nối gắn với Cũng có chức cấu hình đăng ký cho việc cấu hình trước SS dựa luồng dịch vụ QoS tham số lưu lượng, chức báo hiệu cho việc thiết lập động luồng dịch vụ cho phép QoS tham số cấu hình Cần nhắc lại rằng, trạm thuê bao (SS) chia sẻ hướng lên BS dựa sở yêu cầu, lần luồng dịch vụ tạo thành, lớp MAC phải lập lịch 64 Truyền liệu TCP mạng WiMAX cho việc phát cho đặc tính QoS luồng thỏa mãn Để thực tác vụ này, chuẩn WiMAX định nghĩa dịch vụ lập lịch cho lưu lượng hướng lên, dịch vụ thực thi sử dụng thủ tục cấp phát băng thông tự nguyện (unsolicited bandwidth grants), hỏi vòng (polling), cạnh tranh (contention) Đặc biệt chuẩn WiMAX định nghĩa kiểu sau cho phương thức lập lịch hướng lên: 1, Các dịch vụ cấp phát tự nguyện (Unsolicited Grant Services-UGS): Được thiết kế để hỗ trợ luồng liệu thời gian thực bao gồm gói liệu chiều dài cố định đưa khoảng thời gian định kỳ 2, Các dịch vụ hỏi vòng thời gian thực (Realtime Polling Services-rtPS): Được thiết kế để hỗ trợ luồng liệu thời gian thực bao gồm gói liệu có chiều dài thay đổi đưa khoảng thời gian định kỳ 3, Các dịch vụ hỏi vịng khơng theo thời gian thực (Non realtime Polling Services): Được thiết kế để hỗ trợ luồng liệu có chấp nhận trễ (delaytolerant data stream) bao gồm gói liệu có chiều dài thay đổi mà yêu cầu tốc độ liệu tối thiểu 4, Các dịch vụ Nỗ lực tốt (Mặc định): Được thiết kế để hỗ trợ luồng liệu không yêu cầu mức dịch vụ tối thiểu 5, Không xác định (Undefined) (phụ thuộc vào việc triển khai BS): Kiểu dịch vụ lập lịch phụ thuộc vào việc triển khai nhà sản xuất Các yêu cầu lập lịch gửi tin Yêu cầu bổ sung dịch vụ động (Dynamic Service Addition Request) SS BS thời điểm tạo luồng dịch vụ Nếu tham số loại bỏ, kiểu dịch vụ BE 65 Truyền liệu TCP mạng WiMAX Cuối để quy định hồn tồn đặc tính QoS dịch vụ liệu, có nhiều tham số QoS bắt buộc bao gồm định nghĩa luồng dịch vụ dịch vụ lập lịch cho phép với Mỗi dịch vụ lập lịch có số lượng tối thiểu tham số kết hợp liệt kê Bảng 3.1 Dịch vụ lập lịch Các tham số Tốc độ liệu trì liên tục tối đa Độ trễ tối đa UGS Cho phép jitter Chính sách yêu cầu/truyền dẫn Các ứng dụng ATM CBR, E1/T1 ATM, Dữ liệu thoại TDM, T1/E1, VoIP Tốc độ dung lượng dành riêng tối thiểu Tốc độ lưu lượng dành riêng tối thiểu rtPS Tốc độ lưu lượng trì liên tục tối đa Độ trễ tối đa Video MPEG, VoIP Chính sách yêu cầu/truyền dẫn Tốc độ lưu lượng dành riêng tối thiểu nrtPS Tốc độ lưu lượng trì liên tục tối đa Ưu tiên theo lưu lượng ATM GFR, TFTP, HTTP, FTP Chính sách yêu cầu/truyền dẫn BE Tốc độ lưu lượng trì liên tục tối đa Ưu tiên theo lưu lượng Email, chia sẻ file ngang hàng Chính sách yêu cầu/truyền dẫn Bảng 3.2: Các tham số luồng dịch vụ bắt buộc 3.5 Các giải thuật lập lịch Mục đích đặc trưng QoS để định nghĩa việc xếp truyền dẫn lập lịch giao diện vô tuyến Tuy nhiên đặc trưng 66 Truyền liệu TCP mạng WiMAX cần làm việc kết hợp với chế bên giao diện vô tuyến để cung cấp QoS từ đầu cuối đến đầu cuối (end to end QoS) để kiểm sốt hoạt động SS Có nhiều phiên lớp cao hoạt động CID vơ tuyến (wireless CID) Ví dụ, nhiều người dùng cơng ty giao tiếp thơng qua TCP tới nhiều đích khác nhau, họ hoạt động tham số dịch vụ nói chung, nên tất lưu lượng họ tập trung lại cho mục đích yêu cầu/cấp phát Bởi việc lập lịch lớp MAC WiMAX chia thành tác vụ lập lịch có liên quan đến nhau: lập lịch truy nhập vào liên kết vô tuyến SS thông qua chế mô tả phần 3.4 việc lập lịch gói riêng lẻ BS SS Tác vụ thứ lập lịch gói từ hàng đợi kết nối vào hội truyền cấp phát cho SS khung Chuẩn 802.16 không gợi ý giải pháp cho tác vụ để hồn tồn mở nhà thiết kế Ngày nay, có vài kỹ thuật lập lịch gói sử dụng để quản lý tắc nghẽn lưu lượng TCP/IP mạng hữu tuyến áp dụng để tiếp cận vấn đề mạng WiMAX Các giải thuật xếp hàng phổ biến để xếp lưu lượng là: • Xếp hàng FIFO (First In First Out) • Xếp hàng theo độ ưu tiên (Priority Queuing) • Xếp hàng theo yêu cầu • Xếp hàng công trọng số (Weighted Fair Queuing-WFQ) • Xếp hàng cơng trọng số dựa lớp (Class-based Weighted Fair Queuing - CBWFQ) 67 Truyền liệu TCP mạng WiMAX 3.5.1 Xếp hàng FIFO Xếp hàng lưu trữ chuyển tiếp bao gồm việc lưu trữ gói mạng bị tắc nghẽn chuyển tiếp chúng theo thứ tự đến việc tắc nghẽn kết thúc FIFO không yêu cầu cấu hình trở thành giải thuật mặc định hầu hết trường hợp Vấn đề với FIFO khơng định thứ tự ưu tiên cho gói thứ tự đến xác định băng thông, sẵn sàng cấp phát đệm Thêm hàng đợi đầy gói phía bị bỏ qua điều khơng mong muốn gói bị bỏ qua gói có độ ưu tiên cao Do FIFO giải pháp tốt đơn giản để quản lý hàng đợi dịch vụ BE lựa chọn không tốt cho việc thực thi hàng đợi dịch vụ UGS, rtPS chí nrtPS 3.5.2 Xếp hàng theo độ ưu tiên Xếp hàng theo độ ưu tiên thiết kế để đem đến độ ưu tiên nghiêm ngặt cho lưu lượng quan trọng Thứ tự ưu tiên theo giao thức mạng, giao diện đến, kích thước gói, địa nguồn/đích…Thơng thường PQ triển khai sử dụng hàng đợi: độ ưu tiên cao, trung bình, thơng thường ưu tiên thấp Các gói phân phối theo thứ tự ưu tiên gói khơng rơi vào phân loại gửi tới hàng đợi thơng thường Trong trình truyền, giải thuật đối xử ưu tiên tuyệt đối hàng đợi có độ ưu tiên cao Với xếp hàng theo ưu tiên, hàng đợi có độ ưu tiên cao thường làm trống trước hàng đợi có độ ưu tiên trung bình Kết lưu lượng hàng đợi có độ ưu tiên thấp khơng chuyển tiếp kịp thời chí khơng chuyển tiếp Một vài yếu tố khiến cho PQ khơng thích hợp cho việc sử dụng mạng WiMAX, là: Trước hết hàng đợi PQ không đền bù cho việc thiếu băng thơng Thứ hai, phương thức thích hợp cho dịng có băng thơng thấp thời sử dụng cấu hình tĩnh, khơng tự động thích ứng với thay đổi điều kiện mạng, 68 Truyền liệu TCP mạng WiMAX tính tốn trung gian khiến cho giải thuật xếp hàng khơng thể chấp nhận với mạng có tốc độ cao WiMAX 3.5.3 Xếp hàng theo yêu cầu Xếp hàng theo yêu cầu khắc phục vấn đề xếp hàng theo độ ưu tiên việc dành riêng phần trăm băng thông cho lớp lưu lượng xác định Xếp hàng theo yêu cầu phục vụ hàng đợi đạt ngưỡng định nghĩa số byte, hàng đợi trống Sau hàng đợi phục vụ Xếp hàng theo yêu cầu xử lý hàng đợi theo kiểu round-robin hàng đợi khơng cấu hình hàng đợi rỗng bị bỏ qua suốt trình quay vịng gửi gói Phương thức hoạt động tốt với dịch vụ nrtPS 3.5.4 Xếp hàng công trọng số (WFQ) Xếp hàng cơng theo trọng số thích hợp với tình mong muốn cung cấp thời gian đáp ứng cho tất người dùng mạng mà không cần thêm băng thông Giải thuật tạo công theo chiều bit cách cho phép hàng đợi phục vụ công theo số byte Bởi hàng đợi có gói 300 byte gói 150 byte giải thuật WFQ mang gói 300 byte gói 150 byte WFQ xem giải pháp tốt cho việc quản lý hàng đợi lưu lượng rtPS Tuy nhiên cịn số vấn đề Ví dụ luồng video MPEG cần nửa băng thông luồng E1 cung cấp xác có hai luồng rtPS Khi có nhiều luồng thêm vào, luồng video nhận băng thông WFQ tạo công luồng, có 10 luồng luồng video nhận 1/10 băng thông, không đủ theo giả thiết ban đầu 69 Truyền liệu TCP mạng WiMAX 3.5.5 Xếp hàng công trọng số dựa lớp Xếp hàng công trọng số dựa lớp khắc phục vấn đề giải thuật WFQ Các nhà quản trị mạng định nghĩa lớp, đặt luồng video vào lớp sau nói với hệ thống quản lý mạng thiết lập lớp hội tụ đặc trưng dịch vụ cung cấp nửa băng thơng (1024 kbps) cho lớp Dịng video cung cấp băng thông theo yêu cầu lớp mặc định sử dụng cho luồng lại WFQ sử dụng với lớp mặc định để cung cấp phần lại băng thơng Thêm nữa, hàng đợi độ trễ thấp (LLQ)có thể định, hàng đợi hoạt động giống với hàng đợi theo độ ưu tiên Xếp hàng theo độ trễ thấp cho phép lớp phục vụ hàng đợi theo độ ưu tiên nghiêm ngặt Do giải thuật bao phủ tất khả dịch vụ lập lịch rtPS 3.6 Kết luận chương Trong chương tác giả tập trung vào việc mô tả cách thức ánh xạ liệu TCP mạng WiMAX, cách thức hoạt động phân loại, lớp dịch vụ giải thuật lập lịch 70 Truyền liệu TCP mạng WiMAX KẾT LUẬN Trong luận văn “Truyền liệu TCP mạng WiMAX ” tác giả thực số công việc sau: Thứ – nghiên cứu đặc tính kỹ thuật đặc điểm cơng nghệ WiMAX, mơ hình triển khai mạng WiMAX nguyên lý thiết kế mạng WiMAX (Chương 1); Thứ hai – tác giả trình bày khái niệm giao thức lớp truyền tải TCP, nguyên lý cửa sổ trượt áp dụng cho TCP giải thuật kiểm soát tắc nghẽn (Chương 2); Thứ ba – Tác giả nghiên cứu việc ánh xạ liệu TCP lên mạng WiMAX, hoạt động phân loại gói, lớp QoS giải thuật lập lịch (Chương 3) Tuy nhiên WiMAX cơng nghệ cịn tương đối mẻ nên luận văn gặp phải số hạn chế chưa đánh giá hiệu thực tế việc truyền liệu TCP Hạn chế hướng phát triển thời gian tới tác giả, để hoàn thiện tốt vấn đề nghiên cứu việc truyền liệu TCP mạng WiMAX 71 Truyền liệu TCP mạng WiMAX TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] IEEE Standard 802.16-2004, “IEEE Standard for Local and metropolitan area networks - Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems”, 1st October 2004 [2] Jeffrey G Andrews, Arunabha Ghosh and Rias Muhamed (2007), Prentice Hall Fundamentals of WiMAX Feb 2007 [3] IEEE Standard 802.16e, “IEEE Standard for Local and metropolitan area networks - Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems”, 2005 [4] IEEE Standard 802.16-2009, “IEEE Standard for Local and metropolitan area networks - Part 16: Air Interface Broadband Wireless Access Systems”, 29 May 2009 [5] Adolfo Rodriguez, John Gatrell, John Karas, Roland Peschke, “TCP/IP Tutorial and Technical Overview”, IBM RedBook, 2001 [6] W.Richard Stevens, “TCP/IP Illustrated Volume 1”, Addison Wesley, 1993 [7] Standwood, K.Wang, Johnson, “Packet Convergence Sublayer for 802.16.1 Air Interface Specification”, IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group, IEEE 802.16.1c-01/02ro, 16 January, 2001 [8] Loutfi Nuaymi, “WiMAX: Technology for Broadband Wireless Access”, John Wiley & Sons 2007 [9] Kuang Cheng Chen, J.Roberto B De Marca, “Mobile WiMAX”, John Wiley & Sons 2008 [10] Carlos G Bilich, “TCP over WiMAX Networks”, 2005 72 ... tài luận văn “TRUYỀN DỮ LIỆU TCP TRÊN MẠNG WIMAX? ?? Nội dung luận văn tác giả trình bày ba chương theo cấu trúc sau: x Truyền liệu TCP mạng WiMAX Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX – Trong... sổ trượt giải thuật tránh tắc nghẽn Chương 3: TRUYỀN DỮ LIỆU TCP TRÊN MẠNG WIMAX - Trong chương tác giả trình bày cách thức liệu TCP ánh xạ mạng WiMAX, phân loại gói, lớp dịch vụ QoS giải thuật... 2.1.3 Định dạng đoạn TCP Dữ liệu TCP đóng gói vào IP datagram mơ tả Hình 2.2 IP Datagram Đoạn TCP Tiêu đề IP 20 byte Tiêu đề TCP Dữ liệu TCP 20 byte Hình 2.2: Đóng gói liệu TCP vào IP datagram