Tối ưu mạng internet sử dụng thuật toán p proximal convexification

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ ĐỀÂ TÀI : TỐI ƯU MẠNG INTERNET SỬ DỤNG THUẬT TOÁN r PROXIMAL CONVEXIFICATION HVTH : NGUYỄN ĐỨC QUANG MSHV : 01406325 CBHD : TS LƯU THANH TRÀ BỘ MÔN : VIỄN THÔNG TP HCM , 7/2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ (Nhận xét CB hướng dẫn Nhận xét CB phản biện ) Họ tên học viên: Đề tài luận văn: Chuyên ngành: Người nhận xét (họ tên, học hàm , học vị : Cơ quan cơng tác (nếu có): Ý KIẾN NHẬN XÉT 1- Về nội dung & đánh giá thực nhiệm vụ nghiên cứu đề tài: 2- Về phương pháp nghiên cứu, độ tin cậy số liệu: 3- Về kết khoa học luận văn: 4- Về kết thực tiễn luận văn: 5- Những thiếu sót & vấn đề cần làm rõ (nếu có): Ý kiến kết luận (mức độ đáp ứng yêu cầu LVThS; cho điểm đánh giá LV): Câu hỏi người nhận xét dành cho học viên (nếu có): Ngày tháng năm 200 NGƯỜI NHẬN XÉT ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngày, tháng, năm sinh : Giới tính : Nam / Nữ Nơi sinh : Chuyên ngành : Khoá (Năm trúng tuyển) : 1- TÊN ĐỀ TÀI: 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ): Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Thầy Lưu Thanh Trà, Thầy tận tình hướng dẫn em hồn thành Luận văn cao học Thầy dành giúp đỡ nhiệt tình động viên, khích lệ cho em suốt thời gian hoàn thành đề tài Em xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến q Thầy/Cơ mơn Viễn thơng dành thời gian q báu để nhận xét chấm Luận văn em Em xin chân thành cảm ơn tất q Thầy/Cơ Khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh trang bị cho em kiến thức sở tảng giúp đỡ em vượt qua khó khăn suốt thời gian học tập trường Em mãi ghi nhớ đóng góp tích cực vật chất, ủng hộ động viên tinh thần từ phía gia đình Điều hình thành chỗ dựa vững cho em lúc khó khăn Sau lời cảm ơn chân thành đến tất bạn với giúp đỡ, lời động viên lúc bạn học thời gian thực đề tài HVTH: Nguyễn Đức Quang MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU 1.2 HƯỚNG ĐỀ CẬP CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TỐI ƯU HOÁ CHO BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG MẠNG INTERNET 2.1 KHÁI NIỆM VỀ TOÁN TỐI ƯU 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƯU 2.3 QUY HOẠCH LỒI –BÀI TOÁN VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN: 2.3.1 Định nghĩa quy hoạch toán học: 2.3.2 Định nghĩa quy hoạch lồi: 10 2.4 TỐI ƯU KHÔNG RÀNG BUỘC – BÀI TOẤN VÀ KHÁI NIỆM 11 2.4.1 Định nghĩa 11 2.4.2 Phân loại thuật toán tối ưu 12 2.4.3 Định nghĩa (hướng làm giảm hàm mục tiêu) 13 2.4.4 Định nghĩa tập ứng cử viên 14 2.4.5 Tối ưu không ràng buộc - Xuống đồi theo hướng đạo hàm (gradient descent) 15 2.5 PHƯƠNG PHÁP NHÂN TỬ LAGRANGE 18 2.6 BÀI TOÁN TỐI ƯU LỒI DÙNG PHƯƠNG PHÁP ĐỐI NGẪU 19 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 21 3.1 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH THAM CHIẾU OSI 21 3.2 CÁC LỚP CỦA MƠ HÌNH OSI: 21 3.3 GIỚI THIỆU HỌ GIAO THỨC TCP/IP: 22 3.4 GIỚI THIỆU VỀ TCP: 24 3.4.1 Giới thiêu giao thức TCP: 24 3.4.2 Cơ chế điều khiển tắc nghẽn TCP: 25 3.5 PHIÊN BẢN TCP TAHOE VÀ RENO: 27 i 3.5.1 Trạng thái bắt đầu chậm : 27 3.5.2 Trạng thái tránh nghẽn: 27 3.5.3 Trạng thái truyền lại nhanh: 28 3.6 PHIÊN BẢN TCP VEGAS: 30 3.7 MƠ HÌNH TỐC ĐỘ CỦA TCP: 32 3.7.1 Mơ hình cấp độ gói tin đơn giản cho trạng thái ổn định thông lượng TCP 33 3.7.2 Mơ hình mức độ gói tin phức tạp cho thông lượng TCP trạng thái ổn định 35 3.8 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN NGHẼN CỦA TCP 35 3.9 ĐIỀU KHIỂN NGHẼN DÙNG PHƯƠNG PHÁP PHẢN HỒI BIT: 36 3.10 KHÁI NIỆM HÀM ỨNG DỤNG MẠNG: 37 3.10.1 Định nghĩa hàm ứng dụng: 37 3.10.2 Phân loại loại traffic hàm ứng dụng: 38 3.11 CÁC CƠ CHẾ PHÂN CHIA BĂNG THÔNG: 41 3.12 BÀI TOÁN TỐI ƯU LƯU LƯỢNG MẠNG INTERNET: 43 3.12.1Giới thiệu toán tối ưu lưu lượng mạng internet: 43 3.12.2 Ứng dụng lý thuyết toán tối ưu toán lưu lượng internet: 43 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG GIẢI THUẬT CHO BÀI TOÁN TỐI ƯU MẠNG 49 4.1 CẤU TRÚC MẠNG: 49 4.2 CÁC THUẬT TOÁN TỐI ƯU MẠNG: 49 4.2.1 Thuật toán Stenve H Low Lapsley (thuật toán 1): 49 4.2.2 Giải thuật proximal convexification (thuật toán 2): 57 4.2.3 Giải thuật r proximal convexification (thuật toán 3): 61 4.2.4 Cải tiến giải thuật r proximal convexification: 66 4.3 KHÁI QUÁT HƯỚNG NGHIÊN CỨU VỀ CƠ CHẾ ĐIỀU KHIỂN NGHẼN DÙNG CHI PHÍ ĐƯỢC ĐỀ NGHỊ TRÊN THẾ GIỚI: 70 4.3.1 Các chế điều khiển lưu lượng dựa vào chi phí tĩnh (static prices): 70 4.3.2 Định chi phí động dựa vào q trình dị tìm: 71 ii CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 74 5.1 CẤU TRÚC MẠNG DÙNG TRONG MÔ PHỎNG: 74 5.2 MƠ PHỎNG Q TRÌNH TRUYỀN FILE (FTP) DÙNG THUẬT TOÁN TCP: 74 5.2.1 Mơ dùng thuật tốn TCP Tahoe: 75 5.2.2 Mơ dùng thuật tốn TCP Reno: 78 5.2.3 Mơ dùng thuật tốn TCP Vegas: 81 5.3 MÔ PHỎNG CÁC GIẢI THUẬT TỐI ƯU: 84 5.3.1 Các thơng số cài đặt cho thuật tốn: 84 5.3.2 Thuật toán Low Lapsley (thuật toán 1): 96 5.3.3 Mơ thuật tốn convexified projection (thuật tốn 2) : 93 5.3.4 Mơ thuật toán r priximal convexification (thuật toán 3): 98 5.3.5 So sánh thuật toán: 105 5.4 CẢI TIẾN THUẬT TOÁN r PROXIMAL CONVEXIFICATION: 154 5.4.1 Giới thiệu: 106 5.4.2 Một số kết mô phỏng: 107 5.4.3 Khảo sát thống kê kết mô phỏng: 109 5.5 NHẬN XÉT CÁC THUẬT TOÁN: 111 5.6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN: 112 iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn chia làm chương : Chương : Giới thiệu đề tài : Giới thiệu phương pháp điều khiển nghẽn thuật toán TCP hướng đề cập đến thuật toán tối ưu điều khiển nghẽn dựa vào chi phí sử dụng luận văn Chương : Lý thuyết toán tối ưu cho toán điều khiển lưu lượng mạng internet Ø Giới thiệu toán tối ưu lý thuyết Ø Các phương pháp giải toán tối ưu Ø Mơ tốn điều khiển mạng toán tối ưu ứng dụng phương pháp đối ngẫu để giải toán lưu lượng mạng internet Chương 3: Tổng quan mạng Ø Tìm hiểu khái quát mạng TCP/IP Ø Tìm hiểu phương pháp điều khiển nghẽn TCP phiên TCP Ø Nghiên cứu mơ hình tốn TCP thuật toán điều khiển nghẽn TCP phương pháp khác Ø Tìm hiểu hàm ứng dụng mạng chế phân loại lưu lượng dựa vào hàm ứng dụng mạng Ø Mơ tốn tối ưu mạng sử dụng toán tối ưu để điều khiển Chương 4: Xây dựng giải thuật cho tốn tối ưu mạng Ø Tìm hiểu thuật tốn sở lý thuyết cho giải thuật đề nghị đồng thời đưa hướng cải tiến thuật toán đề nghị Ø Khái quát hướng nghiên cứu điều khiển nghẽn dựa vào chi phí trên giới Chương : Kết mô hướng nghiên cứu Ø Mô nhận xét phiên thuật tốn TCP Ø Mơ nhận xét thuật toán đề nghị so sánh thuật tốn Ø Mơ nhận xét thuật tốn cải tiến thuật toán r convexification iv priximal Ø Nhận xét chung đưa hướng nghiên cứu phát triển đề tài Với kiến thức hạn hẹp, đề tài chắn cịn nhiều thiếu xót mong nhận đựơc thông cảm góp ý từ phía q Thầy Cơ bạn bè để phát triển hồn thiện đề tài Học viên thực Nguyễn Đức Quang v Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu Thông số cấu hình Kết Băng thơng Tốc độ ban đầu Chi phí ban đầu(price) thơng số a thơng số b bước nhảy (step) Số lần lặp mô Thời điểm bắt đầu Thời điểm kết thúc Thông số rô Thông số delta Thông số anpha Tốc độ hội tụ Thời điểm hội tụ Băng thông tổng nguồn nguồn nguồn 100 80 200 120 300 140 10000 10000 0.07 80 11 80 0.0001 0.3 175 31 450 10000 1 80 100 31 Tổng băng thông cho phép 450 21 80 175 31 Hội tụ Hình 5.35 kết mơ cho trường hợp + Nhận xét: Khi băng thông tổng cho phép 450 nguồn truyền đạt tốc độ tối đa (mới 300) Đến nguồn bắt đầu truyền đạt tốc độ tối đa (300) bị nghẽn (tổng nguồn 600>450) bắt đầu giảm tốc độ, tốc độ tối ưu cho nguồn 1,2,3 100,175,175 101 Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu 5.3.4.3 Thống kê kết mô cho nhiều trường hợp: Trước tiên, ta thống kê kết thay đổi a cho trườnh hợp băng thông giới hạn 450 Ø Kết hội tụ thay đổi theo thông số anpha ( a ) o Băng thông giới hạn: 450 Thời điểm hội tụ step ro Delta anpha Tốc độ hội tụ nguồn Tốc dộ hội tụ nguồn Tốc độ hội tụ nguồn Băng thông tổng hội tụ Thời điểm hội tụ 0.001 0.05 0.1 0.3 0.07 0.1 0.45 0.5 100 100 100 100 100 100 100 175 175 175 175 175 175 175 175 175 175 175 175 175 175 450 75 450 74 450 74 450 74 450 69 450 68 450 60 0.7 0.9 100 0.97 100 100 174.8 174.9 175 174.8 174.9 175 449.6 449.8 450 53 48 39 80 60 40 20 0 0.05 0.1 0.3 0.45 0.5 0.7 0.9 0.97 Thông số a npha Hình 5.36 Biểu đồ thời điểm hội tụ thay đổi theo thông số anpha trường hợp băng thông giới hạn 450 o Băng thông giới hạn: 250 step ro Delta anpha Tốc độ hội tụ nguồn Tốc dộ hội tụ nguồn Tốc độ hội tụ nguồn Băng thông tổng hội tụ Thời điểm hội tụ 0.001 28.1 28.1 28.1 84.3 48 0.05 28 28 28 84 45 0.1 27.9 27.9 27.9 83.7 42 102 0.3 28.2 28.2 28.2 84.6 35 0.07 0.1 0.45 29 29 29 87 33 0.5 29.3 29.3 29.3 87.7 32 0.7 30 30 30 90 93 0.9 30 30 30 90 116 0.97 30 30 30 90 122 Thời điểm hội tụ Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu 150 100 50 0 0.05 0.1 0.3 0.45 0.5 0.7 0.9 0.97 Thơng số anpha Hình 5.37 Biểu đồ thời điểm hội tụ thay đổi theo anpha trường hợp băng thông giới hạn 250 Ø Nhận xét: Thơng số anpha ta chọn ngẫu nhiên, nhiên nhận thấy anpha =0.5 cho kết tốt nên ta chọn vị trí để mơ cho thuật toán delta thay đổi Ø Kết hội tụ thay đổi theo thông số delta: o Băng thông giới hạn: 450 step ro Delta anpha Tốc độ hội tụ nguồn Tốc dộ hội tụ nguồn Tốc độ hội tụ nguồn Băng thông tổng hội tụ Thời điểm hội tụ 0.000001 0.00001 100 175 175 450 26 100 175 175 450 27 103 0.07 0.0001 0.001 0.5 100 100 175 175 175 175 450 450 30 35 0.01 0.1 0.2 0.5 100 175 175 450 45 100 175 175 450 68 100 174.9 174.9 449.8 81 100 174.5 174.5 449 100 Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu Thời điểm hội tụ 120 100 80 60 40 20 0 0 0.01 0.1 0.2 0.5 Thơng số delta Hình 5.38 Biểu đồ thời điểm hội tụ thay đổi step trương hợp băng thông giới hạn 250 o Băng thông giới hạn 250 Thời điểm hội tụ step ro Delta anpha Tốc độ hội tụ nguồn Tốc dộ hội tụ nguồn Tốc độ hội tụ nguồn Băng thông tổng hội tụ Thời điểm hội tụ 0.0001 0.001 0.003 0.07 0.005 83.3 83.3 83.3 249.9 38 83.2 83.2 83.2 249.6 29 83.3 83.3 83.3 249.9 39 83.3 83.3 83.3 249.9 39 0.01 0.1 83.2 83.2 83.2 249.6 40 83.3 83.3 83.3 249.9 50 0.5 0.5 83.2 83.2 83.2 249.6 65 80 60 40 20 0.0001 0.001 0.003 0.005 0.01 0.1 0.5 Thơng số delta Hình 5.39 Biểu đồ thời điểm hội tụ thay đổi step trương hợp băng thông giới hạn 250 104 Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu o Băng thông giới hạn :90 Thời điểm hội tụ step ro Delta anpha Tốc độ hội tụ nguồn Tốc dộ hội tụ nguồn Tốc độ hội tụ nguồn Băng thông tổng hội tụ Thời điểm hội tụ 0.001 0.01 0.035 0.05 0.07 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 90 90 125 120 0.07 0.09 0.5 0.1 0.3 0.5 0.7 30 29.3 28 27.7 27.8 27.9 30 30 29.3 28 27.7 27.8 27.9 30 30 30 29.3 28 27.7 27.8 27.9 90 90 90 90 87.9 84 83.1 83.4 83.7 110 102 80 32 32 60 70 79 104 150 100 50 0 0.01 0.04 0.05 0.07 0.09 0.1 0.3 0.5 0.7 Thơng số delta Hình 5.40 Biểu đồ thời điểm hội tụ thay đổi step trương hợp băng thông giới hạn 250 Ø Nhận xét thuật toán 3: Giải thuật cho kết hội tụ nhanh Nguồn có nhiều lựa chọn giải thuật điều chỉnh tốc độ mình(nhiều thơng số cài đặt) Việc thêm phần tử vào giải thuật tính tốn nguồn khơng làm cho việc tính tốn lâu lại cho khả hội tụ tốt 5.3.5 So sánh thuật toán: Ta so sánh tốc độ hội tụ thuật tốn, giữ thơng số cấu trường hợp khác, Ta khảo sát nhiều trường hợp thông số step( g ) thay đổi, cụ thể sau: 105 Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu Thơng số cấu hình Băng thông nguồn 100 nguồn 200 nguồn 300 Tốc độ ban đầu 80 120 140 Chi phí ban đầu(price) thông số a thông số b 10000 10000 1000 1 11 21 Tổng băng thông cho phép 250 g Thời điểm bắt đầu Ta có kết khảo sát sau: step Giai thuật Kết hội tụ Kết hội tụ Giai thuật delta ro Kết hội tụ delta Giải thuật ro anpha 0.01 168 128 114 0.8 0.5 Băng thông 250 0.02 0.03 0.05 92 68 46 72 48 44 0.5 0.1 2 71 32 41 0.1 0.007 0.001 4 0.5 0.5 0.5 0.07 39 34 0.1 32 0.1 0.5 0.1 33 26 0.1 30 0.001 0.5 0.3 29 28 0.1 28 0.0001 0.5 0.5 Không hội tụ 180 Thời điểmhội tụ 160 Giải thuật Giải thuật Giải thuật 140 120 100 80 60 40 20 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.1 0.3 Thơng số step Hình 5.41 : So sánh thuật toán Ta nhận thấy giải thuật cho kết hội tụ tốt step nhỏ, step lớn kết hội tụ tương tự giải thuật khác 5.4 CẢI TIẾN THUẬT TOÁN r PROXIMAL CONVEXIFICATION: 5.4.1 Giới thiệu: 106 Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu Thuật tốn proximal convexification có khả hội tụ nhanh thuật tốn đưa lại khơng khả thi mơi trường mạng internet thực tế nguồn cập nhật tốc độ liên kết cập nhật chi phí cách đồng Trong mơi trường mạng thực tế, nguồn hồn tồn khơng biết thơng tin nguồn có chu kì khác để điều chỉnh tốc độ mình, thân liên kết có chu kì khác để cập nhật chi phí 5.4.2 Một số kết mơ phỏng: Ø Trườngg hợp 1: Giải thuật có thêm thơng số chu kì cập nhật nguồn router, trường hợp chu kì cập nhật nguồn 1,2,3 3,4,5 router Do kết có thông số số lần cập nhật hội tụ Điều có ý nghĩa sau lần truyền gửi thơng tin lên router nguồn có tốc độ tối ưu Ta nhận thấy giải thuật cho kết hội tốt, điều thể tình thực tế khả thi giải thuật nguồn Thơng số cấu hình Kết Băng thơng Tốc độ ban đầu Chi phí ban đầu(price) thơng số a thông số b bước nhảy (step) Số lần lặp mô Thời điểm bắt đầu Thời điểm kết thúc Thông số rô Thông số delta Thông số anpha Chu kì cập nhật Tốc độ hội tụ Thời điểm hội tụ Số chu kì cập nhật Băng thơng tổng 100 80 10000 1 200 83.3 116 39 nguồn nguồn 200 300 120 140 0 10000 10000 1 0.07 200 11 21 200 200 0.001 0.5 83.3 83.3 116 116 29 24 249.9 107 Liên kết Tổng băng thông cho phép 250 Hội tụ Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu Hình 5.42 Kết mơ cho trường hợp Ø Trườngg hợp 2: Tương tụ trường hợp thay đổi chu kì cập nhật router cho kết hội tụ Thông số cấu hình Kết Băng thơng Tốc độ ban đầu Chi phí ban đầu(price) thơng số a thơng số b bước nhảy (step) Số lần lặp mô Thời điểm bắt đầu Thời điểm kết thúc Thông số rô Thơng số delta Thơng số anpha Chu kì cập nhật Tốc độ hội tụ Thời điểm hội tụ Số chu kì cập nhật Băng thơng tổng nguồn nguồn nguồn 100 80 200 120 300 140 0 10000 10000 0.07 150 11 150 0.01 0.5 83.3 85 22 249.9 10000 1 150 83.3 85 29 108 Liên kết Tổng băng thông cho phép 250 21 150 83.3 85 17 Hội tụ Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu Hình 5.43 Mơ kêt cho trường hợp 5.4.3 Khảo sát thống kê kết mô phỏng: Trường hợp băng thông giới hạn 250 chu kì cập nhật Router 3, nguồn 2,3 3,4,5, ta có kết sau: step ro Delta anpha Tốc độ hội tụ nguồn Số lần cập nhật nguồn Tốc dộ hội tụ nguồn Số lần cập nhật nguồn Tốc độ hội tụ nguồn Số lần cập nhật nguồn Băng thông tổng hội tụ Thời điểm hội tụ 0.0001 0.001 83.3 20 83.3 15 83.3 12 249.9 60 83.2 20 83.2 15 83.2 12 249.6 60 0.07 0.05 0.01 0.5 83.3 83.3 29 27 83.3 83.3 22 20 83.3 83.3 17 16 249.9 249.9 85 80 Ta nhận thấy giải thuật cho ta kết hội tụ tốt 109 0.1 0.5 83.3 37 83.3 28 83.3 22 249.9 110 83.3 52 83.3 39 83.3 32 249.9 156 Thời điểm hội tụ Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu 200 150 100 50 0.0001 0.001 0.01 0.05 0.1 0.5 Thông số delta Hình 5.44 Biểu đồ thể tốc độ hội giải thuật theo delta Ta tiếp tục khảo sát trường hợp khác, trường hợp ta hay đổi chu kì cập nhật liên kết với băng thơng giới hạn 250, thông số khác giống trường hợp trước step ro Delta anpha Chu kì cập nhât liên kết Tốc độ hội tụ nguồn Số lần cập nhật nguồn Tốc dộ hội tụ nguồn Số lần cập nhật nguồn Tốc độ hội tụ nguồn Số lần cập nhật nguồn Băng thông tổng hội tụ Thời điểm hội tụ 0.07 0.001 0.5 10 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 27 18 20 32 39 40 49 55 64 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 20 13 15 24 29 30 37 42 48 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 83.3 16 11 12 20 24 24 29 33 39 249.9 249.9 249.9 249.9 249.9 249.9 249.9 249.9 249.9 80 52 60 96 116 120 145 165 192 110 thời đểm hội tụ Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu 250 200 150 100 50 10 chu kì cập nhật router Hình 5.45 Biểu đồ thể thời điểm hội tụ theo chu kì cập nhật router Ø Nhận xét giải thuật: Giải thuật cho cho kết hội tụ tốt, điều thể tính thực tế khả thi giải thuật môi trường thực tế Ta nhận thấy, router liên lạc với nguồn lâu dẫn đến nguồn lâu có tốc độ hội tụ 5.5 NHẬN XÉT CÁC THUẬT TỐN: Ø Thuật tốn 1: Đây thuật toán tảng cho thuật toán khác, thuật toán khác dựa tảng vào thuật toán để cải tiến nhằm tăng tốc độ hội tụ Thuật toán cho kết hội tụ tốt với thơng số step hợp lí, trường hợp nghẽn cao step nhỏ hội tụ nhanh ngược lại Ø Thuật toán 2: Dựa tảng thuật toán 1, phiên phương pháp proximal convexification thêm vào phần tử để tăng tính hội tụ giải thuật thông số để điều khiển tốc độ hội tụ nguồn Thuật tốn có thơng số step delta định hội tụ giải thuật Ø Thuật tốn 3: Thuật tốn đề tài với thông số định hội tụ giải thuật step, delta, ro anpha Thông số anpha chọn 111 Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu khoảng (0,1) giữ cố định q trình mơ phỏng, thay đổi anpha khoảng (0,1) không ảnh hưởng nhiều đến kết hội tụ nhiên lớn cho kết không hội tụ Thông số ro giữ cố định chọn Dựa vào giải thuật trước lựa chọn thông số step cố định 0.07(cho kêt tốt giải thuật trước) q trình mơ giải thuật Thông số delta ảnh hưởng đến kết hội tụ cho thay đổi q trình mơ Từ lựa chọn kết thơng số delta cho kết hội tụ tốt Ø Giải thuật cải tiến: Giải thuật tương tự giải thuật 3, nhiên nguồn liên kết có thêm thơng số chu kì cập nhật nguồn liên kết không cập nhật cách đồng mà câp nhật riêng lẻ tùy theo điều kiện riêng Giải thuật mơ nhiều trường hợp thay đổi giá trị delta khác nha, thay đổi chu kì cập nhật nguồn hay liên kết để thấy hiệu tính hội tụ giải thuật Giải thuật thể tính thực tế chứng minh hội tụ qua trường hợp minh họa 5.6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN: Luận văn thể tảng lí thuyết thực nghiệm giải thuật tối ưu điều khiển nghẽn mạng hướng nghiên cứu thuật toán tối ưu mạng Luận văn thành cơng việc tìm hiểu tảng lí thuyết mơ thuật toán chi tiết với nhiều trường hợp cụ thể đồng thời đưa hướng cải tiến cho giải thuật có để đạt tính thực tế hiệu giải thuật triển khai môi trường mạng thực Giải thuật đưa khắc phục phần nhược điểm TCP, điều khiển tốc độ nguồn trường hợp nghẽn Tốc độ điều chỉnh hướng đến giá trị tối ưu để đạt hiệu băng thông tốt Giải thuật đưa hướng đề cập mà hồn tồn khơng có TCP, có ưu tiên dịch vụ nguồn khác dựa vào hàm ứng dụng mạng 112 Chương 5: Kết mô hướng nghiên cứu nguồn dựa vào thông tin mạng để tính tốn tốc độ tốt cho thân Tuy nhiên giải thuật có hiệu hàm ứng dụng mạng lõm, trường hợp hàm ứng dụng mạng khơng lõm chưa tìm phương pháp hữu hiệu Hiên tại, giới, trường hợp không lõm tốn khó tiếp tục nghiên cứu Ngồi chưa có mơ hình hồn chỉnh hiệu cho việc đánh giá hàm ứng dụng cho trường hợp cụ thể Đề tài đề nghị hướng nghiên cứu mẽ, sử dụng tảng lý thuyết mơ hình tác giả giới đề nghị, phục vụ cho việc mô giải thuật nên khơng thể tránh khỏi có thiếu sót sơ xài khơng thể có đủ thời gian cho việc chứng minh mơ hình đề nghị Đề tài mang tính khái qt hướng nghiên cứu giải thuật tối ưu mạng internet nên hướng phát triển đề tài nhiều việc phải làm tìm kiếm mơ hình đánh giá hiệu hàm ứng dụng mạng cho ứng dụng mạng, dùng lí thuyết tốn tối ưu cho việc chứng minh tụ giải thuật hay tìm phương pháp khả thi cho trường hợp mạng khả dụng không lõm triển khai giải thuật môi trường mạng thực tế cách viết chương trình cài đặt môi trường mạng thực giải thuật đề ra, hay đề xuất giải thuật hiệu Mỗi hướng đề cập trở thành đề tài luận văn cho người thực 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Adam Kozakiewicz, “optimization approach with r proximal convexification for internet traffic control”, Jounal of telecommunication and information technology 3/2005 [2] S.H.Low and D.E.Lapsley, “Optimization flow control I: Basic algorithm and convergence”, IEEE/ACM Trans Netw.,vol.7,no.6,pp.861-874, 1999 [3] Steven H Low,R Srikant A Mathematical Framework for Designing a LowLoss, Low-Delay Internet, November 29, 2002 [4] Mung Chiang, Network Utility Maximization-A Survey on Nonconvex and Coupled Formulations, ACM Sigmetrics Hot Topic Session, June 9, 2005 [5] Robert M Freund, Applied Lagrange Duality for Constrained Optimization, February 10, 2004 [6] Dominik Heim, Price-based Network Flow Control, 09 August 2004 [7] Jeonghoon Mo, Richard J La_, Venkat Anantharam, and Jean Walrand, Analysis and Comparison of TCP Reno and Vegas, July 13, 1998 [8 ]Steven H Low, Fernando Paganini, John C Doyle, Internet Congestion Control, October 20, 2001 [9] Gang Wang, Yong Xia David Harrison, An NS2 TCP Evaluation Tool: Installation Guide and Tutorial, April 29, 2007 [10] Robert M Freund, Applied Lagrange Duality for Constrained Optimization , February 10, 2004 [11] The VINT Project, The ns Manual (formerly ns Notes and Documentation), March 6, 2008 [12] Antonis Papachristodoulou, Scalable Analysis of Nonlinear Systems Using Convex Optimization( In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy),California, 2005 [13] Ao Tang, Jiantao Wang, Sanjay Hegde, Steven H Low, Equilibrium and Fairness of Networks Shared by TCP Reno and Vegas/FAST, March 11, 2005 [14] Aris Daniilidis, Proximal convexification Procedures in Combinatorial Optimization,September 2002 [15] Mohit Tawarmalani,Convexi.cation and Global Optimization of Nonlinear Programs,Chemnitz 2004 ... loại thuật toán tối ưu: Các phương ph? ?p bậc 0: phương ph? ?p sử dụng giá trị hàm 12 Chương 2: Lý thuyết tối ưu hóa cho toán điều khiển lưu lượng mạng internet Các phương ph? ?p bậc 1: phương ph? ?p sử. .. mạng toán tối ưu ứng dụng phương ph? ?p đối ngẫu để giải toán lưu lượng mạng internet Chương 3: Tổng quan mạng Ø Tìm hiểu khái quát mạng TCP/IP Ø Tìm hiểu phương ph? ?p điều khiển nghẽn TCP phiên TCP... sai số hay sử dụng phương ph? ?p dùng đạo hàm Phương ph? ?p tối ưu sử dụng đạo hàm ứng dụng rộng rãi Khi ? ?p dụng phương ph? ?p này, cần tính tốn đạo hàm số chiều lớn cấu trúc Lưu ý phức t? ?p nên việc