Nghiên cứu cải tiến chất lượng dịch vụ cho mạng ad hoc đa chặng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - - - - *** - - - - - Ngô Hải Anh NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO MẠNG AD HOC ĐA CHẶNG Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: 60 48 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Nguyễn Văn Tam HÀ NỘI – 2011 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG 10 MỞ ĐẦU 11 Chương – Giới thiệu 12 1.1 Mạng Ad hoc đa chặng 12 1.2 Hiệu mạng ad hoc đa chặng 13 Chương – Kiến trúc mạng không dây 15 2.1 Chuẩn 802.11 15 2.1.1 Tầng vật lý 15 2.1.1.1 Hồng ngoại 16 2.1.1.2 Trải phổ (DSSS) 16 2.1.1.3 Trải phổ nhảy tần (FHSS) 17 2.1.1.4 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) 17 2.1.2 Tầng MAC 17 2.1.2.1 Chức cộng tác phân tán 18 2.1.2.2 Chức cộng tác điểm 20 2.1.3 Lý thuyết thông lượng tối đa 20 2.1.3.1 Kỹ thuật truy cập 21 2.1.3.2 Kỹ thuật truy cập RTS/CTS 22 2.3 Giao thức định tuyến mạng Ad hoc 23 2.3.1 Giao thức Destination-Sequenced Distance Vector (DSDV) 24 2.3.2 Giao thức Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) 24 2.3.3 Giao thức Dynamic Source Routing (DSR) 26 2.3.4 Giao thức Zone Routing Protocol (ZRP) 26 2.3.5 Kết luận giao thức định tuyến mạng ad hoc 28 Chương – Các vấn đề tính cơng mạng khơng dây 29 3.1 Các vấn đề tầng MAC 29 3.1.1 Vấn đề EIFS 29 3.1.2 Vấn đề trạm ẩn 31 3.2 Vấn đề tầng liên kết 32 3.2.1 Vấn đề với lập lịch FIFO 32 3.2.2 Vấn đề với lập lịch RR 33 Chương – Một số giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng ad hoc đa chặng 34 4.1 Lập lịch có điều khiển dựa xác suất với hàng đợi Round Robin 34 4.1.1 Thuật tốn 1: Điều khiển số lượng gói tin đầu vào hàng đợi 35 4.1.2 Thuật toán 2: Điều khiển lượt hàng đợi đọc 35 4.1.3 Thuật tốn 3: Điều khiển số lượng gói tin đầu hàng đợi 35 4.2 Mơ hình xuyên tầng điều khiển cửa sổ tranh chấp mạng ad hoc đa chặng 36 4.2.1 CS Flow Estimation Module 37 4.2.2 TX Flow Estimation Module 38 4.2.3 Utilization Estimation Module 38 4.2.4 Queue Estimation Module 39 4.2.5 CW Monitor Module 39 4.2.6 Module Set I 40 4.2.7 Module Set II 40 4.2.8 Định nghĩa tính cơng luồng 41 Chương – Mô phân tích kết 43 5.1 Kịch 1: The Large-EIFS Topology 44 5.2 Kịch 2: The Three-Pair Topology 46 5.3 Kịch 3: The Long Station Chain Topology 48 5.4 Kịch 4: The Grid Topology 50 5.5 Kịch 5: The Random Topology 52 5.6 Kịch 6: The Large-EIFS Topology (dữ liệu TCP) 53 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC: MÃ NGUỒN DÙNG ĐỂ MÔ PHỎNG CÁC KỊCH BẢN 58 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu ACK AODV AP BEB CS CSMA/CA Tiếng Anh ACKnowledgment Ad hoc On Demand Distance Vector Access Point Binary Exponential Back-off Carrier Sensing Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance CTS Clear To Send CW CWND Contention Window Congestion Window Distributed Coordination Function DCF DIFS DSDV EIFS FCC FH FHSS FIFO IEEE IFS LAN LOS MAC NAV NS PC PCF DCF Inter-Frame Space Destination Sequenced Distance Vector Extended Inter-Frame Space Federal Communications Commission Frequency Hopping Frequency Hopping Spread Spectrum First In First Out Institute of Electrical and Electronics Engineers Inter-Frame Space Local Area Network Line Of Sight Medium Access Control Network Allocation Vector Network Simulator Point Coordinator Point Coordination Function Ý nghĩa Biên nhận Véc-tơ khoảng cách theo yêu cầu tự học Điểm truy cập Rút lui hàm mũ nhị phân Cảm nhận sóng mang Đa truy cập cảm nhận sóng mang có tránh xung đột Gói tin thơng báo sẵn sàng để truyền IEEE 802.11 Cửa sổ tranh chấp Cửa sổ tắc nghẽn Chức cộng tác phân tán Khe thời gian trống khung DCF Véc-tơ khoảng cách đích Khe thời gian trống mở rộng Ủy ban truyền thông liên bang (Hoa Kỳ) Nhảy tần số Trải phổ nhảy tần Xử lý hàng đợi vào-trước-ra-trước Viện kỹ nghệ điện điện tử Khe thời gian trống Mạng cục Truyền trực tiếp (hồng ngoại) Điều khiển truy cập môi trường Véc-tơ cấp phát mạng Bộ mô mạng (phần mềm) Cộng tác điểm Chức cộng tác điểm PHY Physical layer PIFS PCF Inter-Frame Space QoS Quality of Service RTS Request To Send SIFS SR SS TCP TX UDP WLAN Short Inter-Frame Space Sensing Range Spread Spectrum Tranmission Control Protocol Transmission User Datagram Protocol Wireless Local Area Network Tầng vật lý Khe trống thời gian khung PCF Chất lượng dịch vụ Gói tin thơng báo yêu cầu truyền IEEE 802.11 Khe trống thời gian ngắn Miền cảm nhận Trải phổ Giao thức điều khiển giao vận Truyền Giao thức gói liệu người dùng Mạng cục không dây DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Các chuẩn IEEE 802.11 15 Hình 2.2: Tầng MAC IEEE 802.11 18 Hình 2.3: Kỹ thuật truy cập RTS/CTS 19 Hình 2.4: Inter-frame spacing IEEE 802.11 19 Hình 2.5: Các phụ phí đóng gói 21 Hình 2.6: Kỹ thuật truy cập 21 Hình 2.7: Kỹ thuật RTS/CTS 22 Hình 3.1: Mơ hình ba trạm 29 Hình 3.2: M1 M2 truyền thơng GW trì hỗn 30 Hình 3.3: M1 GW truyền thông M2 từ chối 30 Hình 3.4: Vấn đề trạm ẩn 31 Hình 3.5: Một mơ hình mạng khơng dây đa chặng 32 Hình 4.1: Điều khiển dựa xác suất với hàng đợi Round Robin 34 Hình 4.2: Các mơđun đề xuất (I) (II) tập môđun I, II tương ứng 37 Hình 5.1: Kịch 1: vấn đề EIFS-lớn (Large-EIFS problem) 44 Hình 5.2: Chỉ số công kịch 45 Hình 5.3: Thơng lượng tổng cộng kịch 46 Hình 5.4: Kịch 2: vấn đề three-pair 47 Hình 5.7: Chỉ số cơng kịch 47 Hình 5.6: Thơng lượng tổng cộng kịch 48 Hình 5.7: Kịch 3: Chuỗi năm trạm với bốn luồng 49 Hình 5.8: Chỉ số cơng kịch 49 Hình 5.9: Thơng lượng tổng cộng kịch 50 Hình 5.10: Kịch 4: kịch lưới 50 Hình 5.11: Chỉ số công kịch 51 Hình 5.12: Thơng lượng tổng cộng kịch 52 Hình 5.13: Chỉ số cơng kịch 53 Hình 5.14: Thơng lượng tổng cộng kịch 53 10 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Các tham số dùng mô 43 11 MỞ ĐẦU Ngày nay, mạng không dây ngày trở nên phổ biến Ưu điểm mạng khơng dây tính di động giải phóng khỏi giới hạn kết nối có dây cố định Rất đơn giản để hai nhiều máy tính kết nối với nhờ sóng rađiơ nhằm mục đích truyền liệu chia sẻ tài nguyên Tuy nhiên, có nhiều cơng nghệ phức tạp nằm phía sau mạng khơng dây, chất lượng dịch vụ (Quality of Service – QoS) lĩnh vực quan trọng với mục tiêu gia tăng hiệu mạng không dây Trong luận văn này, tập trung nghiên cứu kiến trúc mạng không dây, giao thức định tuyến tự học (ad hoc), tầng MAC tầng PHY mạng không dây, chủ yếu tập trung vào ảnh hưởng chúng đến hiệu mạng không dây Trong thành phần mạng khơng dây, chuẩn IEEE 802.11 đóng vai trị quan trọng nhất, bao gồm nguyên lý hoạt động hai tầng MAC PHY Tuy nhiên, chuẩn IEEE 802.11, chuẩn khơng thức cho mạng khơng dây ad hoc hoạt động chưa tốt xét yếu tố trễ (delay), thông lượng (throughput), đặc biệt yếu tố công (fairness) mạng ad hoc đa chặng bất đối xứng Tính bất đối xứng thể qua việc trạm có điều kiện khác truy cập kênh truyền khác số luồng, khác số chặng đến đích Để giải vấn đề này, cần xem xét tranh chấp tầng MAC tầng liên kết Thơng thường, có đánh đổi việc đảm bảo tính cơng hiệu suất thông lượng, luận văn nghiên cứu mô hình xun tầng nhằm đảm bảo tính cơng luồng trì hiệu suất thơng lượng tốt Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu kết luận, nội dung luận văn bố cục sau: - Chương 1: Giới thiệu - Chương 2: Kiến trúc mạng không dây - Chương 3: Các vấn đề tính cơng mạng không dây - Chương 4: Một số giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng ad hoc đa chặng - Chương 5: Mô đánh giá kết - Danh sách tài liệu tham khảo - Phần phụ lục gồm mã nguồn kịch mô xử lý kết mô 12 Chương – Giới thiệu 1.1 Mạng Ad hoc đa chặng Vào năm 1997, Viện Kỹ nghệ điện điện tử (Institute of Electrical and Electronics Engineers – IEEE) tạo chuẩn WLAN đầu tiên, chuẩn 802.11 Chuẩn 802.11 [1] định nghĩa hai chế độ làm việc cho mạng cục không dây (Wireless Local Area Networks – WLANs): dựa hạ tầng sở (infrastructure based) không cần hạ tầng sở (infrastructure-less hay ad hoc) [2] Kiến trúc dựa hạ tầng sở chế độ thường dùng để xây dựng điểm truy cập không dây (Wi-Fi hostpot) dựa điểm truy cập mạng Điều trở ngại với kiểu kiến trúc chi phí mua cài đặt sở hạ tầng, chi phí loại không chấp nhận môi trường động, người và/hoặc phương tiện cần kết nối tạm thời vùng mà không cần sở hạ tầng truyền thơng sẵn có, ví dụ trường hợp cứu hộ có thảm họa động đất, sóng thần, lúc hạ tầng mạng gần bị phá hủy hoàn toàn, trường hợp sinh viên chuyến xe bus du lịch có nhu cầu muốn chia sẻ tài liệu chơi game tương tác với lúc xe Trong trường hợp vậy, giải pháp hiệu cung cấp, chế độ hoạt động không cần hạ tầng sở hay ad hoc Trong mạng ad hoc, kết nối thiết lập cho khoảng thời gian tương ứng với phiên làm việc không cần trạm sở (base station) Các thiết bị khám phá thiết bị khác miền để hình thành nên mạng Các thiết bị tìm kiếm trạm miền cách phát tràn (flooding) thông điệp quảng bá mà chuyển tiếp trạm Khi hoạt động chế độ này, trạm xem đóng vai trò tập dịch vụ sở độc lập (Independent Basic Service Set – IBSS) Bất kỳ trạm miền phát (transmission range) trạm khác, sau bước đồng hóa, bắt đầu truyền thông Điểm truy cập (Acess Point – AP) không cần thiết với chế độ mạng này, số trạm hoạt động chế độ ad hoc có kết nối với mạng có dây, trạm mạng ad hoc có truy cập khơng dây đến Internet Mạng ad hoc đa chặng (multi-hop ad hoc networks) [3, 4, 5] mạng ad hoc mà kết nối chúng qua nhiều trạm Các giao thức định tuyến cung cấp kết nối ổn định cho dù trạm chuyển động liên tục Mỗi trạm cố gắng chuyển tiếp liệu đến trạm khác, việc xác định trạm chuyển tiếp liệu thực tự động dựa kết nối mạng Điều ngược lại với công nghệ mạng truyền thống vài trạm thiết kế trước, thơng thường với thiết bị phần cứng router, switch, hub firewall, thực nhiệm vụ chuyển tiếp liệu 44 Contention Window CWmin = 32, CWmax = Kích thước cửa sổ tranh chấp 1024 Connection type UDP/CBR Kiểu kết nối UDP, nguồn sinh lưu lượng không đổi Buffer size 100 packet Kích thước đệm Simulation time 300 s Thời gian mơ 300 giây Có năm kịch [23] thực để đánh giá hiệu lược đồ xuyên tầng Mã nguồn script mô dùng cho đánh giá để phần phụ lục luận văn Mỗi kịch thực so sánh giải pháp: - Lập lịch kiểu FIFO truyền thống (FIFO scheduling) - Lập lịch có cải tiến PCRQ [19] (PCRQ scheduling) - Sử dụng lược đồ xuyên tầng gồm tập môđun I [23] (Module Set I) - Sử dụng lược đồ xuyên tầng gồm môđun [23] (Proposed Method) Mô giải pháp thực NS-2 phiên 2.29; giải pháp thứ hai thực NS-2 phiên 2.29 biên dịch lại theo cấu trúc hàng đợi PCRQ cung cấp [19]; hai giải pháp cuối thực NS-2 phiên 2.29 biên dịch lại theo môđun cung cấp [23] 5.1 Kịch 1: The Large-EIFS Topology Kịch thứ bao gồm chuỗi ba trạm với hai luồng hình vẽ 5.1 Hình 5.1: Kịch 1: vấn đề EIFS-lớn (Large-EIFS problem) Ở (0, 0) nghĩa tọa độ x-y trạm R tương tự với trạm S1, S2 Tôpô biết đến vấn đề EIFS-lớn [4], mô tả hình 5.2 Trong kịch này, trạm S1, S2 miền phát; trạm S1, R miền phát khác Hai trạm S2 R miền phát miền cảm nhận sóng mang 45 Tại bước cuối q trình bắt tay bốn bước từ phía gửi S1 đến phía nhận R, R gửi khung ACK để hồi đáp khung liệu từ S1, lúc S2 phát khung ACK khơng thể giải mã Do vậy, S2 phải chờ khoảng EIFS trước truy cập kênh truyền, S1 chờ khoảng DIFS – thường nhỏ EIFS [4] chứng minh lượng băng thông cấp phát cho S1 lớn bốn lần cho S2 vấn đề EIFS lớn Chúng ta phân tích hiệu mạng kịch cách giả định trạm S1 S2 sinh lưu lượng mức tải cung cấp (offered load) G đến R Kết đánh giá mơ tả hình 5.2 5.3, đó, gồm bốn kết với phương pháp: lập lịch FIFO, lập lịch PCRQ, Module Set I Proposed Method (gồm tập môđun I, II lược đồ xuyên tầng) Chỉ số công thể hình 5.2 Khi mức tải cung cấp G nhỏ, tồn thuật tốn lập lịch có Fairness Index Khi G nên lớn hơn, lập lịch FIFO, luồng trực tiếp chiếm tồn khơng gian đệm, số công trở nên xấu Trong lập lịch PCRQ [19], gói tin đầu đầu đến hàng đợi Round Robin kiểm sốt, thông lượng luồng trở nên công việc cấp phát băng thông tầng MAC cải thiện Trong hình vẽ, giá trị tương ứng với giải pháp đề xuất lược đồ xuyên tầng (Proposed Method) thể số công tốt so với giải pháp khác Nếu sử dụng Module Set I, số công cải tiến so với lập lịch FIFO Hình 5.2: Chỉ số cơng kịch 46 Thông lượng tổng cộng tất luồng thể hình 5.3 Khi lượng tải đề xuất nhỏ, thông lượng tổng cộng phương pháp Khi lượng tải lớn dần, với lập lịch PCRQ hiệu suất băng thông hiệu so với so với phương pháp khác lập lịch PCRQ gán vài độ trễ với gói tin luồng có ưu Trong Module Set I, S2 tăng hội truy cập kênh truyền cách giảm thời gian quay lui, hiệu suất mạng cải thiện Module Set I đạt thông lượng tổng cộng tốt số phương pháp đánh giá Bởi Module Set II gán thời gian quay lui lớn cho vài gói tin luồng có ưu thế, dẫn đến kết Proposed Method (kết hợp Module Set I, II) đạt thông lượng tổng cộng nhỏ chút so với việc sử dụng Module Set I lập lịch FIFO Hình 5.3: Thơng lượng tổng cộng kịch 5.2 Kịch 2: The Three-Pair Topology Hình 5.4 thể tơ-pơ kịch Vấn đề xem xét nghiên cứu [8] Trong kịch này, cặp (external pairs) S1-S2 S2-S3 miền phát miền cảm nhận sóng mang, cặp S1-R1 S3-R3 hồn tồn độc lập, ví dụ chúng gửi gói tin liên tiếp mà khơng giao thoa với Do đó, hai cặp tranh chấp băng thông với cặp trung tâm (central pair) S2-R2, cặp trung tâm lại tranh chấp với hai cặp S1-R1 S3-R3 Trong tô-pô này, cặp trung tâm khơng thể truy cập kênh truyền tình trạng bão hịa IEEE 802.11 [26] 47 Hình 5.4: Kịch 2: vấn đề three-pair Chúng ta phân tích vấn đề khơng cơng tơ-pơ cách giả thiết trạm S1, S2, S3 sinh lưu lượng lượng tải đề xuất G tới R1, R2, R3 Các tính tốn hiệu lượng tải đề xuất thể hình 5.5 5.6 Tính cơng hình 5.5 Khi lượng tải cung cấp trở nên lớn, phương pháp lập lịch FIFO PCRQ giúp cặp trung tâm truy cập đường truyền, lập lịch PCRQ làm việc tầng liên kết, khơng có thơng tin luồng nằm ngồi miền phát Do đó, khơng thể cải tiến tính cơng tầng MAC Trong mơ hình xun tầng, cặp trung tâm nhìn thấy băng thơng nhỏ lượng băng thơng cấp phát Vì giải pháp xuyên tầng đề xuất cố gắng cải tiến hội truy cập kênh truyền cách giảm thời gian quay lui trạm S2 Do đó, giải pháp đạt tính cơng tốt tầng MAC tính cơng luồng Module Set I thể kết giải pháp đề xuất, khơng có tranh chấp tầng liên kết tơ-pơ Hình 5.7: Chỉ số công kịch 48 Thơng lượng tổng cộng tồn luồng biểu diễn hình 5.6 Khi tải cung cấp G trở nên lớn, Module Set I Proposed Method đạt thông lượng tổng cộng nhỏ so với phương pháp khác Hiện tượng giải thích sau Trong phương pháp lập lịch FIFO, PCRQ, cặp trung tâm truy cập băng thông kênh truyền hai cặp ngồi sử dụng tồn băng thơng kênh truyền Vì vậy, thơng lượng tổng cộng hai lần băng thông toàn kênh truyền Trong với Module Set I Proposed Method, công tầng MAC đảm bảo, cặp trung tâm đạt nửa băng thơng kênh truyền, hai cặp ngồi cịn nửa băng thơng kênh truyền Kết cục thông lượng tổng cộng 1,5 lần băng thơng kênh truyền Hình 5.6: Thông lượng tổng cộng kịch 5.3 Kịch 3: The Long Station Chain Topology Kịch bao gồm chuỗi gồm năm trạm với bốn luồng hình 5.7 Các trạm S1, S2, S3 S4 sinh lưu lượng với tải cung cấp G đến trạm R Kịch đối mặt với tranh chấp lớn tầng MAC liên kết so với kịch 49 Hình 5.7: Kịch 3: Chuỗi năm trạm với bốn luồng Các kết đánh giá thể hình 5.8 5.9 Kết cho thấy hai cách lập lịch PCRQ Proposed Method có cơng tốt so với phương pháp khác Hình 5.8: Chỉ số công kịch 50 Hình 5.9: Thơng lượng tổng cộng kịch 5.4 Kịch 4: The Grid Topology Kịch tô-pô dạng lưới với mật độ trạm cao mật độ lưu lượng lớn hình 5.10 Trong kịch này, cột phân chia khoảng cách lớn so với miền phát nhỏ miền cảm nhận sóng mang Các trạm cột sinh lưu lượng với mức tải cung cấp G đến phía nhận cột Tôpô đối mặt với hai vấn đề không công kịch Hình 5.10: Kịch 4: kịch lưới Chỉ số cơng sáu luồng đươc thể hình 5.11 Khi tải cung cấp G trở nên lớn, phương pháp cho giá trị Fairness Index khác 51 tranh chấp luồng trực tiếp luồng chuyển tiếp tầng liên kết, tượng large-EIFS (kịch 1) three-pair (kịch 2) tầng MAC Chỉ số công cách lập lịch FIFO xấu vấn đề khơng cơng tầng MAC tầng liên kết Với lý giải thích kịch 2, cách lập lịch PCRQ giải không công tượng three-pair Do đó, số cơng lập lịch PCRQ không thật tốt Module Set I chưa giải tranh chấp tầng liên kết Proposed Method đạt tính cơng luồng tốt số phương pháp cải tiến tính cơng tầng MAC tầng liên kết Hình 5.11: Chỉ số công kịch Hiệu thông lượng tổng cộng thể hình 5.12 Tại lượng tải cung cấp, thông lượng tổng cộng Proposed Method nhỏ phương pháp khác lý kịch 52 Hình 5.12: Thông lượng tổng cộng kịch 5.5 Kịch 5: The Random Topology Kịch tơ-pơ ngẫu nhiên, hình thành 50 trạm vị trí ngẫu nhiên vùng kích thước 1000m × 1000m Giữa 50 trạm này, n trạm chọn ngẫu nhiên n trạm sinh lưu lượng UDP đến trạm đích Tổng cộng lượng tải cung cấp trạm nguồn đặt với tỷ lệ liệu kênh truyền Mbps.Giá trị trung bình Fair Index tổng thông lượng đầu cuối dùng thước đo để so sánh Mỗi điểm liệu tính trung bình thơng qua 20 mơ Kết mơ thể hình 5.13 5.14 53 Hình 5.13: Chỉ số cơng kịch Hình 5.14: Thơng lượng tổng cộng kịch 5.6 Kịch 6: The Large-EIFS Topology (dữ liệu TCP) Các kịch từ đến thực với liệu UDP Kịch thứ có mơ hình tương tự kịch với liệu TCP Với TCP, chủ yếu xem xét tính cơng bằng, kết thực cho số công (Fairness Index) giải pháp đề xuất tốt so với giải pháp truyền thống: Phương pháp Chỉ số công FIFO 0.770154027 PCRQ 0.8438112 Module Set I 0.974826142 Proposed Method 0.998361772 54 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Kết luận Trong luận văn này, vấn đề tính cơng mạng không dây ad hoc đa chặng nghiên cứu, chủ yếu tập trung vào lý phương pháp lập lịch FIFO Round Robin cho hiệu thấp Lập lịch FIFO có hàng đợi, khơng thể giải vấn đề tranh chấp tầng liên kết Lập lịch Round Robin hoạt động không hiệu băng thông cấp phát tầng MAC khơng thích hợp cho luồng chuyển tiếp luồng trực tiếp tầng liên kết Luận văn tìm hiểu phương pháp lập lịch đề xuất, phương pháp PCRQ [19] tầng liên kết để giải vấn đề Bằng cách kiểm soát số gói tin đầu vào hàng đợi, thời gian xoay vòng hàng đợi đọc, số gói tin đầu hàng đợi, lập lịch PCRQ gián tiếp điều khiển kênh truyền chia sẻ tầng MAC Vì hoạt động tầng liên kết nên phương pháp cài đặt router mà không cần thay đổi phần cứng Ngược lại với giải pháp PCRQ hoạt động tầng liên kết, giải pháp xuyên tầng tìm hiểu luận văn, giải pháp đề xuất [23] hoạt động tầng vật lý, MAC liên kết nhằm đạt công trạm công luồng trạm Với giải pháp xuyên tầng này, cửa sổ tranh chấp CW chọn lựa với giá trị tốt để đạt cấp phát băng thông công trạm luồng trạm Hướng nghiên cứu Dựa nghiên cứu luận văn, hướng đề tài tìm hiểu đánh giá tính cơng lưu lượng kiểu TCP, ví dụ TCP khơng phân biệt gói tin bị mát tắc nghẽn mạng với gói tin bị lỗi kết nối không dây Lược đồ xuyên tầng tìm hiểu luận văn mở rộng theo hướng xem xét thông tin trao đổi tầng MAC tầng TCP nhằm cải tiến hiệu mạng có lưu lượng hỗn hợp TCP UDP 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] I S Department, “IEEE 802.11 Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications,” ANSI/IEEE Standard 802.11, 1999 [2] G Forman and J Zahorjan, “The challenges of mobile computing,” IEEE Computer, vol 27, no 4, pp 38–47, 1994 [3] S Xu and T Saadawi, “Does the IEEE 802.11 MAC Protocol Work Well in Multihop Wireless Ad Hoc Networks?,” IEEE Communications Magazine, pp 130–137, 2001 [4] Z Li, S Nandi, and A K Gupta, “ECS: An Enhanced Carrier Sensing Mechanism for Wireless Ad-hoc Networks,” Computer Communication, vol 28, no 17, pp 1970–1984, 2005 [5] J Jangeun and M Sichitiu, “Fairness and QoS in Multihop Wireless Networks,” IEEE Vehicular Technology Conference, vol 5, pp 2936–2940, 2003 [6] O Shagdar, K Nakagawa, and B Zhang, “Achieving Per-Flow Fairness in Wireless Ad Hoc Networks,” Elec Comm in Japan, Part 1, vol 89, no 8, pp 37–49, 2006 [7] H Izumikawa, K Sugiyama, and S Matsumoto, “Scheduling Algorithm for Fairness Improvement among Subscribers in Multihop Wireless Networks,” Elec Comm in Japan, Part 1, vol 90, no 4, pp 11–22, 2007 [8] The Network Simulator: ns-2 http://www.isi.edu/nsnam/ns/ [9] P Gupta and P R Kumar, “The capacity of wireless networks,” IEEE Transactions on Information Theory, vol IT-46, pp 388–404, 2000 [10] J Li, “Capacity of Ad Hoc Wireless Networks,” ACM/IEEE MobiCom’01, pp 61–69, 2001 [11] H T Friis, “A note on a simple transmission formula,” Proceedings of the IRE, vol 34, pp 254–256, 1946 [12] T S Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice New Jersey: Prentice Hall, 1996 [13] C Perkins and P Bhagwat, “Highly dynamic destination-sequenced distancevector routing (DSDV) for mobile computers,” In Proceedings of the conference on Com- munications architectures, protocols and applications, pp 234–244, 1994 56 [14] D B Johnson and D A Maltz, “Dynamic Source Routing in Ad Hoc Wireless Networks,” in Mobile Computing, vol 353, ch 5, pp 153–181, Kluwer Academic Publishers, 1996 [15] C E Perkins, E M Belding-Royer, and S R Das, “Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing,” RFC Experimental 3561, Internet Engineering Task Force, July 2003 [16] V D Park and M S Corson, “A Highly Adaptive Distributed Routing Algorithm for Mobile Wireless Networks,” in IEEE Conference on Computer Communications, INFOCOM’97, April 7-11, 1997, Kobe, Japan, vol 3, pp 1405–1413, IEEE, IEEE, April 1997 [17] V Bharghavan, A Demers, S Shenker, and L Zhang, “MACAW: a media access protocol for wireless LAN’s,” SIGCOMM Comput Commun Rev., vol 24, no 4, pp 212–225, 1994 [18] P T Giang, O Shagdar, and K Nakagawa, “FAIRNESS IN MULTIHOP AD HOC NETWORKS,” IEICE General Conference, p 248, 2007 [19] P T Giang and K Nakagawa, “Archieving fairness over 802.11 multi-hop wireless ad hoc networks,” IEICE Trans Commun., vol E92-B, no 8, pp 2628-2637, Aug 2009 [20] Tcl: Tool Command Language http://www.tcl.tk/ [21] D Vardalis, “On the Efficiency and Fairness of TCP over Wired/Wireless Networks,” Master’s thesis, State University of New York at Stony Brook, 2001 [22] P T Giang, “Fairness and throughput improvement for multi-hop wireless ad hoc networks,” Doctor’s thesis, Department of Electrical, Electronics and Information Engineering, Nagaoka University of Technology (NUT), Japan, 2010 [23] PT Giang and K Nakagawa, “Cross-Layer Scheme to control Contention Window for per-flow Fairness in Asymmetric Multi-hop Networks,” IEICE TRANSACTIONS on Communications Vol.E93-B No.9 pp.2326-2335, 2010 [24] Đỗ Đình Cường, Luận án thạc sĩ “Nghiên cứu hoạt động số giao thức định tuyến mạng không dây kiểu không cấu trúc,” Đại học Thái Nguyên, hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Văn Tam, 2005 [25] R Jain, D M Chiu, and W Hawe, “A quantitative measure of fairness and discrimination for resource allocation in shared computer systems,” Technical Report TR-301, DEC Research Report, 1984 [26] C Chaudet, I.G Lassous, E Thiery, and B Gaujal, “Study of the impact of asymmetry and carrier sense mechanism in ieee 802.11 multi-hops networks 57 through a basic case,” PE-WASUN’04: Pro 1st ACM international workshop on Performance evaluation of wireless ad hoc, sensor, and ubiquitous networks, pp.1-7, ACM Press, New York, NY, USA, 2004 58 PHỤ LỤC: MÃ NGUỒN DÙNG ĐỂ MÔ PHỎNG CÁC KỊCH BẢN Để thuận tiện trình thay đổi tham số, thay đổi kịch mô phỏng, script sau sử dụng: - autorun.sh: Shell script dùng để chạy mô phỏng, script include file tcl dùng để mơ tả cấu hình khác kịch mô phỏng, việc sử dụng Shell thuận tiện cho việc chạy mô nhiều lần - pattern.tcl: mơ tả cấu hình kịch mơ (số nút tham gia, tọa độ,…) - service.tcl: tính tốn tỷ lệ lệ liệu nút, tải cung cấp kịch mô - multihops.tcl: mô tả thông số chung băng thông mạng, giao thức định tuyến, thời gian chạy lần mô phỏng, kiểu hàng đợi dùng mô phỏng…, gọi thực thi chương trình NS-2 để chạy mơ - ThruLoad.pl: dùng để phân tích trace file sau chạy mơ ... độ mạng này, số trạm hoạt động chế độ ad hoc có kết nối với mạng có dây, trạm mạng ad hoc có truy cập khơng dây đến Internet Mạng ad hoc đa chặng (multi-hop ad hoc networks) [3, 4, 5] mạng ad hoc. .. cao chất lượng dịch vụ mạng ad hoc đa chặng - Chương 5: Mô đánh giá kết - Danh sách tài liệu tham khảo - Phần phụ lục gồm mã nguồn kịch mô xử lý kết mô 12 Chương – Giới thiệu 1.1 Mạng Ad hoc đa. .. lưu lượng Th(flow2) bị giới hạn B2, luồng lấy tồn lượng băng thơng cịn lại Do vậy, lưu lượng luồng luồng tính toán sau: 34 Chương – Một số giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng ad hoc đa chặng