Sử dụng một mô hình mạng gồm 12 nút router (đều là router thông thường), từ S0 đến S11, như hình 4.4.
Hình 4.4. Topo mạng thực hiện mô phỏng
Các nguồn sinh lưu lượng CBR đặt tại node 1, đích nhận lưu lượng (Null) đặt tại node 11. Nguồn sinh lưu lưu lượng FTP đặt tại node 0, đích nhận (sink) đặt tại node 2. Các kết nối giữa các nút đều là full-duplex. CBR1 tương ứng với luồng video của ứng dụng conference = 384kbps; CBR2 tương ứng với luồng voice của conference =19,2kbps.
Node 0 nối với node 1 qua đường truyền có bandwidth =150kbps, delay=5ms, nhằm hạn chế thông lượng tối đa của kết nối TCP là 150kbps. Luồng TCP sẽ cạnh tranh việc sử dụng đường truyền giữa nút S1 và S2; Nó được tôi đưa vào như lưu lượng gây nhiễu, tác động xấu đến chất lượng dịch vụ của ứng dụng video conference, dùng để đánh giá yêu cầu tài nguyên của ứng dụng này.
Thiết lập dải thông (bandwidth) của các đường truyền còn lại lần lượt là 500, 600, 700, 800, 900, 1000kbps.
Với mỗi giá trị trên, tôi thực hiện chạy mô phỏng, phân tích tệp vết và tính delay, throughput, lossrate. Từ đó vẽ đồ thị của throughput, delay, lossrate ứng với các giá trị thay đổi của bandwidth.
Kết quả nhận được trình bày trên các ở các bảng 4.1, 4.2, 4.3 và được vẽ đồ thị trên các hình 4.5, 4.6 và 4.7 sau:
Link Bandwidth (Kbps) Delay (ms) TCP (S0 > S2) Video (S1 >S11) Voice (S1 > S11) 500 975.144206512 137.280174262 90.635714285 600 975.174907514 51.8811904271 63.1231122448 700 975.204132947 47.2288131755 48.5364081632 800 975.227722543 44.4258250128 45.6533979591 900 975.249364162 42.4810113226 43.6953673469 1000 975.268583815 41.0313937210 42.1326224489
Bảng 4.1. Giá trị delay của các luồng theo bandwidth
Hình 4.5. Độ trễ trung bình của từng luồng theo bandwidth
Khi thay đổi băng thông các đường truyền (trừ đường truyền nối nút S0 và S1 được giữ không thay đổi trong tất cả các mô phỏng =150Kbps) thì độ trễ trung bình các gói tin của luồng TCP thay đổi không đáng kể. Độ trễ trung bình các gói tin của luồng voice và video giảm dần và xấp xỉ bằng nhau.
Điều này có thể được giải thích như sau: Khi banwidth có giá trị nhỏ nhất là 500kbps, tổng lưu lượng đưa vào mạng của luồng video và voice là 384kbps +19.2kbps = 403.2kbps. Phần băng thông của các đường truyền (trừ đường truyền S0-S1) còn có thể sử dụng được là 96.8kbps, trong khi đó luồng TCP có
khả năng tự thích ứng với đường truyền và đã bị hạn chế tốc độ tối đa đưa dữ liệu vào mạng là 150kbps, do đó độ trễ tăng lên cao hơn không nhiều, so với các trường hợp bandwidth được thiết lập các giá trị lớn hơn.
Luồng voice và video có độ trễ xấp xỉ như nhau và khi tăng bandwidth đến mức 600 trở lên thì delay của voice và video xấp xỉ bằng nhau.
Để so sánh thông lượng trung bình của các luồng khi băng thông thay đổi ta dựa vào bảng 4.2 và hình 4.6 sau đây:
Link Bandwidth (Kbps) Throughput (Kbps) TCP (S0 > S2) Video (S1 >S11) Voice (S1 > S11) 500 100.08048701 357.986025190 17.696321565 600 145.95820106 375.083085826 18.9369580165 700 145.98955815 375.193099897 18.9432989690 800 146.01308862 375.193099897 18.9432989690 900 146.03139364 375.193099897 18.9432989690 1000 146.04604097 375.193099897 18.9432989690 Bảng 4.2. Thông lượng trung bình của các luồng theo băng thông
Throughput của luồng voice là không đổi, giữ ở mức ~ 10Kbps. Luồng TCP throughput gần đạt được đến mức 150Kbps
Luồng video throughput gần đạt đến mức 380Kbps
Để kiểm tra tỷ lệ mất gói tin của các luồng khi băng thông thay đổi ta dựa vào bảng 4.3 và hình 4.7 sau: Link Bandwidth (Kbps) Throughput (Kbps) TCP (S0 > S2) Video (S1 >S11) Voice (S1 > S11) 500 7.75193798449613 4.01441070509522 7.1428571428571 600 9.42408376963351 0 0 700 9.42408376963351 0 0 800 9.42408376963351 0 0 900 9.42408376963351 0 0 1000 9.42408376963351 0 0
Bảng 4.3. Tỷ lệ mất gói tin của các luồng theo băng thông
Theo đồ thị trên ta thấy với bandwidth = 500kbps, lossrate của luồng video khoảng 4%, luồng voice khoảng 7.14%, luồng TCP khoảng 7.75%.
Khi ta tăng băng thông đến giá trị 600kbps trở lên lossrate của luồng video và voice là 0%, tỷ lệ mất gói của luồng TCP là giữ ở mức 9.4%. Điều này có thể giải thích là do đặt băng thông cho luồng TCP là 150Kbps nên mặc dù tăng kích thước của đường truyền lên 600, 700, 800, 900, 1000 thì tỷ lệ mất gói của luồng TCP là không đổi
Từ các kết quả trên có thể nhận xét như sau:
Khi banwidth có giá trị nhỏ nhất là 500kbps, tổng lưu lượng đưa vào mạng của luồng video và voice là xấp xỉ 400kbps (đã được tính ở trên), lưu lượng luồng TCP tối đa có thể đạt là 150kbps. Như vậy, tổng lưu lượng đưa vào mạng có thể vượt quá bandwidth của các đường truyền. Vì vậy, hàng đợi ở đầu vào đường truyền nối nút mạng S1 và S2 thường xuyên đầy, dẫn đến độ trễ trung bình của các gói tin thuộc các luồng đi qua chặng này cao và có thể có biến động trễ lớn hơn, so với các trường hợp bandwidth lớn hơn. Ngoài ra tỉ lệ mất gói tin là đáng kể.
Khi banwidth có giá trị từ 600kbps trở lên, tổng lưu lượng đưa vào mạng của tất cả các luồng trong mọi thời điểm đều không thể vượt quá 550kbps (400kbps+150kbps), tức là luôn nhỏ hơn năng lực vận chuyển của các đường truyền. Vì vậy, hàng đợi ở đầu vào đường truyền nối nút mạng S1 và S2 thường xuyên ngắn và không bao giờ đầy, dẫn đến độ trễ trung bình của các gói tin thuộc các luồng đi qua chặng này thấp và không có biến động trễ lớn. Ngoài ra, tỉ lệ mất gói tin là xấp xỉ bằng 0.
Kết luận về yêu cầu tài nguyên đối với ứng dụng video conference: Trong mọi thời điểm hoạt động của ứng dụng video conference, chất lượng dịch vụ chỉ có thể được đảm bảo nếu phần băng thông có thể sử dụng được cho ứng dụng này lớn hơn từ 10% trở lên so với lưu lượng sinh ra bởi ứng dụng.