Thực hiện mô phỏng, tổng hợp kết quả từ tệp vết ghi lại các sự kiện mạng, tôi thu đươ ̣c các số liệu và biểu diễn bằng biểu đồ sự thay đổi của thông lượng (hình 4.8) và độ trễ đầu cuối – đầu cuối (hình 4.9) của các lưu lượng theo sự thay đổi của tải đưa vào mạng.
Biểu đồ 4.8 và 4.9 cho thấy 3 giai đoạn biến đổi của thông lượng trung bình của các lưu lượng theo tải đưa vào mạng:
Giai đoạn tải đƣa vào mạng là nhẹ (từ thời điểm giây thứ 0 đến thời điểm giây
thứ 200 của mô phỏng): Băng thông trung bình và độ trễ đầu cuối cho lưu lượng Video, Voice được đảm bảo. Trong giai đoạn này, khi tải của mạng là rất nhẹ (chỉ có một trạm phát, từ thời điểm giây thứ 0 đến thời điểm giây thứ 100), thông lượng trung bình lưu lượng Video, Voice được đáp ứng ở mức yêu cầu (lần lượt là 64Kbps và 384 Kbps), độ trễ đầu cuối nhỏ. Đường biểu diễn thông lượng trung bình và độ trễ đầu cuối rất mượt cho thấy thăng giáng về thông lượng và độ trễ nhỏ. Lưu lượng FTP, nhờ giao thức tầng giao vận đã phát tối đa, chiếm dụng tốt băng thông còn thừa. Khi tải của mạng tăng lên nhưng vẫn nhẹ (có hai trạm cùng phát, từ thời điểm giây thứ 100 đến giây thứ 200), thông lượng trung bình và độ trễ đầu cuối lưu lượng Video và Voice vẫn được đảm bảo. Tuy nhiên đường biểu diễn thông lượng trung bình và độ trễ trung bình cho đường video không còn mượt như trước song vẫn đảm bảo cho các yếu tố thăng giáng. Thông lượng trung bình của lưu lượng FTP giảm nhanh chóng, nhường băng thông cho các lưu lượng có độ ưu tiên cao hơn.
Hình 4.9: Sƣ̣ biến thiên độ trễ đầu cuối – đầu cuối các lƣu lƣợng theo tải đƣa vào mạng.
Giai đoạn tải đƣa vào mạng dần đến ngƣỡng quá tải (từ thời điểm giây thứ 200
đến giây thứ 300): Chỉ có lưu lượng Voice với mức ưu tiên cao nhất được đảm bảo cả về băng thông và độ trễ. Từ biểu đồ 4.8 và 4.9 ta thấy thông lượng dành cho lưu lượng Voice vẫn tăng đều giống như giai đoạn trước, độ trễ tăng nhẹ, song vẫn được đảm bảo. Lưu lượng Video có tăng, tuy nhiên không đạt mức yêu cầu. Độ trễ của lưu lượng Video tăng lên cao (cỡ 1s), không còn được đảm bảo. Các đường biểu diễn thông
lượng và độ trễ cho lưu lượng Video cũng thăng giáng mạnh cho thấy độ thăng giáng cũng không còn được đảm bảo. Trong giai đoạn này, thông lượng lưu lượng FTP giảm tới mức rất thấp, độ trễ tăng nhanh.
Các nghiên cứu tương tự trên IEEE 802.11 cũng chỉ ra khi tải mạng từ mức trung bình dần tới ngưỡng quá tải, thông lượng, độ trễ đầu cuối và độ thăng giáng của mọi lưu lượng đều bị xấu đi, không thể đảm bảo được chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng video và voice [3, 4, 10]. Tuy nhiên, khi tải mạng đạt mức trung bình (giai đoạn tải mạng nhẹ, từ thời điểm giây thứ 100 đến giây thứ 200), EDCA IEEE 802.11e vẫn đảm bảo QoS được cho các lưu lượng Video và Voice. Đến khi mạng đạt ngưỡng quá tải, EDCA IEEE 802.11e vẫn đảm bảo QoS được cho lưu lượng Voice. Đây là một cải tiến cho thấy sự vượt trội về đảm bảo QoS của IEEE 802.11e so với IEEE 802.11.
Giai đoạn mạng quá tải (giai đoạn sau thời điểm thứ 300s): Đến giai đoạn này, chất lượng dịch vụ cho tất cả các lưu lượng đều không còn đảm bảo được. Trong đầu giai đoạn này (từ thời điểm giây thứ 300 đến giây thứ 400), thông lượng lưu lượng Voice được đảm bảo nhưng độ trễ đầu cuối và độ thăng giáng không được đảm bảo, các ứng dụng voice cần phải có những cơ chế buffer để cải thiện và đảm bảo chất được chất lượng của ứng dụng. Thông lượng Video không giảm xuống mặc dù lưu lượng Video được phát nhanh hơn, độ trễ đầu cuối cao (từ 3-5s) không thể chấp nhận cho các ứng dụng dạng video. Với lưu lượng FTP, độ trễ đầu cuối tăng rất nhanh và cao, thông lượng thu được rất thấp (trên thực tế, kết nối TCP sẽ bị ngắt).
Càng tăng tải mạng, thông lượng của lưu lượng Video và Voice đo được đều bị giảm xuống, hiệu suất truyền thông cũng giảm. Kết nối TCP của các ứng dụng FTP bị ngắt (trong hình 4.6 ta thấy không còn đường biểu diễn cho lưu lượng FTP). Độ trễ của Video, Voice đều tăng cao, không thể chấp nhận được đối với các ứng dụng dạng này dù sử dụng các chiến lược buffer. Tuy nhiên, sự xấu đi của các đại lượng dịch vụ của Voice ở mức ưu tiên cao ít hơn so với của Video ở mức ưu tiên thấp hơn. Điều đó chứng tỏ sự hoạt động hiệu quả của cơ chế EDCA trong việc phân loại và xử lý ưu tiên cho các dòng lưu lượng cần đảm bảo chất lượng dịch vụ nhiều hơn (cần ưu tiên xử lý cao hơn).
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Tóm tắt các kết quả chính đã đạt đƣợc của luận văn
Đến đây, nội dung đề tài luận văn “Nghiên cứu các chiến lược đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trong các mạng không dây” đã hoàn thành.
IEEE 802.11 ra đời năm 1997 nhằm đáp ứng nhu cầu kết nối không dây cho các thiết bị xử lý và nhanh chóng trở thành chuẩn mạng LAN không dây phổ biến và được áp dụng rộng rãi nhất. Sau gần một thập kỷ phát triển, chuẩn mạng này đã bộc lộ những hạn chế trong việc hỗ trợ đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng truyền thông đa phương tiện có những đòi hỏi khắt khe về thông lượng, độ trễ, tỉ lệ mất mát dữ liệu và thăng giáng độ trễ. Thừa kế từ IEEE 802.11, chuẩn mạng LAN không dây 802.11e được phát triển và đưa vào sử dụng năm 2005 đã hỗ trợ được việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho các ứng dụng truyền thông đa phương tiện. Trong luận văn này, tôi đã tập trung phân tích và đánh giá đảm bảo chất lượng dịch vụ trong IEEE 802.11 và IEEE 802.11e dựa trên phương pháp nghiên cứu bằng mô phỏng. Những kết quả đạt được của luận văn bao gồm:
1. Nghiên cứu tổng quan về đảm bảo chất lượng dịch vụ và những vấn đề trong phát triển một cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng có dây và không dây. 2. Nghiên cứu hoạt động và khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ của chuẩn mạng
LAN không dây IEEE 802.11. Dựa trên các phân tích lý thuyết và nghiên cứu bằng mô phỏng, tôi đưa ra được kết luận về sự hạn chế trong đảm bảo chất lượng dịch vụ của chuẩn mạng LAN không dây IEEE 802.11. Chuẩn mạng này cung cấp những dịch vụ giống nhau cho các ứng dụng tầng trên, không quan tâm đến yêu cầu về chất lượng dịch vụ của ứng dụng đó và không có sự hỗ trợ nào cho việc phân biệt các dịch vụ. Do vậy, không đảm bảo được chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng yêu cầu khắt khe về chất lượng dịch vụ như truyền âm thanh và hình ảnh khi tải đưa vào mạng đạt ngưỡng quá tải.
3. Nghiên cứu, phân tích hoạt động của các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ trong chuẩn mạng LAN không dây IEEE 802.11e. Sử dụng cùng một mô hình mô phỏng cho khảo sát hạn chế đảm bảo chất lượng dịch vụ trong IEEE 802.11, tôi tiến hành thí nghiệm và chứng minh IEEE 802.11e có khả năng phân loại và xử lý ưu tiên cho các lưu lượng với các mức ưu tiên khác nhau. Sau đó, tôi tiếp tục xây dựng các mô phỏng để đánh giá hoạt động của các cơ chế đảm bảo chất lượng trong IEEE 802.11e. Các kết quả cho thấy sự hiệu quả của các cơ chế này trong phân loại và xử lý ưu tiên đối với các lưu lượng có các mức ưu tiên khác nhau khi trạng thái của
mạng thay đổi từ tải vào mạng nhẹ đến quá tải. Khi tải đưa vào mạng cao so với khả năng đáp ứng của mạng, IEEE 802.11e không thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cho tất cả lưu lượng song vẫn xử lý ưu tiên cho các lưu lượng có độ ưu tiên cao hơn.
Hƣớng nghiên cứu tiếp theo của đề tài
Do hạn chế về thời gian và điều kiện nghiên cứu, luận văn của tôi mới dừng lại ở mức độ nghiên cứu và đánh giá khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ của cơ chế EDCA được đặc tả trong chuẩn mạng LAN không dây IEEE 802.11e. Còn nhiều chiến lược, cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ khác tôi chưa có điều kiện nghiên cứu và trình bày trong khuôn khổ của luận văn. Nếu điều kiện cho phép, trong thời gian tới, tôi sẽ tiếp tục theo một số hướng nghiên cứu:
1. Nghiên cứu chi tiết hơn cơ chế truy nhập điều khiển tập trung không tranh chấp HCCA (Hybrid Controlled Channel Access) cùng được mô tả trong chuẩn IEEE 802.11e.
2. Đánh giá, so sánh khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ của hai cơ chế EDCA và HCCA trong chuẩn IEEE 802.11e.
3. Nghiên cứu cơ chế thay đổi các tham số trong EDCA và HCCA cho phù hợp với môi trường mạng với mục đích tăng hiệu suất đảm bảo chất lượng dịch vụ hoặc đảm bảo tốt đại lượng dịch vụ cho những lưu lượng xác định theo mong muốn của người thiết lập và quản trị mạng.
4. Nghiên cứu chiến lược đảm bảo chất lượng dịch vụ sử dụng trong IEEE 802.16 (WiMax).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] H.Schiller, “Mobile Communication”, Addison Wesley, 2000.
[2] Mischa Schwartz, “Telecommunication Networks: Protocols, Modeling and Analysis”, Mischa Schwartz, 1987.
[3] Qiang Ni, Lamia Romdhani, Thierry Turletti, “A Survey of QoS Enhancements for IEEE 802.11 Wireless LAN”, Journal of Wireless Communications and Mobile Computing, Wiley. 2004: Volume 4, Issue 5: pp.547-566.
[4] Praveen Durbha, Matthew Sherman, “Quality of Service (QoS) in IEEE 802.11 Wireless Local Area Networks: Evaluation of Distributed Coordination Function (DCF) and Point Coordination Function (PCF)”.
[5] IEEE Std. 802.11, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, 1997.
[6] Matthew Gast, “802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide”, O'Reilly, 4- 2002.
[7] Pablo Brenner, “A Technical Tutorial on the IEEE 802.11 Protocol”, 1997 [8] Nguyễn Đình Việt, Luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu phương pháp đánh giá và cải
thiện hiệu năng giao thức TCP cho mạng máy tính”, 2003 [9] End-user multimedia QoS categories, ITU-T G.1010, 2001.
[10] Hongqiang Zhai, Xiang Chen, Yuguang Fang, “How Well Can the IEEE 802.11 Wireless LAN Support Quality of Service”, IEEE Transaction on wireless communications, 2004.
[11] “IEEE 802.11e/D13.0, Draft Supplement to Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Medium Access Control (MAC) Quality of Service (QoS) Enhancements”, January 2005. [12] Qiang Ni, and Thierry Turletti, “QoS Support for IEEE 802.11 WLAN”, Nova
[13] Qiang Ni, “Performance Analysis and Enhancements for IEEE 802.11e Wireless Network”, IEEE Network, August 2005.
[14] Kevin Fall & Kannan Varadhan, “The ns Manual”, 2005. [15] Jae Chung & Mark Claypool, “NS by Example”.
[16] Eitan Altman & Tania Jim, “NS for beginners”, 2002.
[17] Cisco, “Measuring Delay, Jitter, and Packet Loss with Cisco IOS SAA and RTTMON”.