Kết luận chung:
- So sánh 802.15.3 với 802.15.4:
+ Giống nhau: 802..15.4 và 802.15.3 là hai chuẩn cho mạng cá nhân vì vậy nó có một số điểm giống nhau như sau:
Cả hai chuẩn đề là chuẩn dùng cho mạng các nhân có phạm vi hoạt động hẹp.
Hai chuẩn thiết kế nhằm mục tiêu: chi phí thấp, tiêu tốn ít năng lượng Sử dụng giải tần 2.4GHz
Sử dụng cấu trúc siêu khung để điều khiển môi trường truyền. Sử dụng kỹ thuật CSMA/CA để truy cập kênh truyền
+ Khác nhau:
802.15.4 802.15.3
- Là mạng cá nhân tốc độ thấp: 20, 40 hoặc 250 kbps
- Ứng dụng cho truyền thông với các thiết bị không dây có tốc độ dữ liệu thấp
- Sử dụng 16 kênh trong dải 2450MHz, 10 kênh trong dải 915 MHz, 1 kênh trong dải 868 MHz. - Tầng MAC:
+ Không đợi một khoảng thời gian cố định trước khi truy cập kênh truyền. + Kích thước cửa sổ tranh chấp không tăng theo hàm mũ.
+ Thủ tục backoff được thực hiện không quá 6 lần.
+ Sử dụng kỹ thuật Slotted CSMA/CA và Unslotted CSMA/CA
- Là mạng cá nhân có tốc độ dữ liệu cao: 11, 22, 33, 44 hoặc 55 Mbps - Ứng dụng cho truyền thông đa phương tiện, đòi hỏi đảm bảo chất lượng dịch vụ
- Sử dụng 4 kênh trong dải 2.4GHz.
- Tầng MAC:
+ Đợi một khoảng BIFS
+ Kích thước cửa sổ tăng theo hàm mũ (tối đa là 26
) + Không quá 3 lần
+ Có sử dụng thêm kỹ thuật TDMA để truy cập kênh truyền trong CTAP.
- So sánh giữa 802.11 và 802.15.3
802.11 802.15.3
- Sử dụng kỹ thuật CSMA/CA + RTS/CTS
- Sử dụng cho mạng doanh nghiêp - Tốc độ dữ liệu: 1- 2Mbps
- Đợi một khoảng DIFS trước khi truy cập kênh truyền.
- Sử dụng các chức năng của tầng MAC để điều khiển truy cập môi trường truyền - Sử dụng kỹ thuật trải phổ: DSSS, FHSS,… - Sử dụng CSMA/CA - Sử dụng cho mạng cá nhân - Tốc độ dữ liệu: 11, 22, 33, 44 hoặc 55 Mbps
- Đợi một khoảng BIFS trước khi truy cập kênh truyền.
- Sử dụng cấu trúc siêu khung để điều khiển truy cập môi trường truyền. - Sử dụng các phương phá điều chế: QPSK, DQPSK
CHƢƠNG 5: ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CÁC GIAO THỨC MAC 802.11, 802.15.4 VÀ 802.15.3
5.1. Giới thiệu về đánh giá hiệu suất giao thức
5.1.1 Khái niệm
Hiệu suất (Performance) là một trong hai nhân tố chính xác định năng suất tổng cộng của một hệ thống. Đối với một hệ thống tính toán, đánh giá hiệu suất (performance evaluation) là xác định về mặt định tính và định lượng chất lượng phục vụ của hệ thống tính toán đó với một loại bài toán nhất định. Đối với giao thức, đánh giá hiệu suất là xác định về mặt định tính và định lượng chất lượng truyền tải đối với một lưu lượng số liệu nhất định. Chất lượng truyền tải số liệu của một giao thức được xác định bằng các đại lượng như [3,4]:
- Thông lượng (throughput) là số lượng số liệu (tính bằng bit, byte hoặc gói số liệu) được truyền tải trong một đơn vị thời gian.
- Thời gian trễ (transfer delay) khi truyền tải số liệu trên một hệ thống mạng, thời gian trễ truyền số liệu giữa các hệ thống cuối hoặc các thực thể cuối.
- Xác xuất lối truyền số liệu
- Thời gian xử lý, khắc phục lỗi…
5.1.2 Tầm quan trọng của đánh giá hiệu suất
Cùng với sự ra đời của các giao thức truyền tải số liệu, vấn đề đánh giá và dự đoán hiệu suất luôn thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu và thiết kế giao thức với mục đích chính là cải thiện đặc trưng giá - hiệu suất giao thức. Quá trình đánh giá hiệu suất được đặt ra ngay từ giai đoạn đầu của thiết kế. Sau khi lựa chọn kiến trúc và bắt đầu thiết kế, triển khai, việc đánh giá hiệu suất sẽ trở lên cụ thể hơn. Các kỹ thuật được dùng để dự đoán và đánh giá hiệu suất trong giai đoạn thiết kế có thể là các tính toán bằng tay, nhưng cũng có khi là các mô phỏng rất tinh vi. Việc so sánh hiệu suất dự đoán với hiệu suất thực tế đạt được thường giúp cho các nhà nghiên cứu thấy được các khiếm khuyết chính trong thiết kế hoặc các lỗi trong việc lập trình.
Đánh giá hiệu suất giao thức có ý nghĩa lý luận và thực tế quan trọng, xuyên suốt toàn bộ quá trình thiết kế, thực hiện và sử dụng giao thức. Mục tiêu cuối cùng của việc thiết kế, thực hiện và vận hành các giao thức trao đổi số liệu cần đạt được chính là đạt được tính hiệu quả và chất lượng cao trong hoạt động
phục vụ của hệ thống đó. Ngày nay, đánh giá hiệu suất được coi là một phần không thể thiếu được của công việc thiết kế và triển khai giao thức.
5.1.3 Một số độ đo hiệu suất
Độ đo hiệu suất có thể phân thành hai loại: các độ đo hướng tới người sử dụng và các độ đo hướng tới hệ thống.
Trong các độ đo hướng tới người sử dụng, thời gian đáp ứng (response time) là khoảng thời gian từ khi có yêu cầu đến hệ thống cho đến khi nó được hệ thống thực hiện xong.
Các độ đo hướng tới hệ thống điển hình là thông lượng (throughput) và thời gian trễ (delay time, delay). Thông lượng được định nghĩa là số đơn vị thông tin trung bình được vận chuyển qua mạng trong một đơn vị thời gian. Đơn vị thông tin có thể là bit, byte hay gói dữ liệu…Thời gian trễ là thời gian trung bình để vận chuyển một gói số liệu qua mạng, từ nguồn tới đích.
5.2. Mô phỏng bằng chƣơng trình máy tính
5.2.1 Khái niệm mô phỏng
Mô phỏng là sự bắt chước hoạt động của một quá trình hay hệ thống thực theo thời gian. Cho dù được làm bằng tay hay thực hiện trên máy tính, mô phỏng bao gồm việc tạo ra một mô hình nhân tạo của hệ thống và khảo sát mô hình này để rút ra các kết luận liên quan đến các tính chất hoạt động của hệ thống thực. Như vậy, hành vi của hệ thống theo thời gian được khảo sát bằng cách tạo ra một mô hình mô phỏng dựa trên các giả thiết về hoạt động của hệ thống thực. Các giả thiết này có thể được biểu diễn dưới dạng các mối quan hệ toán học, luận lý hay ký hiệu giữa các thực thể (hay đối tượng) của hệ thống.
5.2.2 Nhu cầu sử dụng mô phỏng
Việc nghiên cứu, khảo sát hoạt động của các hệ thống thực nhằm nâng cao hiểu biết và ứng dụng hiệu qủa vào đời sống là một nhu cầu rất lớn. Thực ra, cách tốt nhất để khảo sát một hệ thống là thực hiện các thí nghiệm ngay trên các hệ thống thực và thay đổi hệ thống thực để tiến hành các thí nghiệm khác nhau. Tuy nhiên, điều lý tưởng đó rất ít khi thực hiện được. Bởi vì trong đa số các trường hợp, chi phí để xây dựng một hệ thống thực là rất lớn hay việc xây dựng hệ thống thực quá nguy hiểm cho con người, như xây dựng hệ thống thử nghiệm vũ khí hạt nhân chẳng hạn, hoặc việc xây dựng hệ thống với những thông tin hiện có là không khả thi. Hoặc nếu hệ thống đã tồn tại thì việc thay đổi cấu hình hệ thống liên tục có thể làm cho hệ thống bị đổ vỡ. Mô phỏng mặc dù không phải là cách tốt nhất để khảo sát một hệ thống nhưng với những ưu điểm vốn có
của mình nó đã trở thành một trong những phương pháp phổ biến để nghiên cứu các hệ thống thực. Mô phỏng được sử dụng cho các mục đích chính sau [3,4]:
Mô phỏng cho phép việc nghiên cứu và thí nghiệm các hoạt động bên trong của một hệ thống phức tạp.
Sự thay đổi về thông tin, tổ chức và môi trường có thể được mô phỏng và tác động của những sự thay đổi này lên hành vi của hệ thống có thể được kháo sát.
Các kiến thức đạt được trong việc thiết kế một mô hình mô phỏng có giá trị trong việc phát triển hệ thống đề nghị.
Mô phỏng có thể được sử dụng như là một thiết bị kiểm tra để củng cố cho giải pháp phân tích.
…
5.3. Bộ mô phỏng mạng NS-2 (Network Simulator 2)
5.3.1 Giới thiệu bộ mô phỏng NS-2
NS-2 là một hệ mô phỏng máy tính được xây dựng và phát triển bởi dự án VINT (Virtual InterNetwork Testbed) của phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, Hoa Kỳ, với mục đích ban đầu nhằm xây dựng một bộ mô phỏng công cộng với một tập rất lớn các mô hình để nghiên cứu về mạng, cung cấp cho các nhà nghiên cứu nhiều khả năng mới trong thực nghiệm, giúp các nhà nghiên cứu đánh giá được các giao thức trong các điều kiện khác nhau. NS được phát triển từ bộ mô phỏng REAL (Realistic and large) của S.Keshav năm 1989. Các phiên bản 2.xx của NS ra đời sau năm 1997. Phiên bản mới nhất hiện nay là 2.32 và vì vậy, nó được gọi là NS-2 [5,9,15,16].
NS-2 là bộ mô phỏng được xây dựng trên hai ngôn ngữ là OTCL và C++, là một máy mô phỏng vận hành bởi các sự kiện rời rạc, có tính tuần tự. Nhờ vậy, NS-2 có thể mở rộng bởi người sử dụng như cho phép người dùng lập trình thay đổi cấu hình và mở rộng mô hình mạng mô phỏng trên nền của NS-2. Ban đầu, NS-2 được thiết kế để chạy trên nền hệ điều hành Unix/Linux. Hiện nay, đã có phiên bản NS-2 chạy trong môi trường Window.
Kịch bản mô phỏng cho NS-2 có thể chạy theo vết (trace-driven) hoặc chạy tự động. Vết là một luồng các sự kiện chính quan sát được trong một hệ thống đang hoạt động cũng như thời gian xảy ra các sự kiện. Luồng các sự kiện này cũng như thời gian xảy ra được sử dụng để đưa vào làm dữ liệu vào mô hình mô phỏng NS-2. Trong mô phỏng tự động, NS-2 sẽ sinh ra dẫy các yêu cầu tài nguyên có tính xác suất. Các chủ đề chính thường được nghiên cứu bằng NS-2 là: lựa chọn một trong số các cơ chế, nghiên cứu tỉ mỉ các hành trạng phức tạp và điều tra các tương tác còn chưa biết giữa các giao thức.
5.3.2 Cấu trúc NS-2
Có thể thấy được cấu trúc của NS-2 qua hình vẽ sau [9,15]: