Hình 5 .2 Kiến trúc của NS-2
Hình 5.6 Sự phụ thuộc của độ trễ chặng trung bình vào tải
Kết quả trên cho thấy rằng độ trễ chặng trung bình của IEEE 802.15.4 cao hơn 4 lần so với IEEE 802.11. Và khi tải đưa vào mạng tăng dần thì độ trễ chặng trung bình tăng không đáng kể.
5.4.3 Thực nghiệm 3: Mô phỏng mạng hình sao.
5.4.3.1 Cấu hình mạng mô phỏng
- Đối với 802.11: Thực hiện mô phỏng trên mạng hình sao 7 node, Node nhận dữ liệu là node 0. Nguồn sinh lưu lượng CBR, kích thước của mỗi gói tin là 1000 byte, tốc độ truyền dữ liệu là 2Mbps.
- Đối với 802.15.4: Thực hiện mô phỏng trên mạng hình sao gồm 7 node. Node 0 là PAN Coordinator, nguồn sinh lưu lượng CBR, kích thước gói tin là 100byte, tốc độ truyền dữ liệu là 250kbps.
- Đối với 802.15.3: Thực hiện mô phỏng với 7 node, node 0 là Piconet Coordinator. Với 6 luồng dữ liệu đều có nguồn sinh lưu lượng là nguồn CBR, kích thước gói tin là 2000byte, tốc độ truyền dữ liệu là 11Mbps.
Tỉ lệ sinh dữ liệu của các thí nghiệm thay đổi ứng với tải chuẩn hóa từ 0.1->0.9
5.4.3.2 Kết quả mô phỏng
1. Sự phụ thuộc của thông lượng vào tải.
Throughtput vs Load 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Norm. Load N o rm . T h ro u g h tp u t
Norm. Throughtput 802.11 Norm. Throughtput 802.15.4 Norm. Throughtput 802.15.3
Dựa vào đồ thị ta thấy rằng, đối với giao thức MAC 802.15.3 việc sử dụng kênh truyền khá hiệu quả (từ 61% đến 91%). Với tải đưa vào nhở hơn 0.2 thì thông lượng chuẩn hóa đạt được cũng khá cao khoảng trên 0.6. Khi tiếp tục tăng tải chuẩn hóa từ 0.2 đến 0.9 thì thông lượng chuẩn hóa của MAC IEEE 802.15.3 giảm không đáng kể và hầu như không thay đổi, giảm từ 0.913354 xuống 0.90122.
Với MAC 802.11 thông lượng chuẩn hóa đạt được cao nhất là 0.37. Khi tải thay đổi từ 0.1 đến 0.5 thông lượng chuẩn hóa tăng từ 0.19 đến mức cực đại, khi tiếp tục tăng tải từ 0.6 đến 0.9 thông lượng chuẩn hóa bắt đầu giảm dần do xảy ra đụng độ trong mạng nhưng giảm cũng không đáng kể từ 0.37 xuống 0.32. Khi tải chuẩn hóa tăng quá 0.7, thông lượng chuẩn hóa bắt đầu bão hòa (trên dưới 0.32). MAC 802.11 hoạt động tốt với tải chuẩn hóa nhỏ hơn 0.7
Với MAC 802.15.4, khi tải đưa vào mạng thấp thông lượng bắt đầu tăng dần, khi tải đưa vào là 0.3 thông lượng đạt được cao nhất, tiếp tục tăng tải đưa vào mạng thông lượng bắt đầu giảm xuống. Khi tải đưa vào từ 0.4 đến 0.9 thông lượng đạt được bão hòa, thay đổi không đáng kể. MAC 802.15.4 hoạt động tốt khi tải chuẩn hóa nhỏ hơn 0.3
2. Sử phụ thuộc của độ trễ vào tải.
Delay vs Norm. Load
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Norm. Load D e la y
IEEE 802.11 IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.3
Với IEEE802.15.3, khi tải đưa vào mạng chiếm 10% năng lực vận chuyển của đường truyền độ trễ là rất thấp, nhưng khi tăng tải vào mạng độ trễ trung bình cũng tăng theo (đạt hơn 0.1s). Còn đối với IEEE 802.15.4 và IEEE 802.11, độ trễ cũng tăng so với tải đưa vào nhưng giá trị tăng không đáng kể.
Tóm lại, với 802.15.4 là mạng có tốc độ dữ liệu thấp nên việc không lựa chọn kỹ thuật RTS/CTS để đặt trước đường truyền là hợp lý. Trong các thực nghiệm, kết quả cũng cho thấy rằng với 802.15.4 nếu tải đưa vào mạng ở tỉ lệ <= 1 gói/s thì thông lượng đạt được khá tốt. Với 802.11 tải đưa vào mạng đạt khoảng 70% năng lực vận chuyển của đường truyền thì mạng hoạt động tốt. Còn 802.15.3 là mạng có tốc độ dữ liệu cao, thông lượng chuẩn hóa đạt được cũng rất cao vì vậy việc ứng dụng 802.15.3 cho các ứng dụng truyền đa phương tiện là rất phù hợp.
KẾT LUẬN
Luận văn đã tập trung nghiên cứu lý thuyết về về giao thức tầng MAC theo các chuẩn 802.11, 802.15.3 và 802.15.4. luận văn đã cho thấy cái nhìn tổng quan về giao thức tầng MAC của các chuẩn. Việc sử dụng bộ mô phỏng NS2 để thực nghiệm đã cho thấy những ưu điểm vượt trội của bộ mô phỏng này: Tin cậy, chính xác, tiết kiệm. Kết quả các mô phỏng đã so sánh được hiệu suất của các mạng không dây theo các chuẩn.
PHƢƠNG HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Trên cơ sở đã đạt được, chúng tôi dự kiến sẽ tiếp tục nghiên cứu các vấn đề sau:
1. Ảnh hưởng của các tham số vật lý tới hiệu năng của chuẩn IEE802.15.3 và 802.15.4
2. Nghiên cứu các chức năng của tầng MAC chẳng hạn như chuyển vùng, chuyển kênh, … Ảnh hưởng của chúng tới hiệu năng.
3. Nghiên cứu sâu hơn về vấn đề bảo mật sử dụng mạng không dây đặc biệt trong các mạng theo các chuẩn trên.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]. Nguyễn Thúc Hải (1999), ―Mạng máy tính và các hệ thống mở”, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội.
[2]. PGS.TS. Vũ Duy Lợi (2002), “Mạng thông tin máy tính”, Nhà xuất bản
Thế giới, Hà Nội.
[3]. PGS.TS. Nguyễn Đình Việt (2003), “Nghiên cứu phương pháp đánh giá
và cải thiện hiệu năng giao thức TCP cho mạng máy tính”, Luận án Tiến sỹ, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội.
[4]. PGS.TS Nguyễn Đình Việt (2008), bài giảng ―Đánh giá hiệu năng mạng
máy tính”.
Tiếng Anh
[5]. Eitan Altman & Tania Jimenez (2003-2004), "Ns simulator for beginners", lecture-node, France.
[6]. IEEE Std 802.15.4 (2006), Low Rate Wireless Personal Area Networks,
IEEE.
[7]. IEEE 802.11 (1999), Part 11: Wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications, IEEE.
[8]. IEEE Std 802.15.3 (Aug. 2003), Wireless Medium Access Control (MAC)
and Physical Layer (PHY) Specifications for High Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs), IEEE.
[9]. Jae Chung and Mark Claypool, “NS by Example”.
[10]. Kwan-Wu Chin, Darryn Lowe, ―A Simulation Study of the IEEE 802.15.3
MAC”, Australia.
[11]. K. Xu, M. Gerla, S. Bae (Nov. 2002), ―How Effective is the IEEE 802.11
RTS/CTS Handshake in Ad Hoc Networks?”, IEEE GLOBECOM '02,
Vol. 1, pp. 17-21.
[12]. Ping Chung Ng, Soung Chang Liew, Senior Member, IEEE, “Throughput
Analysis of IEEE802.11 Multi-hop Ad hoc Networks”. Print TNET-
00084-2005.
[13]. Stallings, Data and Computer Communications, Second Edition,
Nguồn Internet
[15]. http://mailman.isi.edu [16]. http://www.isi.edu/nsnam. [17]. http://www.isi.edu/vint.