TCL file file.tcl NS NAM visual Simulation Tracing and Monitoring Simulation Out.na m Out.t r
4.2 Giao diện chương trình mơ phỏng
Khi mơ phỏng kết thúc, nếu các script Tcl (OTcl) đầu vào yêu cầu thì NS sẽ tạo ra các file text lưu chi tiết dữ liệu mơ phỏng. Dữ liệu đó có thể được dùng cho việc phân tích hay được dùng như đầu vào cho các cơng cụ trình diễn mơ phỏng đồ họa NAM.
Có thể tóm tắt các tính năng của NAM như sau:
• Cung cấp trình diễn ảo cho mạng đã được tạo
• Có thể thi hành trực tiếp từ kịch bản Tcl
• NAM có giao diện đồ hoạ bắt mắt của CD player với các điều khiển bao gồm play (chạy), stop (dừng), fast forward (chạy tiếp nhanh), rw (lùi lại), pause (tạm dừng), điều khiển tốc độ trình diễn và tính năng giám sát packet
• Biểu diễn thơng tin như throughput (thơng lượng), số packet trên từng link
• Cung cấp giao diện rê và thả cho việc tạo ra các topo
Hình 4.3 Giao diện chương trình mơ phỏng: (a) cửa sổ lệnh, (b) cửa sổ Nam, (c) cửa sổ xgraph, (d) cửa sổ hiện thị Nam
4.3 Thiết lập topo hệ thống mạng
Xét một topo mạng đơn giản có 6 nút như hình 4.4, thơng số như trong bảng 4.1, ở đó liên kết giữa nút 2 và nút 3 là cổ chai. Mô phỏng thứ nhất được thực hiện với băng thông cổ chai là 0,3Mbps (như trong bảng 4.1) và thời gian mô phỏng là 15s. Với các thông số của mô phỏng thứ nhất, em thực hiện mô phỏng với 3 trường hợp. Trường hợp một: một luồng TCP từ nút 0 đến nút 5, một luồng UDP từ nút 1 đến nút 4. Trường hợp hai: một luồng TFRC từ nút 1 đến nút, một luồng UDP từ nút 0 đến nút 5. Trường hợp 3: một luồng TCP từ nút 0 đến nút 5, một luồng UDP từ nút 1 đến nút 4, một luồng TFRC từ nút 1 đến nút 4.
Hình 4.4 Topo mạng thực hiện mơ phỏng Tham số của các liên kết trong mạng được cho như sau:
Liên kết Băng thông (Mbps) Thời gian trễ (ms) Mô phỏng 1 Mô phỏng 2 n0-n2 2 2 10 n1-n2 2 2 10 n2-n3 0,3 1 100 n3-n4 0,5 2 40 n3-n5 0,5 2 30
Bảng 4.1 Tham số của các liên kết trong mạngTrên mạng có các loại gói tin được hiển thị như sau: Trên mạng có các loại gói tin được hiển thị như sau:
Nút gửi Nút nhận Loại gói tin Kích thước gói (byte) Màu 2 0 1 3 4 5
n0 n5 TCP 500 Xanh
n1 n4 TFRC 500 Tím
n1 n4 UDP 210 Đỏ
n5 n0 ACK 40 Xanh
n4 n1 TFRC ctl 40 Tím
Bảng 4.2 Các loại gói tinKích thước hàng đợi Drop-Tail tại nút 2 là 20 gói. Kích thước hàng đợi Drop-Tail tại nút 2 là 20 gói.
Thời gian các sự kiện xảy ra trong q trình mơ phỏng như sau:
Thời gian (s) Sự kiện
0 Bắt đầu thực hiện mô phỏng
0,9 Nút 1 bắt đầu gửi lưu lượng TFRC
1,0
Nút 0 bắt đầu gửi lưu lượng TCP Nút 1 bắt đầu gửi lưu lượng UDP 12,0 Nút 0 ngừng gửi lưu lượng TCP
12,5
Nút 1 ngừng gửi lưu lượng UDP Nút 1 ngừng gửi lưu lượng TFRC
15 Kết thúc mô phỏng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 4.3 Thời gian các sự kiện xảy ra trong q trình mơ phỏng
Sau đó so sánh thơng lượng của hai luồng TCP trong trường hợp 1 và 3 để xem hoạt động của luồng TFRC ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động của luồng TCP. Ngồi ra em cũng so sánh thơng lượng của luồng TFRC và TCP trong trường hợp 3 để đánh giá tính bình đẳng của giao thức TFRC so với TCP.
Hình 4.5 Thời gian các sự kiện xảy ra trong q trình mơ phỏng
Các kết quả của mơ phỏng thứ nhất thu được như sau: hình 4.6 và 4.8 là thông lượng của các luồng TCP và TFRC khi hoạt động độc lập. Hình 4.7 và 4.9 là thơng lượng của luồng TCP khi hoạt động cùng với lưu lượng TFRC.
Hình 4.6 Thơng lượng của TCP tại nút 2 khi khơng có lưu lượng TFRC
0 0.9 1 12 12.5 40.5
UDP
TCP t(s)
TFRC
Hình 4.7 Thơng lượng TCP tại nút 2 khi có lưu lượng TFRC
Các đồ thị hình 4.6 và 4.7 cho thấy thơng lượng của hai luồng TCP trong trường hợp 1 và 3 không quá nhau. Trong khoảng 4s đầu (khi chưa xảy ra mất gói) TCP hoạt động bình thường vì đây là giai đoạn slow-start của TCP. Sau khi xảy ra mất gói (sau thời điểm 4.5 giây) thơng lượng của TCP lúc này bắt đầu có sự khác biệt vì lúc này sự có mặt của lưu lượng TFRC với tốc độ truyền tăng dần sẽ không cho phép TCP tăng tốc độ như lúc đầu. Tuy nhiên, thơng lượng của TCP trong hình 4.7 khơng bị suy giảm nghiêm trọng so với hình 4.6. Từ đó có thể thấy TFRC hoạt động khá thân thiện với TCP, không làm sai lệch hoạt động của TCP.
Các đồ thị hình 4.6 và 4.8 cho thấy trong khoảng thời gian đầu (từ 1s đến 4.5s) chưa xảy ra mất gói, thơng lượng của TCP lớn hơn khá nhiều so với TFRC. Sau sự kiện mất gói đầu tiên, tốc độ truyền của TFRC ổn định hơn TCP. Điều này có được là do TFRC giảm tốc độ truyền dựa theo biểu thức thông lượng và không tăng tốc độ gửi quá nhanh như TCP. Đây là một trong những ưu điểm của TFRC so với TCP.
Hình 4.9 Thơng lượng của TFRC và TCP khi hoạt động cùng nhauĐồ thị hình 4.9 là thơng lượng của lưu lượng TFRC và TCP khi hoạt động cùng Đồ thị hình 4.9 là thơng lượng của lưu lượng TFRC và TCP khi hoạt động cùng nhau. Đồ thị này cho thấy TFRC tăng tốc độ gửi chậm hơn TCP trong khoảng thời gian đầu (từ 1 đến 4s) và khi xảy ra tắc nghẽn thì TFRC khơng giảm tốc độ đột ngột như TCP. Trong các khoảng thời gian sau thông lượng TFRC tăng dần và xấp xỉ bằng
thơng lượng của TCP. Có thể thống kê thơng lượng trung bình của các luồng TFRC và TCP trong các khoảng thời gian 4s như sau:
Time Throughput 0s – 4s 4s – 8s 8s – 12s TCP 0,2 0,1 0,16 TFRC 0,1 0,07 0,11 Fairness (TCP/TFRC) 2 1,43 1,45 Bảng 4.4 Độ fairness giữa TCP và TFRC
Bảng 4.4 cho thấy thông lượng TFRC tương tự với TCP (tỉ lệ TCP/TFRC khơng vượt q 2) do đó TFRC có thể hoạt động bình đẳng với TCP.
Ngồi ra, một mơ phỏng thứ hai được thực hiện tương tự như mô phỏng một nhưng băng thông được tăng lên 1Mbps và thời gian mô phỏng được tăng lên 41s.
Hình 4.10 Thơng lượng của TFRC và TCP khi thay đổi băng thông cổ chai lên 1Mbps và thời gian mơ phỏng là 41s
Hình 4.10 cho thấy khi thay đổi băng thông cổ chai từ lên 1Mbps để hạn chế tắc nghẽn tại nút 2 đồng thời tăng thời gian mô phỏng lên 41s, trong khoảng 20s đầu lưu lượng TFRC hoạt động không hiệu quả bằng lưu lượng TCP do tốc độ gửi của nó tăng chậm. Tuy nhiên, trong 20s sau của mô phỏng lưu lượng TFRC được tăng lên đáng kể và xấp xỉ lưu lượng TCP cho thấy TFRC đáp ứng chậm khi có sự thay đổi về băng thơng nhưng hoạt động của nó là tương đối ổn định và thân thiện với TCP.
Kết luận: Chương này đã tìm hiểu khái qt về phần mềm mơ phỏng mạng NS-2,
đồng thời cũng đã đưa ra một số kết quả mô phỏng và đánh giá hoạt động của TFRC. Các mô phỏng này được thực hiện với các lưu lượng TCP và TFRC ở các băng thông khác nhau và các khoảng thời gian khác nhau. Từ các đồ thị thông lượng so sánh giữa hai lưu lượng có thể thấy TFRC hoạt động bình đẳng và thân thiện với TCP. Mặc dù trong các khoảng thời gian đầu tốc độ gửi của TFRC khá thấp so với TCP nhưng xét trong tồn bộ thời gian mơ phỏng TFRC có thơng lượng tương đương TCP đồng thời tại các thời điểm xảy ra tắc nghẽn, tốc độ gửi của TFRC không giảm đột ngột như TCP do đó phù hợp với các loại lưu lượng địi hỏi độ ổn định về tốc độ. Tuy nhiên, để đánh giá toàn diện hơn hoạt động của TFRC, cần phải thực hiện với các khoảng thời gian mô phỏng dài hơn và cần thực nghiệm trên các mạng
KẾT LUẬN
Cùng với sự phát triển của các dịch vụ mạng đặc biệt là các luồng đa phương tiện thời gian thực, vấn đề quản lý tài nguyên mạng càng trở nên cấp thiết. Một trong những vấn đề cần quan tâm đó là điều khiển tắc nghẽn trong mạng. Đồ án này đã giới thiệu một cơ chế điều khiển tắc nghẽn dựa trên biểu thức TFRC phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi tốc độ truyền ổn định. Một số đánh giá giao thức bằng mô phỏng và thực nghiệm thực hiện trên công cụ mô phỏng NS-2 và trên các mạng thực tế đã được đưa ra cho thấy tính khả thi khi triển khai giao thức này trên mạng. Ngoài ra, đồ án cũng giới thiệu những đề xuất cải tiến TFRC để nó hoạt động tốt hơn trong các mạng lai – hướng phát triển của hệ thống mạng hiện tại và tương lai.
Đồ án đã nghiên cứu được:
- Vấn đề điều khiển tắc nghẽn trong mạng với hai cơ chế chính là AIMD mà đại diện là TCP và điều khiển nghẽn dựa trên biểu thức mà đại diện là TFRC
- Cơ chế hoạt động của giao thức TFRC
- Một số kết quả đã được nghiên cứu và các cải tiến của giao thức trong mơi trường lai có dây – không dây.
- Thực hiện mô phỏng bằng công cụ NS-2 trong các điều kiện mạng khác nhau Với những kết quả đã được nghiên cứu và các kết quả thu được trong hai mơ phỏng với một cấu hình gồm 6 nút và các băng thơng cổ chai khác nhau (0,3Mbps và 1Mbps), các thời gian mô phỏng khác nhau (15s và 41s) có thể thấy TFRC đã cải thiện được tính ổn định về tốc độ gửi (trong khi TCP chưa thực hiện được điều này) và hoạt động thân thiện, bình đẳng với TCP (hệ số tỉ lệ không vượt quá 2). Tuy nhiên, các nghiên cứu trong đồ án này mới chỉ được thực hiện với các luồng unicast. Những thay đổi của giao thức khi triển khai với các luồng multicast vẫn là một hướng mở.
Đồ án có thể được phát triển với những nghiên cứu sâu hơn về hiệu suất giao thức TFRC cũng như việc triển khai giao thức này trong các luồng multicast, trong các mạng lai và những mơ phỏng với các cấu hình mạng phức tạp hơn cũng như trong các thử nghiệm trên mạng thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[1] S.Floyd, M.Handley, J.Padhye and J. Widmer, “TCP Friendly Rate Control (TFRC): Protocol Specification”, January 2003, Networking Group RFC 3448.
[2] Floyd, S ., Handley, M., Padhye, J. and J. Widmer, “Equation-Based Congestion Control for Unicast Applications”, August 2000, Proc.ACM SIGCOM 2000.
[3] Qi Li, Di Chen, Yuncai Liu and Lina Zheng, “Jitter Ratio Based TFRC Scheme In Wireless-Wired Hybrid Network” IEEE Communication Magazine, 2006.
[4] Bin Zhou, Cheng Peng Fu, Victor O. K. Li, “TFRC Veno: An Enhancement of TCP Friendly Rate Control over Wired/Wireless Networks” IEEE Communication Magazine, Oct, 2007.
[5] Qi Li, Di Chen, “Analysis and Improvement of TFRC Congestion Control Mechanism”, IEEE Communication Magazine, Sept, 2005.
[6] Thạc sĩ Nguyễn Xuân Khánh, Trung tâm đào tạo bưu chính viễn thơng II, “Tài liệu tham khảo TCP/IP căn bản “, tháng 11, 2004.
[7] Cao Huy Phương, Hoàng Đăng Hải, “Điều khiển chống tắc nghẽn trong các mạng NGN – Tồn IP”, tạp chí bưu chính viễn thơng, tháng 10-2005.
[8] http://en.wikipedia.org/wiki/TCP