Chương 1 : Tổng quan các vấn đề cần nghiên cứu
2.3 Xác định các tham số cơ bản của mơ hình phân tích
2.3.1 Xác suất gói tin bị thất lạc từ điểm đến điểm
Do UDP không phải là giao thức đáng tin cậy cho việc truyền dữ liệu trên mạng, các gói tin bị thất lạc trong q trình chuyển giao sẽ khơng thể lấy lại được. Do đó, các ứng dụng dạng D và E sẽ mất gói dữ liệu trong q trình chuyển giao. Các ứng dụng dạng B và C có thể chạy trên TCP. Do giao thức TCP là giao thức tin cậy, các gói tin bị thất lạc trong q trình chuyển giao có thể được truyền lại qua phương thức truyền lại gói tin của TCP. Cho nên những ứng dụng của hai dạng này sẽ khơng bị mất gói tin trong q trình chuyển giao.
Trong mạng BcN, một kết nối hồn chỉnh được thực hiện thơng qua nhiều chặng, với các môi trường vật lý khác nhau, có thể bao gồm cả hữu tuyến và vô tuyến. Do vậy chất lượng của dịch vụ sẽ phụ thuộc vào chất lượng kết nối toàn tuyến, và các giao thức được sử dụng trên các kết nối đó.
Định lý 2.1: Giao thức kết nối vơ tuyến quyết định chất lượng của hệ thống, với xác suất thất lạc gói tin điểm tới điểm giữa MH và HA được xác định như sau:
p ((2 - p ) p )( n 2
+n) K(1 - p )
= 1 - 1 - pf f f 2
r c
Chứng minh: Để tìm được xác suất gói tin bị thất lạc từ điểm đến điểm giữa MH và HA (hay
CH), đường dẫn từ HM đến HA (hay CH) sẽ được chia ra hai phần: kết nối vô tuyến từ MH đến BS, và kết nối hữu tuyến từ BS đến HA (hay CH). Gọi pw và pc lần lượt là xác suất lỗi gói của kết
nối vơ tuyến giữa MH và BS và của kết nối hữu tuyến giữa BS và HA. Theo định luật tổng xác suất, xác xuất lỗi gói tồn bộ của hệ thống là:
p = 1 - (1 - pw ) (1 - pc ) (2.1)
Trong thực tế, kết nối vô tuyến thường chịu ảnh hưởng của các hiệu ứng fading, shadowing và thường được mơ hình hóa bởi phân bố Rayleigh trong khi kết nối hữu tuyến được mơ hình hóa bởi kênh nhiễu trắng (AWGN), do đó ta có p w pc , dẫn đến:
p= 1 - (1- pw )(1 - pc ) = 1- (1- p w - p c + p w pc ) = p w + pc + p w pc pw
Hình 2.1 : Các kết nối Vơ tuyến và Hữu tuyến giữa CH/HA, BS và MH
Tiếp theo, để xác định biểu thức p trong trường hợp khơng có giao thức kết nối vơ tuyến (RLP) và có kết nối vơ tuyến RLP. Đặt Lp và Lf là độ dài của gói tin (thơng thường là gói tin
Lp
IP) và độ dài của frame ở lớp kết nối. Số lượng frame trên gói tin là K = . Trong trường
L
f
hợp khơng sử dụng giao thức RLP, xác suất gói tin bị thất lạc trên kết nối vơ tuyến sẽ là:
p wnr = 1 - (1 - p f )k
ở đây pf là tỉ lệ các frame lớp kết nối bị lỗi. Do đó, xác suất gói tin bị thất lạc điểm tới điểm pnr giữa MH và HA (hay CH) trong trường hợp khơng sử dụng RLP có thể tính được bằng p = pnr và pw = pwnr trong cơng thức (2.1). Do đó, pnr sẽ là:
p = 1 - (1 -
p )
K (1 - p ) (2.2)
nr f c
Khi RLP được sử dụng, xác suất gói tin bị thất lạc trên kết nối vơ tuyến pwr được tính như sau:
( n 2 +n) K (2.3)
p w r = 1 - 1 - p f ((2 - p f ) p f ) 2
Ở đây, n là số lần tối đa truyền lại frame bị lỗi qua lớp kết nối. Thông thường, n=3 cho RLP [8].
Thay pw = pwr và p=pr .vào (2.1), ta có xác suất gói tin bị thất lạc điểm đến điểm giữa MH và HA (hay CH) pr sẽ là: p ((2 - p ) p )( n 2 +n) K(1 - p ) (2.4) = 1 - 1 - p f f f 2 r c
Ở đây, pf là FER ở lớp kết nối và K là số lượng của frame lớp vật lý trên số gói tin.
Ta dễ dàng thấy được pr < pnr , do vậy xác suất mất gói tin khi sử dụng giao thức kết nối vô tuyến RLP bé hơn khi không sử dụng RLP, nghĩa là chất lượng hệ thống (QoS) khi sử dụng RLP sẽ tốt hơn.