2.3.1 Giới thiệu cỏc phương phỏp đỏnh giỏ
Để đỏnh giỏ chất lượng mạng gồm cú cỏc phương phỏp đỏnh giỏ thường được sử dụng như là đo và phương phỏp mụ phỏng, phương phỏp mụ phỏng được trỡnh bày ở phần chương cuối của đồ ỏn. Sau đõy em xin trỡnh bày cỏc phương phỏp đo.
Tổ chức viễn thụng quốc tế ITU-T đó đưa ra cỏc khuyến nghị về cỏc phương phỏp đo hiệu năng mạng, trong hai khuyến nghị là M.2301 và O.211 đó đưa ra cỏc phương phỏp đo hiệu năng mạng theo đú thỡ :
Sử dụng những phương phỏp đơn giản như ICMP PING hoặc Traceroute cú thể chỉ đo trễ quay vũng (IPRTD) và trễ một chiều, dĩ nhiờn khụng chớnh xỏc bằng trễ một vũng trong mạng gúi. Hai vấn đề khỏc khi sử dụng PING là chức năng response PING trong bộ những bộ định tuyến phải tắt để giảm cỏc hacker tấn cụng và giảm những tấn cụng từ chối dịch vụ (DoS). Thậm chớ nếu được kớch hoạt, PING cú mức ưu tiờn nhỏ nhất trong tiến trỡnh định tuyến gúi tin. Trước đõy trễ được đo bằng PING khụng đỳng với những hiểu biết trễ về lưu lượng của khỏch hàng. Thực tế là PING thực ra chỉ là phộp đo cơ sở, nhưng hữu ớch để kiểm tra kết nối. Vỡ thế cú hai phương phỏp tiếp cận cơ bản để đo hiệu năng mạng được định nghĩa trong khuyến nghị M.230. Hai phương phỏp đú là "xõm nhập" (intrusive "và "khụng xõm nhập" (non-intrusive) tương đương với thuật ngữ "chủ động" (active) và "thụ động" (passive) được sử dụng bởi IETF. Một vài cỏc tham số hiệu năng cú thể chỉ sử dụng được với phộp đo intrusive, nhưng
một vài tham số khỏc chỉ sử dụng được với phộp đo non-intrusive, và cú những tham số sử dụng được cả hai phộp đo này như minh hoạ sau đõy, vớ dụ sử dụng giỏm sỏt MIP trong bảng sau :
Bảng 5/M.2301 – Cỏc tham số hiệu năng với phộp đo Intrusive và Non-intrusive Tham số chất lượng Kỹ thuật đo Intrusive Kỹ thuật đo Non-Intrusive
Trễ truyền gúi (IPTD) √
Biến động trễ (IPDV) √
Tỷ lệ lỗi gúi (IPER) √ √
Tỷ lệ tổn thất (IPLR) √ √
Tỷ lệ bỏ qua (IPDR) √
2.3.2 Phương phỏp đo hiệu năng Intrusive (sử dụng cỏc gúi tin kiểm tra)
Phương phỏp đo hiệu năng Intrusive thường chốn cỏc gúi tin kiểm tra được đan xen với cỏc luồng lưu lượng giữa hai điểm đo MPs (Measurement Points ). Phương phỏp đo này cho phộp khảo sỏt chi tiết cỏc tham số hiệu năng riờng, vớ dụ trễ một chiều (one-way) sử dụng nhón thời gian cho cỏc gúi tin, ảnh hưởng của kớch cớ gúi tin và số lượng gúi tin tới hiệu năng mạng.
Cần lưu ý rằng phương phỏp đo intrusive làm tăng lưu lượng cho mạng vỡ thế việc bảo dưỡng mạng phải được tiến hành để đảm bảo rằng sử dụng cỏc phương phỏp đo này khụng gõy tắc nghẽn và làm mất cỏc gúi tin của khỏch hàng. Một vấn đề quan trọng nữa là khi thực hiện phương phỏp đo mà lưu lượng khỏch hàng quỏ thấp thỡ kết quả đo khụng được cụng nhận.
Luồng gúi tin để đo và chu kỳ đo phải tương thớch với dịch vụ ứng dụng được hỗ trợ. Độ dài của gúi tin và những đặc trưng của gúi tin, và khoảng cỏch giữa những lần đo cần nghiờn cứu thờm.
2.3.3 Phộp đo hiệu năng Non-intrusive (sử dụng giỏm sỏt MIP)
Hiệu năng mạng cú thể được đỏnh giỏ bằng sự truy vấn đến tất cả cỏc bộ định tuyến để thu được cỏc thống kờ hiệu suất và do đú đạt được dạng thời gian thực và tỏc động của nú đến mạng trờn lưu lượng truyền qua mạng. Cỏc dữ liệu cú sẵn được liệt kờ trong RFC 1213 [6] và RFC 2011 [8]. RFC 1213 [6] đó được cập nhật bởi RFCs 2011
[8], 2012 [9] và 2013 [10] nhưng chỉ RFC 2011 [8] là được ỏp dụng trong khuyến nghị này. RFCs 1213[6] và 2011 [8] bao gồm những số liệu thống kờ giao diện, số liệu thống kờ IP, số liệu thống kờ ICMP, số liệu thống kờ TCP, số liệu thống kờ EGP và số liệu thống kờ SNMP, chỉ những số liệu thống kờ giao diện và số liệu thống kờ IP được sử dụng để đo hiệu năng, bởi vỡ chỳng bao gồm tất cả lưu lượng của tất cả cỏc loại dữ liệu và chỳng khụng bị ảnh hưởng bởi sự khỏc biệt giữa cỏc giao thức khỏc nhau (vớ dụ sự truyền lại cỏc gúi tin theo giao thức TCP ).
Phương phỏp đo này cú ưu điểm ở chỗ là giảm thiểu tỏc động trờn lưu lượng của khỏch hàng và kiểm tra tất cả đường truyền qua mạng. Những vấn đề về cỏc đường kết nối hoặc cỏc bộ định tuyến cú thể được phỏt hiện nhanh chúng. Tuy nhiờn cần phải lưu ý rằng phộp đo non-intrusive cú thể thực hiện được chỉ với một IPOD (IP operator domain) vỡ thật khú hoặc phức tạp cho một nhà khai thỏc để truy nhập vào cỏc bộ định tuyến của IPOD khỏc. Những kết quả của phộp đo non-intrusive cú thể được trao đổi giữa những người điều khiển kết nối qua một giao diện TMN X.
Áp dụng giỏm sỏt MIP cho một miền IPOD được miờu tả trong bảng sau:
Bảng 6: Định nghĩa lớp QoS IP và tham số hiệu năng mạng với cỏc tham số cho những đường liờn kết đơn giữa cỏc bộ định tuyến
Tham số QoS Class Trễ truyền gúi tin một chiều (IPTD) Biến động trễ (IPDV) Tỷ lệ tổn thất gúi tin (IPLR) Tỷ lễ lỗi gúi tin (IPER) Tỷ lệ bỏ qua gúi tin (IPDR) Class 0 5 + P (ms) (**) FFS 5.4 ì 10−5 5.4 ì 10−6 5.4 ì 10−5 Class 1 8 + P (ms) (**) FFS 1.5 ì 10−5 1.5 ì 10−6 1.5 ì 10−5 Class 2 5 + P (ms) (**) U 5.4 ì 10−5 5.4 ì 10−6 5.4 ì 10−5 Class 3 8 + P (ms) (**) U 1.5 ì 10−5 1.5 ì 10−6 1.5 ì 10−5 Class 4 27 + P (ms) (**) U 1.5 ì 10−5 1.5 ì 10−6 1.5 ì 10−5 Class 5 U U U U U
+ (*) : một số ứng dụng như MPEG-2 cú thể yờu cầu trễ truyền gúi nhỏ hơn (5 ì 10−5).
+ "U" : chưa được xỏc định, tức là kết quả đo cho cỏc trường hợp này cú thể kộm hơn với mong muốn.
+ FFS : chỉ tiờu này đang được xem xột đề xuất
+ Cỏc giỏ trị trong bảng được xỏc định với kớch thước gúi tin lớn nhất 1500 byte và dung lượng đường kết nối tương đương E1 hoặc T1. Trường hợp dung lượng đường kết nối lớn hơn, kớch thước gúi tin dựng để đo nhỏ hơn thỡ kết quả đo cú thể nhỏ hơn chỉ tiờu trong bảng.
+ (**) Nếu khoảng cỏch giữa cỏc OBRG trong một IPOD vượt quỏ 200 km thỡ giỏ trị chỉ tiờu phải cộng thờm tham số P. Tham số P được xỏc định bằng cỏch nhõn khoảng cỏch giữa hai OBRG (tớnh theo km) với 5, chia cho 1000 và làm trũn xuống đến hàng đơn vị. Mỗi đơn vị được tớnh tương đương với 1 ms do trễ truyền lan theo khoảng cỏch..
+ Yếu tố phụ thuộc khoảng cỏch P, trong trường hợp khoảng cỏch giữa hai mạng thành phần quỏ lớn, cú thể gõy ra kết quả đo trễ toàn trỡnh vượt quỏ chỉ tiờu trong bảng 1. Theo ITU-T, trễ truyền lan do khoảng cỏch kết nối mạng khụng được vượt quỏ 137 ms với QoS classes 1, 3, 4 và 5; 50 ms đối với QoS classes 0 và 2. Vớ dụ với đường truyền qua vệ tinh cú khả năng khụng đạt chỉ tiờu độ trễ. Trường hợp này sẽ khụng thể đảm bảo được chất lượng một số dịch vụ trờn IP cú yờu cầu cao về chất lượng mạng.
2.4 Kết luận chương II
Trong chương này em đó đưa ra cỏc tham số để đo hiệu năng mạng được định nghĩa trong khuyến nghị Y.1540 của ITU-T, chỉ tiờu để đỏnh giỏ cỏc tham số được nờu rừ trong khuyến nghị Y.1541 của ITU-T và cỏc phương phỏp đo được nờu ra trong khuyến nghị M.2301 và O.211 của ITU-T.Cỏc tham số này được dựng làm tiờu chuần để đỏnh giỏ chất lượng mạng mà trong phần chương 3, chương cuối của đồ ỏn mà em sẽ trỡnh bày sau đõy.
CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG BẰNG Mễ PHỎNG (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.1. Lựa chọn cụng cụ mụ phỏng OPNET Modeler 11.5
Hiện nay trong điều kiện hạ tầng mạng phỏt triển với qui mụ đồ sộ, việc nghiờn cứu trờn lý thuyết và đưa vào thực hành cần phải qua kiểm nghiệm kỹ càng. Và một trong những bước kiểm nghiệm đầu tiờn là trờn phần mềm mụ phỏng. Cỏc phần mềm mụ phỏng hiện nay đang là cụng cụ rất hữu ớch giỳp cỏc nhà nghiờn cứu và vận hành mạng kiểm nghiệm lại cụng trỡnh nghiờn cứu của mỡnh. Núi về mụ phỏng mạng, chỳng ta cú thể biết tới cỏc phần mềm được sử dụng rộng rói như NS, OPNET, GNS… Trong đú, OPNET là một phần mềm được rất nhiều trường đại học hàng đầu trờn thế giới sử dụng do khả năng mụ phỏng và tương thớch đạt hiệu quả cao.
OPNET là một cụng cụ phần mềm mạnh được sử dụng để mụ phỏng mạng, đó được cỏc nhà nghiờn cứu khoa học trờn thế giới đỏnh giỏ cao và những kết quả mụ phỏng bằng OPNET đó được cụng nhận trờn nhiều tờ bỏo cũng như diễn đàn cụng nghệ thế giới. OPNET chứa một lượng thư viện rất lớn về cỏc mụ hỡnh mạng, mụ hỡnh node, mụ hỡnh liờn kết, bao trựm từ mạng hữu tuyến cho tới mạng vụ tuyến, với rất nhiều cỏc giao thức mạng sẵn cú. OPNET được thiết kế với cơ sở dữ liệu phõn lớp và hướng đối tượng, dựa trờn nền tảng bộ ngụn ngữ lập trỡnh C/C++, tuy vậy OPNET lại cú giao diện gắp thả, tạo điều kiện tương tỏc dễ dàng hơn cho việc sử dụng để nghiờn cứu và mụ phỏng mạng.
Hỡnh 3.1 Cụng cụ mụ phỏng mạng OPNET Modeler
Ngoài việc mụ phỏng mạng và cỏc giao thức của mạng, OPNET cũn cung cấp cho ta nhiều cụng cụ cho phộp phõn tớch và tớnh toỏn cỏc tham số hiệu năng mạng, tớnh toỏn trễ, khởi tạo lưu lượng, so sỏnh qua đồ thị… rất linh hoạt.
3.2. Xõy dựng kịch bản mụ phỏng đo cỏc tham số hiệu năng trong mạng MAN-EMAN-E MAN-E
3.2.1. Khởi tạo mạng
Xõy dựng topo mạng bao gồm cỏc Switch, và client như trong hỡnh 3.2. Ứng dụng được sử dụng trong bài mụ phỏng là VoIP. Liờn kết giữa cỏc Switch chọn (tốc độ 100 Mbps), giữa cỏc client với nhau là 100 Mbps.
Hỡnh 3.2 là mụ hỡnh mạng. Trong mụ hỡnh này cú 2 loại lưu lượng : Lưu lượng VoIP từ F1_C1⇒F2_C2
F2_C1⇒F3_C2 F3_C1 ⇒F1_C2
Hỡnh 3.2 Topo mạng sử dụng trong bài mụ phỏng
3.2.2 Cài đặt cỏc tham số
Thiết lập lưu lượng thoại với cỏc tham số là mó hoỏ thoại G.711 thiết lập application cho voice pcm, voice peframe per packet là 5, profile cứ 1s sinh 1 cuộc thoại và với cỏc bước thiết lập là:
Khởi tạo một mụ hỡnh mới:
- Khởi động OPNET⇒chọn Newtừ thực đơn Menu.
- Chọn Project và nhấp OK ⇒ Đặt tờn mụ hỡnh là Doan_Danhgia, và đặt tờn
hoạt cảnh là VoIP⇒nhấp OK.
- Trong hộp thoại Startup Wizard: Initial Topology, chọn Create Empty
Scenario ⇒ nhấp Next ⇒ Chọn Enterprise trong danh mục Network Scale
⇒nhấp Next ba lần⇒ nhấp OK. Thiết lập mụ hỡnh:
làm việc như hỡnh 3.1, một Application Config, một Profile Config, 10
ethernet_wksn, ba Switch 3300 của 3com ( lấy trong mụ hỡnh node của
vendor).
- Đổi tờn cỏc đối tượng như hỡnh 3.1 và lưu mụ hỡnh vào ổ cứng. Cấu hỡnh cỏc ứng dụng :
- Nhấp phải chuột lờn biểu tượng Applications ⇒ Edit Attributes ⇒ bung thư mục Application Definitions và đặt Rows là 1.
- Chuyển tới row(0) ⇒Đặt Name là VoIP ⇒ bung cõy thư mục Description ⇒
gỏn đặc tớnh voice ⇒ nhấp trỏi chuột lờn đặc tớnh voice và chọn Edit từ thực đơn kộo xuống ⇒ gỏn G711 cho encoder scheme⇒ gỏn 5 cho voice Frames (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
per packet. Đặt Type of Service là Best Effort(0) ⇒ nhấp OK. Hỡnh 3.3 minh họa thiết lập tham số cho VoIP.
-
Cấu hỡnh cỏc hồ sơ:
- Nhấp phải chuột lờn biểu tượng Profile ⇒Edit Attributes ⇒bung thư mục thuộc tớnh Profile Configuration ⇒đặt rows là 1.
- Chuyển tới row(0) ⇒ đặt Profile name là VoIP ⇒bung cậy thư mục
Applications ⇒thiết lập rows(1) ⇒đặt no offset cho start time offset ⇒thiết lập End of Profile cho Duration. Thiết lập thời gian sinh ra cỏc cuộc thoại và cứ sau 1s sinh ra một cuộc thoại. Hỡnh 3.4 minh họa cho việc thiết lập tham số cho VoIP.
Hỡnh 3.4 Cài đặt cỏc thuộc tớnh cho Profile
-Thiết lập cỏc tham số cho Switch:
Thiết lập như hỡnh dưới. Vỡ hai tham số BPDU và packet service ảnh hưởng đến khả năng chuyển mạch của switch.
Hỡnh 3.5 Cài đặt cỏc tham số cho switch
-Thiết lập lưu lượng nền:
Hỡnh 3.6 Thiết lập lưu lượng nền
Cỏc lưu lượng nền thiết lập bằng cỏch sử dung ip_traffic_flow ở trong internet toolbox. (sử dụng bốn luồng ip_trafic_flow). Mỗi luồng traffic flow thiết lập tham số như hỡnh 3.6 (hai tham số quan trọng là traffic bit/s và traffic packet/s). Bốn luồng thiết lập tương tự nhau hoặc giống nhau cũng được.
- Thiết lập cỏc mỏy trạm :
Với cỏc mỏy trạm F1_C1, F2_C1, F3_C1, thiết lập hai tham số quan trọng là supported profile ( để lấy profile) và destination preference ( thiết lập đớch nhận voip- vỡ ở đõy cú 3 node nhận VoIP -> cần chỉ chớnh xỏc node nào nhận trong acctual name). Như trong hỡnh 3.7 thiết lập cho mỏy trạm F1_C1, hai mỏy trạm F2_C1, F3_C1, thiết lập tương tự.
Hỡnh 3.7 Thiết lập cỏc tham số cho cỏc mỏy trạm F1_C1
Cỏc F1_C2, F2_C2, F3_C3 thiết lập support service : VoIP như hỡnh dưới đõy thiết lập cho mỏy trạm F1_C2. Hai mỏy trạm cũn lại thiết lập tương tự.
Hỡnh 3.8 Thiết lập tham số cho mỏy trạm F1_C2
Chọn kết quả mụ phỏng:
- Nhấp phải chuột lờn bất kỡ vị trớ nào trong khụng gian làm việc và chọn
Select Individual Statistics từ thực đơn vừa bung ra. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Trong hộp thoại Choose Results, bung cõy thư mục Global Statistics và đỏnh dấu chọn cỏc tham số thống kờ như biểu diễn ở hỡnh 3.9.
- Trong thư mục Link statistics mở cõy thư mục point-to-point chọn
throughput (bit/s) theo cả 2 hướng.
- Lưu mụ hỡnh lại. Đặt cấu hỡnh mụ phỏng:
- Nhấp trỏi chuột lờn biểu tượng ⇒ cửa sổ Configure Simulation xuất hiện.
- Đặt tham số Duration bằng 450, đơn vị là second(s). - Nhấp Applyvà lưu mụ hỡnh lại.
Hỡnh 3.9 Tập hợp cỏc tham số kết quả mụ phỏng
3.3. Khảo sỏt kết quả mụ phỏng
Tớnh toỏn số cuộc gọi theo kịch bản :
Số cuộc gọi = ( thời gian 150) 3 3 ( Vỡ tại 150s đó cú 3 cuộc gọi được tạo ra, và cứ sau 1s lại tăng lờn 1 cuộc gọi.
Lưu lượng nền được kớch hoạt ở thời điểm 160s.
Vớ dụ tại thời điểm xảy ra loss là 4s24 = 264s -> số cuộc thoại là ( 264 3 3 = 114 3 3 = 345 cuộc tương đương 34500 packet /s ( mỗi cuộc thoại pcm cú 50packet/s 1 hướng -> 2 hướng cú 100 packet)
Hỡnh 3.10 Trễ truyền gúi tin
Trong hỡnh này trục tung là biểu thị thời gian trễ end-to-end của voice được tớnh bằng giõy(sec). Trục hoành biểu thị thời gian mụ phỏng được tớnh bằng phỳt (minute).
Hỡnh 3.11 Biến động trễ
Trong hỡnh này trục tung biểu thị biến động trễ được tớnh bằng giõy, trục hoành biểu thị thời gian mụ phỏng được tớnh bằng phỳt (minute)
Hỡnh 3.12 Lưu lượng gửi và lưu lượng nhận
Trong hỡnh này trục tung biểu thị tổng số gúi tin gửi và nhận được tớnh bằng packet tương đương với số cuộc thoại của mạng, trục hoành là thời gian mụ phỏng được tớnh bằng phỳt. Với đường màu đỏ là lưu lượng nhận, đường màu xanh dương là lưu lượng gửi.
Hỡnh 3.10 là trễ truyền gúi tin (IPTD), khi số cỏc cuộc thoại tăng lờn thỡ IPTD cũng tăng lờn theo thời gian, nhưng khi số cuộc thoại tăng lờn khoảng 367 cuộc thỡ do năng lực xử lý của switch cú hạn và tải càng tăng nờn xảy ra mất gúi càng tăng mà trễ chỉ tớnh ở những gúi đó gửi đến đớch nờn trễ giảm và ảnh hưởng lớn đến chất lượng thoại. Theo khuyến nghị Y.1541 của ITU-T để đỏnh giỏ chất lượng mạng thỡ với thoại sử dụng lớp 0 và IPTD < 100 ms. Tại thời điểm 4s21 thỡ số cuộc gọi mà mạng hỗ trợ là