CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT GIAO THỨC TCP TRÊN MẠNG CÓ ĐƯỜNG TRUYỀN ADSL
4.3.1 MÔ PHỎNG VỚI MẠNG MÀ MÁY CỦA NGƯỜI SỬ DỤNG NỐI TRỰC TIẾP VỚI INTERNET QUA ADSL
Trong các mô phỏng đầu tiên này, chúng tôi thực hiện việc đánh giá thông lượng chuẩn hoá khi thực hiện truyền tải số liệu trên chặng ADSL bằng giao thức TCP, thông qua mạng mô phỏng máy của người sử dụng nối với Internet qua ADSL như trong hình 4.4. Giả sử, người sử dụng (trạm 0) đang tải một tập tin từ Internet (trạm 3) sử dụng giao thức truyền tệp FTP thông qua giao thức truyền tải TCP Reno. Cùng lúc đó, người này còn sử dụng một
số thao tác khác như: chat, Webcam,…. Giả sử các thao tác này tương đương với một dòng lưu lượng có tốc độ không đổi. Chúng tôi sử dụng giao thức UDP với nguồn sinh lưu lượng có tốc độ không đổi - CBR (Constant Bit Rate) để mô tả dòng dữ liệu này, dòng dữ liệu này có hướng từ người sử dụng (trạm 0) lên Internet (trạm 3).
Hình 4.4 Cấu hình mạng mô phỏng LAN truy cập Internet qua ADSL Để đánh giá hiệu suất hoạt động của TCP trên mạng mô phỏng kể trên chúng tôi thực hiện hàng loạt mô phỏng và thay đổi tốc độ dòng CBR. Cụ thể, chúng tôi thay đổi dòng CBR từ 32-128Kbps. Việc thay đổi tốc độ này tương ứng với việc giảm thông lượng của kênh biên nhận của giao thức TCP. Sau đó, đo thông lượng chuẩn hóa trên đường truyền ADSL hướng từ trạm 2 đến trạm 1. Đại lượng thông lượng chuẩn hoá được sử dụng ở đây là tỉ số của thông lượng đo được trên dung lượng cực đại của kênh truyền (giá trị cụ thể ở đây là 2Mbps) [2]. Ngoài ra, chúng tôi còn đánh giá các tham số khác ảnh hưởng đến hiệu suất cũng như chất lượng dịch vụ đó là độ trễ trung bình giữa các gói tin đến đích (mean packets delay) và jitter trung bình.
Tương tự như vậy chúng tôi cũng thực hiện hàng loạt mô phỏng khác cũng sử dụng giao thức TCP Reno nhưng có kết hợp với một lọc ACK tại
2
ADSL 2Mbps, 10ms 128Kbps, 20ms
2.048Mbps, 20ms Full Duplex 10Mbps, 5ms TCP
Full Duplex
Sink
1 3 0
FTP
UDP CBR
Null
hướng từ 1 về 0 (chúng tôi gọi giao thức này là TCP Asym). Các kết quả mô phỏng sẽ được dẫn ra trong các bảng 4.1. Và được biểu diễn dưới dạng đồ thị hình 4.5.
Bảng 4.1 Thông lượng chuẩn hóa ứng với mô phỏng LAN kết nối Internet qua ADSL
CBR rate
(Kbps) 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 TCP
Asym 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 TCP Reno 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95
CBR rate
(Kbps) 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 TCP
Asym 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 TCP Reno 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.94 0.93 0.92
CBR rate
(Kbps) 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 TCP
Asym 0.95 0.95 0.95 0.95 0.94 0.94 0.94 0.93 0.93 0.93 0.92 0.92 TCP Reno 0.90 0.89 0.88 0.87 0.85 0.84 0.83 0.82 0.81 0.79 0.78 0.77
CBR rate
(Kbps) 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 TCP
Asym 0.90 0.90 0.90 0.89 0.89 0.88 0.87 0.87 0.87 0.86 0.86 0.85 TCP Reno 0.76 0.75 0.73 0.72 0.71 0.70 0.68 0.67 0.66 0.65 0.64 0.62
CBR rate
(Kbps) 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 TCP
Asym 0.85 0.84 0.84 0.84 0.83 0.82 0.82 0.82 0.81 0.81 0.80 0.80 TCP Reno 0.61 0.60 0.59 0.58 0.56 0.55 0.54 0.53 0.51 0.50 0.49 0.48
CBR rate
(Kbps) 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 TCP
Asym 0.79 0.80 0.79 0.79 0.78 0.78 0.77 0.78 0.76 0.75 0.76 0.75 TCP Reno 0.47 0.49 0.49 0.49 0.50 0.50 0.49 0.49 0.48 0.46 0.46 0.44
CBR rate
(Kbps) 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 TCP
Asym 0.75 0.75 0.74 0.74 0.74 0.73 0.73 0.73 0.72 0.72 0.72 0.72 TCP Reno 0.44 0.44 0.42 0.41 0.42 0.41 0.44 0.43 0.42 0.41 0.41 0.39
CBR rate
(Kbps) 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 TCP Asym 0.71 0.70 0.71 0.71 0.71 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 0.69 0.69 TCP Reno 0.38 0.36 0.35 0.36 0.33 0.35 0.36 0.38 0.35 0.33 0.31 0.28 0.26
Hình 4.5 Thông lượng chuẩn hóa ứng với mô phỏng LAN kết nối Internet qua ADSL
Nhận xét:
Từ bảng kết quả mô phỏng và đồ thị ta thấy: khi tốc độ dòng CBR tăng lên thì thông lượng của TCP Reno giảm mạnh. Còn đối với TCP Asym thì thông lượng có giảm nhưng ít hơn. Tốc độ dòng CBR tăng tương ứng với kênh biên nhận của TCP bị giảm đi, do đó từ bảng kết quả ta có thể kết luận:
- Hai giao thức TCP Reno và TCP Asym hoạt động gần như giống nhau khi băng thông giữa hai hướng của đường truyền bất đối xứng chênh lệch nhau không quá lớn (20 lần).
- Khi sử dụng TCP Asym có cải thiện được thông lượng đáng kể so với TCP Reno, khi băng thông giữa hai hướng của đường truyền bất đối xứng chênh lệch nhau rất lớn (hơn 200 lần).
Tương tự, đối với thời gian trễ trung bình giữa các gói tin tại bên nhận khi mô phỏng các kết quả được thu gọn như bảng 4.2 và đồ thị 4.6.
Bảng 4.2 Thời gian trễ trung bình ứng với mô phỏng LAN kết nối Internet qua ADSL
CBR rate (Kbps)
Thời gian trễ trung bình giữa các gói tin (ms) TCP Asym Reno
32 4.21 4.21
62 4.28 4.83
72 4.51 5.65
82 4.78 6.82
92 5.04 8.49
102 5.28 8.77
112 5.55 9.64
122 5.73 11.00
123 5.73 10.61
124 5.75 11.34
125 5.76 12.15
126 5.75 13.02
127 5.77 14.38
128 5.81 15.69
Hình 4.6 Thời gian trễ trung bình ứng với mô phỏng LAN kết nối Internet qua ADSL
Nhận xét:
Từ bảng kết quả và đồ thị chúng ta nhận thấy rằng khi tốc độ dòng CBR tăng cao thì độ trễ trung bình giữa các gói tin tăng mạnh khi sử dụng TCP Reno còn đối với TCP Asym thì tăng không đáng kể. Từ đó ta rút ra kết luận:
- Khi không sử dụng các cơ chế giảm lưu lượng kênh biên nhận đối với đường truyền có tính bất đối xứng cao thì độ trễ trung bình giữa các gói tin
tăng lên đáng kể ảnh hưởng nhiều đến chất lượng dịch vụ đối với các giao thức truyền tải số liệu.
Tiếp theo là đánh giá jitter, các tóm tắc kết quả mô phỏng được đưa ra trong bảng 4.3 và biểu diễn bằng đồ thị ở hình 4.7.
Bảng 4.3 Jitter trung bình ứng với mô phỏng LAN kết nối Internet qua ADSL
CBR rate (Kbps)
Jitter trung bình TCP Asym TCP Reno
32 0.02 0.02
54 0.02 0.21
60 0.08 0.93
72 0.60 2.88
78 0.87 4.17
90 1.55 7.81
108 2.45 10.76
120 2.83 15.35
124 3.05 13.57
128 3.16 22.08
Hình 4.7 Jitter trung bình ứng với mô phỏng LAN kết nối Internet qua ADSL
Nhận xét:
Đối với jitter từ bảng 4.3 cũng như đồ thị 4.7 ta có kết luận tương tự như đối với thời gian trễ trung bình.
Tóm lại, đối với mạng mô phỏng như trên hình 4.4, khi thay tăng tốc độ dòng CBR thì giao thức TCP Reno bị ảnh hưởng nặng nề bởi việc mất các gói tin ACK trên kênh biên nhận làm giảm đáng kể thông lượng, tăng độ trễ gói tin, tăng jitter khi truyền số liệu. Vì vậy, sử dụng các giải pháp cải tiến TCP bằng phương pháp lọc ACK và phục hồi ACK ở hai đầu của đường truyền bất đối xứng là việc làm cần thiết để cải thiện hiệu suất của TCP .