3.2.2.a Kịch bản 2
Ta xây dựng một cây multicast mới cho topo mạng vật lý cũ và thực hiện việc mô phỏng truyền multicast đối với cây truyền tạo thành. Cây multicast 2 này hướng tới sự tối ưu bao gồm các tiêu chí xây dựng cây multicast như các node ở gần nhau về mặt vật lý sẽ cùng trong một nhánh, cây có sự cân bằng, các node có băng thông kết nối lớn hơn sẽ được ưu tiên nằm gần root của cây. Cây multicast này không thay đổi về độ rộng cũng như cấu trúc nhánh so với cây multicast ban đầu:
Hình 3.6: Cây multicast 2 cho mạng 12 node 7 router
Đánh giá thông lƣợng:
Sử dụng phương pháp tính thông lượng cho các node trong kich bản test này, ta thu được kết quả như sau:
Testcase 2 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 Băng Thông(Kb)
Hình 3.7: Biểu đồ đánh giá thông lượng cho cây multicast 2
Đánh giá độ trễ trung bình
Độ trễ trung bình thu được đối với trường hợp này được biểu diễn trong biểu đồ dưới đây:
Testcase 2 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S2 S3 S4 Độ trễ trung bình
Hình 3.8: Biểu đồ đánh giá độ trễ trung bình cho cây multicast 2
Tỉ lệ % (Testcase 2) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 Tỉ lệ mất gói trung bình
Hình 3.9: Biểu đồ đánh giá tỉ lệ mất gói trung bình cho cây multicast 2
3.2.2.b Kịch bản 3
Ta tiếp tục xây dựng một cây multicast mới cho topo mạng vật lý cũ và thực hiện việc mô phỏng truyền multicast đối với cây truyền tạo thành. Cây multicast này ưu tiên các lựa chọn “xấu” như các node gần nhau về mặt vật lý sẽ không được ưu tiên cùng nhánh, kết nối từ root tới node không ưu tiên về băng thông.
Hình 3.10: Cây multicast 3 cho mạng 12 node 7 routers
Đánh giá thông lƣợng:
Thông lượng của các node trong kịch bản test 3 thu được nhu trong biểu đồ sau:
Testcase 3 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 Băng Thông(Kb)
Hình 3.11: Biểu đồ đánh giá thông lượng cho cây multicast 3
Đánh giá độ trễ trung bình
Độ trễ trung bình của kịch bản test thứ 3 thu được như biểu đồ: Testcase 3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S2 S3 S4 Độ trễ trung bình
Hình 3.12: Biểu đồ đánh giá tỉ lệ mất gói trung bình cho cây multicast 3
Tỉ lệ % (Testcase 3) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 Tỉ lệ mất gói trung bình
Hình 3.13: Biểu đồ đánh giá độ trễ trung bình cho cây multicast 3
3.2.2.c So sánh kết quả của 3 kịch bản test:
Về băng thông:
So sánh kết quả thu được về thông lượng của 3 kịch bản test, ta sẽ thu được hình vẽ bên dưới: 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 Testcase 1 Testcase 2 Testcase 3
Hình 3.14: Biểu đồ so sánh băng thông của 3 cây multicast
Biểu đồ chỉ ra:
Kịch bản 2, case multicast được xây dựng theo phương thức hướng tới sự tối ưu nên thông lượng nhận được ở các node là cao nhất, mật độ phân bổ băng thông tới các node trong cây multicast đồng đều nhất.
Kịch bản 3 xây dựng theo các tiêu chí “xấu” nên các node có thông lượng thu được thấp nhất. Điều này là dễ nhận thấy do cây multicast 2 tạo thành,
nữa, với các node có băng thông nhỏ nằm gần root, lượng dữ liệu node con thứ nhất nhận được là thấp, nên dữ liệu nó chuyển xuống cho node các node con tiếp theo còn thấp hơn.
Phương pháp xây dựng cây multicast có ảnh hưởng to lớn đến chất lượng dịch vụ truyền tin multicast. Với mỗi thuật toán được triển khai, việc hướng đến sự tối ưu về băng thông nhận được là tiêu chí đánh giá cơ bản cho chất lượng dịch vụ truyền tin multicast. Trong truyền multicast tầng ứng dụng, với một giải thuật tốt và đạt gần với sự tối ưu, lượng băng thông nhận được của các node tham gia vào trong quá trình multicast cũng là khá lớn, đảm bảo chất lượng dịch vụ với truyền multicast thời gian thực.
Về độ trễ trung bình:
So sánh độ trễ trung bình của các kịch bản test, ta cũng có một biểu đồ thể hiện nhu hình vẽ sau:
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S2 S3 S4 Testcase 1 Testcase 2 Testcase 3
Hình 3.15: Biểu đồ so sánh độ trễ trung bình của 3 cây multicast
Biểu đồ về độ trễ trung bình cũng chỉ ra :
Kịch bản 2, case multicast được xây dựng theo phương pháp hướng đến sự tối ưu nên có độ trễ trung bình của các node lá trong mạng là nhỏ nhất. Với sự áp dụng các kỹ thuật xây dựng cây multicast này, các LAN có băng thông kết nối tới router lõi thấp như ADSL và leaseline cũng có độ trễ trung bình là tương đối thấp.
Kịch bản 3 có độ trễ trung bình thu được là cao nhất nhất. Con đường đi trong quá trình truyền dữ liệu đến các node lá của cây multicast này là dài
trong cùng một LAN (hoạc gần về vị trí địa lý) không nằm cùng nhánh khiến cho dữ liệu phải chuyển qua rất nhiều router trước khi đến nơi. Ngoài ra thì các kết nối có băng thông nhỏ hơn nằm gần root gây nên hiện tượng thắt nút cổ trai tại các kết nối này, làm tăng thời gian gói tin tới đích. Đây là hai nguyên nhân chính dẫn đến thời gian trễ trung bình của các gói tin đến đích là cao nhất. Trong hình vẽ ta thấy, khi cây multicast “xấu”, các node có băng thông cao và nằm trong LAN có băng thông kết nối tới router lõi cao cũng có độ trễ trung bình là khá lớn, điều này chứng tỏ kỹ thuật xây dựng cây multicast ảnh hưởng tiên quyết đến chất lượng truyền tin như thế nào.
Trong truyền tin thời gian thực, độ trễ chính là yếu tố nhạy cảm nhất về chất lượng dịch vụ. Khi thời gian trễ của gói tin lớn, tính liên tục của video nhận được sẽ không được đảm bảo. Việc cải tiến kỹ thuật xây dựng cây nhằm giảm thời gian trễ đối với các gói tin nhận được tịa các node đích là vô cùng quan trọng.
Về tỉ lệ mất gói:
Xây dựng biểu đồ thể hiện sự mất gói trong các kịch bản test ta thu được kết quả sau: 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 Testcase 1 Testcase 2 Testcase 3
Hình 3.16: Biểu đồ so sánh tỉ lệ mất gói của 3 cây multicast
Như vậy từ biểu đồ so sánh, ta nhận thấy:
Kịch bản số 2 có tỉ lệ mất gói trung bình thấp nhất. Giống như trong phần thông lượng nhận được ta thấy cây multicast 3 hướng đến các tiêu chí về
sự tối ưu nên số các gói tin nhận được là cao nhất hay tỉ lệ mất gói là nhỏ nhất.
Kịch bản test số 3 có tỉ lệ mất gói cao nhất. Rõ rằng với việc các liên kết băng thông nhỏ gần root, tỉ lệ các gói tin mà node con nhận được là thấp nên số các gói tin nó truyền xuống các node con cấp dưới hơn lại nhỏ hơn nữa. Như đã nói trong các phần trước, việc mấy gói tin chủ yếu xảy ra tại kết nối giữa các router của các LAN. Trong kịch bản này, cây multicast được xây dựng mà yếu tố về vật lý là “xấu” nên số lượng kết nối router mà dữ liệu phải đi qua là lớn dẫn tới việc mất gói cao.
Trong truyền tin multicast, việc mất mát gói tin được chấp nhận tuy nhiên tỉ lệ quá cao khiến chất lượng dịch vụ truyền giảm đi rõ rệt. Với kịch bản này, tỉ lệ mất gói nằm trong khoảng 60-90 % là quá cao dẫn đến chất lượng video nhận được trong truyền multicast thời gian thực sẽ rất kém.
Nhận xét chung:
Trên đây ta đã so sánh và đánh giá chất lượng dịch vụ của 3 cây truyền multicast với cùng một topology vật lý. Với mỗi một thiết kế overlay network khác nhau, ta thu được các kết quả về băng thông, độ trễ cũng tỉ lệ mát gói khác nhau. Có thể nhận thấy sự phụ thuộc và tương quan lần nhau giữa chất lượng dịch vụ truyền multicast với thiết kế mạng overlay network là tương đối rõ rệt. Cây multicast hướng tới sự tối ưu về thiết kế như các node có vị trí địa lý gần nhau thì ở cùng một nhánh, các node có băng thông lớn hơn thì ở gần root… có chất lượng dịch vụ truyền tin mulicast tốt nhất và ngược lại, cây multicast tạo thành với các tiêu chí “xấu” cho ta chất lượng dịch vụ tồi nhất. Nhằm nâng cao chất lượng truyền multicast thỏa mãn điều kiện về băng thông thu được là lớn nhất, độ trễ trung bình và tỉ lệ mất gói tin là nhỏ nhất, việc thiết kế các giải thuật truyền giữa các node, thuật toán xây dựng cây, là một vấn đề cực kỳ quan trọng.
3.2.3 Truyền IP multicast
Tiếp theo chúng ta sẽ xây dựng một chương trình mô phỏng truyền IP multicast. Với topo vật lý và thông số kết nối giống như đã mô phỏng với truyền multicat tầng ứng dụng ở trên, sử dụng bộ mô phỏng NS-2 để truyền IP multicat cho topology vật lý ban đầu:
Hình 3.17: Hình mô phỏng IP multcast
Đánh giá thông lƣợng:
Thông lượng của các node trong truyền IP multicast sẽ được thể hiện như trong biểu đồ sau:
IP Multicast 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 Thông lượng
Hình 3.18: Biểu đồ đánh giá thông lượng IP multicast
Đánh giá độ trễ trung bình
IP Multicast 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 Độ trễ trung bình
Hình 3.19: Biểu đồ đánh giá tỉ lệ mất gói trung bình IP multicast
Đánh giá tỉ lệ mất gói: IP Multicast 0 5 10 15 20 25 30 35 40 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 Tỉ lệ mất gói trung bình (%)
Hình 3.20: Biểu đồ đánh giá độ trễ trung bình với IP multicast
Nhận xét về IP multicat:
Với một topology vật lý như ban đầu, tốc độ truyền multicast là như nhau nhưng rõ ràng chất lượng dịch vụ truyền IP multicat là thực sự hiểu quả. Tỉ lệ mất gói trung bình với tốc độ truyền này (1.5 Mbs) là hơn 30 % với ADSL (có kết nối LAN với router lõi là 1 Mb), còn với cáp quang và đường leaseline thì gần như bằng không. Thông lương mà các node nhận được cũng rất lớn, băng thông các node trong cùng một LAN (vị trí địa lý gần nhau) gần như bằng nhau, độ trễ nhỏ ngay với cả ADSL cho thấy chất lượng dịch vụ rất tốt. Bây giờ ta sẽ so sánh các thông số về chất lượng dịch vụ của IP multicast với kịch bản test thứ hai
vượt trội của IP multicast.
So sánh về thông lượng nhận được:
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 IP Multicast Aplication Layer Multicast (2)
Hình 3.21: Biểu đồ so sánh thông lượng ALM multicast với IP multicast
So sánh về độ trễ trung bình: 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 IP Multicast Aplication Layer Multicast (2)
Hình 3.21: Biểu đồ so sánh độ trễ trung bình giữa IP multicast và ALM multicast
0 10 20 30 40 50 60 70 80 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 IP Multicast Aplication Layer Multicast (2)
Hình 3.22: Biểu đồ so sánh tỉ lệ mất gói trung bình giữa IP multicast và ALM multicast
Như chúng ta đã chỉ ra trong phần tổng quan so sánh giữa IP multicast và ALM multicast. IP multicast giúp chúng ta có được thuận lợi về băng thông cao cũng như độ trễ của gói tin truyền đến các node nhận là thấp. Từ biểu đồ so sánh, thông lượng nhận được của IP multicast cao gần gấp 2 lần so với ALM multicast. Độ trễ trung bình trong truyền IP multicast cũng thấp hơn rất nhiều so với ALM multicast. Ngoài ra, với tốc độ truyền dữ liệu này, IP muticast có tỉ lệ rớt gói cực thấp chỉ xấp xỉ 1 % (với optical cable và leasline) và 33% (với ADSL) trong khi đó tỉ lệ mất gói trung bình của ALM multicast thường lớn hơn 50 % (với optical cable và leaseline) và xấp xỉ 60% (với ADSL). Tuy nhiên trong thực tế triển khai IP multicast là phức tạp và tốn kém cũng như chưa kể đến sự hộ trợ về truyền multicast với tất cả các router trong mạng. Application layer multicast có thông lượng thu được tại các node đích nhỏ hơn, độ trễ và tỉ lệ mất gói lớn hơn nhưng việc triển khai giao thức truyền tại các node ứng dụng (end host hoặc proxy) giúp cho việc thực hiện và triển khai trên thực tế là khả thi hơn. Tuy nhiên kéo theo đó, do các node ứng dụng biết ít thông tin về tầng mạng hơn là các router nên cây multicast tầng ứng dụng thường không có độ tối ưu bằng IP multicast.