802.11e hỗ trợ đảm bảo chất lươ ̣ng di ̣ch vu ̣ tốt hơn hẳn so với chuẩn mạng LAN không dây IEEE 802.11. Trong thí nghiê ̣m 4.2, tôi tiếp tu ̣c khảo sát và đánh giá về khả năng hỗ trơ ̣ đảm bảo di ̣ch vu ̣ của cơ chế EDCA sử du ̣ng trong IEEE 802.11e dựa vào quan sát sự biến thiên của thông lượng và độ trễ đầu cuối – đầu cuối của các lưu lượng có các mức ưu tiên khác nhau khi thay đổi tải đi vào mạng.
Hình 4.7 mô tả mô hình mô phỏng cho thí nghiệm 4.2 dựa trên mạng hỗn hợp có dây và không dây chuẩn IEEE 802.11e hỗ trợ EDCA. Mô hình mạng bao gồm một trạm có dây được sử dụng làm trạm nhận kết nối trực tiếp với QAP bởi một đường truyền song công (duplex) với tốc độ 100Mpbs, độ trễ 2ms và sử dụng thuật toán hàng đợi DropTail.
64
Khác với thí nghiệm 4.1, ở đây tôi khảo sát và đánh giá sự biến thiên của thông lượng, độ trễ đầu cuối khi tải đi vào mạng thay đổi. Để thực hiện mục đích này, tôi cài đặt các lưu lượng FTP, Video và Voice được sinh ra từ các ứng dụng chạy trên cùng một QSTA (QoS Station). Trong thí nghiệm, tôi sử dụng 8 trạm như vậy, các ứng dụng trên mỗi trạm sẽ sinh lưu lượng cách nhau 100s để tạo thêm tải cho mạng. Cụ thể, các nguồn sinh FTP1 (sinh lưu lượng FTP trên QSTA 1), CBR1_1 (sinh lưu lượng voice trên QSTA1), CBR2_1 (nguồn sinh lưu lượng video trên QSTA 1) sẽ bắt đầu phát tại thời điểm giây thứ 0 trong thời gian mô phỏng. Sau đó 100s, các nguồn sinh FTP2, CBR1_2, CBR2_2 là những nguồn sinh FTP, voice và video sẽ phát từ QSTA2. Cứ như vậy, khi cả 8 QSTA cùng sinh lưu lượng, tải của mạng sẽ đạt đến mức cao nhất. Bảng 4.1 mô tả các tham số sử dụng mô phỏng:
Tham số Giá trị Tham số Giá trị
Video Packet size 1280 bytes SlotTime 9 ms
Video data rate 384 Kbps SIFS 20 ms
Voice packet size 160 bytes
Voice data rate 64 Kbps
IEEE 802.11e Data rate 2Mbps
Bảng 4.1: Các tham số hệ thống sử dụng trong mô phỏng
Thực hiện mô phỏng, tổng hợp kết quả từ tệp vết ghi lại các sự kiện mạng, tôi thu đươ ̣c các số liệu và biểu diễn bằng biểu đồ sự thay đổi của thông lượng (hình 4.8) và độ trễ đầu cuối – đầu cuối (hình 4.9) của các lưu lượng theo sự thay đổi của tải đưa vào mạng.
65
Biểu đồ 4.8 và 4.9 cho thấy 3 giai đoạn biến đổi của thông lượng trung bình của các lưu lượng theo tải đưa vào mạng:
Giai đoạn tải đƣa vào mạng là nhẹ (từ thời điểm giây thứ 0 đến thời điểm giây thứ 200 của mô phỏng): Băng thông trung bình và độ trễ đầu cuối cho lưu lượng Video, Voice được đảm bảo. Trong giai đoạn này, khi tải của mạng là rất nhẹ (chỉ có một trạm phát, từ thời điểm giây thứ 0 đến thời điểm giây thứ 100), thông lượng trung bình lưu lượng Video, Voice được đáp ứng ở mức yêu cầu (lần lượt là 64Kbps và 384 Kbps), độ trễ đầu cuối nhỏ. Đường biểu diễn thông lượng trung bình và độ trễ đầu cuối rất mượt cho thấy thăng giáng về thông lượng và độ trễ nhỏ. Lưu lượng FTP, nhờ giao thức tầng giao vận đã phát tối đa, chiếm dụng tốt băng thông còn thừa. Khi tải của mạng tăng lên nhưng vẫn nhẹ (có hai trạm cùng phát, từ thời điểm giây thứ 100 đến giây thứ 200), thông lượng trung bình và độ trễ đầu cuối lưu lượng Video và Voice vẫn được đảm bảo. Tuy nhiên đường biểu diễn thông lượng trung bình và độ trễ trung bình cho đường video không còn mượt như trước song vẫn đảm bảo cho các yếu tố thăng giáng. Thông lượng trung bình của lưu lượng FTP giảm nhanh chóng, nhường băng thông cho các lưu lượng có độ ưu tiên cao hơn.
Hình 4.9: Sƣ̣ biến thiên độ trễ đầu cuối – đầu cuối các lƣu lƣợng theo tải đƣa vào mạng.
Giai đoạn tải đƣa vào mạng dần đến ngƣỡng quá tải (từ thời điểm giây thứ 200 đến giây thứ 300): Chỉ có lưu lượng Voice với mức ưu tiên cao nhất được đảm bảo cả về băng thông và độ trễ. Từ biểu đồ 4.8 và 4.9 ta thấy thông lượng dành cho lưu lượng Voice vẫn tăng đều giống như giai đoạn trước, độ trễ tăng nhẹ, song vẫn được đảm bảo. Lưu lượng Video có tăng, tuy nhiên không đạt mức yêu cầu. Độ trễ của lưu lượng Video tăng lên cao (cỡ 1s), không còn được đảm bảo. Các đường biểu diễn thông
66
lượng và độ trễ cho lưu lượng Video cũng thăng giáng mạnh cho thấy độ thăng giáng cũng không còn được đảm bảo. Trong giai đoạn này, thông lượng lưu lượng FTP giảm tới mức rất thấp, độ trễ tăng nhanh.
Các nghiên cứu tương tự trên IEEE 802.11 cũng chỉ ra khi tải mạng từ mức trung bình dần tới ngưỡng quá tải, thông lượng, độ trễ đầu cuối và độ thăng giáng của mọi lưu lượng đều bị xấu đi, không thể đảm bảo được chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng video và voice [3, 4, 10]. Tuy nhiên, khi tải mạng đạt mức trung bình (giai đoạn tải mạng nhẹ, từ thời điểm giây thứ 100 đến giây thứ 200), EDCA IEEE 802.11e vẫn đảm bảo QoS được cho các lưu lượng Video và Voice. Đến khi mạng đạt ngưỡng quá tải, EDCA IEEE 802.11e vẫn đảm bảo QoS được cho lưu lượng Voice. Đây là một cải tiến cho thấy sự vượt trội về đảm bảo QoS của IEEE 802.11e so với IEEE 802.11.
Giai đoạn mạng quá tải (giai đoạn sau thời điểm thứ 300s): Đến giai đoạn này, chất lượng dịch vụ cho tất cả các lưu lượng đều không còn đảm bảo được. Trong đầu giai đoạn này (từ thời điểm giây thứ 300 đến giây thứ 400), thông lượng lưu lượng Voice được đảm bảo nhưng độ trễ đầu cuối và độ thăng giáng không được đảm bảo, các ứng dụng voice cần phải có những cơ chế buffer để cải thiện và đảm bảo chất được chất lượng của ứng dụng. Thông lượng Video không giảm xuống mặc dù lưu lượng Video được phát nhanh hơn, độ trễ đầu cuối cao (từ 3-5s) không thể chấp nhận cho các ứng dụng dạng video. Với lưu lượng FTP, độ trễ đầu cuối tăng rất nhanh và cao, thông lượng thu được rất thấp (trên thực tế, kết nối TCP sẽ bị ngắt).
Càng tăng tải mạng, thông lượng của lưu lượng Video và Voice đo được đều bị giảm xuống, hiệu suất truyền thông cũng giảm. Kết nối TCP của các ứng dụng FTP bị ngắt (trong hình 4.6 ta thấy không còn đường biểu diễn cho lưu lượng FTP). Độ trễ của Video, Voice đều tăng cao, không thể chấp nhận được đối với các ứng dụng dạng này dù sử dụng các chiến lược buffer. Tuy nhiên, sự xấu đi của các đại lượng dịch vụ của Voice ở mức ưu tiên cao ít hơn so với của Video ở mức ưu tiên thấp hơn. Điều đó chứng tỏ sự hoạt động hiệu quả của cơ chế EDCA trong việc phân loại và xử lý ưu tiên cho các dòng lưu lượng cần đảm bảo chất lượng dịch vụ nhiều hơn (cần ưu tiên xử lý cao hơn).
67
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO