Your SlideShare is downloading. ×
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Tailieu.vncty.com   danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Tailieu.vncty.com danh gia-chat_luong_dich_vu_tren_mang_wireless_lan.

124

Published on

http://tailieu.vncty.com/index.php

http://tailieu.vncty.com/index.php

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
124
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
7
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. B GIÁO D C VÀ ÀO T O TRƯ NG I H C BÁCH KHOA HÀ N I --------------------------------------- LU N VĂN TH C SĨ KHOA H C ÁNH GIÁ CH T LƯ NG D CH V TRÊN M NG WIRELESS LAN NGÀNH: X LÝ THÔNG TIN VÀ TRUY N THÔNG MÃ S :3.04.38 NGÔ NG QUÝ DƯƠNG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. NGUY N KIM KHÁNH HÀ N I 2008
  • 2. L i c m ơn Trư c h t, tôi xin g i l i c m ơn c bi t nh t t i TS. Nguy n Kim Khánh, B môn K thu t máy tính, Khoa Công ngh thông tin, Trư ng i h c Bách Khoa Hà N i, ngư i ã nh hư ng tài và t n tình hư ng d n ch b o tôi trong su t quá trình th c hi n lu n văn cao h c. Tôi cũng g i l i c m ơn t i Trung tâm ào t o Sau i h c và các th y cô giáo trong Khoa Công ngh thông tin, Trư ng i h c Bách Khoa Hà N i ã t n tình gi ng d y và truy n t nh ng ki n th c, nh ng kinh nghi m quý báu trong su t 2 năm h c Cao h c. Xin g i l i c m ơn sâu s c t i ban lãnh o công ty AI&T là nơi tôi công tác, ã t o m i i u ki n giúp tôi hoàn thành cao h c. Cu i cùng tôi xin dành m t tình c m bi t ơn t i gia ình và b n bè, nh ng ngư i ã luôn luôn bên c nh tôi, ng viên, chia s cùng tôi trong su t th i gian h c cao h c cũng như quá trình th c hi n lu n văn này. Hà N i, tháng 3 năm 2008 Ngô ng Quý Dương
  • 3. Ngô i ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 M cl c 1M u.................................................................................................................1 1.1 B i c nh nghiên c u ............................................................................................1 1.2 N i dung nghiên c u............................................................................................2 1.3 C u trúc lu n văn ................................................................................................3 2 Gi i thi u m ng c c b không dây......................................................................4 2.1 Khái ni m m ng c c b không dây WLAN.......................................................4 2.2 Phân lo i m ng c c b không dây......................................................................5 2.3 Các chu n c a IEEE 802.11x v m ng WLAN .................................................7 2.4 Giao th c i u khi n truy nh p phương ti n 802.11MAC ............................10 2.4.1 Khái ni m khung th i gian tr ng ........................................................................... 10 2.4.2 Giao th c a truy nh p c m nh n sóng mang tránh xung 2.4.3 Giao th c i u khi n truy nh p phương ti n DCF................................................. 16 2.5 t CSMA/CA............. 12 nh d ng khung truy n ...................................................................................18 2.6 Giao th c trao i khung tin cơ b n ................................................................19 2.7 Như c i m c a giao th c DCF .......................................................................20 2.8 K t chương .........................................................................................................21 3 Ch t lư ng d ch v trên m ng WLAN 802.11 ...................................................23 3.1 T ng quan v ch t lư ng d ch v .....................................................................23 3.1.1 Khái ni m ch t lư ng d ch v ................................................................................ 23 3.1.2 Ki n trúc Ch t lư ng d ch v ................................................................................. 24 3.2 Các cơ ch m b o ch t lư ng d ch v ..........................................................25 3.2.1 Phân lo i ng d ng m ng....................................................................................... 25 3.2.2 Các tham s Ch t lư ng d ch v ............................................................................ 27 3.2.3 Các cơ ch 3.3 m b o Ch t lư ng d ch v ................................................................ 28 Ch t lư ng d ch v trên cho VoIP trên môi trư ng m ng WLAN ...............29 3.3.1 3.3.2 Tr u cu i – bi n u cu i.......................................................................................... 32 i tr ....................................................................................................... 34 QoS trong m ng Wireless LAN
  • 4. Ngô ii ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 3.3.3 T l m t gói ........................................................................................................... 34 3.3.4 Các tiêu chí ch quan ............................................................................................. 35 3.3.5 Các tiêu chí khách quan ......................................................................................... 35 3.4 nh d ng Header gói tin VoIP trong m ng 802.11 .......................................36 3.5 K t chương .........................................................................................................37 4 Gi i thi u IEEE 802.11e ...................................................................................38 4.1 T ng quan...........................................................................................................38 4.2 Giao th c Hybrid Coordination Function.......................................................38 4.3 Cơ ch ph i h p truy nh p kênh tăng cư ng EDCA .....................................39 4.3.1 Các lo i truy nh p-AC ........................................................................................... 39 4.3.2 Các 4.3.3 Ki n trúc và 4.4 c i m c a EDCA ....................................................................................... 40 nh d ng nh ng khung tin quan tr ng c a 802.11e ......................... 50 K t chương .........................................................................................................54 5 Phân tích hi u qu c a ch t lư ng d ch v cho m ng 802.11 ..........................56 5.1 Phân tích hi u năng ch t lư ng d ch v c a m ng IEEE 802.11 DCF .........56 5.2 Phân tích hi u năng ch t lư ng d ch v c a m ng IEEE 802.11E................60 5.3 Phân tích hi u năng Bianchi trên môi trư ng 802.11.....................................62 5.4 Công th c Bianchi cho phân tích QoS v i DCF MAC protocol....................65 5.4.1 5.5 Trư ng h p gi a các tr m ch trao i d li u Voice............................................ 65 K t chương .........................................................................................................69 6 Các k t qu phân tích và ánh giá ....................................................................71 6.1 B mô ph ng NS-2 .............................................................................................71 6.1.1 Tri n khai m ng không dây IEEE 802.11 trong NS-2 ........................................... 72 6.1.2 Tri n khai VoIP trong NS-2................................................................................... 74 6.2 K t qu c a vi c tri n khai VoIP trên IEEE 802.11.......................................74 6.2.1 Th c hi n tho i VoIP v i codec G.711 ................................................................. 75 6.2.2 Th c hi n tho i VoIP v i codec G.729 ................................................................. 77 6.2.3 Th c hi n tho i VoIP v i 802.11e......................................................................... 78 6.3 K t chương .........................................................................................................81 QoS trong m ng Wireless LAN
  • 5. Ngô ng Quý Dương iii Cao h c XLTT 2005-2007 7 T ng k t .............................................................................................................83 7.1 T ng k t ..............................................................................................................83 7.2 nh hư ng nghiên c u ti p theo .....................................................................85 QoS trong m ng Wireless LAN
  • 6. Ngô iv ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 Danh M c Hình v Hình 2-1: Thi t b không dây i n hình: Wireless Access Point và card m ng không dây .......................... 4 Hình 2-2: M ng IBSS .................................................................................................................. 5 Hình 2-3: M ng Infrastructure BSS ................................................................................................ 6 Hình 2-4: M ng d ch v m r ng ESS ............................................................................................. 7 Hình 2-5: Các thành ph n chu n trong 802.11 ................................................................................. 8 Hình 2-6: Các l p trong giao th c MAC c a 802.11 ........................................................................ 10 Hình 2-7: Cơ ch truy nh p cơ b n .............................................................................................. 11 Hình 2-8: Lư c th i gian c a CSMA/CA ................................................................................... 12 Hình 2-9: Minh ho cơ ch CSMA/CA v i backoff ........................................................................... 14 Hình 2-10: Trao v t lý i thông tin gi a hai tr m ngu n, ích và NAV ư c k t h p v i c m nh n ư ng truy n ch ra tr ng thái b n ư ng truy n. ............................................................................... 15 Hình 2-11: 802.11 DCF MAC protocol ......................................................................................... 17 Hình 2-12: IEEE MAC frame format ............................................................................................ 18 Hình 2-13 Frame Control Format ................................................................................................ 19 d ng cơ b n ................................................................................. 19 Hình 2-14: Trao i khung tin Hình 2-15: Trao i khung tin có s d ng thêm RTS và CTS ............................................................. 20 Hình 2-16: Th i gian tr trung bình. ............................................................................................. 21 Hình 3-1: Minh ho QoS - Phân chia ưu tiên v i các lưu lư ng m ng ................................................. 24 Hình 3-2: Ba thành ph n chính cho vi c tri n khai QoS.................................................................... 25 Hình 3-3: Các m c òi h i tri n khai QoS ................................................................................. 26 Hình 3-4: Single Domain Wireless Network ................................................................................... 30 Hình 3-5: ánh giá tr u cu i .............................................................................................. 32 Hình 3-6: nh hư ng c a t l m t gói v i ch t lư ng tho i .............................................................. 34 Hình 3-7: Các c p hài lòng MOS ............................................................................................. 35 Hình 4-1: B n AC cùng các b m AIFS, CW và Backoff timer tương ng. ......................................... 41 Hình 4-2: M c ưu tiên thi t l p d a trên AIFS................................................................................ 43 Hình 4-3: Contention Free Bursting (CFB) .................................................................................... 46 Hình 4-4: Cơ ch truy c p phương ti n EDCA ................................................................................ 47 Hình 4-5: Cơ ch truy nh p EDCA và tr ng thái xung QoS trong m ng Wireless LAN t trong ........................................................ 49
  • 7. Ngô ng Quý Dương Hình 4-6: Cơ ch truy nh p EDCA và tr ng thái xung v Cao h c XLTT 2005-2007 t ngoài ........................................................ 50 Hình 4-7: Ki n trúc IEEE 802.11e MAC........................................................................................ 51 Hình 4-8: MAC Header và QoS subfield ........................................................................................ 51 Hình 4-9: V trí c a hai trư ng TID và QoS Control trong ph n 802.11 MAC header ............................ 52 Hình 4-10: T p các thành t tham s c a EDCA ............................................................................. 53 Hình 4-11: Trư ng QoS Info và QoS Capability Element .................................................................. 54 Hình 5-1: Mô hình chu i Markov c a backoff window ..................................................................... 64 Hình 6-1: Cơ ch ho t ng c a NS-2 ........................................................................................... 71 Hình 6-2: Các bư c mô ph ng trên NS-2 ....................................................................................... 72 Hình 6-3: Các thành ph n trong m t mô hình node m ng không dây .................................................. 73 Hình 6-4: C u hình h th ng m ng mô ph ng ................................................................................ 74 Hình 6-5: Th i gian tr trung bình t i AP khi s d ng VoIP codec G.711 trên 802.11b .......................... 75 Hình 6-6: Th i gian tr trung bình t i AP khi s d ng G.711 v i 802.11g ............................................ 76 Hình 6-7: Th i gian tr trung bình G.729 khi s d ng 802.11g .......................................................... 78 Hình 6-8: T l r t gói t i AP khi th c hi n 802.11e theo codec G.729 ................................................ 79 QoS trong m ng Wireless LAN
  • 8. Ngô vi ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 Danh M c B ng B ng 2-1: M t s phiên b n trong b chu n IEEE 802.11 ................................................................... 8 B ng 2-2: Các tham s c a 802.11 DCF protocol ........................................................................... 16 B ng 3-1: Các codec dùng cho ng d ng tho i ............................................................................... 31 B ng 3-2: nh hư ng c a tr u cu i t i ch t lư ng tho i .............................................................. 33 B ng 3-3: nh hư ng c a tr t i Access Point t i ch t lư ng tho i .................................................... 33 B ng 3-4: nh hư ng c a Jitter v i ch t lư ng tho i ....................................................................... 34 B ng 2-3-5: Packet Header c a các gói tin VoIP ............................................................................ 36 B ng 4-1: Ánh x m c ưu tiên ngư i dùng (UP) và lo i truy nh p (AC) .............................................. 40 B ng 4-2: Giá tr m c nh cho các tham s EDCA ......................................................................... 42 B ng 4-3: Các giá tr m c nh c a s phân tranh trong 802.11e ....................................................... 44 B ng 5-1: giá tr l n nh t, nh nh t c a contention window cho 3 PHY ư c c t theo chu n 802.11: Frenquency Hopping Spread Spectrum (FHSS), Direct Hopping Squence Spread Spectrum (DSSS) và H ng ngo i (IR)................................................................................................................................ 63 B ng 6-1: S lư ng k t n i t i a cho G.729 khi không có k t n i TCP ............................................... 79 B ng 6-2: S lư ng k t n i t i a cho G.729 khi có 1 k t nôi TCP ...................................................... 80 B ng 6-3: S lư ng k t n i t i a cho G.729 khi có 2 k t nôi TCP. ..................................................... 80 QoS trong m ng Wireless LAN
  • 9. Ngô ng Quý Dương 1 Cao h c XLTT 2005-2007 Chương 1 1M u 1.1 B i c nh nghiên c u Xã h i càng phát tri n nhu c u truy n thông c a con ngư i ngày càng cao, chính vì v y mà lĩnh v c này liên t c ư c t p trung nghiên c u và phát tri n trong nhi u năm qua. Do nh ng l i ích v tính linh ho t và ti n l i khi s d ng nên các chu n không dây ngày càng ư c ng d ng ph bi n, m i chu n k thu t u có nh ng ưu và như c i m v ph m vi ph sóng, t c truy n d li u, yêu c u v th i gian th c… Tuỳ t ng yêu c u c th mà chúng ta s d ng các k thu t khác nhau. Hi n nay, h th ng m ng c c b không dây IEEE 802.11 Wireless Local Area Network (WLAN) là m t trong nh ng công ngh m ng không dây ư c tri n khai r ng rãi nh t trên toàn th gi i. Thành công c a IEEE 802.11 ch y u n t tính hi u qu , giá thành r , d dàng l p t, tri n khai và t c truy n d li u khá cao. Cùng ra i trong s phát tri n c a nhu c u liên l c giao ti p xã h i, các ng d ng truy n thông a phương ti n - multimedia ang kh ng nh vai trò và ý nghĩa quan tr ng c a mình m t cách m nh m . Các ng d ng truy n thông a phương ti n xu t hi n nhi u nơi, nhi u lúc và trong nhi u lĩnh v c, t i s ng thư ng nh t, giao ti p liên l c, gi i trí và giáo d c: VoIP, Movie Streaming, Video Conference … Do ó s k t h p gi a tính linh ho t và ti n l i c a m ng không dây WLAN và nhu c u s d ng l n c a các ng d ng a phương ti n tr thành m t xu hư ng t t y u, y ti m năng. Như ta ã bi t, v i nh ng ti n b c a công ngh hình nh, âm thanh cùng v i mong mu n c a ngư i dùng thì các ng d ng a phương ti n luôn luôn có nhu c u s d ng ư ng truy n c v t c và ch t lư ng vư t trư c kh năng áp ng c a phương ti n. ây chính là câu h i mà bài toán ch t lư ng d ch v c n ph i gi i quy t. Trên m ng WLAN, cơ ch gi i quy t truy nh p phương ti n truy n th ng 802.11 MAC không có kh năng h tr nh ng ng d ng a phương ti n luôn òi h i m b o v ch t lư ng d ch v (QoS) cho nh ng yêu c u v tính n nh, th i gian và tin c y v truy n d li u. Vi c thi u kh năng h tr ch t lư ng d ch v trong 802.11 t o ra m t khi m khuy t l n khi ta mu n tri n khai nh ng ng d ng QoS trong m ng Wireless LAN
  • 10. Ngô ng Quý Dương 2 Cao h c XLTT 2005-2007 truy n thông a phương ti n hi n i trên n n công ngh m ng không dây 802.11. V i nh ng òi h i c p thi t như v y, ã có khá nhi u nghiên c u hư ng vào vi c t o ra kh năng h tr ch t lư ng d ch v cho 802.11 WLAN. Hi n nay c ng ng IEEE 802.11 Working Group ã xu t m t phiên b n c i ti n cho 802.11 – phiên b n 802.11e – có kh năng h tr ch t lư ng d ch v . V i cơ ch truy nh p phương ti n Enhanced Distributed Channel Access (EDCA), phiên b n 802.11e ã có s phân bi t lo i d li u b ng cách gán cho m i lo i m t m c ưu tiên tuỳ theo yêu c u ch t lư ng d ch v c a lưu lư ng. M i m c ưu tiên s s d ng m t t p các tham s tác ng vào quá trình truy nh p ư ng truy n. B ng cách này, 802.11e có th cung c p ư c kh năng h tr ch t lư ng d ch v d a trên vi c phân ph i truy nh p ư ng truy n. Bên c nh ó, áp d ng hi u qu m ng WLAN thì v n c n có nh ng nghiên c u ch ra ư c nh ng tác ng và năng l c c a h th ng khi tri n khai v i nh ng ng d ng th i gian th c có òi h i riêng, kh t khe. Ví d : ng d ng VoIP v i tính năng òi h i tương tác cao, hai chi u nhưng ơn “phương ti n” ch có tho i. Tóm l i vi c nghiên c u ánh giá hi u qu c a QoS trên h th ng WLAN là c n thi t, trong ó ng d ng th i gian th c mà ta ch n VoIP là i di n, chúng ta ph i tìm ra ư c nh ng nhu c u riêng tuỳ thu c lo i hình nh m áp ng úng òi h i c a ng d ng và ây cũng là m c ích hư ng t i khi th c hi n lu n văn này. 1.2 N i dung nghiên c u Trong khuôn kh lu n văn, tác gi xin ư c trình bày nghiên c u c a mình v các v n như sau: • Nghiên c u khái quát hoá mô hình tho i Voice over IP trên m ng WLAN • Phân tích và ti p c n m t s yêu c u riêng cho ng d ng tho i VoIP thông qua vi c s d ng mô hình ư c lư ng có so sánh v i k t qu c a th c nghi m và mô ph ng. • T p h p và ánh giá nh hư ng c a 802.11 MAC lên ch t lư ng c a VoIP. • ánh giá và xu t m t s bi n pháp nh m cái thi n ch t lư ng d ch v cho ng d ng VoIP d a trên nh ng k t qu thu th p ư c. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 11. Ngô ng Quý Dương 3 Cao h c XLTT 2005-2007 1.3 C u trúc lu n văn Lu n văn ư c chia thành 7 chương • Chương 1: Gi i thi u chung v lu n văn, b i c nh nghiên c u và tài c a lu n văn. nh hư ng • Chương 2: Gi i thi u m ng không dây theo chu n 802.11 và nh ng khái ni m trong m ng c c b không dây 802.11 • Chương 3: Gi i thi u các khái ni m ch t lư ng d ch v trong m ng không dây theo chu n 802.11 và nh ng yêu c u v ch t lư ng d ch v trong m ng WLAN IEEE 802.11, c bi t là nh ng yêu c u cho d ch v tho i. • Chương 4: Gi i thi u v chu n IEEE 802.11, h tr ch t lư ng d ch v trên n n IEEE 802.11 • Chương 5: Trình bày v nh ng phương pháp ánh giá hi u năng ch t lư ng d ch v c a m ng không dây WLAN • Chương 6: Xây d ng h th ng mô ph ng, phân tích thông s ch t lư ng d ch v . Th c hi n vi c phân tích và t ng h p k t qu thu ư c t h th ng mô ph ng ánh giá hi u năng c a h th ng ch t lư ng d ch v . • Chương 7: T ng k t và ánh giá nh ng k t qu t ư c trong quá trình th c hi n nghiên c u và xu t hư ng nghiên c u ti p t c phát tri n cho tài. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 12. Ngô ng Quý Dương 4 Cao h c XLTT 2005-2007 Chương 2 2 Gi i thi u m ng c c b không dây 2.1 Khái ni m m ng c c b không dây WLAN M ng c c b không dây Wireless Local Area Network – WLAN là m t h th ng m ng máy tính c c b (LAN), s d ng sóng i n t vô tuy n làm phương ti n v n t i thông tin gi a các máy tính trong cùng m ng. Các c t c a m ng WLAN ư c mô t chi ti t b i b chu n IEEE 802.11. ây là t p h p bao g m r t nhi u tiêu chu n cho truy n thông trên m ng c c b không dây (WLAN), ư c th ng nh t và ra b i c ng ng IEEE LAN/MAN Standards Committee v i d i ph 5GHz và 2.4 GHz. B chu n 802.11 bao g m các k thu t i u ch vô tuy n s d ng m t s giao th c cơ b n. Trong ó ph bi n nh t là các giao th c 802.11b và 802.11g, là nh ng b n c p nh t thêm vào cho phiên b n 802.11 g c u tiên. Hình 2-1: Thi t b không dây i n hình: Wireless Access Point và card m ng không dây Ngoài ra trong h th ng WLAN chúng ta còn m t s khái ni m sau: Tr m không dây – Wireless LAN Station Tr m không dây (STA), khái ni m cơ b n và chung nh t, ư c nh nghĩa là b t kỳ thi t b nào có tính năng c a giao th c 802.11: bao g m MAC, PHY và m t k t n i phương ti n không dây. Thông thư ng thì các tính năng này ư c t trong ph n c ng và ph n m m c a card giao ti p m ng (NIC). QoS trong m ng Wireless LAN
  • 13. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 5 M t máy tr m không dây có th là laptop PC, thi t b c m tay, Acces Point (AP). T p d ch v cơ s - Basic serice set(BSS) T p d ch v cơ s ư c hi u như nh ng kh i cơ b n xây d ng nên m ng không dây, là t p h p bao g m m t s lư ng b t kỳ các tr m không dây 802.11 2.2 Phân lo i m ng c c b không dây H th ng m ng WLAN ư c chia thành m t s d ng cơ b n như sau: IBSS (Independent Basic Service Set):T p d ch v cơ s cl p M t IBSS là m t nhóm các tr m 802.11 liên l c tr c ti p v i nhau (th y nhau theo nghĩa quang h c) và như v y ch liên l c ư c trong kho ng th y nhau. IBSS còn ư c c p n như là m t m ng ad-hoc b i vì v cơ b n thì nó là m t m ng không dây peer-to-peer (ngang hàng). M ng không dây nh nh t có th là m t IBSS v i hai tr m STA. STA peer-peer connections STA STA STA Hình 2-2: M ng IBSS c bi t, IBSS ư c xem là m t s ít các tr m ư c thi t l p cho nh ng m c ích c th và t n t i trong th i gian ng n. Ví d : xây d ng m ng có th i gian s ng ng n ph c v cho h i ngh . QoS trong m ng Wireless LAN
  • 14. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 6 Infrastructure BSS:T p d ch v cơ s Infrastructure BSS có i m khác bi t v i IBSS là s d ng m t Access Point (access point). Access point là i m trung tâm trong quá trình truy n thông gi a các tr m trong Infrastructure BSS, các tr m client (khách) không liên l c tr c ti p v i nhau mà chúng liên l c v i nhau qua access point mà ư c access point chuy n ti p các khung d li u n tr m ích. Khi ó khu v c d ch v cơ b n tương ng v i m t Infrastructure BSS ư c nh nghĩa là nh ng i m mà t i ó có th nh n ư c tín hi u vô tuy n t access point. Access point có th ư c trang b m t c ng uplink (hư ng lên) k t n i BSS n m t m ng có dây (ví d như Ethernet uplink). C u hình m ng này còn ư c bi t n v i m t cái tên khác ó là single domain WiFi – m ng không dây ơn mi n. Wired Backbone AP Hình 2-3: M ng Infrastructure BSS ESS (Extended Service Set): T p d ch v m r ng BSS có th s d ng trong văn phòng nh ho c gia ình nhưng không th s d ng trong khu v c l n. 802.11 cho phép xây d ng m ng không dây kích thư c l n b ng cách liên k t các BSS vào m t ESS. Các BSS k t n i v i nhau vào m t m ng QoS trong m ng Wireless LAN
  • 15. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 7 ư ng tr c t o thành m t ESS. T t c các access point trong ESS ư c gán cùng giá tr nh n d ng d ch v (SSID: Same Service Identifier – nh danh t p d ch v ). IEEE 802.11 không c t m t k thu t ư ng tr c c bi t, nó ch yêu c u m ng ư ng tr c cung c p m t t p các d ch v c th . Các tr m trong cùng ESS có th liên l c v i nhau th m chí các tr m này có th nh ng khu v c d ch v khác nhau và th m chí có th di chuy n gi a các khu v c này v i nhau. các tr m trong ESS liên l c v i nhau, môi trư ng không dây ph i ho t ng như m t k t n i l p 2 riêng l . Access point ho t ng như bridge. Vì v y truy n thông tr c ti p gi a các tr m trong m t ESS yêu c u m ng ư ng tr c gi ng như là k t n i l p 2. Wired Backbone AP AP BSS2 BSS1 Hình 2-4: M ng d ch v m r ng ESS 2.3 Các chu n c a IEEE 802.11x v m ng WLAN T t c nh ng m ng trong chu n 802.11x u bao g m thành ph n MAC và PHY: - MAC: t p các quy t c xác nh n d li u. nh giao th c truy c p môi trư ng và truy n - PHY: chi ti t thông tin v giao th c truy n và nh n d li u. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 16. Ngô ng Quý Dương 8 Cao h c XLTT 2005-2007 Hình 2-5: Các thành ph n chu n trong 802.11 B ng thông tin dư i ây s mô t cho chúng ta m t s trong b chu n IEEE 802.11 c t quan tr ng B ng 2-1: M t s phiên b n trong b chu n IEEE 802.11 c t cơ b n 802.11-1997 (802.11 legacy) Nguyên b n c a chu n IEEE 802.11 ư c ưa ra vào năm 1997 và chính th c công nh n vào năm 1999, bao g m 2 t c truy n d li u thô là 1 và 2 Mbit/s trên d i t n ISM v i t n s là 2.4 GHz. Phiên b n k th a t ó là 802.11b là phiên b n ư c phát tri n và ph d ng nhanh chóng t phiên b n g c ban u. 802.11a QoS trong m ng Wireless LAN
  • 17. Ngô ng Quý Dương 9 Cao h c XLTT 2005-2007 Phiên b n 802.11a, mô t các thông s và giao th c cho t ng v t lí, s d ng chung các giao th c core như b n chu n nguyên g c ban u. Ho t ng d i 5Ghz v i băng thông t c là 54Mbitsd/s, và làm vi c tin c y th c t kho ng 20 Mbit/s. 802.11b Phiên b n 802.11b, mô t các thông s và giao th c cho t ng v t lí và t ng MAC. Ho t ng d i 2.4Ghz v i băng thông t c là 11Mbps có thông lư ng là 4.3 Mbps. 802.11g Phiên b n 802.11g, mô t các thông s và giao th c cho t ng v t lí và MAC. ây là phiên b n h tr r ng rãi nh t hi n nay t i Vi t Nam. Ho t ng d i 2.4Ghz v i băng thông t c là 54Mbps có thông lư ng là 19Mbps. 802.11n ây cũng là m t c t cho t ng v t lý và MAC. Ho t băng thông t c là 248Mbps có thông lư ng là 74 Mbps ng d i 2.4Ghz v i 802.11e Chu n qui nh v m t s c i ti n QoS cho m ng WLAN 802.11 thông qua m t s i u ch nh l p MAC. Chu n này ư c coi là m t bư c c i ti n áng k i v i nh ng ng d ng nh y c m v i th i gian tr như VoIP hay các ng d ng Streaming Media. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 18. Ngô ng Quý Dương 10 Cao h c XLTT 2005-2007 2.4 Giao th c i u khi n truy nh p phưng ti n 802.11MAC Các giao th c 802.11 có vai trò gi ng như các giao th c khác trong l p 802.x, nó bao ph hai l p MAC và Physical trong mô hình OSI. Hình 2-6: Các l p trong giao th c MAC c a 802.11 Ngoài các tính năng thông thư ng cho t ng MAC thì giao th c MAC c a 802.11 còn có nh ng tính năng liên quan t i các giao th c t ng trên như: phân m nh, truy n l i gói tin, báo nh n. Trong giao th c 802.11 t ng MAC ư ng truy n: nh nghĩa hai phương th c truy nh p • Phương th c: Distributed Coordination Function – DCF • Phương th c: Point Coordinate Function – PCF Trong ó phương th c: Distributed Coordination Function – DCF là m t cơ ch truy nh p cơ b n, ư c xây d ng d a trên cơ ch a truy nh p c m nh n sóng mang, tránh ng (Carrier Sense Mutiple Access with Collision Avoidance – CSMA/CA). Còn phương th c PCF do hi u qu không cao và chi phí tri n khai l n nên không ư c ưa vào ng d ng s n xu t, do v y chi ti t c a giao th c s không ư c trình bày trong cu n lu n văn này. 2.4.1 Khái ni m khung th i gian tr ng Như ã trình bày trên, giao th c 802.11 xây d ng 2 cơ ch truy nh p ư ng truy n cơ b n: truy nh p ng u nhiên – Distributed Coordinator Function (DCF) và truy nh p ch nh yêu c u – Point Coordinator Function (PCF). C hai cơ ch này u có chung khái ni m v khung th i gian tr ng Chu n IEEE 802.11 nh nghĩa b n lo i khung th i gian Inter Frame Space là các kho ng th i gian tr ng ư c chèn vào gi a các frame v i nh ng m c ưu tiên khác nhau: QoS trong m ng Wireless LAN
  • 19. Ngô ng Quý Dương 11 Cao h c XLTT 2005-2007 Hình 2-7: Cơ ch truy nh p cơ b n • SIFS – Short Inter Frame Space: ư c dùng phân tách vi c truy n thông theo t ng kh i ơn (ví d c p Frame – Ack) và là lo i Inter Frame Space nh nh t. T i m i th i i m nh t nh luôn ch có t i a m t tr m tin th c hi n truy n thông. Giá tr c a SIFS là c nh v i m i lo i t ng v t lý ví d v i t ng v t lý 802.11 FH thì giá tr c a nó là 28 micro giây. • PIFS – Point Coordination IFS: ư c s d ng b i các Access Point (hay Point Coordinator) nh m giành ư c quy n truy c p vào ư ng truy n trư c các máy tr m khác. Giá tr c a PIFS ư c tính b ng giá tr c a SIFS c ng thêm m t Slot Time ( dài c a m t khe th i gian) ví d 78 micro giây. PIFS = SIFS + SLOT • DIFS – Distributed IFS: là kho ng tr ng ư c chèn thêm vào gi a các khung tin giúp cho tr m truy n tin s n sàng b t u m t phiên truy n d li u m i. DIFS = PIFS + Slot Time. Ví d : 128 micro giây. DIFS = SIFS + 2*SLOT • EIFS – Extended IFS: là m t IFS dài hơn ư c s d ng khi m t tram nhân ư c m t gói tin mà nó không hi u. Kho ng th i gian tr ng này s ư c s d ng ngăn ch n vi c m t tr m tin (tr m này không bi t ư c thông tin v th i gian truy n trong Virtual Cairier Sense) b xung t v i các packet khác c a kh i d li u hi n t i. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 20. Ngô ng Quý Dương 2.4.2 Giao th c CSMA/CA 12 Cao h c XLTT 2005-2007 a truy nh p c m nh n sóng mang tránh xung t Giao th c CSMA làm vi c v i nguyên lý: M t máy tr m phát tín hi u c m nh n ư ng truy n. N u ư ng truy n b n (ví d như có tr m khác ang truy n ch ng h n) thì tr m này s lùi l i vi c truy n thông m t kho ng th i gian nào ó. N u tr m c m nh n ư c là ư ng truy n r i thì tr m s ư c phép truy n d li u. Hình 2-8: Lư c th i gian c a CSMA/CA Ta d nh n th y lo i giao th c này c bi t hi u qu khi ư ng truy n không ph i ch u n ng t i. Khi ó nó cho phép các tr m truy n tin v i th i gian tr r t nh nhưng v i c i m c a mình thì giao th c này cũng gây ra kh năng các tr m s b xung t (cùng truy n tin vào m t th i i m) b i vì có th các tr m s cùng nh n bi t ư c ư ng truy n r i và s g i tin i cùng lúc. Do v y các tình hu ng gây xung t này c n ư c xác nh t ng MAC có th truy n l i gói tin mà không c n n s can thi p c a các l p trên, tuy nhiên nó cũng gây ra m t s tr nh t nh. Trong trư ng h p c a m ng Ethernet thì s xung t ư c nh n bi t b i các tr m truy n và khi ó nó s truy n sang tr ng thái truy n l i gói tin v i gi i thu t exponential random backoff - gi i thu t quay lùi ng u nhiên theo hàm mũ. Tuy cơ ch phát hi n xung t Collison Detection là bi n pháp vô cũng h u d ng i v i m ng Ethernet nhưng nó l i g p ph i nh ng tr ng i áng k khi tri n khai cho m ng c c b không dây v i nh ng lí do chính sau ây: 1. Vi c tri n khai cơ ch phát hi n xung t CD òi h i ph i tri n khai ư c truy n song công trên sóng radio (Full Duplex - truy n nh n tin ng th i). i u này s làm gia tăng áng k chi phí tri n khai. 2. Trong môi trư ng không dây, ta không th t ra gi thi t là m i tr m tin u có th nghe th y ư c các tr m khác ( òi h i cơ b n cho cơ ch phát QoS trong m ng Wireless LAN
  • 21. Ngô ng Quý Dương 13 Cao h c XLTT 2005-2007 hi n xung t CD) và th c t là cho dù tr m truy n nh n th y ư ng truy n r i g i tin i thì ư ng truy n xung quanh khu v c c a tr m nh n cũng không ch c ch n là r i vào th i i m ó. Do v y, trong h th ng 802.11 ngư i ta ã s d ng cơ ch tránh xung Collision Avoidance cùng v i cơ ch Positive Acknowledge như sau: t– M t tr m g i s n sàng s g i gói tin c m nh n phương ti n truy n. N u th y ư ng truy n b n thì tr m s ti n hành truy nh p sau. N u ư ng truy n r nh tr ng m t kho ng th i gian xác nh ( ư c g i là DIFS – Distributed Inter Frame Space) thì nó s ư c phép truy n tin, tr m nh n s ki m tra CRC c a gói tin nh n ư c và g i ra gói tin xác nh n (ACK). Vi c nh n ư c ACK này cũng ng nghĩa v i vi c ư ng truy n không b b n. N u tr m truy n không nh n ư c ACK thì s c g ng g i l i v i sau m t s l n t i a ư c ACK. Khi ó, ã s d ng h t s l n g i cho phép mà v n không có h i âm, nó s ng ng l i vi c truy n tin. 2.4.2.1 Exponential Backoff Alogrithm Gi i thu t Backoff ư c bi t n như là m t phương th c h u d ng cho vi c gi i quy t s xung t gi a nh ng tr m tin khác nhau ã s n sàng cho truy c p vào phương ti n truy n. Phương th c này yêu c u m i tr m ph i ch n m t giá tr ng u nhiên Random Number (n): n m gi a 0 và m t s cho trư c làm s nguyên l n dài khe th i gian tr m ch n lư t truy nh p vào phương ti n truy n và ki m tra xem trư c ó có tr m nào khác truy nh p vào hay không. Khái ni m Slot Time – khe th i gian là cách các tr m xác nh li u các tr m khác có truy nh p vào ư ng truy n t i lúc b t u c a slot trư c. Gi i thu t truy n l i theo phân ph i mũ – Exponential Backoff có nghĩa là m i tr m s ch n l y m t khe th i gian và khi có xung t x y ra thì nó s tăng lên t i a theo hàm mũ cho giá tr l a ch n ng u nhiên. H th ng chu n 802.11 nh nghĩa gi i thu t Exponential Backoff Alogrithm ư c s d ng trong nh ng trư ng h p sau: • M t station c m nh n ư c phương ti n truy n trư c khi truy n i gói tin u tiên và phưong ti n truy n ang tr ng thái b n. • Sau m i l n truy n l i gói tin – retransmission • Sau m i l n truy n tin thành công. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 22. Ngô ng Quý Dương 14 Cao h c XLTT 2005-2007 Hình 2-9: Minh ho cơ ch CSMA/CA v i backoff V i CSMA/CA ta có hai chú ý quan tr ng: - Giá tr IFS có th s d ng xác nh m c thân Frame d li u ó. c i m này s 802.11e qu n lí ch t lư ng d ch v . QoS trong m ng Wireless LAN ưu tiên c a tr m ho c b n ư c s d ng trong IEEE
  • 23. Ngô ng Quý Dương - 15 Cao h c XLTT 2005-2007 V i CSMA/CA. khi m t tr m phát hi n ra kênh b n nó s không kh i ng l i timer c a c a s phân tranh mà ch d ng timer l i và s kh i ng lai timer này khi kênh truy n ã r i. Virtual Carrier Sense – C m nh n sóng mang o: ây là cơ ch tr giúp, nh m gi m b t xác su t hai tr m b xung ư c nhau. t do không nghe Khi m t tr m truy n s n sàng g i tin, u tiên tr m s g i m t gói tin i u khi n nh ư c g i là RTS (Request To Send) trong ó có ch ra a ch g c, a ch ích và th i gian c a vi c trao i (ví d như gói tin và ACK tương ng), tr m ích (n u ư ng truy n r i) s g i l i gói tin i u khi n tr l i CTS ( Clear To Send) cũng bao g m nh ng thông tin như v y. T t c các tr m không dây khi nh n ư c gói tin RTS hay CTS, u c p nh t l i giá tr ch th Virtual Carrier Sense c a mình (còn ư c g i là NAV – Network Allocation Vector). Trong m t quãng th i gian nào ó, nó s ư c dùng cũng v i Physical Carrier Sense (C m nh n sóng mang th c) c m nh n ư ng truy n. Hình 2-10: Trao i thông tin gi a hai tr m ngu n, ích và NAV ư c k t h p v i c m nh n ư ng truy n v t lý ch ra tr ng thái b n ư ng truy n. Cơ ch này làm gi m áng k xác su t xung t trong khu v c c a tr m nh n v i m t tr m b “khu t” i v i tr m truy n. Ngoài ra do RTS và CTS là nh ng khung tin ng n nên nó cũng s làm gi m các overhead gây ra xung t c bi t là khi gói tin c n truy n có kích thư c l n hơn nhi u so v i gói RTS. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 24. Ngô ng Quý Dương 16 Cao h c XLTT 2005-2007 2.4.3 Giao th c i u khi n truy nh p phương ti n DCF Giao th c DCF – Distributed Coordination Function là giao th c cơ b n c a l p MAC 802.11. Giao th c này i u khi n vi c chia s kênh truy n gi a nhi u tr m khác nhau. Giao th c này ho t ng d a trên các phương th c CSMA/CA và 802.11 RTS/CTS: M i tr m có m t timer, m lùi khi nó th y m t slot tr ng. Timer này b ông l i khi tr m th y kênh truy n b n và quay tr l i sau m t kho ng tr c nh khi nó th y kênh r i. Khi b m b ng 0, tr m truy n tin. N u vi c truy n tin b ng , tr m s l a tr ng m t giá tr timer m i ư c b i s lên sau m i l n b ng . Vi c làm này ư c l p l i cho n khi truy n tin thành công ho c có s l n truy n l i t i a. Các tr m l a ch n giá tr tr kh i t o trong kho ng {0, 1, 2,.., CWmin-1}xIDLE. Các tham s 802.11b 802.11g DIFFS 50µs 28µs SIFS 10µs 10µs IDLE 20µs 9µs CWmin 32 16 1024 ACK 54 Mbps 48 truy n t i a 1024 11 Mbps CWmax T c 24 B ng 2-2: Các tham s c a 802.11 DCF protocol Giao th c DCF có m t s gi i h n sau: - N u có nhi u tr m liên l c cùng lúc, s xu t hi n nhi u ng do ó s làm gi m băng thông hi n t i (gi ng Ethernet s d ng CSMA/CD). - Không phân chia m c ưu tiên cho t i. - N u m t tr m “chi m” ư c ư ng truy n, nó có th lưu gi bao lâu tùy ý, n u nó truy n v i bit rate th p, thì s s d ng kênh truy n lâu, nh hư ng n các tr m khác. - Không có m b o cho ch t lư ng d ch v . d hi u chúng ta xem xét ví d dư i ây ( 802.11 DCF MAC protocol). Trong ví d chúng ta minh h a trư ng h p khi có 2 tr m A và B tranh nhau m t kênh truy n chung. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 25. Ngô ng Quý Dương 17 Cao h c XLTT 2005-2007 Hình 2-11: 802.11 DCF MAC protocol Trong ó có s phân chia th i gian như sau: Ph n (1): Trên hình v ph n (1) là ph n tr kh i t o, là th i gian mà m i tr m ph i i sau khi kênh truy n r i trư c khi có th b t u truy n d li u. Ph n tr này ư c g i là Distributed Interframe Spacing (DIFS) và trong 802.11g DIFS có giá tr 28.10-6s. Ph n (2): Kho ng th i gian tr ư c l y ng u nhiên trong t p giá tr {0, 1, 2,.., CWmin-1}xIDLE trư c khi tr m th g i i gói tin u tiên. Trong ó CWmin, IDLE là các tham s ư c cho trong giao th c. Ví d v i 11g: CWmin=16, IDLE= 9.10-6 s, kho ng th i gian tr s ư c tr n là {0, 1, 2, …, 15}x9.10-6 s. Trong ví d ta gi s c A và B cùng l a tr n m t th i gian tr như nhau. Ph n (3): A và B cùng truy n tin và b ng . C hai tr m l p l i bư c (1) i cho kênh truy n r i v i m t kho ng th i gian b ng tr kh i t o. M c ích c a ph n tr này là i m t l i báo vi c truy n thành công ư c g i i sau khi ã i m t kho ng th i gian Short Interframe Spacing (SIFS) ng n hơn DIFS. Ph n (4): Các tr m l i l y m t kho ng th i gian tr ng u nhiên ng d ng, nhưng s ư c nhân ôi d i giá tr sau m i l n b xung t. Ví d trong 11g, sau l n ng th nh t t p giá tr là {0, 1, 2, …, 31}x9.10-6 s, sau l n th 2 là {0, 1, 2, …, 63}x9.10-6 s và c th . Trên hình v , A l y giá tr tr dài hơn 3 slot so v i B. C A và B s gi m timer tr c a mình m i khi th y m t slot th i gian tr ng. Như trên hình v B ã b t u truy n d li u khi timer c a A v n còn 3 slot. B m lùi c a A s b ông l i trong su t quá trình truy n d QoS trong m ng Wireless LAN
  • 26. Ngô ng Quý Dương 18 Cao h c XLTT 2005-2007 li u c a B. Khi kênh truy n l i r i, các tr m l i b t tr oc khi chúng khôi ph c l i m lùi. Như trên u kho ng tr kh i t o Hình 2-11, sau 3 slot n a ( ư c ch ra b i ph n (4’)), tr m A truy n d li u. Chúng ta mô t các tham s cho giao th c MAC c a 802.11 cho t ng chu n 802.11a/b/g theo cùng th t c nhưng v i ơn v khác nhau như sau: • DIFS: th i lư ng ph i i sau khi kênh truy n r i trư c khi tr m khôi ph c l i vi c c nh tranh chi m kênh truy n (1). • SIFS: th i lư ng ph i i sau khi kênh truy n thành công trư c khi tr m áp ng ra m t MAC layer acknowledgement cho ACK phiên truy n d li u g n nh t • IDLE: dài c a các slot r i-idle. • CWmin: kích thư c t p kh i t o mà kho ng ch n (2). m lùi ng u nhiên ư c • CWmax: kích thư c t p l n nh t mà kho ng ng u nhiên ư c ch n và t c truy n h tr 2.5 nh d ng khung truy n nh d ng khung truy n là nh d ng cơ b n, bao g m m t s các trư ng v i th t c nh trong t t c các khung truy n MAC. nh d ng chung cho khung tin MAC trong m ng WLAN ư c mô t như hình v dư i ây: Hình 2-12: IEEE MAC frame format Trong ó: Address 1 - Recipient Address: a ch c a STA s nh n frame t c th i. Trong trư ng h p bit ToDS c a FrameControl ư c set thì ây là a ch c a AP, ngư c l i s là a ch c a tr m cu i. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 27. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 19 Address 1 – Transmitter Address: a ch c a máy tr m v t lí ã phát ra frame. N u bit FromDS ư c set thì ây là a ch c a AP, n u không ư c set thì ây là a ch c a m t tr m STA thông thư ng. Chi ti t v các trư ng c a Frame ư c miêu t trong tài li u [2] Hình 2-13 Frame Control Format 2.6 Giao th c trao i khung tin c b n Giao th c trao i khung tin cơ b n hay còn g i là Basic Frame Exchange, là giao th c yêu c u trao i gi a hai tr m m c t i thi u và ch g m hai khung tin. M t khung d li u ư c g i t ngu n n ích và xác nh n thành công tr m ích ch c n tr l i b ng m t ACK. Hình v dư i ây minh ho m t phiên trao i khung tin d a trên giao th c này. Trong ó vi c trao i ph n khung d li u và ACK là nh ng ơn v trao i cơ b n không chia nh theo giao th c MAC, và thao tác này không th b ng t do nh ng tr m khác gây ra. Hình 2-14: Trao i khung tin d ng cơ b n tránh g p ph i v n các node b n, vi c trao i gi a các tr m tin ư c có th s d ng h tr thêm hai frame i u khi n RTS (Request To Send) và CTS QoS trong m ng Wireless LAN
  • 28. Ngô ng Quý Dương 20 Cao h c XLTT 2005-2007 (Clear To Send). Như trong Hình 2-15, sau kho ng th i gian i kênh r i, tr m phát g i khung RTS yêu c u g i gói tin, áp l i tr m ích g i l i khung CTS. D a trên khung tin CTS nh n ư c, tr m ngu n s g i i khung tin ch a d li u như ph n trên. N u bên ích nh n ư c khung tin m t cách úng n thì s g i ACK h i áp và hoàn t t vi c trao ôi d li u. i v i phương th c m r ng này thì c b n khung tin trên u là nh ng thành t cơ b n, không th chia nh và vi c trao i là không th b ng t quãng b i b t kỳ m t tr m không dây nào khác. Hình 2-15: Trao i khung tin có s d ng thêm RTS và CTS M c dù cơ ch RTS/CTS gi i quy t ư c v n node n, nhưng cơ ch này l i gây ra th i gian tr l n và làm tăng m c s d ng kênh truy n v i các gói tin ACK và RTS, CTS liên t c, gây lãng phí ư ng truy n. V i RTS/CTS thì thông lư ng m ng cũng th p hơn nhi u so v i vi c s d ng cơ ch trao i gói tin cơ b n. Do v y hi n nay ph n l n các thi t b không dây 802.11 ư c t ch m c nh là không s d ng RTS/CTS, c bi t là các thi t b ph d ng cho doanh nghi p v a và nh . 2.7 Như c i m c a giao th c DCF H th ng IEEE 802.11 v cơ b n ư c xây d ng d a trên mô hình d ch v best-effort. Ví d : giao th c DCF ch truy n d li u theo kh năng t t nh t có th (best-effort) mà không ưa ra b t kỳ m t cơ ch nào m b o v các y u t như th i gian tr , r ng băng thông, t l r t gói. Do ó, t t c các ng d ng s ư c i x ng u như nhau, không quan tâm t i nh ng ng d ng có yêu c u v ch t lư ng d ch v riêng bi t. Trong 802.11 DCF không h có khái ni m phân bi t ph c QoS trong m ng Wireless LAN
  • 29. Ngô ng Quý Dương 21 Cao h c XLTT 2005-2007 v . T t c các ng d ng nh y c m v i băng thông, tr , rung pha (jitter) hay t l r t gói cũng ư c ph c v gi ng h t các ng d ng thông thư ng (best-effort). Do v y khi m ng b ngh n thì t t c các ng d ng này u có tr , t l r t gói và băng thông tương ương nhau, không h có tính phân bi t, ưu tiên. Hình v dư i ây mô t tr u cu i- u cu i, c a b n lo i lu ng d li u khác nhau ư c sinh ra t i m t tr m không dây: Voice, Video, Best Effort và Background. Hình 2-16: Th i gian tr trung bình. Như ta th y trên hình v thì c b n lo i traffic trên u có th i gian tr x p x nhau, không phân bi t lo i hình d ch v . i u này ch ng t giao th c DCF không có nh ng cơ ch m b o băng thông, th i gian tr , rung pha, hay t l r t gói cho nh ng lu ng d li u a phương ti n có m c ưu tiên cao. Vi c thi u h t kh năng cung c p QoS cho nh ng ng d ng a phương ti n t o nên m t l h ng khá l n trong vi c tri n khai m ng không dây 802.11 cho nh ng ng d ng c p cao như a phương ti n, th i gian th c. 2.8 K t chưng Trong ph n trình bàytrên, chúng ta ã lư c qua m t s khái ni m cơ b n trong h th ng m ng WLAN. H th ng m ng WLAN IEEE 802.11 s d ng cơ ch truy nh p ư ng truy n CSMA/CA và c a s phân tranh theo gi i thu t backoff. Giao th c chính ư c s d ng là DCF tuy nhiên giao th c này chưa h tr cho ch t QoS trong m ng Wireless LAN
  • 30. Ngô ng Quý Dương 22 Cao h c XLTT 2005-2007 lư ng d ch v . Giao th c EDCA ư c xây d ng trong phiên b n IEEE 802.11e nh m gi i quy t v n này, chi ti t v EDCA s ư c trình bày k hơn chương 4. Trong ph n ti p theo, ta s cùng tìm hi u m t s lý thuy t v m b o ch t lư ng d ch v - QoS. ó là nh ng hi u bi t cơ b n giúp ta gi i quy t v n ch t lư ng d ch v VoIP trên môi trư ng không dây 802.11 QoS trong m ng Wireless LAN
  • 31. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 23 Chương 3 3 Ch t lư ng d ch v trên m ng WLAN 802.11 Trong chương này, chúng ta s gi i thích khái ni m ch t lư ng d ch v (Quality of Service - QoS) và các mô hình d ch v liên quan. 3.1 T ng quan v ch t lư ng d ch v 3.1.1 Khái ni m ch t lư ng d ch v Khái ni m Qualitiy of Serivce (QoS) - ch t lư ng d ch ph , c p t i kh năng c a m t h th ng m ng có th ph c v m t s lưu lư ng m ng ư c ch n v i ch t lư ng ư c c i thi n hơn so v i các lo i lưu lư ng khác. c bi t, QoS có nh ng tính năng như cung c p các d ch v mà mà ch t lư ng c a nó ã ư c c i thi n cũng như ư c oán nh trư c, bao g m: - Cung c p băng thông v i lư ng - C i thi n tình hình m t gói tin - Qu n lí và làm gi m - Phân lu ng lưu lư ng m ng - Thi t l p ưu tiên cho các lưu lư ng trên h th ng m ng. QoS trong m ng Wireless LAN ng nh trư c m ng
  • 32. Ngô ng Quý Dương 24 Cao h c XLTT 2005-2007 Hình 3-1: Minh ho QoS - Phân chia ưu tiên v i các lưu lư ng m ng M t cách ơn gi n, ta hi u QoS là t p h p các bi n pháp, cách th c nh m m b o v ch t lư ng ph c v cho m t lo i ho c m t t p h p lưu lư ng m ng ư c ch nh. Và trong các ph n sau khi nh c n QoS ta có th ng m hi u là ây là nh ng bi n pháp nh m cung c p, h tr cho v c m b o ch t lư ng ph c v cho m t lo i hình d ch v hay lưu lư ng m ng nào y. 3.1.2 Ki n trúc Ch t lư ng d ch v có th cung c p tính năng m b o ch t lư ng d ch v gi a các u cu i trên h th ng m ng thì ta c n ph i thi t l p c u hình v i các c tính c a QoS cho h th ng m ng. Có 3 ph n cơ b n cho vi c h tr QoS trên các m ng không ng nh t: • QoS cho m t thành t m ng ơn l , bao g m các bi u, phân lo i lưu lư ng • Các k thu t báo hi u QoS ph i h p ho t u cu i gi a các thành t m ng. c trưng: hàng ng QoS phân ph i i, l p u cu i- • Các ch c năng qu n lí, chính sách QoS i u khi n, qu n tr lưu lư ng m ng u cu i khi truy n giao qua h th ng m ng QoS trong m ng Wireless LAN
  • 33. Ngô ng Quý Dương 25 Cao h c XLTT 2005-2007 Hình 3-2: Ba thành ph n chính cho vi c tri n khai QoS 3.2 Các c ch m b o ch t lư ng d ch v Trư c khi quan tâm n các tham s ư c s d ng cho QoS, ta c n tìm hi u v các lo i d ch v network ư c s d ng hi n nay: 3.2.1 Phân lo i ng d ng m ng 3.2.1.1 Các d ch v truy n s li u (Elastic traffic Application) ây là các d ch v liên quan n truy n s li u. Thư ng không òi h i yêu c u c th v ch t lư ng d ch v , không b nh y c m v i th i gian mà ch yêu c u m b o s úng n c a thông tin ư c phân ph i. Lo i hình d ch v này còn ư c bi t n như là Best Effort Serive (không h a trư c ch t lư ng d ch v , ch c g ng t i a) và No Realtime Service (không ph i tác ng v i yêu c u th i gian th c). Ví d : các ng d ng FTP, Telnet hay b t kỳ m t ng d ng nào có th làm vi c mà không b ràng bu c vi c phân ph i theo th i gian. 3.2.1.2 Các d ch v th i gian th c (Inelastic traffic Application) ây là nh ng ng d ng có yêu c u khi mà tín hi u nh n ư c ph i có th i gian tr nh hơn m t ngư ng cho trư c. Ví d như các ng d ng truy n video hay audio. Hi n nay, ngư i ta chia các d ch v Inelastic làm hai lo i: QoS trong m ng Wireless LAN
  • 34. Ngô ng Quý Dương 26 Cao h c XLTT 2005-2007 o D ch v tương tác – Interactive service: ây là lo i hình d ch v có tương tác theo hai chi u. Ví d : VoIP, Video Conference. Lo i d ch v này có yêu c u ch t lư ng d ch v nghiêm ng t nh t (nên ư c g i là Guarantee service hay hard QoS). o D ch v không tương tác – Non Interactive Service: là nh ng d ch v không có tính tương tác, thông tin ch y u là theo m t chi u. Ví d : E-learning, Video-On-Demand. Thông tin trao i có th bao g m c nh ng lưu lư ng c n có ưu tiên cao hơn so v i các lưu lư ng còn l i (th i gian lưu chuy n nhanh, băng thông trung bình cao hơn, t l r t gói tin nh i). Do v y các yêu c u c a lo i d ch v này không kh t khe như d ch v tương tác nên còn ơc g i là Differentiated service hay soft QoS. Hình 3-3: Các m c òi h i tri n khai QoS Trên ây chúng ta ã trình bày v các lo i hình d ch v c n t i s h tr c a QoS. Trong ph n ti p theo ta s tìm hi u v các khái ni m và các tham s ư c s d ng cho vi c ánh giá và theo dõi ch t lư ng d ch v : QoS trong m ng Wireless LAN
  • 35. Ngô ng Quý Dương 27 Cao h c XLTT 2005-2007 3.2.2 Các tham s Ch t lư ng d ch v 3.2.2.1 T l m t gói (Packet Error Rate-PER): T l ph n trăm gói b m t nh hư ng áng k n ch t lư ng tho i m ng IP. T l gói b m t tính b ng t l ph n trăm các gói g i t host A mà không n ư c nơi nh n cu i cùng c a nó t i host B. PER = LostPacket s _ Number Transmitte dPackets _ Number Có 3 nguyên nhân chính làm gói b m t, gi m ch t lư ng truy n d n do: - S c thi t b truy n d n. - Ð tr gói vư t quá m c ngư ng “Time to live”. - Do ngh n m ng. Khi tình tr ng ngh n m ng tăng cao, thu t toán gi i ngh n c a router s gi i phóng các hàng i c a chúng b ng cách th i h i các gói trong hàng i, i u này d n n tình tr ng m t gói. Các gói tho i b m t s t o ra các kho ng ng t trong cu c àm tho i. Tuy nhiên, trong m t s công ngh tho i IP, thu t toán mã hoá tho i cho phép n i suy ra n i dung c a 3-5% s gói b m t mà v n m b o ch t lư ng tho i. 3.2.2.2 Tr -Delay tr ư c tính b ng chênh l ch th i gian gi a th i gian gói tin xu t phát cho n th i i m nh n ư c gói tin t i i m n. Hay nói cách khác tr gói tương ng v i s sai khác th i gian t khi ngư i nói b t u nói cho n khi ngư i nghe nh n ư c âm u tiên. Theo khuy n cáo ITU-T G.114 m c ngư ng c a 400 ms cho các cu c àm tho i. Ð quá trình m ng. Do gateway t IP. tr gói theo m t chi u là tr gói trong tho i VoIP g m có 2 thành ph n chính: tr c nh do óng gói tho i và tr thay i do quá trình i và x lý gói ngang qua ó hi u s gi a m c ngư ng theo G.114 và tr c nh do h th ng o ra có th xem như là khuy n cáo cho tr gói m t chi u trong m ng QoS trong m ng Wireless LAN
  • 36. Ngô 3.2.2.3 ng Quý Dương bi n 28 Cao h c XLTT 2005-2007 i tr - Jitter bi n i tr ư c tính b ng chênh l ch v tr c a các gói k nhau. Tham s này nh hư ng n ch t lư ng truy n d n th i gian th c. Ð cho ch t lư ng tho i t t, h th ng gateway nh n ph i ráp l i như cũ các gói tho i thành lu ng tho i liên t c và th hi n lu ng tho i này m t cách u n b t ch p th i gian n c a gói thay i. S thay i th i gian n c a gói do nh hư ng bi n i tr . Phương pháp t t nh t gi m t i thi u bi n i tr là áp ng băng thông y . 3.2.2.4 Băng thông – Bandwith Băng thông là i lư ng o kh năng truy n tin c a ư ng truy n thư ng ư c tính b ng s lư ng bít thông tin có th truy n ư c trong m t giây (bps). Khác v i throuput cũng ư c tính b ng lư ng bít truy n ư c trong 1 giây (bps), nhưng l i là lư ng thông tin ư c truy n qua thi t b (nút m ng) trong m t ơn v th i gian. Trong m ng tích h p tho i và d li u thì ta ph i quy t nh băng thông cho m i d ch v d a trên cơ s băng thông hi n có. N u dành cho tho i quá ít băng thông thì ch t lư ng d ch v s không ch p nh n ư c. D ch v tho i nh y c m v i vi c thi u băng thông hơn các d ch v khác trên m ng IP. Do ó băng thông dành cho tho i và báo hi u c a nó ph i ư c ưu tiên hơn các d ch v khác. Băng thông yêu c u cho d ch v VoIP tùy thu c vào s cu c g i gi cao i m. V i t ng lo i hình d ch v thì các yêu c u v QoS s là khác nhau. Ví d v i d ch v truy n s li u thì c n PER, Bandwidth. Nhưng v i VoIP thì ta c n quan tâm c b n tham s c bi t là tr và bi n i tr . Trong ph n ti p theo chúng ta s tìm hi u v m t s cơ ch m b o ch t lư ng d ch v trên h th ng m ng máy tính. 3.2.3 Các cơ ch m b o Ch t lư ng d ch v Flow Classification – Phân lo i lu ng: phân lo i các gói tin i vào nút m ng thành các lu ng thu c v nh ng ngư i s d ng khác nhau. Ví d : phân lu ng d a trên a ch IP ngu n, s hi u Port ngu n. Packet Scheduling – Phân ho ch gói: Thư ng ư c th c hi n t i các router, dùng xác nh gói thu c v lu ng nào ưa ra ngoài ư ng truy n nh m m b o ch t lư ng d ch v . QoS trong m ng Wireless LAN
  • 37. Ngô ng Quý Dương 29 Cao h c XLTT 2005-2007 Resource Reservation – ành s n tài nguyên: ây là cơ ch c p y tài nguyên cho m t lu ng thông tin nào ó. m b o cung Admision Control - Cơ ch i u khi n ch p nh n tuy t i: Trư c khi k t n i ơc th c hi n thì ti n hành ki m tra n u có tài nguyên ho c năng l c ph c v thì m i ch p nh n k t n i. Traffic Shapping Policy: Cơ ch này ư c s d ng ki m tra xem lu ng lưu lư ng c a ngư i s d ng có tuân th úng theo các tham s QoS hay không. QoS Routing: nh tuy n gói tin d a trên các tham s c a QoS. Khi nh n ư c m t gói tin thì tuỳ thu c vào các thông s QoS ư c c u hình router s ti n hành quy t nh l a ch n ư ng nh tuy n cho gói tin. Trong n i dung ti p theo, chúng ta s cùng nhau phân tich chi ti t nh ng khía c nh c trưng, nh ng v n c n ph i gi i quy t khi cung ng d ch v VoIP trên môi trư ng không dây v i yêu c u có m b o ch t lư ng d ch v . 3.3 Ch t lư ng d ch v WLAN trên cho VoIP trên môi trư ng m ng Quay tr l i v i v n v các ng d ng th i gian th c (Inelastic) và ng d ng truy n s li u (Elastic). Ví d i n hình cho ng d ng Elastic là ftp v i giao th c TCP i u khi n t c truy n nh n d li u và m b o truy n thông tin c y. Các lưu lư ng inelastic tương ng v i nh ng ng d ng th i gian th c trong ó vi c truy n nh n d li u ch có ý nghĩa n u nó nh n ư c v i kho ng tr nh Ví d như VoIP, video conference và t t c các ng d ng òi h i tr truy n nh n gi a hai u cu i là nh . H th ng m ng Internet có dây truy n th ng ph c v c các t i elastic và inelastic nhưng chúng ta không th ng d ng các gi i pháp c a m ng internet có dây cho m ng internet không dây. S khác bi t ây là ch kênh truy n c a m ng không dây là chia s và ta ph i tr v v i mô hình m ng cũ là Ethenet hub, m ng Ethernet 802.3 s d ng các giao th c CSMA/CD còn m ng WLAN s d ng CSMA/CA. Do ó trên m ng có dây ta có th thi t l p các m ng LAN o, cho phép phân ph i băng thông mong mu n m t cách hi u qu còn m ng không dây thì không làm QoS trong m ng Wireless LAN
  • 38. Ngô ng Quý Dương 30 Cao h c XLTT 2005-2007 ư c. M t khác trên m ng có dây, s can nhi u là r t nh còn v i WLAN thì l i là m t v n nh y c m và d g p. M c ích chúng ta ra là nghiên c u tìm hi u kh năng áp ng c a h th ng WiFi cho nh ng traffic có yêu c u QoS-ch t lư ng d ch v . Ví d như các công s thư ng òi h i h th ng m ng áp ng c hai nhu c u t i d li u và t i d ch v tho i. Như ta ã bi t thì các ng d ng truy n s li u thư ng có tính b n v ng và truy n các gói tin có kích thư c l n. Không gi ng như các ng d ng tho i ch truy n các gói tin nh theo chu kỳ nh t nh, ng d ng truy n s li u c g ng truy n i các gói tin l n nhanh chóng liên ti p nhau. Hi u năng s d ng c a ư ng truy n càng tr nên t i t khi các ng d ng tho i c a chúng ta c nh tranh tài nguyên v i các ng d ng truy n s li u (elastic). Trong ó ph n b t l i dư ng như thu c v các ng d ng tho i. Hình 3-4: Single Domain Wireless Network Hình trên mô t m t h th ng Wireless single domain i n hình ch bao g m m t AP còn l i là các thi t b u cu i như laptop hay softphone-IP phone. Trong mô hình này s trao i d li u ch di n ra tr c ti p gi a nh ng thi t b u cu i và AP ch không có s trao i d li u tr c ti p gi a các thi t b u cu i v i nhau. Công ngh không dây ư c s d ng ây là WiFi v i tên thư ng dùng là IEEE 802.11. Trong ó các chu n ư c s d ng ph bi n nh t hi n nay là 802.11b, 802.11g và chu n 802.11e c t h tr cho QoS. M c ích c a công vi c trong ph n này là kh o c u năng l c c a h th ng không dây v i nghĩa là s k t n i tho i l n nh t t ư c trên h th ng m ng này. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 39. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 31 Năng l c c a các h th ng m ng hi n nay không ơn gi n bi u di n qua hàm s c at c truy n d li u. Các th c nghi m cho th y s lư ng có th c a các k t n i tho i cũng chi m m t ph n nh trong t c danh nghĩa c a m ng. Ví d : trong m ng 802.11b, s lư ng t i a ch p nh n ư c các k t n i VoIP G.711 thư ng là 6. m t k t n i có ch t lư ng ch p nh n ư c ta c n 64 kbps, v i 6 k t n i ta m i ch chi m 2x6x64 kbps= 728 kbps, t c là m i ch 7% c a kênh truy n 11Mbps 802.11b. T i sao hi u qu s d ng ư ng truy n l i th p như v y?? Có nhi u nguyên nhân: - Các packet VoIP có ph n header và preamble l n. - Idle time c a MAC gi a hai l n truy n gói tin liên ti p. - Kho ng th i gian do b Codec ng thêm vào. GSM 6.10 G.711 G.723.1 G.726-32 G.729 13.2 64 5.3/6.3 32 8 Framing interval(ms) 20 10 30 20 10 Payload(Bytes) 33 80 20/24 80 10 Packets per second 50 50 33 50 50 Bit rate (Kbps) B ng 3-1: Các codec dùng cho ng d ng tho i Do ó chúng ta s xem xét các phương án nghiên c u kh thi ánh giá năng l c h tr các t i tho i trên n n h th ng m ng WLAN v i trên các topology m ng WLAN: C u hình Infraqstructure BSS – Single Domain WiFi: s d ng tiêu chí ánh giá là s lư ng k t n i tho i c c i có th thi t l p ư c, chúng ta s kh o sát gi i h n QoS cho: WLAN v i giao th c MAC thông thư ng chưa có h tr QoS: 802.11 DCF WLAN có h tr QoS: 802.11e EDCF T nh ng k t qu thu ư c, ta s có ư c các thông s c n thi t xây d ng Admission Control nh m m b o ch t lư ng d ch v m t cách h p lí. C u hình IBSS – Adhoc Mobile Network: V i c u hình này chúng ta s tìm hi u v kh năng tri n khai QoS routing. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 40. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 32 Ch t lư ng d ch v t t có nghĩa là em n s hài lòng cho ngư i dùng. c bi t i v i bài toán v VoIP thì òi h i vi c thư ng xuyên gi ư c toàn b các y u t như t l l i th p, t i thi u hoá các thông s như tr , t l m t gói, bi t i tr là r t quan tr ng. ây có hai d ng tiêu chí yêu c u v ch t lư ng cho d ch v tho i. u tiên là tiêu chí khách quan có th tính toán v i chính xác cao. Th hai là tiêu chí mang tính ch quan có tính t i kh năng nghe và n nh c a con ngư i v phân lo i ch t lư ng cu c tho i. Qua nh ng phân tích th c t cho th y ch t lư ng tho i s ph thu c ch y u vào các y u t : tr , t l r t gói, và bi n i tr . Trong khi lưu lư ng d li u thông thư ng ch u nh hư ng chính t y u t t l m t gói và ch p nh n khá t t chuy n tr gói tin thì các cu c tho i tuy ch u ư c vi c m t gói tin nhưng l i r t nh y c m v i các y u t tr và bi n i tr . Hình 3-5: ánh giá 3.3.1 Tr u cu i – tr u cu i u cu i Trong truy n thông tho i, khái ni m tr thư ng ư c dùng ch t i tr gi a u cu i v i u cu i. ó là kho ng th i gian m t gói tin ư c chuy n t ti n trình g i tin ti n trình nh n tin. Trong hình v trên, m i u cu i có m t hi u ng riêng c m nh n ch t lư ng d ch v tho i và có th x y ra trư ng h p hi u ng này s không gi ng nhau c hai hư ng (khi ó ta s có cu c g i b t i x ng). Ta gi thi t là giá tr tr u cu i- u cu i bao g m tr x lí, tr hàng i, truy n tin và tr do ph i sao chép gói tin. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 41. Ngô ng Quý Dương 3.3.1.1 Tr Cao h c XLTT 2005-2007 33 óng gói Kho ng th i gian th i gian ư c yêu c u b i m t node m ng (có th là AP, router hay 1 máy thông thư ng) x lí thông tin và i u hư ng các gói tin tho i. Th i gian tr này kho ng ch ng vài mili giây. 3.3.1.2 Tr hàng i Kho ng th i gian b tr do gói tin n m trong hàng i ư c truy n i, kho ng giá tr c a nó là t vài micro giây n mili giây. l n c a tr ph thu c vào c m t lưu thông m ng và c u hình c a m ng (k t n i, thi t b , c u trúc…). 3.3.1.3 Tr tu n t Tr tu n t là th i gian tr do vi c ưa m t gói tin vào ư ng k t n i không dây, thư ng có giá tr trong kho ng micro giây n vài giây. Th i gian tr tu n t này có th ư c c i thi n b ng cách tăng thông lư ng c a m ng. 3.3.1.4 Tr truy n lan Kho ng th i gian dùng cho vi c truy n tin b ng không dây ho c có dây gi a nơi phát gói tin và nơi nh n gói tin. ánh giá th i gian tr chúng ta s d ng các nh nghĩa theo ITU-G.114. M i quan h gi a tr u cu i- u cu i t i nơi phát ra gói tin tho i nơi thu v nghe và ch t lư ng tho i ư c cho trong b ng dư i ây: Tr u cu i(ms) Ch t lư ng tho i 150ms T t 150ms-400ms Ch p nh n ư c 400ms T i B ng 3-2: nh hư ng c a tr u cu i t i ch t lư ng tho i Nhưng t i Access Point, ta có tiêu chí sau [11]: Tr u cu i(ms) Ch t lư ng tho i 20ms T t 20ms T i B ng 3-3: nh hư ng c a tr t i Access Point t i ch t lư ng tho i QoS trong m ng Wireless LAN
  • 42. Ngô 3.3.2 ng Quý Dương bi n 34 Cao h c XLTT 2005-2007 i tr Jitter là tham s th ng kê ch s bi n i v tr gi a các gói tin (m t s tài li u g i là rung pha). Hi n nay có r t nhi u nh nghĩa v Jitter nhưng trong tài li u này ta t m hi u jitter là l ch trung bình c a kho ng tr ng gi a các gói tin t i nơi g i gói tin ra so v i kho ng tr ng gi a các packet t i nơi thu i v i m t c p gói tin. Cũng theo tài li u ITU-G.114, ta có th ch p nh n ánh giá sau: Jitter(ms) Ch t lư ng tho i 0 ms – 20 ms T t 20 ms – 50 ms Ch p nh n ư c 50 ms T i B ng 3-4: nh hư ng c a Jitter v i ch t lư ng tho i 3.3.3 T l m t gói VoIP trên m ng Wireless ư c th c hi n thông qua giao th c UDP – không h tr truy n tin tin c y. Trong nh ng giai o n có x y ra ngh n m ng ho c các gói tin b can nhi u, ng d ng tho i s ph i i phó và ch p nh n vi c m t gói tin và kh năng này ph thu c nhi u các nh ng k thu t mã và gi i mã tho i. M t s k thu t cho phép có th ch p nh t t l m t gói tin lên t i 20%. Tuy nhiên bên c nh t l m t gói tuy t i, chúng ta cũng c n c p n d ng phân ph i cúa chúng, rõ rang vi c m t gói theo tương quan s cho ch t lư ng d ch p nh n hơn là b m t gói m t cách r i r c, không thư ng xuyên. Ví d v i i u ch PCM 8-bit, t l m t có th ch p nh nd ư c là 1% v i trư ng h p không s d ng công ngh che gói b m t PLC (Packet Loss Concealment) và 10% cho có s d ng. Do ó chúng ta s d ng m t m c ngư ng là 2% như trong b ng dư i ây: T l r t gói Ch t lư ng tho i Nh hơn 2% T t L n hơn 2% T i Hình 3-6: nh hư ng c a t l m t gói v i ch t lư ng tho i QoS trong m ng Wireless LAN
  • 43. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 35 3.3.4 Các tiêu chí ch quan i m s hài lòng (Mean Opion Score – MOS) là thư c o ánh giá ch t lư ng c a cu c tho i m t cách tương i d a trên c m nh n c a con ngư i. ây là tiêu chí ư c dùng ph bi n nh t trong các ánh giá d a trên ch quan. B i vì suy cho cùng, t t c các d ch v chúng ta ang làm là ph c v cho con ngư i. Do v y ây s v n là tiêu chí h u ích cho vi c ánh giá ch t lư ng d ch v . Tuy nhiên s r t t n th i gian và chi phí cho vi c ánh giá này. Theo tài li u [Can I have a VoIP call] ta có th chia MOS thành các thang b c: i m Ý nghĩa 5 Hoàn h o 4 Ch p nh n ư c, nhưng hơi khó nghe 3 Hơi khó nghe 2 Khó nghe rõ 1 R t khó nghe Hình 3-7: Các c p hài lòng MOS 3.3.5 Các tiêu chí khách quan Các giá tr MOS có th ư c tính d a trên các tiêu chí khách quan, ví d gi i thu t Perceptual Evaluation of Speech Quality c a ITU 1. Tiêu chí ánh giá này có chi phí r hơn và tiêu t n ít th i gian hơn MOS, ã ư c áp dung cho công vi c d oán ch t lư ng ti ng nói. Tuy nhiên trong khuôn kh lu n văn, chúng ta ch d ng l i ây, không ti p t c i sâu hơn n a. hi u ư c chi ti t v n truy n d li u tho i trên h th ng m ng WiFi single domain chúng ta có nh ng vi c c n làm sau: - Phân tách c trưng các tác ng c a vi c lưu chuy n t i: khi ch có lưu lư ng tho i và khi có c lưu lư ng tho i và lưu lư ng TCP. - Giao th c MAC trên n n 802.11 và các khía c nh liên quan: ã ư c xem xét trong ph n Các cơ ch truy nh p phương ti n. 1 ITU. Perceptual evaluation of speech quality (PESQ), 1997, là m t phương pháp ánh giá khách quan cho ch t lư ng tho i u cu i dùng cho m ng i n tho i băng h p v i b codec ti ng nói QoS trong m ng Wireless LAN
  • 44. Ngô - 3.4 ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 36 Phân tích c u trúc khung tin VoIP trên WiFi 802.11. nh d ng Header gói tin VoIP trong m ng 802.11 Trong h th ng m ng 802.11, các packet thư ng có ph n header khá l n (nguyên nhân ch y u là do các cơ ch MAC). Trung bình m i packet có 74 byte header thông tin (RTP, UDP, IP, MAC), khá lơn so v i dài trung bình c a ph n payload c a VoIP (kho ng t 10 n 160 bytes). Packet PacketHeader RTP 16 bytes UDP 8 bytes MAC 30 bytes IP 20 bytes MAC ACK 14 bytes B ng 2-3-5: Packet Header c a các gói tin VoIP Ví d : truy n m t gói tin trong 802.11 ta m t th i gian truy n o n MAC overhead cho viêc truy n tin thành công ho c ng . Trong trư ng h p thành công: truy n o n mào u preamble, truy n n i dung gói tin, SIFS, preamble cho MAC acknowlege, MAC acknowlege và th i gian DIFS ch trư c khi kh i ng l ib m backoff cho vi c quay tr l i kênh truy n. Ta có công th c tính các kho ng th i gian tiêu hao cho vi c truy n gói tin VoIP như sau: TVS = PRE + PACKET + SIFS + PRE + MACACK + DIFS TVC = PRE + PACKET + DIFS PACKET = MAC + IP + UDP + RTP + Payload R ây: o R: T c ư ng truy n o TSV: Th i gian truy n thành công 1 gói tin Voice. o TCV: Th i gian truy n 1 gói tin Voice b xung QoS trong m ng Wireless LAN t.
  • 45. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 37 o PACKET: Th i gian truy n trung bình n i dung c a 1 gói tin Voice. o PRE: Th i gian truy n ph n preamble( m c Mbps ho c 96 µs v i các t c truy n khác). nh PRE = 192µs v i R= 1 Chú ý: trong ph n trên chúng ta ã b qua các tham s RTS/CTS ( ư c s d ng trong cơ ch c m nh n sóng mang o) nguyên nhân c a s b qua này là cơ ch RTS/CTS có hi u qu không cao khi s d ng v i nh ng gói tin có kích thư c nh như VoIP [4]. Tương t ph n trên ta cũng có nh ng k t qu sau cho trư ng h p truy n d li u TCP: TxS = PRE + PACKET + SIFS + PRE + MACACK + DIFS TxC = PRE + PACKET + DIFS PACKET = RTP + UDP + IP + MAC + Payload R Trong ó: x l n lư t là A, D ta có o TSD: th i gian truy n thành công m t gói tin d li u thông thư ng o TCD: th i gian gói tin d li u thông thư ng b o TSA: th i gian ng truy n thành công m t gói tin ACK cho TCP o TCA: th i gian gói tin ACK cho TCP b ng 3.5 K t chưng Chương này chúng ta ã t p trung vào các v n v ch t lư ng cho m ng, c thù khi ti n hành QoS cho m ng WLAN. Trong nh ng ph n ã i qua, ph n phân tích các y u t và tiêu chí nh hư ng t i ch t lư ng d ch v VoIP trên WLAN có m t ý nghĩa c bi t quan tr ng. D a trên nh ng k t qu phân tích và s hi u bi t v c thù mà chúng ta có th xây d ng ư c m t mô hình phân tích chi ti t cho công vi c c n ti n hành. Trong chương ti p theo, tác gi xin ư c gi i thi u chi ti t v giao th c IEEE 802.11e là giao th c ư c thi t k riêng cho m ng c c b không dây h tr QoS. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 46. Ngô ng Quý Dương 38 Cao h c XLTT 2005-2007 Chương 4 4 Gi i thi u IEEE 802.11e 4.1 T ng quan Hi n nay IEEE ang phát tri n m t phiên b n m i ư c g i v i cái tên 802.11e, phiên b n m r ng t phiên b n chính th c c a IEEE 802.11 nh m tăng cư ng thêm kh năng h tr ch t lư ng d ch v . Tuy nhiên ây chưa là phiên b n ư c công nh n chính th c mà v n còn ang d ng th nghi m. Phiên b n IEEE 802.11 s d ng cơ ch phân m c ưu tiên h tr ch t lư ng d ch v . Không gi ng như b n 802.11 chu n nguyên g c i x v i m i lo i lưu lư ng như nhau, thay vào ó 802.11e phân bi t ưu tiên i x v i các lưu lư ng d a trên chính sách ưu tiên v ch t lư ng d ch v theo yêu c u. Không ch như v y, trong phiên b n còn nh nghĩa ra b n lo i truy nh p (Access Categories – AC) nh m ch nh cho các lưu lư ng v i nh ng m c ưu tiên khác nhau. Theo ó, vi c truy nh p phương ti n s ư c tuân theo m c ưu tiên c a lo i lưu lư ng. M i frame s ư c g n v i m t Access Category, s phân bi t ư c th hi n qua m t t p các tham s phân tranh phương ti n g n v i t ng AC và các t p này khác nhau cho m i AC. IEEE 802.11e nh nghĩa các AP, STA, BSS có d ch v QoS l n lư t QAP (QoS Acess Point), QSTA (QoS Station) và QBSSS (QoS Basic Service Set). Bên c nh ó 802.11e cũng ưa ra m t giao th c ph i h p m i h tr QoS có tên Hybrid Coordination Function (HCF). Trong ph n sau, chúng ta s cùng tìm hi u v HCF cùng v i nh ng cơ ch ph c v có phân bi t c a mình. 4.2 Giao th c Hybrid Coordination Function IEEE 802.11e ã xây d ng m t giao th c ph i h p m i h tr QoS có tên Hybrid Coordination Function (HCF). HCF có ch c năng phân ph i trung tâm ư c c u thành t nh ng tính năng c a DCF và PCF k t h p v i cơ ch tăng cư ng cho QoS h tr cho vi c ph c v có phân bi t. Do ó HCF h tr c hai cơ ch i u khi n truy nh p phương ti n phân ph i và t p trung c a DCF và PCF. Ph n HCF s d ng cơ ch phân tranh kênh truy n phân tán ư c g i là Enhanced Distributed QoS trong m ng Wireless LAN
  • 47. Ngô ng Quý Dương 39 Cao h c XLTT 2005-2007 Channel Access (EDCA) hay thư ng ư c c p v i tên EDCF. Còn cơ ch HCF phân tranh i u khi n t p trung thì có tên HCF Controlled Channel Access (HCCA). Ngoài ra trong 802.11e, h còn nh nghĩa khái ni m TXOP (Transmission Opportunity) – quãng th i gian mà m t QSTA có quy n ư c truy n gói tin. M t khác, khi m t tr m t ư c quy n truy nh p phương ti n t c có ư c TXOP. TXOP ư c ch ra b i m t i m th i gian b t u và chi u dài (th i gian) l n nh t c a nó – TXOP Limit. Sau khi QSTA nh n ư c TXOP, STA có th truy n các frame v i i u ki n th i gian truy n không vư t quá TXOP Limit – do AP ch nh. ph n ti p theo, ta s cùng tìm hi u chi ti t hơn v EDCA, cơ ch i u khi n truy nh p phân ph i c a HCF. Còn các thông tin v HCCA n m ngoài khuôn kh c a tài nên không ư c trình bày ây. 4.3 C ch ph i h p truy nh p kênh tăng cư ng EDCA Cơ ch truy nh p theo EDCA h tr vi c truy nh p phương ti n phân tán và có phân bi t b ng cách s d ng các m c ưu tiên khác nhau cho các lo i lưu lư ng khác nhau. Chi ti t v các thành ph n và ho t ng c a EDCA s ư c trình bày các ph n dư i ây. 4.3.1 Các lo i truy nh p-AC EDCA nh nghĩa b n lo i truy nh p (Acess Category – AC) cho các lo i lưu lư ng khác nhau. S phân bi t ph c v cho m i AC ư c d a trên t p tham s s d ng khi phân tranh phương ti n, các t p này là khác nhau v i m i AC. S khác bi t này s ư c trình bày các ph n ti p sau. D a trên các yêu c u v QoS c a lưu lư ng ho c ng d ng, các gói tin2 s ư c g n v i nh ng AC khác nhau. Tuỳ thu c vào lo i lưu lư ng Background, Best Effort, Video, Voice các AC ư c t tên tương ng như sau: AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO trong ó AC_BK có m c ưu tiên th p nh t còn AC_VO có m c ưu tiên cao nh t. Ngoài ra ra cũng còn có m t cách ánh s AC[0], AC[1]..AC[4] tương ng v i AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO 2 Các gói tin 802.11 t ng MAC còn ư c g i là các frame hay các khung tin QoS trong m ng Wireless LAN
  • 48. Ngô ng Quý Dương 40 Cao h c XLTT 2005-2007 M i frame t các t ng trên n t ng MAC cùng v i m t giá tr ưu tiên. Giá tr ưu tiên này ư c g i là m c ưu tiên ngư i dùng User Priority (UP) và ư c gán theo lo i c a ng d ng ho c lưu lư ng mà t o ra (c a) frame ó. T t c có tám m c ưu tiên ư c ánh s t 0 n 7. Priority Th p nh t . . . . . . Cao nh t User Priority (UP) 1 2 0 3 4 5 6 7 Access Category (AC) AC_BK AC_BK AC_BE AC_BE AC_VI AC_VI AC_VO AC_VO Ý nghĩa Background Background Best Efford Best Efford Video Video Voice Voice B ng 4-1: Ánh x m c ưu tiên ngư i dùng (UP) và lo i truy nh p (AC) Tuy nhiên, trong tài li u draft c a IEEE 802.11e l i không c p m t cách c th cách th c mà ngư i ta s d ng gán giá tr ưu tiên cho các frame t i nh ng t ng trên. Thông thư ng thì i u này có th ư c ti n hành do ng d ng sinh ra lưu lư ng ho c b i ngư i s d ng chương trình. Gi i pháp ư c ưa ra sau ó là các ng d ng ph i ư c nâng c p tương thích v i 802.11e ho c công vi c này s ư c ti n hành t ng ng d ng. t ng ưng d ng, các gói tin s ư c g n cho giá tr ưu tiên tương ng d a trên nh ng c i m lưu lư ng c a nó, ví d như t c , kho ng th i gian gi a hai l n truy n tin liên ti p (packet interval), kích thư c gói tin… T i t ng MAC, m i khung tin d a ư c ánh x v i m t AC d a vào giá tr c a UP i kèm v i nó. Chi ti t vi c ánh x này s ư c mô t b ng trên. 4.3.2 Các c i m c a EDCA Theo EDCA, t i m i tr m ph i có b n hàng i cho m i AC và b n b EDCAF (Enhanced Distributed Channel Access Function) cho m i hàng i như hình dư i ây. Theo ó EDCF là phiên b n ư c xây d ng DCF có tăng cư ng thêm kh năng ph c v khác bi t, nó gi i quy t vi c phân tranh phương ti n theo nh ng nguyên t c c a CSMA/CA và backoff, nhưng vi c phân tranh l i có d a trên QoS trong m ng Wireless LAN
  • 49. Ngô ng Quý Dương 41 Cao h c XLTT 2005-2007 các tham s xác nh lo i AC c a gói tin tham gia. Các tham s EDCA này s miêu t chi ti t ph n ti p theo. Hình 4-1: B n AC cùng các b ư c m AIFS, CW và Backoff timer tương ng. 4.3.2.1 Các tham s EDCA M t EDCAF khi phân tranh phương ti n c n có nh ng tham s liên k t v i AC sau: • AIFS – Kho ng th i gian khi truy n d li u ho c b t c m nh n ư c là phương ti n r i trư c u backoff • CWmin, Cwmax – Kích thư c c a c a s phân tranh s d ng trong backoff • TXOP Limit – Kho ng th i gian l n nh t dành cho viêc truy n d li u sau khi l y ư c phương ti n ( ây là kênh truy n). Các tham s c a EDCA là khác nhau v i t ng AC. Các AC có m c ưu tiên cao hơn s có th i gian i kênh truy n r i AIFS ng n hơn. Các AC có m c ưu tiên QoS trong m ng Wireless LAN
  • 50. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 42 th p s ph i i v i th i gian AIFS dài hơn các AC khác. Không gi ng như DCF, EDCF kích thư c c a c a s phân tranh Contention Window thay i, ví d các AC có m c ưu tiên cao ư c ch n giá tr backoff trong m t c a s phân tranh h p hơn so v i các AC m c ưu tiên th p. Th i gian TXOP Limit cũng ư c dùng t cho các AC ưu tiên cao ư c có th i gian truy nh p phương ti n kéo dài hơn. Nói chung, AC có m c ưu tiên càng cao thì các giá tr AIFS, CWmin, CWmax càng nh và th i gian TXOP cũng càng dài hơn. Gi ng như v i các Access Category ta cũng có th g i các giá tr AIFS, CWmin…, v i cách ánh s d a trên giá tr AC tương ng c a nó: AIFS[AC], CWmin[AC], CWmax[AC], TXOP[AC]. V i các tính năng ã ư c trình bày, rõ ràng ta th y EDCAF khác bi t v i DCF ch y u n m vi c s d ng các tham s c a AC: AIFS[AC], CWmin[AC], CWmax[AC] v i nh ng giá tr thay i ch không s d ng các giá tr DIFS, CWmin, CWmax c nh. Ngoài ra các tr m QAP còn có th nh kỳ thay i giá tr c a các tham s EDCA. Vi c i u ch nh giá tr các tham s EDCA c a QAP có th linh ng tuỳ thu c vào tr ng thái h th ng m ng. Trong trư ng h p n u không có s i u ch nh nào thì các thi t b có th s d ng các giá tr m c nh ã ư c nh nghĩa trong phiên b n IEEE 802.11e. Trong ph n ti p theo, chúng ta s i m qua các tham s c a EDCA và vai trò c a t ng tham s trong vi c h tr kh năng phân bi t khi ph c v . AC CWmin CWmax AIFSN TXOP Limit (ms) AC_BK AC_BE CWmin CWmin CWmax CWmax 7 3 FHSS 0 0 AC_VI AC_VO (CWmin)/2 (CWmin)/4 CWmin (CWmin)/2 2 2 6.016 3.264 B ng 4-2: Giá tr m c DSSS 0 0 3.008 1.504 nh cho các tham s EDCA AIFS (Arbitration Inter-Frame Space): AIFS là kho ng th i gian ng n nh t EDCAF (m t tr m) ti n hành g i tin ho c backoff sau khi nó c m nh n ư c kênh truy n r i. AIFS có nh n giá tr thay i (không gi ng như DIFS c a DCF là c nh) và giá tr này ph thu c vào lo i AC tương ng v i EDAF. Cách tính AIFS như sau: AIFS[AC] = AIFSN[AC]*SLOT + SIFS QoS trong m ng Wireless LAN
  • 51. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 43 Trong ó: - SIFS: Giá tr c a th i gian SIFS ư c nh nghĩa như IEEE 802.11 chu n. - SLOT: chi u dài c a m t khe th i gian SLOT cho backoff - AIFSN: Arbitration Inter Frame Space Number, s lư ng khe th i gian ư c thêm vào SIFS khi tính toán AIFS. Giá tr c a AIFSN cũng thay i theo AC, nh ng AC có m c ưu tiên l n s nh n ư c nh ng AIFSN nh . Giá tr nh nh t c a AIFSN là 2 và l n nh t là 7. Ví d m c AIFS nh nh t s là 2SLOT + SIFS AIFSmin = 2*SLOT + SIFS DIFS = 2*SLOT + SIFS V y giá tr nh nh t c a AIFS cũng úng b ng giá tr DIFS, i u này th hi n ý nghĩa tương ương v th i gian trong trư ng h p t t nh t c a EDCAF và DCF. Ngoài ra n u QAP ho t ng theo HCCA thì giá tr nh nh t c a AIFSN là 1, i u này cũng khi n cho AIFS cũng nh n giá tr úng b ng giá tr c a PIFS (do PIFS = SLOT + SIFS). Các giá tr m c nh c a AIFSN ư c mô t trong B ng 4-2. Hình 4-2: M c ưu tiên thi t l p d a trên AIFS Hình v trên gi i thích các AC nh n ư c các m c ưu tiên khác nhau d a trên các kho ng th i gian AIFS khác nhau. D a vào hình v ta có th th y AC có m c ưu tiên cao hơn s nh n ư c giá tr AIFS nh hơn. Do ó EDCAF tương ng c a AC này s ch ph i i m t th i gian ng n hơn b t u truy n tin ho c b t u m lùi b m backoff so v i các EDCAF có m c ưu tiên th p hơn. Theo cách ó, các AC có m c ưu tiên cao hơn s ư c m b o nh n ư c ph n băng thông QoS trong m ng Wireless LAN
  • 52. Ngô ng Quý Dương 44 Cao h c XLTT 2005-2007 chia s nhi u hơn. c bi t, do th i gian AIFS ng n hơn nên so v i các AC ưu tiên th p thì các AC có m c ưu tiên cao s gi m ư c th i gian tr - y u t r t quan tr ng i v i nh ng ng d ng nh y c m v i tr (ví d VoIP), m t i m y u khó kh c ph c khi tri n khai v i DCF. Bên c nh ó, v i các AC ưu tiên th p, th i gian AIFS s dài nên th i gian ch i cũng lâu hơn (ch c ch n là lâu hơn DCF) tuy nhiên d th y các AC này tương ng v i nh ng lo i lưu lư ng có kh năng ch u ư c tr (ví d Background, Best Effort) và v i m t m c nào ó thì th i gian tr này v n m b o hi u qu c a ng d ng trong m c ch p nh n ư c. CWmin và Cwmax: CWmin và CWmax – Kích thư c l n nh t và nh nh t c a khung c a s phân tranh. trong DCF, C hai giá tr này u c nh nhưng trong EDCA chúng có th nh n ư c nh ng giá tr thay i tuỳ theo m c ưu tiên c a AC. So v i các AC có m c ưu tiên th p thì các AC có m c ưu tiên cao s nh n ư c CWmin và CWmax nh hơn. Giá tr m c nh c a CWmin và CWmax ư c c p B ng 4-2. CWmin CWmax FHSS 16 1024 B ng 4-3: Các giá tr m c DSSS 32 1024 nh c a s phân tranh trong 802.11e N u m t AC có c a s phân tranh nh hơn thì EDCAF tương ng c a AC này nhi u kh năng s có kho ng th i gian backoff ng u nhiên nh hơn. Khi ó th i gian ch i kênh truy n r i AIFS cũng s ng n hơn, th i gian tr s nh hơn và i u ngư c l i cũng úng v i các AC có c a s phân tranh l n hơn thì th i gian tr cũng có th s dài ra. Như ta ã th y B ng 4-2, thông thư ng thì giá tr CWmin c a l p AC có m c ưu tiên th p là AC_BE và AC_BK có l n tương ương như phiên b n 802.11 DCF chu n nhưng v i các AC ưu tiên cao (AC_VI, AC_VO) thì giá tr CWmin ch b ng m t n a ho c m t ph n tư so v i AC ưu tiên th p. K t qu này làm cho các AC ư c ưu tiên cao s có th i gian tr ng n và giá tr backoff cũng nh hơn. Tuy nhiên i u này cũng em l i m t như c i m. Do giá tr backoff nh nên kh năng g p ph i ng cũng s cao hơn. B i n u kích thư c c a s phân tranh càng gi m thì xác su t ch n m t giá tr backoff ho c m lùi backoff v 0 trong cùng m t th i i m s càng tăng lên mà i u này s d n t i xác su t g p ph i xung t cũng tăng theo. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 53. Ngô ng Quý Dương 45 Cao h c XLTT 2005-2007 D th y theo cách t giá tr trên thì các AC ưu tiên cao luôn nh n ư c CWmax nh hơn ho c b ng giá tr CWmin ng v i AC ưu tiên th p, d n t i c a s phân tranh gi a 2 lo i AC s không b è lên nhau. Cũng v i cách làm này, khi có phân tranh x y ra d n t i ph i truy n l i tin, thì khi c a s phân tranh ph i nhân ôi, thì kích thư c c a s c a AC ưu tiên cao cũng v n s nh hơn CWmin c a AC ưu tiên th p. Bên c nh ó, các AC ưu tiên th p nhân ôi kích thư c c a c a s phân tranh sau m i l n truy n tin không thành công cho n lúc giá tr c a s phân tranh b ng CWmax và xác su t AC ch n ng u nhiên giá tr backoff l n hơn cho l n nh ng l n truy n l i ti p theo cũng là l n hơn. Trong khi ó kích thư c c a s phân tranh c a AC ưu tiên cao tr thành không i ch sau m t vài l n truy n l i, nên vi c l y giá tr backoff nh truy nh p vào phương ti n có xác su t l n và n nh. B ng cách này ngư i ta có th m b o các AC có ưu tiên cao s ư c chia s lư ng băng thông l n và n nh ngay c tr ng i u ki n h th ng m ng b ngh n. M t khác, k thu t này cũng làm gi m hi u qu ho t ng c a các AC ưu tiên th p do không th gi m giá tr backoff vì luôn vào backoff sau các AC có ưu tiên cao hơn. Chi ti t v n này s ư c miêu t c th hơn nh ng ph n ti p theo. Cũng d a vào B ng 4-2, ta th y AC_BE và AC_BK có các giá tr CWmin, CWmax m c nh gi ng nhau nhưng m c ưu tiên gán cho AC_BE cao hơn cho AC_BK ch giá tr AIFSN c a AC_BE là 3 trong khi ó c a AC_BK là 7. i u này có nghĩa AC_BK s ph i i lâu hơn AC_BE nh ng 4 khe th i gian khi b t u backoff ho c truy n d li u (AIFSN[AC_BK]- AIFSN[AC_BE]=7-3=4). Do ó th i gian tr c a AC_BK s luôn l n hơn các AC khác. TXOP (Tranmission Opportunity): Như ã nói trư c ây, TXOP là kho ng th i gian mà m t EDCAF có th truy n d li u sau khi gianh ư c quy n truy nh p ư ng truy n. TXOP ư c xác nh b i m t kho ng th i gian gi i h n t i a – TXOP Limit. Khi m t EDCAF l y ư c TXOP, nó có th b t u truy n các frame d li u n u th i gian truy n không vư t quá gi i h n TXOP Limit. Th i gian truy n d li u ư c tính b ng th i gian cho toàn b quá trình trao i frame v i y các bư c, bao g m c kho ng th i gian SIFS xen k , các ACK và c các frame CTS/RTS n u có. Các AC khác nhau có giá tr TXOP Limit cũng khác nhau. N u giá tr TXOP Limit khác không, thì EDACF có th truy n nhi u khung tin trong m t TXOP mi n sao th i gian truy n không vư t quá TXOP Limit và các khung tin u thu c v m t AC. Kh năng này ư c g i là Contention Free QoS trong m ng Wireless LAN
  • 54. Ngô ng Quý Dương 46 Cao h c XLTT 2005-2007 Bursting (CFB) – phân tranh t do theo kh i l n: các frame li n k nhau thay vì ư c phân tách b ng AIFS c ng v i th i gian backoff trư c thì s ư c phân tách b i các SIFS ( ư c minh ho như hình v dư i ây). ây có m t i u quan tr ng c n ph i chú ý, vi c truy n nhi u frame liên ti p này ch di n ra v i EDCAF (ho c AC) ch không ph i v i c tr m, ví d vi c này ch cho phép truy n nhi u frame c a cùng 1 AC v i frame ã dành ư c TXOP. Hình 4-3: Contention Free Bursting (CFB) N u CFB ư c s d ng cùng v i cơ ch RTS/CTS thì phiên b t tay c a RTS/CTS s ch ph i ti n hành m t l n trư c khi truy n khung tin u tiên ch không ph i là v i m i khung tin trong CFB. Giá tr TXOP Limit b ng 0 có nghĩa ch CFB không ư c kích ho t và do ó m i l n truy n d li u ch ư c truy n i m t khung tin duy nh t. Hơn n a, trong trư ng h p truy n CFB v i cơ ch RTS/CTS n u th i gian truy n khung tin vư t quá TXOP Limit thì khung tin ó s b truy n theo phân m nh. Như ta ã bi t, giá tr m c nh c a TXOP Limit v i các AC có ưu tiên th p như AC_BK, AC_BE là không, có nghĩa là các AC này không ư c s d ng ch truy n CFB. V i các AC ưu tiên cao, vi c s d ng CFB cho phép kéo dài th i gian truy nh p ư ng truy n do ó làm gi m áng k th i gian tr . Tuy nhiên, cái gì cũng có m t trái c a nó, n u th i gian TXOP Limit cho các AC ưu tiên cao càng l n thì s càng làm tăng th i gian tr c a các AC ưu tiên th p. Tóm l i ta có th th y thông qua cơ ch TXOP Limit các AC có ưu tiên cao ã ư c i x khác bi t v i nh ng AC ưu tiên th p hơn do có th i gian truy c p ư ng truy n liên t c dài hơn. Trong trư ng h p có s d ng CFB và s d ng NAV (c m nh n xung t o RTS|CTS), b virtual carier s có trư ng Duration trong ph n header c a khung tin có giá tr b ng c TXOP và khi các tr m nh n ư c khung tin này s c p nh t giá tr NAV b ng c kho ng th i gian TXOP ch không ph i ch là th i gian truy n 1 QoS trong m ng Wireless LAN
  • 55. Ngô ng Quý Dương 47 Cao h c XLTT 2005-2007 khung tin ó. Ví d kho ng th i TXOP ây bao g m: khung tin TXOP c ng thêm các SIFS xen gi a cùng ACK. 4.3.2.2 Ví d ho t u tiên trong ng c a EDCA Ngoài vi c có các giá tr AIFS, CWmin, CWmax và TXOP Limit khác nhau cho các AC khác nhau thì ph n còn l i c a EDCA ho t ng hoàn toàn gi ng DCF. Ví d khi ư ng truy n r i ít nh t m t kho ng AIFS thì EDCAF s ch n ng u nhiên m t giá tr backoff t c a s phân tranh c a mình và b t u m lùi cho backoff timer. Ch n khi nào giá tr backoff b ng không thì EDCAF m i ư c truy n d li u. Hình v dư i ây minh ho ho t ng c a EDCF v i gi thi t t t c các EDCAF u ang có gói tin truy n i. Trong ó có ch ra cách th c m t EDCAF trong m t tr m không dây tham gia vào quá trình phân tranh ư ng truy n. Hình 4-4: Cơ ch truy c p phương ti n EDCA Hình trên minh ho m t tr m có 4 EDCAF bên trong tương ng v i 4 AC ang c nh tranh nhau s d ng ư ng truy n. Kích thư c hi n t i c a c a s phân tranh và giá tr backoff cho t ng EDCAF cũng ư c minh ho trong hình. Các EDCAF cho nh ng AC ưu tiên cao ( AC_VO, AC_VI) có th i gian i AIFS nh hơn th i gian i c a các EDAF v i AC có ưu tiên th p (AC_BK, AC_BE). ây các EDACF u có các tham s nh n giá tr m c nh và AIFSN cho AC_VO và AC_VI cũng v y ( u b ng 2). T t c các EDAF u m lùi b m backoff timer c a mình cùng m t lúc. Như trên hình v ta th y hai EDCAF c a AC_BK và AC_BE u ph i i thêm vài SLOT th i gian trư c khi i thêm kho ng th i gian AIFS v n dĩ ã dài hơn c a mình. Nhìn hình minh ho , chúng ta có th th y rõ v i các AC có m c ưu tiên thì các gi i h n nh nh t, l n nhât c a c a s phân tranh QoS trong m ng Wireless LAN
  • 56. Ngô ng Quý Dương 48 Cao h c XLTT 2005-2007 cũng nh hơn c a các AC ư c ưu tiên th p d n t i các EDCAF c a AC ưu tiên cao hơn s có giá tr backoff nh hơn (s ph i i ít hơn) các AC có ưu tiên th p. Khi m t EDCAF giành ư c quy n truy nh p ư ng truy n nó s t m d ng b m backoff và l i ti p t c m lui ngay sau khi kênh truy n tr l i r i sau kho ng th i gian AIFS. Tuy nhiên trong m t kho ng th i gian nh t nh, m t AC m c ưu tiên th p v n có th có giá tr backoff nh hơn b i vì trong khi EDCAF c a m c ưu tiênc cao hơn ang ph i l a ch n giá tr backoff cho m i frame c a mình thì b backoff timer c a EDCAF m c ưu tiên th p v n ti p t c m lùi t l n t m d ng trư c ó. i u này tránh cho các EDCAF ưu tiên th p b ng ngoài cu c vô th i gian theo cách th c gi ng như mà DCF phiên b n 802.11 nguyên g c th c hi n v i các tr m không dây khác nhau. Ví d trên cũng cho ta th y m t cách rõ ràng v vai trò c a các tham s EDCA trong vi c cung c p kh năng phân bi t ph c v . Ch ng h n m t AC có m c ưu tiên cao s ư c chia s lư ng băng thông l n hơn khi truy n ra ư c nhi u frame hơn so v i nh ng AC có m c ưu tiên th p. Tuy nhiên ví d cũng ch ra r ng các AC ưu tiên th p có th s m t khá th i gian giành ư c phương ti n. Lý do ư c ưa ra là khi chúng ph i i c m nh n kênh truy n r i v i kho ng th i gian AIFS dài hơn thì h uu h t th i gian các EDCAF này cũng không th m gi m backoff timer vì các EDCAF khác truy n d li u. H qu là giá tr backoff ư c gi nguyên cho n h t th i gian AIFS. M t nguyên nhân khá l n khác là v i c a s phân tranh nh hơn các AC ưu tiên cao s làm gi m th i gian backoff c a mình. Như trên hình v ta th y EDCAF c a AC_BK ch có th gi m giá tr b m backoff timer khi không có m t frame nào c a AC ưu tiên cao hơn ang dang d ho c các EDCAF c a AC_VO và AC_VI có giá tr backoff l n hơn 5 ho c EDCAF c a AC_BE có giá tr backoff l n hơn 4. Trong Hình 4-4, ta th y m i EDCAF u có s h u m t c a s phân tranh riêng bi t c l p v i các EDCAF khác do ó b n EDCAF t i các hàng i g i c a AC u ho t ng như nh ng tr m o trong m t tr m th c. Vì v y v i EDCA s t n t i hai m c xung t: xung t trong (Internal Collision) gi a các EDCAF(AC) trong cùng m t tr m không dây và xung t ngoài (External Collision) gi a nh ng tr m không dây v i nhau. Internal Collision – Xung QoS trong m ng Wireless LAN t trong
  • 57. Ngô ng Quý Dương 49 Cao h c XLTT 2005-2007 Tình hu ng xung t trong (internal collision) hay còn ư c g i là xung t o (virtual collision) x y ra trong m t tr m không dây khi có hơn m t EDCAF m lùi b m backoff timer v không và b t u truy n tin vào cùng m t lúc. Khi x y ra tình hu ng này gi i quy t phân tranh thì các EDCAF c a AC có quy n cao nh t s ư c ưu tiên s d ng ư ng truy n còn các EDCAF c a nh ng AC m c th p hơn s nhân ôi kích thư c c a s phân tranh và ti n hành backoff gi ng như x lí phân tranh bình thư ng gi a các tr m bên ngoài (ví d gi ng DCF). Hình v dư i ây s minh ho chi ti t v tr ng thái xung t trong. Hình 4-5: Cơ ch truy nh p EDCA và tr ng thái xung t trong Như mô t trên, sau khi x y ra xung t trong thì m t trong nh ng EDCAF b xung t là EDCAF c a AC_BE s nhân ôi r ng c a c a s phân tranh và ch n m t giá tr backoff m i, còn EDCAF c a AC_VI (có m c ưu tiên cao hơn) s b t u truy n d li u mà không c n n backoff. i u này gi i thích t i sao lưu lư ng c a AC ưu tiên cao l i không b tăng th i gian tr sau khi xu t hi n xung t trong. Tuy nhiên i u này cũng có th làm cho nh ng AC ưu tiên th p có th không truy nh p vào ư ng truy n ư c, ví d AC_BE s t n phí r t nhi u th i gian m ngư c ư c t 39 v 0. Vi c này s c bi t c n tr cho AC_BK n u b xung t vì khi ó s r t khó có th làm gi m giá tr backoff timer sau khi các EDCAF c a nh ng AC cao hơn liên t c g i i hàng tá các gói tin. External Collision – Xung t ngoài Hi n tư ng xung t ngoài xu t hi n khi b m backoff timer c a EDCA trong hơn 1 tr m cùng tr v không vào m t th i i m ho c cùng m t lúc có không dư i 2 tr m có EDCAF cùng nh n m t giá tr backoff và nh ng EDCAF u ang dành ư c quy n truy nh p ư ng truy n (trong tr m ó). Khi hi n tư ng này x y ra, cách th c x lí v n gi ng như 802.11 nguyên g c. Sau khi xu t hi n ng , các EDCAF tham gia vào xung t s m r ng g p ôi l n c a c a s phân tranh QoS trong m ng Wireless LAN
  • 58. Ngô ng Quý Dương 50 Cao h c XLTT 2005-2007 và ch n m t giá tr backoff m i, còn các EDCAF khác thì v n gi nguyên giá tr backoff c a mình. Hình 4-6: Cơ ch truy nh p EDCA và tr ng thái xung t ngoài hình v trên, tr ng thái xung t ngoài ư c miêu t thông qua hai tr m không dây STA, m i tr m l i có b n EDCAF tương ng v i b n AC khác nhau. S xung i x y ra khi EDCAF c a AC_VO trên máy 1 và AC_VI trên máy 2 cùng có b m backoff timer tr v không và b t u truy n tin vào cùng m t th i i m. Sau khi xác nh có xung t, c hai EDCAF tham gia u m r ng g p ôi kích thư c c a c a s xung t và ch n l y m t giá tr backoff m i trong i ó nh ng EDCAF không tham gia xung t c hai tr m v n ti p t c m ngư c backoff timer t i giá tr ã b t m d ng trư c ó. 4.3.3 Ki n trúc và nh d ng nh ng khung tin quan tr ng c a 802.11e Bên c nh HCF cùng hai cơ ch truy nh p EDCA và HCCA, m b o tính tương thích ngư c thì trong phiên b n IEEE 802.11e cũng bao g m hai b ch c QoS trong m ng Wireless LAN
  • 59. Ngô ng Quý Dương 51 Cao h c XLTT 2005-2007 năng ph i h p ư c k th a t b n 802.11 nguyên g c là DCF và PCF. Hình v dư i ây s minh ho ki n trúc c a 802.11e MAC. Hình 4-7: Ki n trúc IEEE 802.11e MAC Cơ ch i u khi n truy nh p t p trung và t do phân tranh HCF s d ng m t b ph i h p t p trung có tên là HC (Hybrid Controller) cũng ư c t trong QAP. B HC này có th ho t ng ng th i v i EDCA. Trong ph n MAC header c a khung tin 802.11, t i trư ng Frame Control có bit u tiên ư c g i là QoS subfield. Bit này ư c dùng xác nh xem frame này có ph i ư c t o ra t m t tr m QSTA hay là non QSTA (không support QoS theo giao th c 802.11e). N u bit này ư c b t (=1) thì ây là m t frame c a QSTA và ngư c l i. Hình 4-8: MAC Header và QoS subfield t ng MAC, m i khung tin ư c c p cho m t m c ưu tiên thông qua nh danh lưu lư ng TID (traffic indentifier). Trư ng TID này ư c ch a trong trư ng QoS trong m ng Wireless LAN
  • 60. Ngô ng Quý Dương 52 Cao h c XLTT 2005-2007 QoS Control – m t trư ng m i ư c IEEE 802.11e thêm vào ph n MAC header. Khi QAP nh n ư c frame này t QSTA, AP s d a vào giá tr c a TID mà xác nh m c ưu tiên ngư i dùng UP c a frame theo d i giá tr t 0 n 7. Hình v sau ây s minh ho v trí c a QoS Control và TID trong MAC header. Hình 4-9: V trí c a hai trư ng TID và QoS Control trong ph n 802.11 MAC header Giá tr ưu tiên trư ng TID ch có ý nghĩa khi bit QoS subfield trong trư ng Frame Control b ng 1 (ví d : tr m STA không dây có support 802.11e và k t n i v i m t QAP do ó cũng tr thành m t QSTA). N u không có QAP nào t n t i ho c m t QSTA ph i k t n i vói m t AP bình thư ng thì QSTA cũng s ho t ng gi ng như các STA bình thư ng khác, i u này ư c th hi n qua trư ng QoS subfield có giá tr b ng 0. Trong trư ng h p ó, giá tr c a TID s không có ý nghĩa và t t c các khung tin s ư c i x ngang b ng v i nhau, v i m c ưu tiên c a Contention, không phân bi t m c ưu tiên, gi ng như v i giao th c DCF nguyên thu . Tương như v y v i các tr m không dây nguyên thu (ví d STA ho c nonQSTA) khi k t n i v i m t QAP thì t t c các frame t tr m này s ư c coi như là có m c ưu tiên là 0. Như hình v trên, trư ng Queue size trong ph n QoS Control c a MAC header khung tin xác nh t ng s frame c a m t m c ưu tiên riêng (TID) mà tr m có trong hàng i truy n c a các AC không bao g m frame hi n t i. Giá tr TXOP ư c h tr b i c hai phương pháp EDCA và HCCA, do v y ti n phân bi t ngư i ta hay g i chúng v i cái tên EDCA TXOP cho EDCA và cái tên HCCA TXOP (ho c là Polled TXOP) cho HCCA. Giá tr TXOP trong EDCAF có ư c khi m t tr m QSTA giành ư c quy n truy nh p ư ng truy n v i giao th c EDCA. Tương t như v y tr m cũng có ư c HCCA TXOP khi tương tác v i HC theo giao th c HCCA nhưng ây là HC s h i vòng l n lư t t ng tr m c p cho TXOP tuỳ theo yêu c u c a tr m. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 61. Ngô ng Quý Dương 53 Cao h c XLTT 2005-2007 V i EDCA, m t tr m QSTA có th yêu c u vi c truy n tin a frame trong m t phiên TXOP thông qua t giá tr c a trư ng Duration/ID trong ph n header v i ý nghĩa là th i gian c n thi t truy n thêm nh ng frame khác. Khi làm vi c ch HCCA, m t tr m QSTA có th yêu c u m t giá tr TXOP riêng b ng cách t giá tr c a trư ng con TXOP duration request trong trư ng QoS Control như xác trên hình v (Hình 4-9). Trong trư ng h p này, trư ng TID s ư c s d ng nh AC yêu c u TXOP và HC/QAP có th s ưa ra m t giá tr TXOP nh hơn ho c như theo yêu c u. Các tham s EDCA ư c nh trong t p các thành t c a EDCA (EDCa Parameter Set) ư c nh kỳ thay i theo ch nh c a QAP trong m t khung tin riêng (thư ng là khung beacon). QAP có th i u ch nh các tham s này m t cách linh ng tuỳ thu c vào tình tr ng c a h th ng. Hình v dư i ây s minh ho chi ti t t p các thành t c a EDCA. Hình 4-10: T p các thành t tham s c a EDCA Giá tr c a các tham s EDCA ư c xác nh trong t p thành t là: AIFSN, ECWmin, ECWmax, TXOP Limit. M i khi nh n ư c t b n c p nh t c a QAP t p các tham s EDCA thì các QSTA cũng u c p nh t l i giá tr các tham s EDCA tương ng c a mình và s d ng các giá tr m i này c nh tranh truy nh p phương ti n. Các giá tr m c nh các tham s c a EDCA mà không ư c QAP ưa ra là nh ng giá tr ã ư c nêu trong B ng 4-2. Các QAP và QSTA s d ng ph n thông tin QoS Capablity element xác nh thông tin c p nh t là thông tin m i nh t như sau: m i l n QAP c p nh t các tham s c a EDCA, QAP s tăng giá tr b m update lên m t ơn v (trư ng này QoS trong m ng Wireless LAN
  • 62. Ngô ng Quý Dương 54 Cao h c XLTT 2005-2007 có tên EDCA Parameter Set Update Control, n m trong trư ng QoS Info c a khung tin QoS Capablity element). Hình v sau ây s minh ho chi ti t cho nhưng thông tin trình bày trên. Hình 4-11: Trư ng QoS Info và QoS Capability Element 4.4 K t chưng Chu n IEEE 802.11e là m t phiên b n c i ti n c a IEEE 802.11 WLAN nh m h tr ch t lư ng d ch v (QoS). V i phiên b n này, IEEE 802.11e h tr QoS b ng cách ưa ra các phương th c cung c p kh năng ph c v v i s phân bi t theo lo i lưu lư ng. Phiên b n cũng nh nghĩa ra b n lo i truy c p Access Category (AC): AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO tương ng v i b n lo i lưu lư ng l n lư t Background, Best Effort, Video và Voice. nh ng t ng trên c a t ng MAC, m i khung tin c a m t lu ng lưu lư ng s ư c ánh cho m t m c ưu tiên ư c g i là User Priority (UP) có giá tr t 0 n 7. t ng MAC, các m c ưu tiên này s ư c ánh x vào m t trong b n Access Category. V i m i Access Category s có m t kh i ch c năng EDCAF m nhi m ( ây là m t phiên b n c i ti n c a DCF) vi c phân tranh ư ng truy n theo m t t p các tham s c u hình. Các tham s này bao g m: 1. AIFS – Kho ng th i gian c m nh n ư ng truy n r i trư c khi truy n gói tin ho c b t u backoff. 2. CWmin, CWmax – Kích thư c nh nh t và l n nh t c a c a s phân tranh s d ng trong backoff 3. TXOP Limit – Kho ng th i gian l n nh t c a TXOP (Transmission Opportunity) là kho ng th i gian mà m t EDCAF có quy n ư c truy n d li u sau khi giành ư c ư ng truy n. Th i gian AIFS (Arbitration Inter-Frame Space) ư c tính như sau AIFS[AC] = AIFSN[AC]*SLOT + SIFS QoS trong m ng Wireless LAN
  • 63. Ngô ng Quý Dương 55 Cao h c XLTT 2005-2007 Trong ó: - SIFS: Giá tr c a th i gian SIFS ư c nh nghĩa như IEEE 802.11 chu n. - SLOT: chi u dài c a m t khe th i gian SLOT cho backoff - AIFSN: Arbitration Inter Frame Space Number, s lư ng khe th i gian ư c thêm vào SIFS khi tính toán AIFS. Giá tr c a các tham s EDCA là xác nh v i m i AC. Và d a vào các tham s này, nh ng AC có m c ưu tiên cao hơn s có th i gian AIFS ch vào truy nhâp ư ng truy n ng n hơn, ư c l a ch n giá tr backoff t c a s phân tranh có kích thư c nh hơn, có cơ h i nhi u và n nh hơn trong vi c s d ng ư ng truy n v i th i gian dài hơn so v i các AC có m c ưu tiên th p. V cơ b n thì AC n u có m c ưu tiên càng cao thì có th i gian AIFS càng ng n, c a s phân tranh càng nh , và gi i h n TXOP Limit càng l n. Nh ng tham s trên ư c g i là nh ng tham s EDCA và ư c thay i giá tr m t cách nh kỳ b i Access Point. Nh ng giá tr m c nh theo chu n 802.11e s không ư c AP qu ng bá. Ngo i tr t p nh ng tham s EDCA thay i v i t ng AC thì ph n còn l i c a cơ ch truy nh p phương ti n EDCA ho t ng hoàn toàn gi ng ho t ng c a DCF. Ví d : khi ư ng truy n tr v tr ng thái r i trong kho ng th i gian AIFS, b EDCAF s ch n m t giá tr backoff và b t u m lùi b m backoff timer. Vi c truy n d li u s b t u khi b m backoff timer ch m giá tr 0. Do tr ng m t tr m có b n b EDCAF ho t ng không ph thu c, c l p v i nhau nên có th x y ra tình hu ng có hơn m t EDCAF trong tr m cùng có b m backoff timer tr v 0. Trư ng h p này ư c g i là ng trong – Internal Collison và s ư c gi i quy t n i b gi a nhưng EDCAF tham gia vào xung t. EDCAF c a AC có m c uư tiên cao nh t s giành ư c quy n truy nh p còn EDCAF c a AC còn l i ti n hành backoff gi ng như trư ng h p ng ngoài gi a nh ng tr m không dây v i nhau. Ngoài ra trong phiên b n IEEE 802.11e, có m t c i ti n m i ư c thêm vào ó là cơ ch truy n tin v i kh i lư ng l n Contention Free Burstings (CFB). Tính năng này cho phép m t EDCAF có th truy n nhi u khung tin trong cùng m t l n có TXOP – giành ư c quy n s d ng ư ng truy n mà không c n ph i phân tranh cho t ng khung tin riêng l , m i khung tin khi ó s ư c phân cách b i m t kho ng th i gian SIFS. Th i gian ti n hành CFB ư c gi i h n b i giá tr TXOP Limit QoS trong m ng Wireless LAN
  • 64. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 56 Chương 5 5 Phân tích hi u qu c a ch t lư ng d ch v cho m ng 802.11 5.1 Phân tích hi u năng ch t lư ng d ch v 802.11 DCF c a m ng IEEE Trong ph n này, tác gi xin ư c trình bày các nghiên c u liên quan n hi u năng c a IEEE 802.11. M c ích c a nh ng nghiên c u này là phân tích hi u năng c a công ngh Wirelesss. Công ngh không dây có bư c phát tri n vư t b c trong vài năm g n ây và ti p t c ư c m r ng không ng ng. Chúng ta s d ng m t s gi thi t d a trên c tính c a Wireless LAN. Các gi thi t này có th là: “không nhi u” ho c “nhi u”, s có m t ho c v ng m t c a các tr m n (hidden station), các gói tin có dài c nh ho c là thay i, v i m t tr m ho c m t s tr m s n sàng truy n gói tin, m t tr m có gói tin g i i ngay hay nhi u tr m ph i i có gói tin g i, hay nhi u gi thi t khác liên quan n các c i m c a m ng wireless. M t s nhà nghiên c u i sâu vào ph n lý thuy t liên quan t i các th t c k t n i không dây. Như Bianchi [1] xu t m t mô hình tri n khai chu i Markov cho backoff window size do tham s này là m t thành ph n quan tr ng trong Wireless LAN. Chúng ta bi t r ng sau giai o n idle DIFS, c n ph i sinh ra m t s backoff window size ng u nhiên có th truy n gói ti p theo. Do ó trong trư ng h p này, có m t s gi thi t là: s lư ng tr m là c nh, không có thi t b n, kênh truy n lý tư ng. K t qu cu i cùng sau khi d n xu t backoff window size như sau τ ( p) = 2 m −1 1 + W + pW ∑ (2 p ) i i =0 Trong ó p là xác su t xung t (collision) có i u ki n và W là CWmin (contention window minimum). K t qu có ư c là hàm gi m ơn i u b t u t τ ( 0) = 2 , th 1+W hi n là không có xung QoS trong m ng Wireless LAN t (collision) trong kênh, n
  • 65. Ngô τ (1) = ng Quý Dương 2 , th hi n là có xung (1 + 2 m W ) 57 Cao h c XLTT 2005-2007 t x y ra, 2mW là giá tr l n nh t c a backoff state. Sau khi Bianchi xây d ng công th c v backoff window size, ông ti p t c ưa ra bi u th c v throughput (thông lư ng) như sau: S = E [payload information transmitted in a slot time] / E [length of a slot time]. Ngoài ra, Bianchi ưa ra các kho ng th i gian xung và phương pháp RTS/CTS như sau: t c a truy c p cơ b n Tsbas = PHYhdr +MAC hdr + E[ P ]+ SIFS + δ + ACK + DIFS + δ Tcbas = PHYhdr +MAC hdr + E[ P*]+ DIFS + δ Tsrts = RTS + SIFS + δ + CTS + SIFS + δ + PHYhdr +MAC hdr + E[ P ]+ SIFS + δ + ACK + DIFS + δ Tcrts = RTS + DIFS + δ Trong ó: Tsbas: Th i gian truy n thành công 1 khung tin v i truy c p cơ b n Tcbas: Th i gian truy n 1 khung tin v i truy c p cơ b n và b ng Tsrts: Th i gian truy n thành công 1 khung tin v i RTS/CTS Tcrts: Th i gian truy n 1 khung tin v i RTS/CTS và b ng Bianchi ti n hành so sánh mô hình lý thuy t v i các mô ph ng ki m ch ng mô hình lý thuy t ó. K t qu cho th y mô hình lý thuy t xu t là chính xác trong c trư ng h p Basic Access và cơ ch RTS/CTS. M t mô hình lý thuy t khác ư c xu t b i Xiao và Rosdahl [12], các gi thi t cho mô hình này bao g m kênh truy n lý tư ng, v i m t tr m có th truy n gói tin b t c lúc nào và các bên nh n s nh n ngay l p t c và g i ACK. Thêm vào ó d n xu t c a các gi thi t này là có th d dàng t ư c các gi i h n v thông lư ng và tr c a IEEE 802.11. Có th suy ra các bi u th c b ng cách xem xét môi trư ng truy n m ng LAN có dây mà không b i tr khi truy n t ng packet hay frame. H ch quan tâm n vi c xây d ng các bi u th c cho phương th c truy c p cơ b n và cho r ng cách này có th tri n khai ư c i v i phương th c RTS/CTS. Sau ó, nghiên c u th a nh n m t giá tr backoff window size trung bình cho t t c các l n truy n tin b i vì giá tr backoff time luôn luôn ch n ng u nhiên trong kho ng (0 – CW-1), công th c giá tr : QoS trong m ng Wireless LAN
  • 66. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 58 CW = CW min Tslot 2 Do ó thông lư ng cho mô hình này ư c bi u di n b ng công th c: MT = 8 LDATA TD _ DATA + TD _ ACK + 2τ + TSIFS + CW tr c a mô hình này là: DLL = Tp + Tphy + τ + TDIFS + CW Trong ó LDATA là kích thư c packet tính theo byte, Tp là dài ph n u, Tphy là dài PLCheader, và τ là th i gian truy n. TD _ DATA ư c tính b i: TD _ DATA = Tp+ Tphy + 8 LH _ DATA + 8 L DATA 100000 RDATA Trong ó LH _ DATA là header c a MAC ư c tính là 28byte và RDATA là t c d li u truy n gói tin. TD _ ACK ư c tính b ng: TD _ ACK = Tp + Tphy + Trong ó LACK là frame ACK có 8 L ACK 100000 R ACK dài là 14 byte, R ACK là t c trong quá trình truy n ACK frame. D a trên các k t qu trên ta thu ư c chu i công th c: Th i gian truy n ACK trên kênh:  8 * ACK _ Frame  6 TACK =   *10 R   Th i gian truy n gói tin thành công: s t Payload = (8∗ MAC _ Header )+ (8∗ Payload _ size ) R ∗10 6 , trong ó: MAC_header: chi u dài c a ph n header MAC 802.11 Payload_size: kích thư c c a gói tin. QoS trong m ng Wireless LAN i u khi n
  • 67. Ngô ng Quý Dương Th i gian truy n gói tin trong trư ng h p b xung t c Payload Cao h c XLTT 2005-2007 59 = t thành công: (8∗MAC _ Header )+  8∗ Payload _ size     R  2 ∗10 6 D a vào hai công th c trên ta thu ư c cách tính th i gian t ng phí khi truy n tin trong trư ng h p ng và không ng : Truy n thành công: s s TPayload = t preamble + t pcpHeader + t Payload Truy n b xung c c TPayload = t preamble + t pcpHeader + t Payload t: Th i gian tr truy n tin trong trư ng h p truy n tin thành công: s Pr opdelaysbas = TPayload + TACK + 2 ∗ Air _ Pr op + DIFS + SIFS + CWs Trong ó: Air_Prop, DIFS, SIFS l n lư t là th i gian propagation time, DIFS time, SIFS time ư c nh nghĩa trong chu n IEEE 802.11 Th i gian tr truy n tin trong trư ng h p truy n b ng : bas c Pr opdelayc = TPayload + DIFS + Air _ Pr op + CWc Tuy nhiên, trong nghiên c u này các tác gi không ưa ra các k t qu mô ph ng trong báo cáo. Trong nghiên c u c a Chatzimisios, Boucouvalas và Vitsas [13], các tác gi m r ng phân tích v thông lư ng trong Bianchi 2000 nh m quan sát tr c a IEEE 802.11. Gi thi t cho phân tích này là có n tr m tham gia vào quá trình truy n trong m ng, m i tr m luôn có gói tin g i và xác su t ng (collision) là không i và c l p. Ngoài ra, thông lư ng ư c tính theo công th c sau: S= Ptr Ps l P Pl = tr s (1 − Ptr )σ + Ptr .Ps .Ts + Ptr (1 − Ps )Tc E[ slot ] Trong ó Ptr = 1 − (1 − τ ) n , Ps = n.τ .(1 − τ ) n−1 2(1 − 2 p ) ,τ= n 1 − (1 − τ ) (1 − 2 p ).(W + 1) + pW .(1 − (2 p ) m ) p = 1 − (1 − τ ) n .Ptr , Ps , Tc , Ts bi u di n xác su t ít nh t m t gói tin truy n trong m t slot ng u nhiên, xác su t truy n thành công, th i gian trung bình có QoS trong m ng Wireless LAN ng và th i gian
  • 68. Ngô ng Quý Dương truy n thành công. T là: Cao h c XLTT 2005-2007 60 ó có tr trung bình i khi truy n m t packet thành công E[ D ] = E[ X ].E[ slot ] Trong ó E[ X ] = (1 − 2 p ).(W + 1) + pW .(1 − (2 p ) m ) là s slot time trung bình c a m t 2.(1 − 2 p ).(1 − p ) l n truy n thành công. Sau khi di n gi i mô hình lý thuy t, các tác gi ph ng ki m ch ng. ã ưa ra mô Các nghiên c u a s s d ng mô ph ng ki m ch ng k t qu . Có r t nhi u ph n m m có th s d ng mô ph ng, m t trong s ó là NS-2 (Network TM Simulator 2), OPNET và các ph n m m m ng khác có s n mô hình IEEE 802.11. 5.2 Phân tích hi u năng ch t lư ng d ch v 802.11E c a m ng IEEE ph n này, chúng ta s t ng k t m t s nghiên c u ã ư c th c hi n d a trên quan sát hi u năng c a IEEE 802.11e. Trong 802.11e, có 8 m c ưu tiên (priority) khác nhau v i các lo i catagories và traffic khác nhau truy c p kênh. Nghiên c u c a Choi [14] mô ph ng 802.11E MAC Enhanced DCF (EDCFEDCA) là m t trong các cơ ch c a 802.11e và EDCF g n gi ng v i phương th c Truy c p cơ b n trong DCF c a 802.11. i m khác nhau là AIFS theo dõi truy n frame ch không ph i DIFS. M c tiêu là so sánh EDCF và DCF cũng như EDCF dùng CFB ho c không dùng CFB. Theo ó, nhi u gi thi t ư c t ra trong mô ph ng, ví d như kích thư c gói tin là c nh i v i m i l n truy n, t c d li u khác nhau ư c áp d ng i v i t ng lo i traffic. Do ó, traffic bao g m Voice, video và d li u. Các d li u này ư c mô ph ng trong k ch b n. K ch b n mô ph ng có 4 tr m voice, 2 tr m video và 4 tr m d li u. K t qu là h u h t tr x y ra khi truy n tin Voice và Video nhưng ít frame b drop. Trong khi truy n d li u, tr ít khi x y ra nhưng có nhi u frame b drop hơn. Cu i cùng, có th so sánh thông lư ng, 802.11 DCF và 802.11e EDCF, drop d li u c a 802.11e EDCF s d ng CFB (contention-free burst) và non-CFB. M t mô ph ng khác v 802.11e do Mangold [17] ưa ra. Nghiên c u này mô ph ng 2 cơ ch c a 802.11e là EDCF và HCF. i m khác nhau trong các nghiên c u trư c v EDCF là k ch b n mô ph ng. Trong mô hình này, h s d ng 5 tr m t m t QoS-supporting Basic Service Set (QBSS) v i m t tr m ho t ng như là QoS trong m ng Wireless LAN
  • 69. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 61 Acess Point (AP). AP có th tri n khai dư i ch EDCF ho c là HCF trong khi 4 tr m còn l i ho t ng ch EDCF. Nghiên c u cũng quan t m n hi u năng c a hot spot b ng cách thay i s lư ng tr m trong QBSS. M i tr m trong QBSS có cùng traffic và o thông lư ng theo các lo i traffic khác nhau. Mô ph ng cho th y HCF ho t ng ít b tr hơn so v i EDCF ngay c v i traffic có cùng m c ưu tiên. Nghiên c u c a Zhu và Chlamtac [18] xu t mô hình phân tích 802.11e i v i các lo i traffic và s xu t hi n c a dòng traffic i v i m i lo i traffic. Dòng traffic n m trong kho ng 1 n T, trong ó T là traffic category. Các tác gi i u ch nh chu i Markov trong Bianchi 2000 b ng cách ưa ra service parameter differentiation xác nh backoff window size. Sau khi tính toán, nghiên c u ã ưa ra công th c o lư ng thông lư ng như sau: S= Pn , sτ n E[ Pn ] E[ payloadinaslotime] = E[lengthofaslotime] (1 − τ n )σ + Pn , sτ nTn, s + (1 − Pn ,s )τ nTn ,c Trong ó τ n , Pn , s , Tn , s , Tn,c , σ , E[ P n ] tương ng là ưu tiên c a traffic, xác su t dòng traffic thành công, th i gian truy n thành công trung bình, th i gian truy n không thành công do có ng ,th i gian m t slot tr ng, kích thư c payload trung bình. Tn, s Tn,c cho Truy c p cơ b n và RTS/CTS ư c tính như sau: Tnbas = AIFS n + PHYhdr +MAC hdr + E[ P]+ δ + SIFS + δ + ACK ,s Tnbas = AIFS n + PHYhdr +MAC hdr + E[ P*]+ SIFS + ACK ,c Tnrts = AIFS n + RTS + SIFS + δ + CTS + SIFS + δ + PHYhdr +MAC hdr + E[ Pn ]+ δ + SIFS + ACK + δ ,s Tnrts = AIFS n + RTS+ CSIFS + CTS ,c Trong ó E[P*] là kích thư c payload trung bình khi có lư ng t ng h p c a N dòng traffic là : ng , Do ó thông N S = ∑ Sn n =1 Cu i cùng, nghiên c u xây d ng mô ph ng s d ng NS-2 v i các ngu n traffic khác nhau: d li u, voice, video v i t l 2:1:1. Các tác gi tuyên b mô hình s chính xác hơn trong trư ng h p bão hòa. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 70. Ngô ng Quý Dương 62 Cao h c XLTT 2005-2007 Nghiên c u c a Wietholter và Hoene 2003 xu t mô hình EDCF b sung ch ch y v i NS-2.26. Ngoài ra, nghiên c u còn mô ph ng 802.11a như là t ng v t lý. S d ng cùng mô hình và tham s backoff như trong nghiên c u c a Mangold, do cùng chung m c tiêu ánh giá mô hình. K t qu cho th y Thông lư ng thu ư c trong các mô ph ng tương i gi ng v i Thông lư ng có xu hư ng gi m trong trư ng h p có s tr m ư c dùng tăng lên. Trong ph n ti p, tác gi xin ư c trình bày chi ti t hơn v phương pháp Biachi và m r ng c a phương pháp này khi áng giá hi u năng ch t lư ng d ch v v i ng d ng VoIP. 5.3 Phân tích hi u năng Bianchi trên môi trư ng 802.11 Mô hình phân tích Bianchi là m t mô hình phân tích ơn gi n nhưng hi u qu dùng tính toán thông lư ng c a 802.11 DCF. Mô hình Bianchi ư c xây d ng v i gi thi t cơ b n xem xét m ng WLAN trong trư ng h p có m t AP, s tr m tham gia là c nh và bão hòa. Tính bão hòa ây có nghĩa là hàng i truy n tin c a các tr m không r ng, lúc nào cũng s n sàng có gói tin c n truy n. Như ã trình bày ph n giao th c MAC s p x p truy n l i (backoff) theo hàm mũ. trên, giao th c DCF s d ng ch T i m i l n truy n packet, th i gian truy n l i (backoff) ư c ch n m t cách ng d ng trong d i (0, ω-1). Giá tr ω ư c g i là c a s phân tranh – contention window, ph thu c và s l n truy n l i không thành công. Trong l n th truy n phân tranh nh nh t. u tiên, ω ư c t b ng CWmin hay còn g i là c a s Sau m i l n truy n th t b i thì ω l i ư c nhân ôi, và giá tr l n nh t c a nó là CWmax= 2mCWmin. Các giá tr CWmin, CWmax có th tham kh o trong các tài li u v l p giao ti p v t lí c a chu n 802.11 ví d như trong b ng dư i ây là thông tin c a IEEE 802.11 năm 1999: PHY CWmin CWmax FHSS 16 1204 DSSS 32 1204 IR 64 1204 QoS trong m ng Wireless LAN
  • 71. Ngô ng Quý Dương 63 Cao h c XLTT 2005-2007 B ng 5-1: giá tr l n nh t, nh nh t c a contention window cho 3 PHY ư c c t theo chu n 802.11: Frenquency Hopping Spread Spectrum (FHSS), Direct Hopping Squence Spread Spectrum (DSSS) và H ng ngo i (IR) Phương pháp Bianchi ư c chia thành 2 ph n riêng bi t: - Ph n A: Nghiên c u cách ng x c a m t tr m riêng l s d ng mô hình chu i Markov [6], s d ng y u t τ: xác su t m t tr m truy n tin trong m t khe th i gian t ng quát (ví d ư c ch n ng u nhiên). Xác su t này s không ph thu c vào cơ ch truy nh p là Basic hay RTS/CTS. - Ph n B: Nghiên c u các s ki n có th xu t hi n trong m t khe th i gian t ng quát, sau ó bi u di n thông lư ng c a c hai phương th c truy nh p dư i d ng hàm s c a giá tr τ ã ư c tính toán. i v i yêu c u ch t lư ng d ch v VoIP th c t thì ph n A s có nh hư ng quan tr ng hơn ph n B r t nhi u. Do ó chúng ta s quan tâm chi ti t vào ph n A. Ph n A – Xác su t truy n gói tin Trong i u ki n s tr m truy n tin ph i c nh tranh v i nhau là n. T t c các tr m u luôn bão hòa, truy n các gói tin tu n t liên t c n i ti p nhau, m i gói tin u c n ph i i m t lư ng th i gian backoff ng u nhiên trư c khi ư c truy n i. Hình v sau ây mô t các tr ng thái c a m t tr m trong quá trình tham gia truy n tin. Trong ó: - W=CWmin - N c backoff l n nh t m: CWmax=2m CWmin - N c backoff – backoff stage th i: Wi=2i W, i=(0, m). - Xác su t ng có i u ki n c a m i gói tin (Condition collision probability) p: xác su t x y ra ra ng khi g i gói tin trên kênh truy n. Gi thi t là giá tr p này không i. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 72. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 64 (1-p)/W0 (1-p)/W0 0, 0 0, 1 0, 2 0, W0-2 0, W0-1 p/W1 i-1, 0 p/Wi i, 0 i, 1 i, 2 i, W0-2 i, W0-1 m, W0-2 m, W0-1 p/Wi+1 p/Wi m, 0 m, 1 m, 2 p/Wm p/Wm Hình 5-1: Mô hình chu i Markov c a backoff window Trong hình v trên, m i tr ng thái c a tr m ư c bi u di n b i m t c p (m,k) v i m là s l n ph i truy n l i và k là s slot th i gian c a tr m. V i cách bi u di n như v y ta có b công th c sau: P{i, k | i, k − 1}= 1, k ∈ ( 0,Wi − 2 ),i ∈ ( 0, m) P{0, k | i,0}= ( 1 − p) / W0 , k ∈ ( 0,W0 − 1 ),i ∈ ( 0, m) P{i, k | i − 1,0}= p / Wi , k ∈ ( 0, Wi − 1 ),i ∈ ( 1, m) (1) P{m, k | m,0}= p / Wm , k ∈ ( 0, Wm − 1 ) Phương trình u tiên trong (1) miêu t hi n th c: t i i m b t khe th i gian, thì th i gian backoff u ư c gi m. uc am i Phương trình th 2 th hi n: m t gói tin m i sau khi truy n gói tin thành công s kh i u v i n c backoff là 0 và như th giá tr backoff ư c ch n kh i t o ng u nhiên trong d i (0, W0-1). QoS trong m ng Wireless LAN
  • 73. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 65 Xác su t τ: Xác su t truy n tin trong m t khe th i gian cho trư c truy n l i th m. l n Rõ ràng là xác su t này ph thu c vào p và s ph thu c này ư c bi u di n như sau (chi ti t xin c trong tài li u [1]): τ(p) = 2(1 - 2 p ) 2 = m (1 - 2 p)(1+W ) + pW (1 − ( 2 p) ) 1+W + pW − ∑m −1( 2 p)i i =0 (2) Chú ý: Trong trư ng h p m = 0, t c là không có phân ph i mũ và xác su t τ s không ph thu c và p. Ta có: τ= 2 1+W 5.4 Công th c Bianchi cho phân tích QoS v i DCF MAC protocol 5.4.1 Trư ng h p gi a các tr m ch trao id li u Voice Tiêu chí ch y u ánh giá ch t lư ng d ch v c a VoIP mà ta xét là th i gian tr trung bình c a gói tin. Cơ s ban u, Bianchi mô hình hoá h th ng v i gi thi t tr m bão hoà. G i cn: xác su t cho trư c G i pn: xác su t m t tr m n th y kênh truy n b n vào m t khe th i gian m t tr m n truy n tin vào m t khe th i gian cho trư c Xác su t cn là c l p và không i. Tuy có th gi thi t xác su t cn không i là chưa chính xác nhưng tính c l p c a cn là ch p nh n ư c c bi t khi s lư ng các tr m tham gia vào c nh tranh ư ng truy n tăng lên. Khi ó công th c 2 có th pn = ư c vi t dư i d ng: (CWmin 2( 1 − 2cn )( 1 − cn ) + 1)( 1 − 2cn ) + CWmin cn ( 1 − (2cn ) m ) (1) N u t t c các tr m là gi ng nhau, hay pn và cn là như nhau v i m i tr m ta có: cn = 1 − ( 1 − pn )N V i N: s tr m. QoS trong m ng Wireless LAN (2)
  • 74. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 66 K t h p 2 bi u th c (1) và (2), gi i phương trình ư c giá tr c a cn và pn. nh i m x = f(x), chúng ta tìm ra Trư ng h p không bão hoà, ta s d ng mô hình x p x trong tài li u [4]: 1. Xác su t m t tr m n có gói tin c n truy n: λn 2. N u λn=1: tr ng thái bão hoà. Khi ó ta có: cn = 1 − ∏ (1 − λm pm ) m≠n Khi trong h th ng ch truy n d li u tho i ta s có hai trư ng h p: tr m n là Acess Point (A) ho c là m t tr m tho i (Voice – V). Ta nh nghĩa m t s qui ư c như sau: 1. NV: s lư ng tr m tho i. Gi thi t là t t c các tr m u ng nh t 2. pV và cV: l n lư t tương ng là xác su t tr m tho i truy n tin và tr m tho i th y kênh b n. 3. pA và cA: l n lư t tương ng là xác su t tr m tho i truy n tin và tr m tho i th y kênh b n. Áp d ng mô hình Bianchi, ta có các công th c tính toán: t A = NV λV pV (1 − λV pV ) N v −1 , tV = λ A p A (1 − λV pV ) N v −1 + ( NV − 1)λV pV (1 − λV pV ) N v − 2 (1 − λ A p A ) E [S n ]= ( 1 − cn )T I + t nTVS + (cn − t n )TVC , CWmin 1 − ( 2cn )m ( 2cn )m c E [d n ]= E [S n ] [ + ] + n E TVC + E TVS 2 1 − 2c n 1 − cn 1 − cn [ ] [ ] Trong ó: n l n lư t là A (tr m là Access Point), V (tr m là tr m voice) QoS trong m ng Wireless LAN
  • 75. Ngô ng Quý Dương o dn: Th i gian c n thi t m i n. o Sn : tr m n truy n i m t gói tin tho i ngay khi nó v a dài c a khe backoff cho tr m n khi b o TSV: Th i gian c n thi t o TI: Cao h c XLTT 2005-2007 67 ng . truy n thành công m t gói tin voice dài c a 1 khe th i gian r i o TCV: Th i gian các gói tin voice b ng o tA: Xác su t cho m t khe th i gian ư c AP s d ng truy n tin thành công. o tV: Xác su t cho m t khe th i gian ư c tr m tho i s d ng truy n tin thành công. Các tham s TSV , TI , TCV ư c tính d a trên phân tích ph n Header gói tin VoIP trong m ng 802.11 G i DA: là kho ng th i gian b tr tính t khi gói tin ư c truy n hoàn toàn ra kh i AP. n AP cho n lúc nó Ta có th coi ti n trình x lí gói tho i trên AP là m t ti n trình Poision có: 1. T c n: NV D 2. Mô hình M/G/1 G i Wv: th i gian m t gói tin ph i ch i cho n khi ư c ph c v t i AP ta có: D A = d A + WV = d A + WVr + WVa E[ DA ] = E[ d A ] + E[WV ] Trong ó: - dA: Th i gian c n thi t nó v a m i n. - WVr, W Va: Tr x lí, tr do ph i ch i. - D: Chu kỳ truy n gói tin voice. Áp d ng AP truy n thành công m t gói tin tho i ngay khi nh lu t Little’s Law, ta có: QoS trong m ng Wireless LAN i các gói tin tho i khác trong hàng
  • 76. Ngô ng Quý Dương 68 Cao h c XLTT 2005-2007 E[WVr ] E[WV ] = 1 − NV E [ d A ] D Do ó, th i gian tr trung bình l n nh t s là: 2 NV E[ d A ] E[ D A ] = E[d A ] + 2(1 − λ A ) D 2 Trong ó E [d A ] : Trung bình bình phương th i gian tr c a AP ư c tính như sau [4]: ( [ ] 2 E dA ) m  2 (1 − c a ) 1 − (2 c a )m 10 1 − (4c a )m − + +  (1 − 2c a ) 9 (1 − 4 c a )  9 (1 − c a ) 2 2 = E A [S ]CW min (1 − c a )   m m  c a 52 2 m − 182 m −1 + 4 ca m −1 22 m + 3 −2  m 18 (1 − c a ) 1 − ca   ( ) ( 2 3 2 2 c 1 + c a + s + E [S ]CW T c  3c a − 7 c a + 4 c a +T a min v  2 2 v (1 − c a )2 Tv  (1 − c a ) (1 − 2 c a )       m 2 2 m − 3 c a +1  + 2 (1 − c a )3    m (2c a ) (c a (3m − 4 ) − m ) +  2 2 2 (1 − c a ) (1 − 2 c a )   2 3  3c a − 7 c a + 4 c a (2c a )m (c a (3m − 4 ) − m ) + E a [S ]CW min Tvc  +  2 2 2 2 2 (1 − c a ) (1 − 2 c a )   (1 − c a ) (1 − 2 c a )   1 + ca + 2Tvc Tvs (1 − c a ) QoS trong m ng Wireless LAN ) ( )
  • 77. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 69 5.5 K t chưng Hi n nay, h th ng m ng c c b không dây IEEE 802.11 Wireless Local Area Network (WLAN) là m t trong nh ng công ngh m ng không dây ư c tri n khai r ng rãi nh t trên toàn th gi i. S k t h p gi a tính linh ho t và ti n l i c a m ng không dây WLAN và nhu c u s d ng l n c a các ng d ng a phương ti n tr thành m t xu hư ng m i và phát sinh nhi u câu h i v m b o ch t lư ng d ch v . Sau khi t p h p và tìm hi u nh ng nghiên c u v ánh giá hi u năng ch t lư ng d ch v , chúng ta thu ư c m t s hư ng phân tích ch t lư ng d ch v như sau: V i giao th c 802.11 DCF thông thư ng: Kích thư c c a s phân tranh trung bình khi truy n tin thành công và không thành công: CW s = (CWmin − 1)Tslot 2 CWc = CWmaxTslot 2 Th i gian tr truy n tin trong trư ng h p truy n tin thành công: s Pr opdelaysbas = TPayload + TACK + 2 ∗ Air _ Pr op + DIFS + SIFS + CWs Trong ó: Air_Prop, DIFS, SIFS l n lư t là th i gian propagation time, DIFS time, SIFS time ư c nh nghĩa trong chu n IEEE 802.11 Th i gian tr truy n tin trong trư ng h p truy n b ng : bas c Pr opdelayc = TPayload + DIFS + Air _ Pr op + CWc Thông lư ng c a kênh: Throughput = 8 ∗ Payload _ Size Pr opdelayc Thông lư ng c a kênh qui chu n: Normal _ Throughput = QoS trong m ng Wireless LAN 8 ∗ Payload _ Size Pr opdelayc ∗ R
  • 78. Ngô ng Quý Dương 70 Cao h c XLTT 2005-2007 Hi u su t s d ng kênh: Chan_eff = Norm_Throughput * 100% Tương t v i 802.11e ta có: CW [AC ] = (CWmin [ AC ] + 2) ∗ TSlot 2 AIFS[AC ] = SIFS + AIFSN[ AC ] ∗ Slot s Pr opdelaysbas = TPayload + TACK + 2 ∗ Air _ Pr op + AIFS[ AC ] + SIFS + CW [AC ] Thông lư ng c a kênh qui chu n: Normal _ Throughput = 8 ∗ Payload _ Size Pr opdelayc ∗ R Hi u su t s d ng kênh: Chan_eff = Norm_Throughput * 100% QoS trong m ng Wireless LAN
  • 79. Ngô ng Quý Dương 71 Cao h c XLTT 2005-2007 Chương 6 6 Các k t qu phân tích và ánh giá 6.1 B mô ph ng NS-2 H th ng mô ph ng m ng Network Simulator 2 hay còn g i là NS-2, thư ng ư c s d ng trong công tác nghiên c u khoa h c khi c n kh o sát ho t ng và ng x c a môi trư ng m ng máy tính. ây là m t h th ng l p trình m ng, ư c phát tri n b i trư ng i h c Berkeley, California (UCB). NS-2 ư c xây d ng theo nguyên t c s ki n th i gian, hư ng i tư ng, mô ph ng ho t ng c a h th ng m ng máy tính. H th ng này h tr các tác t truy n tin, nh tuy n, m ng có dây và không dây… H th ng NS-2 ư c phát tri n ch y u b ng ngôn ng C++ và s d ng thư vi n Otcl như giao di n c u hình. i u này xu t phát t c i m ho t ng v i hai ch c năng chính c a NS-2. u tiên, NS-2 c n ph i có kh năng l p trình x lý các byte bit, thao tác v i các header c a packet và th c hi n gi i thu t c a nh ng giao th c m ng khác nhau. M c khác, NS-2 cũng c n m t cơ ch giao ti p linh ho t có th ti p nh n nh ng script k ch b n, c u hình, mô ph ng l i quá trình ho t ng c a m t h th ng m ng máy tính trong th c t . Khi ó, s k t h p c a hai ngôn ng C++ và Tcl áp ng ư c y c hai yêu c u này. Hình 6-1: Cơ ch ho t ng c a NS-2 Trong quá trình ho t ng, NS-2 s d ng các file script ư c so n th o theo ngôn ng Tcl (ph i có ph n m r ng là .tcl) th th c thi ho t ng c a m ng c n mô ph ng. K t qu thu ư c s ư c xu t ra file truy v t (trace file, có uôi là .tr). QoS trong m ng Wireless LAN
  • 80. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 72 M i s ki n k t qu c a quá trình mô ph ng u ư c ghi l i trong file trace này theo trình t th i gian. Các k t qu này bao g m lu ng gói tin trao i gi a nh ng node m ng và các m c th i gian liên quan…Ngoài ra quá trình mô ph ng còn ư c ghi nh n l i trong file có ph n m r ng là .nam hay còn g i là file Network Animator. Do ó trong b n thân file .nam cũng có ch a các gói tin c a NS-2. M c t o ra nh ng hình nh có th mô ph ng l i quá ích c a NS-2 s d ng file .nam trình ho t ng và tương tác c a i tư ng m ng m t cách tr c quan và rõ nét hơn. Ví d như c u hình topology c a h th ng m ng, quá trình trao i d li u (phương hư ng, th t ) cũng như nhi u công c phân tích d li u ư c NS-2 tích h p trong NAM module. Problem Simulation Module Result Modify ns Analysis Setup/run Simulation with ns Hình 6-2: Các bư c mô ph ng trên NS-2 quan sát k t qu mô ph ng, chúng ta c n ti n hành phân tích các d li u ã ư c ghi l i trong file trace. T t c các d li u thu th p ư c trong quá trình th c hi n mô ph ng u ư c ghi l i ây nên kh i lư ng và ch ng lo i thông tin khá l n. Do ó ta c n s d ng m t s phép l c trích ra thông tin c n dùng. Ví d s d ng l nh grep trong unix l c thông tin: $grep n i dung c n l c filename.tr newfilename.tr 6.1.1 Tri n khai m ng không dây IEEE 802.11 trong NS-2 Trong NS-2, các nhà nghiên c u ã xây d ng s n môi trư ng không dây 802.11 v i c hai i u ki n, k t n i v i m ng có dây và k t n i gi a các thành ph n không dây v i nhau. Trong ph n lu n văn này chúng ta s tri n khai vi c th c hi n QoS trong m ng Wireless LAN
  • 81. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 73 k t n i gi a m ng không dây v i nhau thông qua m t node m ng không dây óng vai trò như Access Point. Node port classifier Classifier: Forwarding protocol agent Node Entry 255 addr classifier defaulttarget_ LL routing agent Agent: Protocol entity LL MAC PHY MobileNode Propagation and antenna models IFQ: Interface queue MAC IFQ LL: Link layer object IFQ ARP MAC: MAC object PHY PHY: Network interface CHANNEL Hình 6-3: Các thành ph n trong m t mô hình node m ng không dây Trong NS-2 hi n nay c u hình cho m ng không dây ta c n thi t l p m t vài thông s : c t kênh, radio-propagation, lo i anten, lo i t ng k t n i, hàng i giao ti p, giao di n m ng, ki u routing, s lư ng node m ng, kích thư c gói tin l n nh t trong hàng i. Ví d : set val(chan) Channel/WirelessChannel set val(prop) Propagation/TwoRayGround set val(netif) Phy/WirelessPhy set val(mac) Mac/802_11 set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue set val(ll) LL set val(ant) Antenna/OmniAntenna set val(ifqlen) 50 set val(adhocRouting) DSDV set val(stop) 30.0 QoS trong m ng Wireless LAN ;# max packet in ifq ;# simulation time
  • 82. Ngô ng Quý Dương 74 Cao h c XLTT 2005-2007 6.1.2 Tri n khai VoIP trong NS-2 Nh m ki m tra hi u qu c a VoIP trong h th ng m ng IEEE 802.11, chúng ta s ti n hành ki m th và o c các s li u khi tăng d n s lư ng các tr m VoIP v i l n lư t hai lo i codec là G.711 và G.729 theo nh ng trư ng h p sau: Trư ng h p 1: Tât c các tr m tham gia u là tr m tho i. Không có m t tr m nào th c hi n vi c truy n d li u FTP ( ây ta s d ng FTP làm i di n cho d ch v truy n d li u theo giao th c TCP). Trư ng h p 2: Ngoài các các tr m là tr m tho i, có thêm 1 tr m th c hi n vi c truy n d li u FTP. Trư ng h p 3: Ngoài các các tr m là tr m tho i, có thêm 2 tr m th c hi n vi c truy n d li u FTP. T t c các tr m tho i u truy n VoIP theo Codec G.729. Hình 6-4: C u hình h th ng m ng mô ph ng 6.2 K t qu c a vi c tri n khai VoIP trên IEEE 802.11 Trong ph n này, tác gi s trình bày các k t qu th c hi n theo t ng ph n bao g m 802.11b, ch có tho i trong 802.11g, k t n i tho i và k t n i d li u bão QoS trong m ng Wireless LAN
  • 83. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 75 hoà trong 802.11g và 802.11g+e. Trong ó, t t c các cu c g i VoIP u s d ng code ng nh t như nhau v i m i tr m (G.711 ho c G.729) như gi thi t ban u t ra. 6.2.1 Th c hi n tho i VoIP v i codec G.711 u tiên, chúng ta s d ng các k t qu c a vi c phân tích tho i G.711 v i m c ích so sánh v i k t qu mô ph ng trong NS-2. K t qu cho th y: - Dung lư ng c a G.711 khi s d ng v i 802.11b: t i a 6 cu c g i. - Dung lư ng c a G.711 khi s d ng v i 802.11g: t i a 15 cu c g i. C hai k t qu này u phù h p v i nh ng nghiên c u c a M.Elaoud[10]. 6.2.1.1 K t qu v i 802.11b Trong ph n này chúng ta s cùng phân tích nh ng k t qu thu ư c khi th c hi n VoIP v i m ng 802.11b và ch ng minh r ng k t qu mà ta có là hoàn toàn tương ương v i nh ng k t qu t nh ng nghiên c u khác. u tiên ta th y v i G.711, c 10ms m i cu c tho i u t o ra 80 bytes d li u. Giá tr th i gian tr trung bình t nh ng k t qu mô ph ng s ư c minh ho trong hình v dư i ây. Average delay AP for G.711 voice with 802.11b 0.010 Average Delay on AP (s) 0.009 0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0.000 0 1 2 3 4 5 6 7 Number of Voice conversation Hình 6-5: Th i gian tr trung bình t i AP khi s d ng VoIP codec G.711 trên 802.11b QoS trong m ng Wireless LAN
  • 84. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 76 D th y lư ng th i gian tr trung bình thu ư c tăng d n theo s lư ng tr m tham gia tho i. Th i gian này t ngư ng n nh nh hơn 7ms v i s tr m tho i là 6 và tăng t bi n khi s tr m l n hơn 6. K t qu mô ph ng c a chúng ta cũng ch ra khi s lư ng cu c tho i còn nh hơn 6 thì các ch s v s lư ng gói tin r t, jitter, th i gian tr u n m trong gi i h n ch p nh n ư c. Nhưng khi ta thêm vào cu c g i th 7 thì c th i gian tr và s lư ng gói tin r t u b tăng t bi n vư t qua giá tr cho phép t i ư ng downlink t Access Point t i các máy tr m. i u này cũng d hi u b i trong khi m i máy tr m ch ph i truy n t i các gói tin theo k t n i n AP, thì AP l i ph i duy trì truy n t i t i t ng máy tr m tham gia k t n i. Do ó, khi n m t ngư ng nào ó thì kênh truy n c a AP không th áp ng ư c nhu c u cho các tr m tho i. V i 802.11b và ơn tho i, chúng ta xác nh ư c ngư ng này là 6 cu c tho i. 6.2.1.2 K t qu th c hi n v i 802.11g Ti n hành o c v i m ng IEEE 802.11g. vư t quá 20ms ta có s cu c g i t i a là 15. th i gian tr t i AP không Average delay AP for G.711 voice with 802.11g 0.010 Average Delay on AP (s) 0.009 0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0.000 0 5 10 15 Number of Voice conversation Hình 6-6: Th i gian tr trung bình t i AP khi s d ng G.711 v i 802.11g QoS trong m ng Wireless LAN 20
  • 85. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 77 K t qu này cho th y dung lư ng VoIP c a AP khi s d ng chu n IEEE 802.11g ã ư c c i thi n hơn so v i 802.11b. Do m c tiêu c a chúng ta là tìm hi u kh năng áp ng t i a c a h th ng WiFi, nên trong ph n này chúng ta ch t p trung vào m ng 802.11g khi s d ng t c 54Mbps. 6.2.2 Th c hi n tho i VoIP v i codec G.729 V i codec G.729, các k t n i tho i t o ra 20bytes d li u g i i trong 20ms theo m i hư ng c a k t n i. Nhi m v c a chúng ta c n làm bây gi là xác nh s cu c g i t i a mà h th ng có th th c hi n v i codec G.729. 6.2.2.1 Ch th c hi n tho i, không truy n d li u theo TCP Th c hi n v i 802.11g 802.11g có cơ ch ho t ng v i nhi u t c t 1 n 54 Mpbs. Do v y, dung lư ng t i a c a VoIP cũng thay i tuỳ theo t c ư ng truy n. N u l y th i gian tr t i a là 20ms thì ta s có s lư ng t i a các cu c g i VoIP theo G.729 l n lư t là 8, 25, 36 tương ng v i các t c truy n 6, 36, 54Mbps như hình dư i ây. Average delay AP for G.729 voice with 802.11g 0.020 Average Delay on AP (s) 0.018 0.016 0.014 0.012 1 Mbps 0.010 36 Mbps 0.008 54 Mbps 0.006 0.004 0.002 0.000 0 10 20 30 Number of Voice conversation QoS trong m ng Wireless LAN 40
  • 86. Ngô ng Quý Dương 78 Cao h c XLTT 2005-2007 Hình 6-7: Th i gian tr trung bình G.729 khi s d ng 802.11g 6.2.2.2 Th c hi n tho i k t h p v i truy n d li u theo TCP Bây gi chúng ta ti p t c o c th i gian tr c a nh ng gói tin VoIP trong trư ng h p có k t n i truy n d li u theo giao th c TCP. K t qu cho th y không th th c hi n song song cùng lúc b t kỳ 1 cu c tho i VoIP nào trong khi v n duy trì vi c truy n d li u theo giao th c TCP. C th như sau: ngu n phát TCP t i AP và ngu n thu client. ng d ng TCP phía AP s ti p t c tăng t c truy n tin cho n khi b m d li u t i AP b tràn. Khi ó do ph i chia s cùng m t hàng i nên nh ng gói tin voice g p ph i v n th i gian tr gia tăng, ngày m t l n. i u tương t cũng x y ra khi có tr ng thái bão hoà gây ra b i vi c y các gói tin TCP theo hư ng t máy tr m lên AP. Khi ó tình tr ng ngh c chai s x y ra vì các gói tin voice s ph i chia s ư ng truy n v i vô s gói tin TCP acknowledgement. 6.2.3 Th c hi n tho i VoIP v i 802.11e 6.2.3.1 Ch th c hi n tho i, không truy n d li u theo TCP th c hi n VoIP v i 802.11, ta thi t l p các tham s kh i t o cho 802.11e như sau: th i gian backoff kh i t o ư c ch n trong t p CWmin = 4 và CWmax = 8. Do ó s ch có m t l n truy n l i duy nh t cho m i l n th truy nh p ư ng truy n. Khi ó thì t l r t gói s có nh hư ng n ch t lư ng c a cu c tho i hơn y u t th i gian tr . Hình v dư i ây mô t t l m t gói t i AP khi s lư ng k t n i tho i gia tăng v i codec G.729. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 87. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 79 Average loss at AP for G.729 voice with 802.11g 0.020 Average Loss on AP (%) 0.018 0.016 0.014 0.012 1 Mbps 0.010 36 Mbps 0.008 54 Mbps 0.006 0.004 0.002 0.000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Number of Voice conversation Hình 6-8: T l r t gói t i AP khi th c hi n 802.11e theo codec G.729 6.2.3.2 Ch th c hi n tho i k t h p truy n d li u theo TCP Ta t gi thi t, k t n i ngu n TCP các gói tin v i kích thư c 1500 bytes. Nh ng k t qu có ư c sau khi ti n hành mô ph ng ư c ghi l i trong 3 b ng dư i ây: s lư ng k t n i VoIP và s lư ng k t n i TCP phù h p v i nhau theo t ng c u hình tham s cho 802.11e Trư ng h p không có k t n i TCP: CWmin/m 1 2 3 4 5 6 4 11 22 31 37 38 38 8 16 29 36 36 36 36 16 22 34 34 34 34 34 B ng 6-1: S lư ng k t n i t i a cho G.729 khi không có k t n i TCP Nh n xét: d a vào b ng trên ta th y CWmin=4 và m= 5 ho c 6 là c u hình t i ưu Trư ng h p có 1 k t n i TCP: QoS trong m ng Wireless LAN
  • 88. Ngô ng Quý Dương Cao h c XLTT 2005-2007 80 CWmin/m 1 2 3 4 5 6 4 0 11 23 31 32 32 8 0 14 25 25 25 25 16 0 15 17 17 17 17 B ng 6-2: S lư ng k t n i t i a cho G.729 khi có 1 k t nôi TCP Nh n xét: d a vào b ng trên ta th y CWmin=4 và m= 5 ho c 6 là c u hình t i ưu. Trư ng h p có 2 k t n i TCP: CWmin/m 1 2 3 4 5 6 4 0 4 17 26 28 28 8 0 5 18 19 19 19 16 0 5 11 11 11 11 B ng 6-3: S lư ng k t n i t i a cho G.729 khi có 2 k t nôi TCP. T ng k t c 3 b ng s li u trên ta rút ra nh n xét c u hình t i ưu cho h th ng 802.11e ph c v cho VoIP là: CWmin=4 và m= 6. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 89. Ngô ng Quý Dương 81 Cao h c XLTT 2005-2007 6.3 K t chưng V i nh ng k t qu thu th p ư c t vi c phân tích, mô ph ng h th ng m ng ta có ư c nh ng s li u sau: 1. M ng 802.11b: Trư ng h p không có ng d ng truy n d li u thông thư ng, thì s cu c g i VoIP t i a là: 6 (v i codec G.711). 2. M ng 802.11g: Trư ng h p không có ng d ng truy n d li u thông thư ng, thì s cu c g i VoIP t i a là: 34 cu c g i (V i codec G.729) Trư ng h p có ng d ng truy n d li u TCP song hành (ví d FTP) thì không nên th c hi n b t kỳ 1 cu c g i VoIP nào c . 3. M ng 802.11e v i các tham s m c nh (CWmin=16, m=5): Trư ng h p không có ng d ng truy n d li u thông thư ng, thì s cu c g i VoIP t i a là: 11 cu c g i (V i codec G.729) Trư ng h p có ng d ng truy n d li u TCP: không th c hi n VoIP 4. M ng 802.11e v i các tham s ã ư c t i ưu (CWmin=2, m=6): Trư ng h p không có ng d ng truy n d li u thông thư ng, thì s cu c g i VoIP t i a là: 38 cu c g i (V i codec G.729) Trư ng h p có 1 ho c 2 ng d ng truy n d li u TCP: 36 ho c 34 cu c g i G.729. K t qu thu ư c cho ta th y c n thi t ph i có các cơ ch khác m b o cho các cu c g i tho i khi có m t k t n i TCP như hi n nay. Th m chí ngay c khi t t c các tr m u th c hi n chu n 802.11e thì nh ng cơ ch b sung như admission control và traffic shaping v n là r t c n thi t b o v các k t n i tho i Tuy nhiên may m n là nh ng thay i ó không c n thi t ph i ti n hành t t c các tr m. Ti n hành nh ng c i ti n t i Access Point cũng b o v d ch v tho i trong trư ng h p mi n single domain (s d ng truy n thông tr c ti p gi a AP và Station). Ví d m t s th c hi n cơ ch admission control và traffic shaping AP s r t hi u qu i u khi n t t c lu ng d li u trong mi n single domain. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 90. Ngô ng Quý Dương 82 Cao h c XLTT 2005-2007 Có th tham kh o nh ng lư c admission control cho m ng có dây ư c miêu t trong tài li u [11]. ng d ng tho i ư c thay i trư c khi m t cu c g i ư c thi t l p, ng d ng u tiên ph i truy n i nh ng gói tin thăm dò (trial) mà có nh ng c tính gi ng như nh ng gói tin ư c s d ng trong cu c g i. AP ư c thay i nh ng gói tin thăm dò này b b i khi tr c a các lu ng tho i t i AP vư t ngư ng (20ms). Gói tin thăm dò này t n t i trong th i gian ng n kho ng 1s ho c n khi nh n ư c thông báo r ng 1 gói tin ã b b i hay b r t. cu i chu kỳ thăm dò, n u không có gói tin nào b d t thì cu c g i ư c ch p nh n. N u khác i thì cu c g i b d ng và r i ư c th k t n i l i. S thành công trong chu kỳ thăm dò s m b o ch t lư ng c a luông tho i ư c ch p nh n. Lư c này yêu c u m t s thay i trong các ng d ng tho i và AP nhưng v n m tính tương thích v i các thi t b Wifi ph bi n ã có ngoài th trư ng. gi i h n lu ng d li u trong m t mi n m ng ơn IBSS, ta ch c n th c hi n traffic shaping AP. Chúng ta d a vào gi i thi t r ng các lu ng d li u s d ng TCP khi k t n i v i AP. Lu ng gói tin nh n v (downstream - t AP n client) s t o ra và m t lu ng upstream TCP ACK, và lu ng downstream ACK s sinh ra ít nh t 2 lu ng d li u g i i. Sau ó b ng vi c i u khi n lu ng d li u nh n v , chúng ta có th i u khi n lu ng d li u g i i. Qua traffic shaping, AP s i u khi n dung lư ng c a lu ng d li u truy n i qua kênh wireless nh m m b o cho ch t lư ng c a traffic tho i Nh ng lư c ư c nêu trên u có th th c hi n ư c v i các thi t b WiFi bình thư ng và các tr m chưa h tr chu n 11e. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 91. Ngô ng Quý Dương 83 Cao h c XLTT 2005-2007 Chương 7 7 T ng k t 7.1 T ng k t Trên m ng WLAN, cơ ch gi i quy t truy nh p phương ti n truy n th ng 802.11 MAC không có kh năng h tr nh ng ng d ng a phương ti n luôn òi h i m b o v ch t lư ng d ch v (QoS) cho nh ng yêu c u v tính n nh, th i gian và tin c y v truy n d li u. Vi c thi u kh năng h tr ch t lư ng d ch v trong 802.11 t o ra m t khi m khuy t l n khi ta mu n tri n khai nh ng ng d ng truy n thông a phương ti n hi n i trên n n công ngh m ng không dây 802.11. V i nh ng òi h i c p thi t như v y, ã có khá nhi u nghiên c u hư ng vào vi c t o ra kh năng h tr ch t lư ng d ch v cho 802.11 WLAN. Hi n nay c ng ng IEEE 802.11 Working Group ã xu t m t phiên b n c i ti n cho 802.11 – phiên b n 802.11e – có kh năng h tr ch t lư ng d ch v . V i cơ ch truy nh p phương ti n Enhanced Distributed Channel Access (EDCA), phiên b n 802.11e ã có s phân bi t lo i d li u b ng cách gán cho m i lo i m t m c ưu tiên tuỳ theo yêu c u ch t lư ng d ch v c a lưu lư ng. M i m c ưu tiên s s d ng m t t p các tham s tác ng vào quá trình truy nh p ư ng truy n. B ng cách này, 802.11e có th cung c p ư c kh năng h tr ch t lư ng d ch v d a trên vi c phân ph i truy nh p ư ng truy n. V i phiên b n này, IEEE 802.11e h tr QoS b ng cách ưa ra các phương th c cung c p kh năng ph c v v i s phân bi t theo lo i lưu lư ng. Phiên b n cũng nh nghĩa ra b n lo i truy c p Access Category (AC): AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO tương ng v i b n lo i lưu lư ng l n lư t Background, Best Effort, Video và Voice. nh ng t ng trên c a t ng MAC, m i khung tin c a m t lu ng lưu lư ng s ư c ánh cho m t m c ưu tiên ư c g i là User Priority (UP) có giá tr t 0 n 7. t ng MAC, các m c ưu tiên này s ư c ánh x vào m t trong b n Access Category. V i m i Access Category s có m t kh i ch c năng EDCAF m nhi m ( ây là m t phiên b n c i ti n c a DCF) vi c phân tranh ư ng truy n theo m t t p các tham s c u hình Bên c nh ó, áp d ng hi u qu m ng WLAN cho ng d ng multimedia thì v n c n có nh ng nghiên c u ch ra ư c nh ng tác ng và năng l c c a h th ng khi tri n khai v i nh ng lo i ng d ng a phương ti n có c thù riêng bi t. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 92. Ngô ng Quý Dương 84 Cao h c XLTT 2005-2007 Ví d ng d ng VoIP v i tính năng òi h i tương tác cao, hai chi u nhưng ơn “phương ti n” ch có tho i. Xu t phát t nh ng lí do như v y nghiên c u ã t p trung vào kh o sát hi u qu c a ch t lư ng d ch v trên n n 802.11 v i nh ng tiêu chí sau: - Kh o sát hi u năng ch t lư ng d ch v v i m ng 802.11 thư ng khi chưa có h tr ch t lư ng d ch v . - Kh o sát hi u năng ch t lư ng d ch v v i m ng 802.11e có h tr ch t lư ng d ch v - Kh o sát hi u năng ch t lư ng d ch v riêng cho ng d ng th i gian th c mà ta l y VoIP làm i tư ng nghiên c u. Vi c kh o sát ư c ti n hành c hai h th ng WLAN IEEE 802.11 thông thư ng và h th ng WLAN có h tr 802.11e V i nh ng k t qu thu th p ư c t vi c phân tích, mô ph ng h th ng m ng ta có ư c nh ng s li u sau: 1. M ng 802.11b: Trư ng h p không có ng d ng truy n d li u thông thư ng, thì s cu c g i VoIP t i a là: 6 (v i codec G.711). 2. M ng 802.11g: Trư ng h p không có ng d ng truy n d li u thông thư ng, thì s cu c g i VoIP t i a là: 34 cu c g i (V i codec G.729) Trư ng h p có ng d ng truy n d li u TCP song hành (ví d FTP) thì không nên th c hi n b t kỳ 1 cu c g i VoIP nào c . 3. M ng 802.11e v i các tham s m c nh (CWmin=16, m=5): Trư ng h p không có ng d ng truy n d li u thông thư ng, thì s cu c g i VoIP t i a là: 11 cu c g i (V i codec G.729) Trư ng h p có ng d ng truy n d li u TCP: không th c hi n VoIP 4. M ng 802.11e v i các tham s ã ư c t i ưu (CWmin=2, m=6): Trư ng h p không có ng d ng truy n d li u thông thư ng, thì s cu c g i VoIP t i a là: 38 cu c g i (V i codec G.729) Trư ng h p có 1 ho c 2 ng d ng truy n d li u TCP: 36 ho c 34 cu c g i G.729. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 93. Ngô ng Quý Dương 7.2 nh hư ng nghiên c u ti p theo 85 Cao h c XLTT 2005-2007 Trong tương lai, tác gi hi v ng tri n khai ti p t c ph n kh o sát m ng h th ng WLAN v i các ng d ng multimedia khác như MPEG-4 Streaming và MP3 streaming. t ó có th xây ng ư c t p h p d li u hoàn ch nh cho vi c th ng kê hi u su t ng d ng ư ng truy n, sau ó d a vào nh ng th ng kê này áp d ng vào nh ng thu t gi i Admission Controll và Traffic Shapping nh m nâng cao hi u su t ch t lư ng d ch v trên m ng không dây Wireless Lan g n v i m ng có dây Wired LAN. QoS trong m ng Wireless LAN
  • 94. Ngô ng Quý Dương Các t T vi t t t và thu t ng vi t t t IEEE 802.11 Cao h c XLTT 2005-2007 86 Nghĩa y Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc Còn ư c g i là IEEE 802.11, t p các c t v d ch v , k thu t cho h th ng m ng c c b không dây c a IEEE QoS Quality of Service WLAN Wireless Local Area Network VoIP Voice Over IP NAV Network Allocation Vector Khi g p xung Backoff t, i tư ng s i sau m t kho ng th i gian nh t l y ng u nhiên d a trên thu t toán backoff. Nó ch ng l i toàn b các c u truy n tin trong lúc ang x y ra xung IFS nh ư c g i là backoff, sau th i gian backoff này h th ng s ki m tra l i và v i th i gian ch Inter Frame Space QoS trong m ng Wireless LAN t ư c i tư ng yêu
  • 95. Ngô ng Quý Dương 87 Cao h c XLTT 2005-2007 Tài li u tham kh o [1] Giuseppe Bianchi, Performance Analysic of IEEE 802.11 DCF, 2000 [2] [3] A Techincal Turtorial IEEE 802.11 Standard, www.breeze.com A. Veres, A. T. Campbell, M. Barry, Supporting service differentiation in wireless packet networks using distributed control, IEEE Journal on Selected Areas of Communication, Oct. 2001. N. Hedge, A. Proutiere, and J. Roberts, Evaluating the voice capacity of 802.11 WLAN under distributed control, in Proc. LANMAN, 2005. Jessica M.Yeah, Performance of Voice and Data Transmission Using IEEE 802.11 MAC protocol, MIT June 2002. M. Ergen and P. Varaiya, Us Berkeley, Throughput Formulation and WLAN Optimization in Mixed Data Rates for IEEE 802.11 DCF Mode. W.Stallings, Wireless Communications and Networks, First edn, Prentice Hall, 2002. [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] W.Stallings, Data Communications, Seventh edn, Pearson Prentice Hall, 2004. Rajeev Shorey, A. Ananda, Mun Choon Chan, Wei Tsang Ooi ,Mobile, Wireless, and Sensor Networks: Technology, Applications, and Future Directions, 2006, Wiley M.Elaud, Voice capacity in IEEE 802.11 network, in Proc, IEEE PIMRC, 2004 [15] R. J. Gibbens and F. P. Kelly, Distributed connection acceptance control for a connectionless network http://www.statslab.cam.ac.uk/ frank/dcac.html Xiao, Y. Rosdahl, J. 2002, Throughput and Delay Limits of IEEE 802.11, IEEE Communications Letters, Retrieved: 16 April 2003. Chatzimisios, P., Boucouvalas, A. C. Vitsas, V., Packet Delay Analysis of IEEE 802.11 MAC Protocol. IEEE Letter 2003 Choi, S., del Prado, J., N Shakar, S. Mangold, S. 2003, 'IEEE 802.11e ContentionBased Channel Access (EDCF) Performance Evaluation, IEEE 2003 Ns-Manual, Available: www.isi.edu/nsnam/ns/ns-documentation.html [16] NS by Example http://nile.wpi.edu/NS/ [17] Mangold, S., Choi, S., Hiertz, G., Klein, O. Walke, Analysis of 802.11E for QoS Support in Wireless LANs, 2006 Zhu, H. Chlamtac, I. 2003, An Analytical Model for IEEE 802.11e EDCF Differential Service www.utdallas.edu/~zhuhua/publications/icccn03.pdf Wiethölter, S. Hoene, C., An IEEE 802.11e EDCF and CFB Simulation Model for ns-2.26 http://www.tkn.tu-berlin.de/research/802.11e_ns2/ [12] [13] [14] [18] [19] QoS trong m ng Wireless LAN

×