Nghiên cứu về tối ưu hoá việc chuyển giao dọc giữa các môi trường mạng không dây di động khác nhau

Nghiên cứu về tối ưu hoá việc chuyển giao dọc
giữa các môi trường mạng không dây di động
khác nhau

Lê Quỳnh Hoa

Trường Đại học Công nghệ
Luận văn Thạc sĩ ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính; Mã số: 60 48 15
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoài Sơn
Năm bảo vệ: 2010

Abstract: Giới thiệu tổng quan về mạng không dây, mạng không dây di động và các
vấn đề liên quan, vấn đề chuyển giao dọc trong mạng không dây di động. Trình bày
một số nghiên cứu liên quan đến các vấn đề chuyển giao dọc và việc kết hợp băng
thông của nhiều đường truyền khi một thiết bị đầu cuối được trang bị nhiều hơn một
loại giao diện mạng. Đưa ra những nhận xét, đánh giá các giải pháp mà các tác giả đã
đề xuất. Đề xuất một giải pháp nhằm thúc đẩy quá trình truyền tải các tập tin đến các
thiết bị đầu cuối trong mô hình chuyển dao dọc kết hợp băng thông của nhiều đường
truyền

Keywords: Công nghệ thông tin; Mạng không dây; Mạng không dây di động; Mạng
máy tính

Content
PHẦN MỞ ĐẦU
Với sự hỗ trợ của các công nghệ mạng không dây, người sử dụng đầu cuối ngày nay
không còn bị bó buộc với dây dẫn vật lý như cáp mạng để có thể kết nối vào Internet mà thay
vào đó, họ có thể dùng sóng vô tuyến, hồng ngoại hay vệ tinh v.v… Điều này giúp cho người
dùng có nhiều cơ hội hơn để truy cập vào Internet ngay cả ở những nơi không thể sử dụng dây
dẫn vật lý và quan trọng hơn cả là họ có thể di chuyển trong khi vẫn đang trao đổi thông tin.
Việc giải quyết các bài toán liên quan đến vấn đề các nút mạng di chuyển trong khi vẫn đang

kết nối với Internet chính vì thế ngày càng trở nên quan trọng bởi sự gia tăng mạnh mẽ của số
lượng người dùng đầu cuối di động và ước muốn được duy trì các phiên ứng dụng trong khi
người dùng thay đổi địa điểm truy cập vào Internet.
Mạng Internet gắn bó chặt chẽ với giao thức TCP/IP mà trong đó, mỗi thiết bị đầu
cuối khi tham gia đều được cấp phát một địa chỉ IP duy nhất. Điều đó có nghĩa là khi nút
mạng đó di chuyển từ nơi này sang nơi khác, nó không thể duy trì kết nối sẵn có với mạng

2
Internet. Điều này dẫn đến một thực tế là các phiên truyền dữ liệu giữa thiết bị đầu cuối và
Internet bị gián đoạn.
Mobile IP[1] là sự mở rộng của giao thức IP truyền thống, được khuyến nghị bởi
IETF[2] và được đặc tả trong RFC 3344. Mobile IP ra đời vào năm 1999 giúp cho một người
dùng với thiết bị đầu cuối có thể duy trì đựợc kết nối của mình với mạng Internet trong khi di
chuyển từ nơi này sang nơi khác mà không cần phải thay đổi địa chỉ IP của mình. Để làm
được điều đó, Mobile IP cho phép một nút mạng khi ra khỏi mạng nhà của nó sẽ mang thêm
một địa chỉ IP tạm trú. Đây là địa chỉ nhận dạng nút mạng ở trong mạng khách mà nó đang
lưu trú. Từ đây, các gói tin gửi đến cho nút mạng sẽ được chuyển tiếp đến địa chỉ IP tạm trú
này. Bằng cách đó, một nút mạng khi ra khỏi mạng nhà vẫn có thể duy trì được các phiên
truyền dữ liệu mà không phải thay đổi địa chỉ IP cố định của mình.
Sự phát triển mạnh mẽ của Internet là động lực chính cho nhiều công nghệ không dây
ra đời như 802.11, Bluetooth, GPRS, CDMA2000, UMTS v.v… Bên cạnh đó, ngành công
nghiệp sản xuất các thiết bị đầu cuối trên thế giới cũng đạt được nhiều thành tựu đáng kể
trong những năm qua. Một thiết bị đầu cuối giờ đây có thể được trang bị nhiều hơn một loại
giao diện mạng, điều đó giúp cho một nút mạng có nhiều cơ hội để kết nối vào Internet hơn,
bởi vì tại một thời điểm nào đó nút mạng có thể tìm được sóng của một công nghệ mạng thích
hợp với một trong các giao diện mà nó có. Đã có nhiều nghiên cứu liên quan [3] đến việc sử
dụng các công nghệ mạng không dây được trang bị tại các thiết bị đầu cuối ra đời. Tuy nhiên,
hầu hết các nghiên cứu này đều đề cập đến việc sử dụng một giao diện đơn lẻ nào đó tại một
thời điểm cho các yêu cầu kết nối của các ứng dụng.
Như đã đề cập ở phần trên, với sự hỗ trợ của Mobile IP, các nút mạng giờ đây đã có

thể duy trì được các kết nối của mình trong khi đang di chuyển trong phạm vi các vùng phủ
sóng của các mạng không dây. Tuy nhiên, Mobile IP chỉ cho phép các nút mạng di chuyển
qua lại giữa các vùng phủ sóng của cùng một công nghệ mạng, ví dụ như từ mạng WLAN này
sang mạng WLAN khác. Trong thực tế, đôi khi người sử dụng đầu cuối lại muốn di chuyển từ
vùng phủ sóng của công nghệ mạng này sang vùng phủ sóng của công nghệ mạng khác, ví dụ
như từ mạng WLAN sang mạng GPRS và ngược lại. Lúc đó, Mobile IP không thể đáp ứng
được mong muốn của người sử dụng. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, nhiều nhà nghiên cứu
đã đề xuất các giải pháp [4][5] để hỗ trợ người sử dụng với các thiết bị cầm tay của mình di
chuyển qua lại giữa các mạng khác nhau. Đó chính là bài toán chuyển giao dọc. Chuyển giao
dọc cho phép các nút mạng có thể kết hợp băng thông của các đường truyền mà nó có để
truyền tải một ứng dụng nào đó như là tải một tập tin từ một nút mạng khác qua mạng
Internet. Tuy nhiên, việc kết hợp băng thông nhiều đường truyền lại đặt ra một bài toán mới,
làm thế nào để các gói tin được chuyển đến cho một nút mạng trên nhiều đường truyền khả
dụng khác nhau mà nó có một cách nhanh chóng nhất.

3
Với bài toán đặt ra, luận văn này tập trung giải quyết vấn đề: xây dựng một giải pháp
lập lịch để chuyển các gói tin gửi đến cho một nút mạng thông qua nhiều đường truyền khác
nhau. Mục đích của bài toán là nhằm làm tăng tốc độ truyền tải các ứng dụng của một nút
mạng khi nó được trang bị nhiều loại giao diện mạng khác nhau và các giao diện này đang có
tín hiệu từ các nhà cung cấp mạng tương ứng. Điều này nhằm tận dụng băng thông của các
đường truyền khả dụng, đồng thời làm tăng tính an toàn cho việc truyền tải các ứng dụng vì
nếu có một giao diện mạng nào đó mất tín hiệu, các giao diện còn lại sẽ đảm nhiệm công việc
truyền tải các gói tin. Chương trình mô phỏng thực thi giải pháp được viết bằng ngôn ngữ lập
trình C và sử dụng Hệ điều hành Linux.
Nội dung của luận văn bao gồm 5 chương. Chương 1 giới thiệu tổng quan về mạng
không dây và vấn đề hỗ trợ tính di động trong mạng không dây, đồng thời giới thiệu về
Mobile IP, một giao thức hỗ trợ chuyển giao ngang giữa các vùng phủ sóng trong cùng một
công nghệ mạng nào đó. Chương 2 giới thiệu cơ chế chuyển giao dọc trong mạng không dây
di động. Chương này cũng đề cập các nghiên cứu liên quan đến vấn đề nêu trên, đồng thời

cũng đưa ra các nhận xét, đánh giá về các nghiên cứu đó. Chương 3 đưa ra đề xuất để giải
quyết tồn tại đã được trình bày ở cuối chương 2. Chương 4 báo cáo tình hình triển khai
chương trình mô phỏng trong thực tế để thực thi giải pháp, kết quả đạt được và những nhận
xét, đánh giá về chương trình mô phỏng. Tiếp đó là phần tổng kết về luận văn và đề ra hướng
phát triển của luận văn. Cuối luận văn là phần thuật ngữ liên quan và các tài liệu tham khảo.

References
Tài liệu tiếng Việt:
1. Hoàng Anh, “Tích hợp WLAN và mạng thông tin di động”, nguồn

2. Nguyễn Tiến Đạt (2009), khoá luận “Tối ưu hoá việc kết hợp băng thông nhiều đường
truyền trong chuyển giao dọc trên các mạng không dây di động hỗn hợp”, Trường Đại học
Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà nội.
3. Nguyễn Văn Tam (2006), “Mạng máy tính nâng cao”, Viện Công nghệ thông tin
Tài liệu tiếng Anh:
4. C. Perkins (1996), “IP Mobility Support”, IBM
5. Dagang Li (2008), “A Fast Adaptation Mechanism forTCP Vertical Handover”, nguồn


4
6. Fengping Li (2004), “A study of mobility in WLAN”, nguồn />110.551/2004/papers/Li.pdf
7. Helen J.Wang, Randy H. Katz, Jochen Giese (1998), “Policy-Enabled Handoff Across
Heterogeneous Wireless Network”, U.C Berkeley, nguồn

8. Kameswari Chebrolu, Ramesh Rao (2006), “Bandwidth Aggregation for Real-Time
Applications in Heterogeneous Wireless Networks”, nguồn citeseerx.ist.psu.edu
9. Laila Daniel (2008), “TCP performance with vertical handoff”, Univesity of Helsinki,
nguồn
10. LIU Gan (2007), “A scheduling algorithm for maximum throughput based on the link
condition in heterogeneous network”, nguồn

11. Mark Stemm and Randy H. Katz (1998), “Vertical Handoffs in Wireless Overlay
Networks”, University of California at Berkeley, nguồn

12. Matei A. Zaharia (2007), “Fast and Optimal Scheduling over Multiple Network
Interfaces”, nguồn
13. P. Kim (2009), “A Packet Distribution Scheme for Bandwidth Aggregation on Network
Mobility”, nguồn
14. Srikant Sharma (2004), “A Mobile IP-based vertical handoff system for Wireless LAN and
GPRS links” , Stony Brook University, nguồn
.