mô hình thích nghi - giao thức họ tcp cho các ứng dụng đa phương tiện trong mạng không dây (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC TỰ ĐỘNG HÓA
***





VŨ TẤT THÀNH





MÔ HNH TỰ THCH NGHI – GIAO THỨC HỌ TCP CHO CÁC
ỨNG DỤNG ĐA PHƯƠNG TIỆN TRONG MẠNG KHÔNG DÂY






Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Mã số: 62 52 02 03



LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

Hà nội, 2014
2

Công trình được hoàn thành tại:

VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA


Người hướng dẫn khoa học:

PGS. TSKH. Nguyn Hng V

TS. Ngô Văn SPGS. TSKH Nguyn Hng V.
TS. Ngô Văn Sỹ

Phản biện 1: PGS. TS. Đinh Th Cường.
PGS.TSKH Hoàng Đăng Hải

Phản biện 2: PGS. TSKH. Hoàng Đăng Hải
PGS.TS. Lê Nht Thăng

Phản biện 3: PGS. TS Phạm Văn Bình
TS. Lê Hải Nam

Lun án sẽ được bảo vệ tại Hội đng chấm lun án cấp Viện họp tại:



Vào hi ……….giờ ……ngày …… tháng……….năm…….

Có thể tìm hiểu lun án tại thư viện:
3

MỞ ĐẦU
Xu hướng hội t v công nghệ mạng IP và tnh chất đa dạng ca các mạng máy
tnh, vin thông trong tương lai sẽ khin việc đảm bảo chất lượng dch v cho các kt
nối thông qua các mạng này tr thành một th thách lớn, đặc biệt khi mô hình mạng
hiện nay là hỗn hợp, bao gm nhiu loại kênh truyn khác nhau.
Xu hướng s dng ngày càng phổ bin các ứng dng đa phương tiện, chứa nhiu
loại dữ liệu dung lượng lớn như thoại, ảnh, video cng yêu cầu băng thông cấp phát
cho mỗi ứng dng này càng cao. Mặc d băng thông ca các mạng không dây th hệ
mới này đã được cải thiện, song mạng không dây vẫn là nơi tht nt ca mạng hỗn hợp,
như internet. Trong kt nối mạng hỗn hợp, điểm kt nối thường xảy ra tc nghẽn.
Nguyên nhân gây nên việc mất các gói tin trong mạng không dây khác xa các
giả thit v nguyên nhân gây mất các gói tin khi thit k các giao thức truyn thông
truyn thống như TCP/IP.
Vì vy nhu cầu cần thit phải xây dựng một mô hình tự thch nghi, thông qua
việc đo băng thông tức thời, phát hiện chất lượng đường truyn, điu chỉnh tốc độ truyn
tin để đảm bảo chất lượng ca các ứng dng đa phương tiện, trong mạng không dây là
rất cần thit. Đây chnh là nội dung ca công trình nghiên cứu này.
Mc tiêu ca lun án là đ xuất phương pháp xác đnh nhanh chóng trạng thái
kênh truyn, điu chỉnh phương pháp tnh thời gian khứ hi gói tin, từ đó xây dựng một
mô hình thch nghi với sự thay đổi tham số ca môi trường mạng, đặc biệt có thể bin
thiên với phần mạng không dây. Lun án áp dng kt quả nghiên cứu lý thuyt vào một

giao thức truyn thông thuộc họ giao thức TCP, cải thiện thông lượng, hội t nhanh,
thch ứng tốt với lỗi mất gói tin cho ứng dng đa phương tiện trong mạng hỗn hợp, có
s dng các thit b di động như các đầu cuối để thu phát tn hiệu với các trạm gốc.
Bố cc ca lun án gm 3 chương.
Chương I giới thiệu mô hình tham chiu TCP/IP, ứng dng lý thuyt kiểm soát
lưu lượng, chống tc nghẽn. Vấn đ điu khiển tc nghẽn trong mạng có kt nối phức
tạp, không đng nhất, bao gm đoạn mạng không dây, từ các ứng dng đa phương tiện,
là các ứng dng phổ bin hiện nay. TCP được phân tch không đạt hiệu năng cao khi
4

hoạt động trong môi trường mạng như vy. Chương I đặt mc tiêu nghiên cứu ca lun
án là xây dựng một mô hình điu khiển thông minh, nhằm phản ứng linh hoạt hơn với
các bin cố ca đường truyn.
Chương II tổng hợp các đ xuất trong việc khc phc điểm yu ca giao thức
truyn thông họ TCP cho đn nay. Trong chương này, lun án xây dựng công thức mới,
cho php tính nhanh chóng nhu cầu băng thông ca các kt nối và băng thông khả dng
ca đường truyn.
Chương III đ xuất mô hình điu khiển thch nghi, là mô hình điu khiển tổng
quát cho các giao thức họ TCP, đảm bảo hiệu suất truyn thông đng thời sự công bằng
giữa các luông tin. Trong mô hình này cơ ch ECIMD được đ xuất thay th cho AIMD
ca TCP, và được phân tch trong tình huống điu chỉnh kch thước ca sổ truyn, với
các giá tr mới ca các hệ số điu khiển, đảm bảo hiệu năng và khả năng đáp ứng nhanh
với môi trường mạng, đng thời đảm bảo công bằng giữa các lung tin do đó hạn ch
tc nghẽn. Nghiên cứu cho thấy trong tình huống việc điu khiển giá tr ca sổ khi có
lỗi đơn cho thấy cơ ch này mang lại thông lượng tốt hơn so với AIMD.
Chương này cng đ xuất phương pháp tnh giá tr thời gian khứ hi gói tin, dựa
trên phân tch tổng trọng số ca N mẫu gần nhất. Điu này đặc biệt quan trọng với môi
trường không dây hay bin đổi, nên chỉ cần quan tâm đn sự ảnh hưng ca một số giá
tr gần nhất.
Mô hình đ xuất đã được áp dng để xây dựng một giao thức họ TCP là WRCAP

và th nghiệm mô phỏng trong môi trường NS đạt hiệu suất cao hơn, có khả năng phát
hiện, phân biệt và phòng lỗi hiệu quả hơn so với các kt quả nghiên cứu đang s dng
hiện nay trong các giao thức họ TCP, khi chạy trên môi trường hỗn hợp, trong mô hình
có trạm gốc và trạm di động.
CHƯƠNG 1. ĐIU KHIN LƯU LƯNG VÀ TC NGHN
1.1 Sự phát triển của mạng máy tính và ứng dụng
Năm 1967, Robert L. G. đã đ xuất một mạng máy tnh th nghiệm, sau đó tr
thành mạng ARPANET, tin thân ca mạng Internet. Khi các mạng vệ tinh và vô tuyn
ra đời, Mô hình tham chiu TCP/IP ra đời để đáp ứng nhu cầu giao tip liên mạng.
5

1.2 Kiến trúc mạng Internet và mô hình tham chiếu TCP/IP
Sau đây mô hình tham chiu TCP/IP sẽ được trình bày và so sánh với mô hình
tham chiu OSI truyn thống trong truyn thông.

Hình 1.1 Mô hình tham chiếu TCP/IP và mô hình tham chiếu OSI
1.3 Điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn
1.3.1 Cơ bản về điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn
1.3.1.1 Khái niệm
Điều khiển lưu lượng liên quan đn việc vn chuyển giữa một người gi nào đó
và một người nhn. Nhiệm v ca nó là đảm bảo rằng bên gi có tốc độ nhanh không
thể tip tc truyn dữ liệu nhanh hơn mức mà bên nhn có thể tip thu được.
Điều khiển tắc nghẽn thực hiện nhiệm v đảm bảo cho mạng có khả năng vn
chuyển lưu lượng đưa vào.
Điu khiển lưu lượng và điu khiển tc nghẽn là hai khái niệm khác nhau, nhưng
liên quan chặt chẽ với nhau. Điu khiển lưu lượng là để tránh tc nghẽn, còn điu khiển
tc nghẽn là để đ phòng tc nghẽn trước khi nó xuất hiện.
1.3.1.2 Điều khiển lưu lượng trong giao thức TCP
Giao thức TCP là giao thức hướng kt nối, kiểu đầu cuối - đầu cuối, tin cy, được
thit k ph hợp với kin trc phân lớp các giao thức. Trên hình 1.7 là một chng các

giao thức, trong đó giao thức TCP nằm trên giao thức IP.
6


Hình 1.2 Sự phân lớp các giao thức
Kt nối: Để đảm bảo việc vn chuyển tin cy và thực hiện được cơ ch điu
khiển lưu lượng, TCP phải khi tạo và duy trì một số thông tin trạng thái cho mỗi dòng
dữ liệu.
Sự tin cy: TCP phải khôi phc lại được gói số liệu b hỏng, b mất, b lặp hoặc
b phân phát sai thứ tự do hệ thống truyn thông gây ra. Điu này có thể đạt được bằng
cách gán số thứ tự cho mỗi byte được truyn đi và phải có sự biên nhn đã nhn đng
(ack) từ bên nhn ca kt nối TCP.
Điu khiển lưu lượng bằng ca sổ: TCP cung cấp phương tiện cho bên nhn để
nó điu khiển lưu lượng mà bên gi phát đi. Để thực hiện việc điu khiển này, bên nhn
sẽ gi một “ca sổ” trong mỗi biên nhn, chỉ ra một min các số thứ tự mà nó sẽ chấp
nhn, tip sau số thứ tự ca gói số liệu mà nó đã nhn thành công.
Khởi động chậm
Thut toán khi động chm (SS, Slow Start) khc phc nguyên nhân gây tc
nghẽn mạng do gi nhiu gói tin hơn khả năng đáp ứng ca mạng, bằng cách tăng lượng
dữ liệu được vn chuyển cho tới khi đạt tới cân bằng.
1.3.1.3 Tính thời gian khứ hồi và thời gian hết hạn gói tin
Tnh thời gian khứ hi một cách thông minh theo đặc tả cho giao thức TCP, RFC-
793 [38] tnh ước lượng thời gian khứ hi và thời gian để gi lại như sau:
RTT = (α . RTT_cũ) + ((1 − α) . RTT mới) (1. 1)
RTO(k+1) = β . RTT(k+1) (1. 2)
1.3.1.4 Rút lui theo hàm mũ.
TCP sẽ đặt lại đng h phát bằng khoảng thời gian rt lui và khoảng đó sẽ được
tăng gấp đôi cứ mỗi lần b ht giờ liên tip. Cơ ch rt lui này được giải thch tỉ mỉ
trong [20], [30].
7

1.3.1.5 Tránh tắc nghẽn
Một chin lược tránh tc nghẽn(CA, Congestion Avoidance) như đ xuất trong
[20], bao gm: thứ nhất: mạng phải có khả năng gi tn hiệu đn cho các thực thể 
đầu cuối ca các kt nối (endpoint), báo cho chng bit là tc nghẽn đang xảy ra hoặc
sp xảy ra; thứ hai: các endpoint phải có chnh sách giảm lưu lượng đưa vào mạng nu
nhn được các tn hiệu báo và tăng thêm lưu lượng đưa vào mạng nu không nhn được
tn hiệu báo này.
Chính sách của TCP đối với tắc nghẽn:
Đó chnh là chnh sách tăng theo cấp số cộng, giảm theo cấp số nhân (AIMD),
như đã được triển khai thực hiện trong BSD [18][34];
1.4 TCP và ứng dụng đa phương tiện trên môi trường không dây
Ảnh hưởng của đặc tính lỗi đường truyền không dây
Với đặc tnh tỉ suất lỗi bit cao ca đường truyn không dây, người ta phải chọn
kch thước cực đại ca đơn v dữ liệu truyn, MTU (Maximum Transmission Unit) nhỏ
hơn nhiu so với đơn v dữ liệu trong các mạng có dây. Hệ quả là các chi ph cho x lý
gói số liệu (đóng gói dữ liệu, tách dữ liệu )  các nt trên đường truyn tăng lên và làm
giảm thông lượng.
Ảnh hưởng của sự gián đoạn kết nối thường xuyên
Tác động đng thời ca tỉ suất lỗi bit cao và sự kt nối hay b đứt đoạn ca các
đường truyn không dây lên hiệu suất ca giao thức TCP đã được nhiu người nghiên
cứu, trong đó phải kể đn nghiên cứu ca R. Yavatkar và N. Bhagwat trong [19].

Hình 1.3 Ảnh hưởng của tỉ suất lỗi bit (BER) cao và thời gian cuộc gọi đến tc độ
truyền của TCP
Từ kt quả được trình bày trên, chng ta có thể nhn thấy:
8

 Ngay cả khi đường truyn không gây lỗi (tỉ suất mất gói số liệu bằng 0%), việc dừng
kt nối do chuyển cuộc gọi, cng làm giảm tốc độ truyn rất nhiu.

 Ngay cả khi không có sự tạm dừng kt nối do chuyển cuộc gọi (đường trên cng ca
đ th), tỉ suất mất gói số liệu tăng lên làm tốc độ truyn giảm đi rất mạnh.
1.5 Đặt vấn đề nghiên cứu
Mc tiêu nghiên cứu ca lun án là xây dựng một mô hình điu khiển thông
minh, nhằm phản ứng linh hoạt hơn với các bin cố ca đường truyn. Mô hình điu
khiển thch nghi sẽ có các thành phần nhằm đo đạc các tham số trạng thái tại thời điểm
xem xt và có các chức năng sau:
Lược sử
Là nơi lưu giữ thông số ca N trạng thái quá khứ còn có ảnh hưng đn hiện tại.
Ước lượng Tham s QoS
Là chức năng x lý thông tin v các tham số môi trường, tham khảo các giá tr
đã lưu trong ký ức ca hệ thống để tiệm cn nhanh nhất đn giá tr các trạng thái tức
thời ca hệ thống.

Hình 1.4 Kiến trúc nguyên lý điều khiển thích nghi
Điều khiển thích nghi:
Qui trình điu khiển hiện nay s dng phương pháp mô hình chất lỏng
))(),((
)(
tetxf
dt
tdx

, trong đó x(t) là trạng thái ca môi trường. e(t) là kt quả tnh toán
một thông số nào đấy, hoặc s dng phương pháp mô hình rời rạc x(k+1)=x(k)+f( )
Với việc đưa vào kin thức mà mô hình điu khiển thu thp được từ N trạng thái
trước đó. Mô hình rời rạc sẽ có dạng: x(k+1)=x(k)+f[x(k-1), ,x(k-N+1)]
Hiện thực tham s
9

Đây là bộ phn thi hành các quyt đnh đã được bộ phn điều khiển thích nghi
đưa ra, trong một giới hạn thời gian nào đó. Việc thực thi này sẽ thể hiện là các phản
ứng ca hệ thống đối với môi trường. Trong mô hình điu khiển thch nghi, các thông
số đầu vào và các điu chỉnh đối với đầu ra ph thuộc vào mỗi loại thông số môi trường
c thể.

Hình 1.5 Mô hình điều khiển tự thích nghi
Để quản lý bộ nhớ đệm, ta sẽ có Z
k
= Z
k-1
+ u(t), với u(t) là hàm ca các bin đổi.
Cơ ch điu chỉnh áp dng kt quả nghiên cứu phương pháp quản lý vng đệm theo
RED trong [1] [61], để hạn ch khả năng tràn bộ đệm.
Các bin trạng thái có thể được tnh mỗi khi có một gói tin được nhn hoặc
khoảng thời gian giữa các gói tin. Quyt đnh đưa ra cho việc x lý gói tin đang đn dựa
trên việc so sánh bin trạng thái với các giá tr giới hạn.
1.6 Kết luận chương I
Trong chương I đã phân tch đặc điểm thit k ca giao thức truyn thông TCP
và các cơ ch kiểm soát lưu lượng, chống tc nghẽn ca TCP.
Trong chương tip theo sẽ tổng hợp các phương án, đ xuất hiện có, nhằm mc
đch cải tin giao thức TCP để đạt hiệu suất cao hơn trong môi trường không dây và
mạng hỗn hợp.
CHƯƠNG 2. CÁC GIẢI PHÁP ĐIU KHIN TC NGHN TRONG
MẠNG CÓ KẾT NỐI PHỨC TẠP
Trong chương này, sẽ trình bầy các hướng tip cn chnh nhằm cải thiện hiệu
năng ca TCP trong môi trường mạng có kt nối phức tạp. Chng tôi phân loại các
phương pháp tip cn thành hai tp hợp các giải pháp.
10

2.1 Cấu trúc mạng có kết ni phức tạp – mạng có kết ni không dây
Trong thực t, việc đáp ứng khả năng kt nối ca các loại thit b khác nhau hiện nay
ca con người, tạo nên một hệ thống mạng lưới phức hợp, bao gm các máy tnh và
thit b khác s dng nhiu hệ điu hành và giao thức truyn thông khác nhau. Sự phức
hợp cng được thể hiện trong các mạng không dây s dng các công nghệ truy cp khác
nhau.
2.2 Các kỹ thuật nhằm cải thiện hiệu năng TCP
2.2.1 Che giấu phần mạng hay làm mất gói s liệu do lỗi đường truyền
Phương pháp này che giấu sự mất gói số liệu không phải do tc nghẽn, không
cho bên gi ca kt nối TCP phát hiện ra. Kt quả là bên gi ca kt nối TCP hầu như
chỉ nhn thấy được sự mất gói số liệu do tc nghẽn mạng.
Các giải pháp ở tầng Liên kết dữ liệu
Ưu điểm chnh ca việc khc phc lỗi  tầng Liên kt dữ liệu là nó thch hợp
một cách tự nhiên với cấu trc phân lớp ca các giao thức mạng. Các kỹ thut điu
khiển lỗi phổ bin nhất  tầng Liên kt dữ liệu:
 Phát hiện lỗi / Khc phc lỗi.
 Yêu cầu phát lại tự động.
Các giải pháp ở tầng Giao vận
Các giải pháp này cố gng nâng cao chất lượng đường truyn bằng cách phát lại
các gói số liệu  mức giao thức TCP chứ không phải  tầng Liên kt dữ liệu. Agent
TCP được đặt trong các trạm cơ s, chng nằm  đường vào mạng không dây. Cho đn
nay có một số cơ ch s dng agent, điển hình là TCP gián tip ( I-TCP - Indirect
TCP)[2], [3], [4], [9], [10], [36], Snoop TCP [15], [22], Split TCP[63], TCP-ADW
[72] và một số đ xuất điu chỉnh các tham số TCP cho ph hợp như điu chỉnh kch
thước động cho bộ đệm [53], [55],[71] điu chỉnh cơ ch điu khiển TCP[52], [56],
[62], [67], [73], cải thiện cơ ch AIMD [54], điu khiển kch thước gói tin [60], điu
khiển bằng hàm lưu lượng [57] hay bổ sung cơ ch che lỗi đường truyn và khôi phc
liên kt (một dạng snoop  tầng liên kt) [17].
11

Các giải pháp liên tầng
Một số đ xuất cải tin giao thức TCP cho truyn thông không dây, s dng việc
thông báo v lỗi tc nghẽn từ tầng thấp hơn cho tầng giao vn, để nâng cao hiệu năng
ca TCP. Các đ xuất [48],[50] s dng tn hiệu liên tầng để thch nghi kênh truyn cho
các dữ liệu lung video thời gian thực được đảm bảo chất lượng dch v, song giới hạn
nghiên cứu là cho mạng wifi…Các đ xuất này phá vỡ kin trc mạng phân lớp hiện
nay, và yêu cầu thay đổi rất lớn từ tất cả các nhà sản xuất thit b.
2.2.2 Thông báo rõ ràng về nguyên nhân mất gói s liệu
Lớp kỹ thut thứ hai được trình bày dưới đây nhằm cải thiện hiệu suất TCP bằng
một số cơ ch làm cho bên gi nhn thấy được sự tn tại ca các chặng không dây và
những sự mất mát gói số liệu không phải do tc nghẽn mạng. Cho đn nay, người ta đã
đ xuất hai cách tip cn, cách thứ nhất là thông báo rõ ràng nơi xảy ra việc mất gói số
liệu không phải do tc nghẽn bằng tn hiệu ELN. Cách tip cn thứ hai là cải tin sự
điu khiển lưu lượng ca giao thức TCP chứ không phải là việc khôi phc lại sau khi
có sự mất gói số liệu không phải do tc nghẽn ECN. Các giải pháp được người ta đ
xuất nhằm mc đch tách việc phát hiện tc nghẽn khỏi vấn đ mất mát gói số liệu.
2.3 Xác định nhu cầu băng thông và trạng thái đường truyền
Ta xt một đường truyn dẫn phải qua nhiu node mạng, và không mất tnh tổng
quát khi ta xt trên đoạn giữa node j-1 và j có các gói tin có cng kch cỡ.

(a)

(b)
Hình 2.3 Mô hình xác định băng thông khả dụng
12

Ta có link j nằm giữa nút j và j-1, các gói tin gi đn node j-1 với tốc độ là AR,
là tổng ca các lung tới nt j-1. AR = ∑λ
i

Trong đó λ
i
là tốc độ tới ca ứng dng thứ i tại nt j-1(H 2.3) Mỗi ứng dng có
mức độ ưu tiên tương ứng với trọng số γ
i:
λ
i
= γ
i
* AR và ∑ γ
i
= 1
Khi các gói tin dn node j-1, chng sẽ được lưu trong bộ đệm để chờ đn lượt để
truyn phát đn node j. Ta ký hiệu X(t) là kch thước thực ca bộ đệm, X
m
là kch thước
tối đa ca bộ đệm. AR là tốc độ gói đn node j-1 và lưu tại bộ đệm, R
j
là tốc độ gói ra
khỏi bộ đệm, và cng là tốc độ gói đn node j, tức là R. W là số lượng gói tin đang được
vn chuyển trên đường truyn từ j-1 đn j.
Từ lý thuyt hàng đợi [32][33], ta coi hệ kt hợp giữa đường truyn j-1,j và bộ
đệm tại nút j-1 là một hàng đợi lớn. Khi đó ta có:
Q(t)+W(t) = Q(t-) +W(-)+ A(t) + D(t) (2. 1)
Áp dng mô hình chất lỏng [74], trạng thái ca hệ này có thể được biểu din
bằng phương trình vi phân sau:










  (2. 3)
Giả thit, chọn giá tr cho W trong tinh huống xấu nhất, ta có w = R×T
j-1,j
với
T
j-1,j
là thời gian để gói tin đi được từ j-1 tới j. Ngoài ra, để hệ thống ổn đnh, không b
tràn bộ đệm, có thể thit k R(t) tỷ lệ với x(t), ta chọn tham số α, sao cho:
R (t) = α *X(t) => X(t) = R(t) / α (2.4)
Phương trình vi phân (3.3)  trên tr thành:

















 



(2.5)
Để đơn giản hóa cách giải phương trình trên, ta giả thit AR là tổng nhu cầu v
băng thông ca n ứng dng và có giá tr không đổi trong khoản thời gian quan sát [t
1
,t
2
]
= T
j-1, j
. Nghiệm ca (2.5) có dạng:






 





 
















  





 









(2. 6)

13

Gọi L là tổng số bt các gói tin tới nt j-1 trong khoảng thời gian quan sát

T
j-1,j
, khi đó có thể tnh AR là giá tr trung bình (tốc độ trung bình ca tất cả các lung
tin đi vào nt j-1). 




Ta có









  





 










Nu coi các lung tin đn là các tin trình ngẫu nhiên, độc lp nhau thì có thể
ước lượng được băng thông s dng cho mỗi lung tin i trên liên kt j-1,j như sau:






















  




  














  




  
















  




  







(2.8)
Nhận xét:
Giá tr băng thông s dng ước lượng trên liên kt j-1, j gm hai thành phần:
 Thành phần ph thuộc vào giá tr băng thông s dng trước đó (R
0

), ngha là
trước thời gian quan sát.
 Thành phần tức thời, ph thuộc vào số lượng bt ca các lung tin đn và
thời gian quan sát T
j-1,j
.
Rõ ràng là, giá tr ước lượng sẽ chnh xác hơn và tiệm cn đn giá tr đng, khi
thành phần 1 rất lớn, thành phần 2 nhỏ ( độ dung sai).
Phương trình (2.7) chnh là dạng tổng quát để xác đnh giá tr băng thông mà 
đó, giá tr mới được tnh theo một phần giá tr c cộng thêm một phần giá tr vừa đo
được.
Thông thường trong các giao thức họ TCP, thành phần 1 có thể chim tỷ lệ lớn,
thành phần 2 chim tỷ lệ nhỏ. Đặt tỷ lệ ca phần dung sai là X:
  





=>













(2.10)
(2. 7)
14

Để ph hợp với họ TCP, thành phần X=1/80,1 công thức (2.7) bin đổi thành:






  

 (2.11)
Phương trình (2.7) (2.11) sẽ được đưa vào mô hình tnh toán để đối sánh.
Tính toán mô phỏng
- Nghiên cứu bin đổi ca băng thông ước lượng R(t), theo hai công thức (2.7)
và (2.11). Ý ngha vt lý ca α trong (2.7) là tỷ lệ giữa giá tr hàng đợi tại nt
mạng j-1 và băng thông s dng trên đoạn mạng j-1,j do vy α > 0.
R(t) được tnh toán theo (2.7) với R
0
=100 ; T
qs
=20; L=8000 ; α =10 là đường
cong có đánh dấu bằng các nt vuông. R(t) được tnh theo công thức (2.11) sẽ
cho đường được đánh dấu bi các nt tròn (Hình 2.4)

Hình 2.4 So sánh giá trị R(t) theo công thức (2.7) và (2.11).

- Nghiên cứu bin đổi ca băng thông ước lượng R(t) trong công thức (2.7),
theo sự bin đổi ca thời gian quan sát T
qs
, với các giá tr L=8000;R
0
=100; α
= 100, T
qs
= 10 30 ta có đ th như trong Hình 2.5. Với T
qs
nhỏ, R(t) có giá
tr băng thông lớn hơn, do đó đường R(t) dốc hơn. Như vy với T
qs
nhỏ, php
ước lượng băng thông nhạy cảm hơn, nhanh chóng

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
120
140
160
180
200
220
240
260
t
R(t)
(2.7)
(2.11)

15


Hình 2.5 Biến đổi của R(t) theo giá trị Tqs.

Hình 2.6 Biến đổi của R(t) theo trọng s dung sai X
- Nghiên cứu bin đổi ca băng thông ước lượng R(t) theo công thức (2.7) cho các
đoạn T
qs
liên tip, với các giá tr L=8000;R
0
=100; α = 100, T
qs
= 10 và so
sánh với trường hợp trọng số ca phần dung sai X cố đnh, như trường hợp
được dng trong các giao thức TCP, lần lượt bằng 0,1;0,2;0,3 như đ th
tương ứng (Hình 2.6). Đường đ th được đánh dấu vuông là giá tr ca R(t)
theo công thức (2.7), ta có thể thấy nó xuất phát thấp hơn, nhưng sau đó lại
tiệm cn nhanh hơn đn gần giá tr ca băng thông, sao một số khoảng thời
gian quan sát.
Như vy, có thể nói, công thức (2.7) cho php tnh băng thông s dng nhanh hơn,
so với phương pháp làm mn trước đây ca các giao thức TCP, nhờ việc s dng trọng
số ca phần dung sai là một hàm m, thay vì là một hằng số. Đng thời ta tnh được
băng thông theo giá tr Tqs, là thời gian gói tin đi từ nt mạng j-1, đn j, tức là bằng một
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
100
200
300
400
500

600
700
800
t
R(t)
(2.11) X=0.3
(2.11) X=0.1
(2.11) X=0.2
16

na thời gian RTT thông thường. Công thức (2.7) cho php tnh toán băng thông tại bên
nhn, khi có đ giá tr ca các tham số, nhờ đó các giao thức s dng công thức này sẽ
phản ứng nhanh hơn.
2.4 Kết luận chương II
Trong chương II, xem xét các nghiên cứu và đ xuất trong việc khc phc điểm
yu ca giao thức truyn thông họ TCP cho đn nay.
Lun án đ xuất phương pháp xác đnh nhu cầu băng thông và trạng thái đường
truyn nhanh chóng từ mỗi nt mạng, dựa trên tốc độ đn gói tin và kch thước bộ đệm,
từ đó đảm bảo khả năng điu khiển tc nghẽn nhanh hơn, so với các giao thức TCP.
Trong chương tip theo, từ những cơ s kt lun được chứng minh trong chương
II, lun án đ xuất phương án cải tin cơ ch quản lý tc nghẽn ca TCP, gip giao thức
thch nghi tốt hơn trong môi trường không dây, cải thiện thông lượng, đng thời đảm
bảo công bằng giữa các lung dữ liệu
CHƯƠNG 3. MÔ HNH ĐIU KHIN TRUYN THÔNG TỰ THCH
NGHI CHO MẠNG KHÔNG DÂY
Trong chương này, lun án đ xuất phương án cải tin cơ ch AIMD ca giao
thức TCP bằng mô hình tự thch nghi, gip giao thức thch nghi tốt hơn trong môi trường
không dây, cải thiện thông lượng, đng thời đảm bảo công bằng giữa các lung dữ liệu.
3.1 Cơ chế điều khiển thích nghi
Cơ ch điu khiển thch nghi được đ xuất như sau:

w
t+R
= w
t
+ a
1
.e
Kt
+ a
2
.e
-Kt
nu không mất gói tin (3. 1)
w
t+R
= w
t
/2 nu mất gói tin

Hình 3. 1 . Cơ chế điều khiển thích nghi