Luận văn thạc sĩ hcmute đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của giao thức mac ieee 802 11 trong các mạng di động

Luận văn thạc sĩ HCMUTE đánh giá chất lượng giao thức MAC IEEE 802.11 trong mạng di động, cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu suất và ứng dụng.

• Tác giả: Lê Bửu Phú
• Người hướng dẫn: PGS. TS Phạm Hồng Liên
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Đánh Giá Chất Lượng Giao Thức MAC IEEE 802.11 Trong Mạng Di Động
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
• 1.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.3. CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
• 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2. CHƯƠNG 2: IEEE 802.11 - CÔNG NGHỆ WIFI MẠNG WLAN
• 2.1. GIỚI THIỆU BỘ TIÊU CHUẨN IEEE 802.2
• 2.2. CÁC CHUẨN CON TRONG CHUẨN IEEE 802.5
• 2.3. CÁC CHUẨN KHÁC IEEE 802.3
• 2.4. KIẾN TRÚC CỦA CHUẨN IEEE 802.1
• 2.5. CÁC THÀNH PHẦN KIẾN TRÚC
• 2.6. KIẾN TRÚC CÁC LỚP TRONG MÔ HÌNH OSI CHUẨN IEEE 802.2
• 2.7. ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP MÔI TRƯỜNG LỚP MAC
• 2.8. PHƯƠNG PHÁP TRUY CẬP CƠ BẢN: CSMA/CA
• 2.9. CẢM BIẾN SÓNG MANG ẢO (Virtual Carrier Sense)
• 2.10. PHÂN ĐOẠN VÀ TÁI HỢP
• 2.11. CÁC KHÔNG GIAN KHUNG INTER (Inter Frame Space)
• 2.12. GIẢI THUẬT Exponential Backoff
• 2.13. KHUÔN DẠNG KHUNG
• 2.14. CÁC KHUÔN ĐỊNH DẠNG PHỔ BIẾN
• 2.15. KHUÔN ĐỊNH DẠNG KHUNG RTS
• 2.16. KHUÔN ĐỊNH DẠNG KHUNG CTS
• 2.17. KHUÔN ĐỊNH DẠNG KHUNG ACK
• 3. CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẠNG DI ĐỘNG
• 3.1. NHỮNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
• 3.2. BIẾN THIÊN TRỄ
• 3.3. TỔN THẤT GÓI TIN
• 3.4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY CHUẨN IEEE 802.4
• 3.5. CÁC HẠN CHẾ VỀ HỖ TRỢ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CỦA GIAO THỨC MAC_IEEE 802
• 3.6. HẠN CHẾ VỀ HỖ TRỢ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CỦA DCF
• 3.7. HẠN CHẾ VỀ HỖ TRỢ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CỦA PCF
• 3.8. HÀM ĐIỀU PHỐI CẢI TIẾN EDCF
• 3.9. HCF ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP KÊNH
• 3.10. GIAO THỨC LIÊN KẾT TRỰC TIẾP (Direct Link Protocol – DLP)
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH PHÂN TÍCH CẢI TIẾN QoS IEEE 802.11 VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 4.1. MẠNG WLAN MẬT ĐỘ CAO
• 4.2. CÁC YÊU CẦU ĐẶT RA
• 4.3. KHÁI NIỆM VÀ TÍNH NĂNG MỚI TRONG CÁC CẢI TIẾN
• 4.3.1. TÁI SỬ DỤNG KHÔNG GIAN
• 4.3.2. CÔNG SUẤT TRUYỀN NĂNG LƯỢNG THÍCH ỨNG VÀ MỨC CCA
• 4.3.3. PACKET HEADERS, AGGREGATION & PIGGY-BACKING
• 4.3.4. TRUYỀN LẠI HIỆU QUẢ
• 4.3.5. GIAO THỨC MAC KHÔNG XUNG ĐỘT
• 4.3.6. MỨC CẢI TIẾN MẠNG WLAN
• 4.4. MÔ HÌNH PHÂN TÍCH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 4.4.1. MÔ HÌNH PHÂN TÍCH
• 4.4.2. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 4.4.2.1. THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ
• 4.4.2.2. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. KẾT LUẬN
• 5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giao thức MAC IEEE 802

Giao thức MAC (Medium Access Control) trong tiêu chuẩn IEEE 802.11 là một phần quan trọng trong việc quản lý truy cập môi trường truyền trong các mạng không dây. Giao thức này giúp ngăn chặn xung đột giữa các nút truyền đồng thời, từ đó đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đa phương tiện. Việc đánh giá chất lượng của giao thức MAC là cần thiết để cải thiện hiệu suất mạng, đặc biệt trong môi trường mạng di động. Các nghiên cứu hiện tại đã chỉ ra rằng, mặc dù IEEE 802.11 đã có nhiều cải tiến, nhưng vẫn còn tồn tại những hạn chế trong việc hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS). Điều này đặc biệt quan trọng khi xem xét các ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp và độ tin cậy cao.

1.1. Đặc điểm kỹ thuật của giao thức MAC

Giao thức MAC trong IEEE 802.11 sử dụng phương pháp truy cập CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) để quản lý việc truyền dữ liệu. Phương pháp này cho phép các nút cảm nhận sóng mang trước khi truyền, nhằm giảm thiểu khả năng xảy ra xung đột. Tuy nhiên, trong môi trường mạng di động, việc này có thể dẫn đến độ trễ cao và giảm hiệu suất truyền tải. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc cải tiến các thuật toán điều khiển truy cập có thể giúp nâng cao hiệu suất mạng, đồng thời giảm thiểu độ trễ và tổn thất gói tin.

II. Đánh giá chất lượng mạng WLAN

Chất lượng mạng WLAN (Wireless Local Area Network) phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm độ trễ, thông lượng và tỷ lệ mất gói. Việc đánh giá chất lượng dịch vụ trong mạng di động là một thách thức lớn, đặc biệt khi các ứng dụng yêu cầu băng thông cao và độ tin cậy. Các chỉ tiêu như tốc độ truyền tải, tín hiệu không dây, và quản lý băng thông cần được xem xét kỹ lưỡng. Nghiên cứu cho thấy rằng, việc áp dụng các cơ chế như EDCF (Enhanced Distributed Channel Access) có thể cải thiện đáng kể chất lượng dịch vụ trong các mạng không dây, giúp đáp ứng tốt hơn các yêu cầu của người dùng.

2.1. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dịch vụ

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dịch vụ trong mạng WLAN bao gồm độ trễ, thông lượng và tỷ lệ mất gói. Độ trễ là thời gian cần thiết để một gói tin được gửi từ nguồn đến đích, trong khi thông lượng là lượng dữ liệu được truyền thành công trong một khoảng thời gian nhất định. Tỷ lệ mất gói là phần trăm gói tin không đến được đích. Việc tối ưu hóa các chỉ tiêu này là rất quan trọng để đảm bảo rằng các ứng dụng đa phương tiện có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường mạng di động.

III. Các cơ chế hỗ trợ chất lượng dịch vụ

Các cơ chế hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong IEEE 802.11 bao gồm DCF (Distributed Coordination Function), PCF (Point Coordination Function) và EDCF. Mỗi cơ chế có những ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng khác nhau. DCF là cơ chế cơ bản, nhưng không đủ khả năng hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu QoS cao. PCF cung cấp một phương pháp điều phối tốt hơn, nhưng lại phức tạp hơn trong việc triển khai. EDCF, với khả năng ưu tiên truy cập, đã cho thấy hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng thời gian thực.

3.1. Cơ chế DCF và PCF

Cơ chế DCF sử dụng phương pháp CSMA/CA để quản lý truy cập, nhưng không đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng yêu cầu cao. Trong khi đó, PCF cung cấp một phương pháp điều phối tốt hơn, cho phép các nút truy cập theo thứ tự ưu tiên. Tuy nhiên, việc triển khai PCF có thể phức tạp và không phải lúc nào cũng hiệu quả trong môi trường mạng di động. Do đó, cần có các nghiên cứu sâu hơn để cải thiện khả năng hỗ trợ QoS của các cơ chế này.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Việc đánh giá chất lượng giao thức MAC IEEE 802.11 trong các mạng di động là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. Các kết quả từ nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mạng mà còn tạo điều kiện cho việc phát triển các ứng dụng đa phương tiện trong tương lai. Hướng phát triển tiếp theo có thể tập trung vào việc cải tiến các cơ chế hỗ trợ chất lượng dịch vụ, nhằm đáp ứng tốt hơn các yêu cầu của người dùng trong môi trường không dây. Việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến giao thức sẽ là chìa khóa để nâng cao chất lượng dịch vụ trong các mạng WLAN.

4.1. Hướng phát triển công nghệ

Công nghệ mạng không dây đang phát triển nhanh chóng, với nhiều cải tiến mới trong các giao thức và cơ chế hỗ trợ chất lượng dịch vụ. Việc nghiên cứu và phát triển các phiên bản mới của IEEE 802.11 sẽ giúp nâng cao khả năng hỗ trợ QoS, đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người dùng. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc tối ưu hóa các thuật toán điều khiển truy cập và cải thiện khả năng quản lý băng thông trong các mạng di động.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Mạng Wireless Fidelity (Wi-Fi) theo chuẩn IEEE 802.11 là một trong những công nghệ mạng không dây phổ biến nhất hiện nay, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Theo báo cáo của ngành, tốc độ truyền dữ liệu của các chuẩn con trong bộ IEEE 802.11 đã tăng từ 2 Mbps lên đến 54 Mbps và hơn thế nữa với các phiên bản cải tiến như 802.11n, 802.11ac, và 802.11ax. Tuy nhiên, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (Quality of Service - QoS) trong các mạng di động không dây vẫn là một thách thức lớn do đặc thù môi trường truyền dẫn và sự biến động của kênh sóng vô tuyến.

Luận văn thạc sĩ này tập trung đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của giao thức MAC theo chuẩn IEEE 802.11 trong các mạng di động, nhằm phân tích và đánh giá hiệu quả các cơ chế hỗ trợ QoS như DCF (Distributed Coordination Function), PCF (Point Coordination Function), và EDCF (Enhanced Distributed Coordination Function). Phạm vi nghiên cứu bao gồm các mạng WLAN hoạt động trong môi trường đô thị và khu vực có mật độ người dùng cao, với dữ liệu thu thập và mô phỏng trong khoảng thời gian từ năm 2014 đến 2017 tại thành phố Hồ Chí Minh.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là tìm hiểu cơ chế hỗ trợ QoS trong các hệ thống mạng không dây, đánh giá ưu nhược điểm của từng cơ chế, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến nhằm giảm xung đột gói tin, tăng thông lượng truyền tải và tiết kiệm năng lượng trong quá trình truyền lại gói tin. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất mạng WLAN, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ứng dụng đa phương tiện và truyền thông thời gian thực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên mô hình OSI 7 tầng, tập trung nghiên cứu tầng liên kết dữ liệu, đặc biệt là tầng con quản lý truy cập môi trường truyền (MAC) trong chuẩn IEEE 802.11. Hai tầng dưới cùng của mô hình OSI (vật lý và MAC) có sự khác biệt lớn so với mạng có dây, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ của mạng không dây.

Hai lý thuyết chính được áp dụng trong nghiên cứu gồm:

1. Lý thuyết điều khiển truy cập môi trường (MAC) trong mạng WLAN: Giao thức MAC IEEE 802.11 sử dụng cơ chế CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) để tránh xung đột khi nhiều nút cùng truy cập kênh truyền. Các cơ chế truy cập như DCF, PCF và EDCF được phân tích chi tiết về cách thức hoạt động và ảnh hưởng đến QoS.

2. Mô hình Markov chuỗi (Markov Chain): Được sử dụng để mô hình hóa quá trình backoff trong giao thức MAC, giúp phân tích các chỉ tiêu như độ trễ, tỷ lệ xung đột và thông lượng mạng. Mô hình này cho phép đánh giá hiệu năng của các cơ chế truy cập trong điều kiện mạng bão hòa và không bão hòa.

Các khái niệm chính trong nghiên cứu bao gồm: trễ (delay), biến thiên trễ (jitter), tổn thất gói tin (packet loss), thông lượng (throughput), và các cơ chế hỗ trợ QoS như DCF, PCF, EDCF, cũng như các thuật toán điều phối truy cập như exponential backoff.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các mô phỏng hệ thống mạng WLAN dựa trên chuẩn IEEE 802.11 và các phiên bản cải tiến, kết hợp với phân tích lý thuyết và mô hình hóa bằng chuỗi Markov. Cỡ mẫu mô phỏng bao gồm nhiều nút mạng với các mức độ tải và tốc độ gói tin khác nhau để đánh giá ảnh hưởng đến các chỉ tiêu QoS.

Phương pháp chọn mẫu là mô phỏng có kiểm soát, cho phép thay đổi các tham số như số lượng nút, tốc độ truyền gói, và các cơ chế truy cập để phân tích chi tiết hiệu năng mạng. Phân tích dữ liệu sử dụng các chỉ số như độ trễ trung bình, tỷ lệ truyền gói thành công, và thông lượng mạng để đánh giá hiệu quả của từng cơ chế.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 10/2014 đến tháng 10/2017, bao gồm các giai đoạn: tổng hợp tài liệu, xây dựng mô hình, thực hiện mô phỏng, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp cải tiến.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của số lượng nút đến chất lượng dịch vụ: Kết quả mô phỏng cho thấy khi số lượng nút trong mạng tăng từ 10 lên 50, tỷ lệ truyền gói tin thành công giảm khoảng 25%, trong khi độ trễ trung bình tăng lên đến 40%. Điều này phản ánh sự gia tăng xung đột và cạnh tranh truy cập kênh trong môi trường mạng đông đúc.

2. Hiệu quả của các cơ chế truy cập MAC: EDCF cải tiến cho phép phân loại lưu lượng và ưu tiên các gói tin quan trọng, giúp giảm độ trễ trung bình của gói tin ưu tiên xuống khoảng 30% so với DCF truyền thống. PCF tuy có khả năng kiểm soát truy cập tốt hơn trong môi trường ít nút, nhưng hiệu quả giảm khi số lượng nút tăng cao.

3. Tác động của tốc độ gói tin đến thông lượng mạng: Khi tốc độ gói tin đến tăng từ 1 Mbps lên 10 Mbps, thông lượng mạng tăng lên đến 70% trong điều kiện sử dụng EDCF, trong khi DCF chỉ đạt mức tăng khoảng 50%. Điều này cho thấy các cơ chế cải tiến giúp tận dụng tốt hơn băng thông mạng.

4. Tỷ lệ tổn thất gói tin và biến thiên trễ: Tỷ lệ tổn thất gói tin trong mạng sử dụng DCF có thể lên đến 15% trong điều kiện tải cao, trong khi EDCF giảm tỷ lệ này xuống còn khoảng 7%. Biến thiên trễ cũng được cải thiện đáng kể khi sử dụng các cơ chế ưu tiên truy cập.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự suy giảm chất lượng dịch vụ khi số lượng nút tăng là do xung đột truy cập kênh và cạnh tranh tài nguyên truyền dẫn. Cơ chế CSMA/CA trong DCF mặc dù hiệu quả trong môi trường ít nút nhưng không đủ để đảm bảo QoS trong mạng đông đúc. Việc áp dụng EDCF với khả năng phân loại và ưu tiên lưu lượng giúp giảm thiểu xung đột và cải thiện độ trễ, phù hợp với các ứng dụng đa phương tiện đòi hỏi độ trễ thấp và độ tin cậy cao.

So sánh với các nghiên cứu gần đây, kết quả mô phỏng phù hợp với báo cáo của ngành về hiệu quả của các cơ chế cải tiến trong chuẩn IEEE 802.11e và 802.11ax. Việc sử dụng mô hình Markov chuỗi giúp dự đoán chính xác các chỉ tiêu QoS trong các điều kiện mạng khác nhau, hỗ trợ việc thiết kế và tối ưu hóa giao thức MAC.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa số lượng nút và độ trễ, tỷ lệ truyền gói thành công, cũng như bảng so sánh hiệu năng giữa các cơ chế truy cập MAC khác nhau.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường áp dụng cơ chế phân loại và ưu tiên truy cập (EDCF): Đề xuất các nhà cung cấp thiết bị và quản trị mạng triển khai EDCF để cải thiện QoS, đặc biệt trong các môi trường có mật độ người dùng cao. Thời gian thực hiện trong vòng 6 tháng.

2. Phát triển và áp dụng các thuật toán backoff thông minh: Sử dụng các thuật toán điều chỉnh backoff dựa trên trạng thái mạng để giảm thiểu xung đột và tăng hiệu quả sử dụng kênh truyền. Chủ thể thực hiện là các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất thiết bị, với lộ trình nghiên cứu và thử nghiệm trong 1 năm.

3. Tối ưu hóa cấu hình mạng WLAN theo đặc điểm ứng dụng: Khuyến nghị các tổ chức và doanh nghiệp điều chỉnh tham số mạng như ngưỡng RTS, kích thước bộ đệm và chính sách ưu tiên dựa trên loại hình ứng dụng để đạt hiệu quả cao nhất. Thời gian áp dụng linh hoạt theo nhu cầu.

4. Đào tạo và nâng cao nhận thức về quản lý QoS trong mạng không dây: Tổ chức các khóa đào tạo cho kỹ thuật viên và quản trị viên mạng về các cơ chế QoS và cách thức triển khai hiệu quả. Chủ thể thực hiện là các cơ sở đào tạo và doanh nghiệp, với kế hoạch triển khai liên tục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện tử, viễn thông: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về giao thức MAC IEEE 802.11 và các cơ chế QoS, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển công nghệ mạng không dây.

2. Các kỹ sư và quản trị viên mạng WLAN: Tài liệu giúp hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ và cách tối ưu hóa mạng WLAN trong thực tế triển khai.

3. Các nhà sản xuất thiết bị mạng không dây: Thông tin về ưu nhược điểm của các cơ chế truy cập và đề xuất cải tiến giúp phát triển sản phẩm phù hợp với yêu cầu thị trường.

4. Các tổ chức, doanh nghiệp sử dụng mạng không dây trong hoạt động kinh doanh: Giúp đánh giá và nâng cao hiệu quả sử dụng mạng WLAN, đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đa phương tiện và truyền thông thời gian thực.

Câu hỏi thường gặp

1. Giao thức MAC IEEE 802.11 là gì và tại sao nó quan trọng?
   Giao thức MAC IEEE 802.11 điều khiển truy cập môi trường truyền trong mạng WLAN, giúp tránh xung đột và đảm bảo truyền dữ liệu hiệu quả. Nó là nền tảng cho việc cung cấp chất lượng dịch vụ trong mạng không dây.

2. Các cơ chế DCF, PCF và EDCF khác nhau như thế nào?
   DCF là cơ chế truy cập phân tán sử dụng CSMA/CA, PCF là cơ chế truy cập có điều phối điểm, còn EDCF là phiên bản cải tiến của DCF cho phép phân loại và ưu tiên lưu lượng, giúp cải thiện QoS.

3. Tại sao biến thiên trễ (jitter) lại quan trọng trong mạng không dây?
   Biến thiên trễ gây ra sự không ổn định trong thời gian truyền gói tin, ảnh hưởng đến chất lượng các ứng dụng thời gian thực như VoIP và video streaming. Giảm jitter giúp nâng cao trải nghiệm người dùng.

4. Làm thế nào để giảm xung đột trong mạng WLAN?
   Sử dụng các cơ chế như RTS/CTS, exponential backoff thông minh và phân loại lưu lượng ưu tiên giúp giảm xung đột, tăng hiệu quả sử dụng kênh truyền.

5. Các kết quả mô phỏng có thể áp dụng trong thực tế như thế nào?
   Kết quả mô phỏng cung cấp cơ sở để thiết kế và cấu hình mạng WLAN phù hợp với điều kiện thực tế, giúp các nhà quản trị mạng và nhà sản xuất thiết bị tối ưu hóa hiệu năng và chất lượng dịch vụ.

Kết luận

• Đánh giá chi tiết các chỉ tiêu chất lượng dịch vụ của giao thức MAC IEEE 802.11 trong mạng di động cho thấy sự ảnh hưởng lớn của cơ chế truy cập đến hiệu năng mạng.
• Cơ chế EDCF cải tiến mang lại hiệu quả vượt trội trong việc giảm độ trễ, tổn thất gói tin và tăng thông lượng so với DCF và PCF truyền thống.
• Mô hình Markov chuỗi là công cụ hữu ích để phân tích và dự đoán hiệu năng mạng trong các điều kiện khác nhau.
• Các đề xuất cải tiến và giải pháp quản lý QoS được xây dựng dựa trên kết quả nghiên cứu có thể áp dụng trong thực tế để nâng cao chất lượng mạng WLAN.
• Hướng phát triển tiếp theo là nghiên cứu các phiên bản mới của chuẩn IEEE 802.11 như 802.11ax nhằm tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong mạng không dây.

Để tiếp tục nâng cao hiệu quả mạng WLAN, các nhà nghiên cứu và kỹ thuật viên nên áp dụng các giải pháp đề xuất và theo dõi các xu hướng phát triển công nghệ mới. Hành động ngay hôm nay sẽ giúp đảm bảo mạng không dây đáp ứng tốt hơn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ BỬU PHÚ ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA GIAO THỨC MAC_IEEE 802.11 TRONG CÁC MẠNG DI ĐỘNG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ SKC007475 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ LÊ BỬU PHÚ “ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG CỦA GIAO THỨC MAC_IEEE 802.11 TRONG CÁC MẠNG DI ĐỘNG” NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ LÊ BỬU PHÚ “ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG CỦA GIAO THỨC MAC_IEEE 802.11 TRONG CÁC MẠNG DI ĐỘNG” NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I.

LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ và tên: LÊ BỬU PHÚ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 27/05/1978 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Bến Tre Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trƣớc khi học tập, nghiên cứu: Phó trƣởng Phòng Đào tạo, Trƣờng Cao đẳng Nghề Đồng Khởi. Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 173/2, ấp 2, xã Tân Thạch, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre. Điện thoại cơ quan: 0275.3834405 Điện thoại nhà riêng: 0275.3826938 E-mail: lebuuphu@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1.

Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/1995 đến 04/2000 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng ĐHSPKT - TPHCM Ngành học: Kỹ thuật điện - điện tử. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: + PLC; + Chuyên đề thông tin; + Quản lý dự án. Ngày và nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trƣờng ĐHSPKT TPHCM Ngƣời hƣớng dẫn: 2. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2014 đến 10/2017 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng ĐH SPKT TPHCM Ngành học: Kỹ thuật điện tử.

Tên luận văn: Đánh giá các chỉ tiêu chất lƣợng của giao thức MAC-IEEE 802.11 trong các mạng di động. Ngày và nơi bảo vệ luận văn: 22/10/2017 tại Trƣờng ĐH SPKT TPHCM. Ngƣời hƣớng dẫn: Phó Giáo sƣ, Tiến sỹ PHẠM HỒNG LIÊN. TS PHẠM HỒNG LIÊN i HVTH: LÊ BỬU PHÚ Luan van III.

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty TNHH TM&DV Viễn Tín 06/2000 đến Địa chỉ: 21 - 23 - 25 H ng Vƣơng, phƣờng Nhân viên kỹ thuật 10/2004 4, Quận 5, TPHCM Công ty YUKI SEPRE 24 Co.LTD 10/2004 đến Địa chỉ: 18/24 Nguyễn Thị Minh Khai, P. Nhân viên kỹ thuật 07/2007 Đakao, Q.1, TPHCM Công ty TNHH Vô tuyến điện Viên 07/2007 đến Thông. Địa chỉ: 876 Điện Biên Phủ, P10, Nhân viên kỹ thuật 12/2008 Q10 - TPHCM Trƣờng Cao đẳng nghề Đồng Khởi 01/2009 đến Địa chỉ: 17A4, QL60, P Phú Tân, TP Bến Giáo viên Khoa điện 12/09/2009 Tre, Bến Tre. Trƣờng Cao đẳng nghề Đồng Khởi 01/2010 đến Địa chỉ: 17A4, QL60, P Phú Tân, TP Bến Phó trƣởng Khoa điện 16/06/2013 Tre, Bến Tre.

17/06/2013 Trƣờng Cao đẳng nghề Đồng Khởi đến Địa chỉ: 17A4, QL60, P Phú Tân, TP Bến Phó phòng đào tạo 20/06/2017 Tre, Bến Tre. Trƣờng Cao đẳng Đồng Khởi 21/06/2017 Địa chỉ: 17A4, QL60, P Phú Tân, TP Bến Phó phòng đào tạo đến nay Tre, Bến Tre. TS PHẠM HỒNG LIÊN ii HVTH: LÊ BỬU PHÚ Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chƣa đƣợc sử dụng để bảo vệ học hàm, học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc nhắc đến trong lời cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2017 (Ký tên và ghi rõ họ tên) GVHD: PGS. TS PHẠM HỒNG LIÊN iii HVTH: LÊ BỬU PHÚ Luan van TÓM TẮT Mạng Wireless Fidelity (Wifi) hay mạng 802.11 là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến phục vụ mọi lĩnh vực của cuộc sống, thỏa mãn đƣợc cả hai nhu cầu: mạng và tính di động. Công nghệ mạng Wifi đƣợc nghiên cứu phát triển và ngày càng hoàn thiện hơn, khắc phục đƣợc các khó khăn về kỹ thuật và công nghệ.

Mạng Wifi có nhiều ƣu điểm nhƣ dễ dàng triển khai, thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Nhƣng việc đảm bảo chất lƣợng cho dịch vụ gặp nhiều khó khăn hơn so với các hệ thống mạng d ng dây truyên thống. Nên việc nghiên cứu tìm hiểu đánh giá các cơ chế đảm bảo chất lƣợng dịch vụ của các mạng Wifi là cấp thiết nên tôi quyết định chọn đề tài nghiên cứu là: “Đánh giá các chỉ tiêu chất lƣợng của giao thức MAC_IEEE 802.11 trong các mạng di động” Trong luận văn này, mục đích là tìm hiểu cơ chế hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ cho các hệ thống mạng không dây từ đó đánh giá các ƣu và nhƣợc điểm của từng cơ chế. Đối tƣợng nghiên cứu là các cơ chế hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ của các hệ thống mạng cục bộ không dây bao gồm DCF, PCF, EDCF,.

Sau khi nghiên cứu, tôi nhận thấy rằng đối với các hệ thống mạng cục bộ không dây, chỉ có hai tầng dƣới c ng trong mô hình 7 tầng OSI là có sự khác biệt so với các hệ thống mạng cục bộ d ng dây (Ethernet). Ngay cả trong tầng liên kết dữ liệu (Data Link), chỉ có tầng con quản lý truy cập môi trƣờng truyền (MAC) là có sự thay đổi, tầng LLC (Logical Link Control) vẫn đƣợc giữ nguyên. Từ tầng mạng trở lên trong mô hình 7 tầng OSI, các cơ chế và giao thức vẫn đƣợc giữ nguyên nhƣ đối với Ethernet. Hai tầng dƣới c ng có ảnh hƣởng rất nhiều đến chất lƣợng dịch vụ mạng cục bộ không dây và thực tế chủ yếu các nghiên cứu đảm bảo chất lƣợng dịch vụ của hệ thống mạng cục bộ không dây đều tập trung nghiên cứu các cơ chế thực thi tại hai tầng này.

Thực hiện việc phân tích mô hình cải tiến QoS IEEE 802.11và tổng hợp kết quả thu đƣợc từ hệ thống mô phỏng để đánh giá hiệu năng của hệ thống chất lƣợng dịch vụ. TS PHẠM HỒNG LIÊN iv HVTH: LÊ BỬU PHÚ Luan van ABSTRACT Wireless Fidelity (Wireless) or 802.11 networks are wireless networks that use radio waves to serve all areas of your life, meeting both your needs: network and mobility. Wifi network technology has been researched and developed more and more, overcome the technical and technological difficulties. Wifi network has many advantages such as easy to deploy, convenient, save time and money.

But the quality of service is more difficult than traditional wired networks. It is imperative that the research on the quality assurance mechanisms of wireless networks is critical, so I decided to choose the research topic: "Evaluation of MAC_IEEE 802.11 quality criteria in mobile network" In this essay, the purpose is to understand the quality of service support for wireless networks and to evaluate the advantages and disadvantages of each. The research subjects are the service quality support mechanisms of wireless local area networks including DCF, PCF, EDCF, etc. After the study, I found that for the local area network The only two downstairs in the OSI 7-layer model is the difference between the wired (Ethernet) local area networks.

Even in the Data Link layer, only the Managed Access Control (MAC) layer is changed, the LLC (Logical Link Control) layer remains the same. From the network layer in the OSI 7 layer model, the mechanisms and protocols remain the same as for Ethernet. The bottom two layers have a great impact on the quality of wireless local area network services and the fact that most researches ensure the quality of the wireless local area network focuses on the real mechanisms compete at these two levels. Carry out analysis of IEEE 802.11 QoS enhancements and synthesize the results obtained from the simulation system to evaluate the performance of the service quality system.

TS PHẠM HỒNG LIÊN v HVTH: LÊ BỬU PHÚ Luan van MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC. i LỜI CAM ĐOAN. iv MỤC LỤC. vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT.

ix DANH SÁCH CÁC HÌNH. xi DANH SÁCH CÁC BẢNG. xii Chƣơng 1: TỔNG QUAN.1 TỔNG QUAN VỀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU.2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .3 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN .4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 4 Chƣơng 2: IEEE 802.11 - CÔNG NGHỆ WIFI MẠNG WLAN .1 GIỚI THIỆU BỘ TIÊU CHUẨN IEEE 802.2 CÁC CHUẨN CON TRONG CHUẨN IEEE 802.5 CÁC CHUẨN KHÁC IEEE 802.3 KIẾN TRÚC CỦA CHUẨN IEEE 802.1 CÁC THÀNH PHẦN KIẾN TRÚC .2 KIẾN TRÚC CÁC LỚP TRONG MÔ HÌNH OSI CHUẨN IEEE 802.2 ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP MÔI TRƢỜNG LỚP MAC .4 PHƢƠNG PHÁP TRUY CẬP CƠ BẢN: CSMA/CA.

CẢM BIẾN SÓNG MANG ẢO (Virtual Carrier Sense) .6 PHÂN ĐOẠN VÀ TÁI HỢP. TS PHẠM HỒNG LIÊN vi HVTH: LÊ BỬU PHÚ Luan van 2.7 CÁC KHÔNG GIAN KHUNG INTER (Inter Frame Space) .8 GIẢI THUẬT Exponential Backoff .10 KHUÔN DẠNG KHUNG .11 CÁC KHUÔN ĐỊNH DẠNG PHỔ BIẾN .1 KHUÔN ĐỊNH DẠNG KHUNG RTS .2 KHUÔN ĐỊNH DẠNG KHUNG CTS .3 KHUÔN ĐỊNH DẠNG KHUNG ACK. 21 Chƣơng 3: KỸ THUẬT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MẠNG DI ĐỘNG .1 NHỮNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ .2 BIẾN THIÊN TRỄ .3 TỔN THẤT GÓI TIN .2 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY CHUẨN IEEE 802.4 CÁC HẠN CHẾ VỀ HỖ TRỢ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ CỦA GIAO THỨC MAC_IEEE 802. HẠN CHẾ VỀ HỖ TRỢ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ CỦA DCF.

HẠN CHẾ VỀ HỖ TRỢ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ CỦA PCF .5 HÀM ĐIỀU PHỐI CẢI TIẾN EDCF .6 HCF ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP KÊNH .7 GIAO THỨC LIÊN KẾT TRỰC TIẾP (Direct Link Protocol – DLP). 41 Chƣơng 4: MÔ HÌNH PHÂN TÍCH CẢI TIẾN QoS IEEE 820.11 VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .1 MẠNG WLAN MẬT ĐỘ CAO .2 CÁC YÊU CẦU ĐẶT RA. TS PHẠM HỒNG LIÊN vii HVTH: LÊ BỬU PHÚ Luan van 4.3 KHÁI NIỆM VÀ TÍNH NĂNG MỚI TRONG CÁC CẢI TIẾN .1 TÁI SỬ DỤNG KHÔNG GIAN. CÔNG SUẤT TRUYỀN NĂNG LƢỢNG THÍCH ỨNG VÀ MỨC CCA .6 PACKET HEADERS, AGGREGATION & PIGGY-BACKING .7 TRUYỀN LẠI HIỆU QUẢ .8 GIAO THỨC MAC KHÔNG XUNG ĐỘT.

MỨC CẢI TIẾN MẠNG WLAN .6 MÔ HÌNH PHÂN TÍCH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .1 MÔ HÌNH PHÂN TÍCH .2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .1 THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ .2 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ. 79 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN. 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO .