I. Giới thiệu về Mạng LAN và WLAN
Mạng LAN, hay Mạng cục bộ, đã phát triển từ những năm 1970 với sự ra đời của Ethernet và ARCNET, cho phép kết nối nhiều máy tính trong một khu vực hạn chế. Sự phát triển của công nghệ mạng không dây (WLAN) vào cuối những năm 1990 đã mở ra hướng đi mới cho việc kết nối không dây. Mạng LAN có dây cung cấp tốc độ truyền cao và độ tin cậy tốt hơn so với mạng không dây. Tuy nhiên, mạng WLAN đã trở thành một phần không thể thiếu trong các hệ thống mạng hiện đại, cho phép người dùng kết nối linh hoạt và di động. Việc kết nối mạng LAN với mạng WLAN tạo ra một môi trường hỗn hợp, nhưng cũng nảy sinh nhiều thách thức về hiệu suất và bảo mật.
1.1 Sự ra đời và phát triển của mạng LAN
Mạng LAN đầu tiên được tạo ra vào cuối những năm 1970, với sự phát triển của Ethernet và ARCNET. Ethernet, phát triển bởi Xerox PARC, đã trở thành tiêu chuẩn cho nhiều mạng LAN sau này. Sự ra đời của mạng Internet từ ARPANET cũng đã thúc đẩy sự phát triển của các mạng LAN. Các tiêu chuẩn như TCP/IP đã hình thành một nền tảng vững chắc cho việc kết nối các mạng khác nhau. Việc phát triển mạng LAN đã đặt nền móng cho sự hình thành của các công nghệ mạng không dây sau này.
1.2 Sự ra đời của mạng WLAN
Mạng WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối những năm 1990 với băng tần 900MHz, nhưng tốc độ truyền dữ liệu còn thấp. Sự phát triển của chuẩn 802.11 vào năm 1997 đã đánh dấu bước ngoặt quan trọng cho mạng không dây. Các chuẩn như 802.11b và 802.11g đã nâng cao tốc độ truyền và độ tin cậy của mạng WLAN, cho phép kết nối hiệu quả với mạng LAN có dây. Mạng WLAN đã trở thành một phần quan trọng trong các ứng dụng hiện đại, từ văn phòng đến gia đình.
II. Đường truyền không dây và các vấn đề phải giải quyết
Đường truyền không dây có nhiều đặc điểm khác biệt so với mạng có dây, bao gồm độ tin cậy thấp và tỷ lệ lỗi cao. Các yếu tố như nhiễu, suy hao tín hiệu và các vật cản ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của mạng WLAN. Các vấn đề này cần được giải quyết để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng. Hệ thống mạng không dây thường gặp phải tình trạng bùng nổ lỗi, làm giảm hiệu suất truyền thông. Do đó, cần có các phương pháp cải tiến để tối ưu hóa băng thông và giảm thiểu tỷ lệ lỗi.
2.1 Đặc điểm của đường truyền không dây
Đường truyền không dây thường gặp phải nhiều vấn đề như lỗi bit do tạp âm và nhiễu. Tỷ lệ lỗi bit trong mạng không dây có thể dao động từ 10-2 đến 10-6, tùy thuộc vào điều kiện môi trường. Các nguồn nhiễu như lò vi sóng và thiết bị điện tử khác có thể gây ra gián đoạn tạm thời trong truyền dẫn. Do đó, các ứng dụng và giao thức lớp cao cần có các cơ chế chính xác để điều khiển chất lượng dịch vụ.
2.2 Băng thông kênh thấp
Băng thông kênh trong mạng không dây thường thấp hơn so với mạng có dây, dẫn đến hiệu suất truyền thông không ổn định. Các mạng không dây cần có sự đảm bảo khác biệt về dịch vụ để đáp ứng nhu cầu của người dùng. Việc cải tiến công nghệ mã hóa và điều chế tín hiệu là cần thiết để nâng cao hiệu suất của mạng WLAN. Ngoài ra, việc phát triển các giao thức mới có thể giúp cải thiện chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đòi hỏi băng thông cao.
III. Cải tiến TCP cho mạng hỗn hợp
Giao thức TCP/IP là nền tảng cho nhiều ứng dụng trên Internet, nhưng trong môi trường mạng không dây, giao thức này cần được cải tiến để phù hợp với các đặc điểm của mạng WLAN. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa TCP có thể cải thiện đáng kể hiệu suất truyền thông trong mạng hỗn hợp. Các giao thức cải tiến như TCP Reno và TCP Vegas đã được đề xuất để giảm thiểu độ trễ và tăng cường khả năng phục hồi lỗi.
3.1 Giao thức TCP IP đối với mạng không dây
Giao thức TCP/IP trong mạng không dây cần phải điều chỉnh để xử lý các vấn đề như mất gói và độ trễ cao. Các cải tiến trong giao thức TCP có thể giúp cải thiện khả năng truyền tải dữ liệu trong môi trường không ổn định. Việc áp dụng các kỹ thuật như điều chỉnh kích thước cửa sổ và sử dụng các thuật toán sửa lỗi có thể giúp nâng cao hiệu suất của mạng WLAN.
3.2 Các tiêu chí đánh giá giao thức mạng
Các tiêu chí đánh giá giao thức mạng trong môi trường không dây cần phải xem xét đến độ tin cậy, tốc độ truyền tải và khả năng phục hồi lỗi. Các giao thức cải tiến cần phải đảm bảo rằng việc truyền tải dữ liệu diễn ra mượt mà, ngay cả trong điều kiện mạng không ổn định. Việc nghiên cứu và phát triển các giao thức mới sẽ góp phần quan trọng vào việc nâng cao hiệu suất của mạng hỗn hợp.
IV. Đánh giá hiệu suất của các giao thức giao vận trong mạng có phần mở rộng không dây
Đánh giá hiệu suất của các giao thức trong mạng hỗn hợp là rất quan trọng để xác định khả năng hoạt động của các giao thức TCP và UDP trong môi trường WLAN. Sử dụng mô phỏng mạng NS-2 cho phép phân tích hiệu suất của các giao thức giao vận trong các tình huống khác nhau. Kết quả mô phỏng giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và đề xuất các cải tiến cần thiết.
4.1 Giới thiệu bộ mô phỏng mạng NS 2
NS-2 là một công cụ mô phỏng mạng mạnh mẽ, cho phép nghiên cứu và phân tích các giao thức mạng trong môi trường khác nhau. Việc sử dụng NS-2 giúp đánh giá hiệu suất của mạng LAN và mạng WLAN một cách chính xác. Các mô phỏng cho phép kiểm tra các kịch bản khác nhau và đánh giá tác động của các yếu tố như độ trễ, tốc độ truyền và tỷ lệ mất gói.
4.2 Đánh giá hiệu suất giao thức TCP và UDP
Kết quả mô phỏng cho thấy rằng giao thức TCP thường hoạt động tốt hơn trong các môi trường có độ tin cậy cao, trong khi UDP có thể cung cấp tốc độ truyền nhanh hơn nhưng kém hơn về độ tin cậy. Việc đánh giá hiệu suất của các giao thức này trong mạng hỗn hợp giúp xác định các phương pháp cải tiến cần thiết để nâng cao chất lượng dịch vụ cho người dùng. Các nghiên cứu này đóng góp vào việc phát triển các giao thức mạng phù hợp hơn với các điều kiện thực tế.
