Chương I: Giới thiệu tổng quan một số vấn đề chọn lọc của đảm bảo chất lượng dịch vụ. Trong chương này, chúng ta cùng tìm hiểu chất lượng dịch vụ là gì; sự cần thiết phải đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng hiện đại; các 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com đại lượng chất lượng dịch vụ và các ứng dụng khác nhau cần đảm bảo các đại lượng với yêu cầu khác nhau như thế nào; những khó khăn trong việc phát triển các chiến lược đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các mạng có dây và không dây; và một số những cơ chế đảm bảo dịch vụ tiêu biểu; Chương II: Ở chương thứ hai này, chúng ta cùng tìm hiểu về mạng IEEE 802.11 – mạng LAN không dây đang được sử dụng phổ biến nhất trong cuộc sống. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về hai chức năng điều khiển truy cập môi trường truyền: cộng tác phân tán DCF (Distributed Coordination Function) và cộng tác theo điểm PCF (Point Coordination Function). Sau đó , dựa trên nghiên cứu lý thuyết về nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của hai chức năng DCF , tôi đưa ra mô ̣t số luâ ̣n cứ về sự ha ̣n chế trong đảm bảo chấ t lươ ̣ng dich ̣ vu ̣ của chức năng này.
Chương III: Trong chương này, tôi trình bày về các chiến lược đảm bảo chất lượng dịch vụ áp dụng trong mạng LAN không dây IEEE 802.11e, tập chung nghiên cứu hoạt động của cơ chế điều khiển truy cập kênh truyền phân tán nâng cao (Enhanced Distributed Channel Access - EDCA) trong chức năng cộng tác lai (Hybrid Coordination Function - HCF) mà IEEE 802. Cùng với đó, tôi sẽ giới thiệu và phân tích vai trò của các tham số EDCA trong việc phân loại và xử lý ưu tiên các lưu lượng để làm sáng tỏ cơ chế hoạt động đảm bảo chất lượng dịch vụ của EDCA. Chương IV: Chương này nghiên cứu khả năng mô phỏng mạng không dây sử dụng bộ mô phỏng NS-2, các cách thức xây dựng và cấu hình mạng mô phỏng. Nô ̣i dung chiń h trong chương này , tôi trin ̀ h bày các thí nghiệm mô phỏng với mục đích khảo sát sự hạn chế trong đả m bảo chấ t lươ ̣ng của ma ̣ng LAN không dây IEEE 802.11; chứng thực khả năng đảm bảo c hấ t lươ ̣ng dich ̣ vu ̣ của cơ chế EDCA sử du ̣ng trong mạng LAN không dây IEEE 802.11e; và đánh giá hoạt đô ̣ng đảm bảo chấ t lươ ̣ng dich ̣ vu ̣ của EDCA khi tải của ma ̣ng thay đổ i.
Chương V: Chương V là chương cuố i cùng của luâ ̣n văn. Tôi sẽ tóm tắt nội dung đã thực hiện trong luận văn và hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài. 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƢƠNG I. CHẤT LƢỢNG VÀ YÊU CẦU CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ (QoS) ARPANET, tiền thân của Internet hiện nay, bắt nguồn từ một mạng dữ liệu thử nghiệm thuộc dự án nghiên cứu phòng thủ cấp cao DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) của Mỹ vào đầu những năm 60, được xây dựng trên mô hình mạng chuyển mạch gói (datagram).
Theo đó, mỗi gói tin mang địa chỉ nguồn và địa chỉ đích, sẽ được truyền độc lập từ nguồn đến đích thông qua một mạng máy tính. Chồng giao thức TCP/IP được phát triển vào những năm giữa thập kỉ 80 cho phép các mạng khác nhau trên thế giới liên kết tạo thành một mạng dịch vụ toàn cầu. Mạng Internet chính là một tập hợp của các mạng trên toàn thế giới liên kết lại với nhau. Ban đầu, mạng Internet được các nhà khoa học sử dụng cho việc nghiên cứu và trao đổi thông tin.
Truy cập từ xa, truyền tệp, e-mail là các ứng dụng phổ biến và mô hình mạng datagram đáp ứng được tốt cho các ứng dụng này. Cho đến hiện nay, Internet cung cấp các dịch vụ kiểu best-effort (nỗ lực tối đa) - loại dịch vụ đơn giản nhất mà một mạng có thể cung cấp, không hỗ trợ bất kì hình thức bảo đảm chất lượng nào cho các lưu lượng truyền thông trên mạng. Khi xảy ra tắc nghẽn, các gói tin sẽ bị xóa khỏi hàng đợi tại các router khi kích thước hàng đợi là quá lớn và giao thức TCP đảm bảo cho các gói tin bị mất này sẽ được truyền lại. Do cơ chế hoạt động của mạng xử lý công bằng đối với mọi gói tin, nên bất cứ dòng dữ liệu nào cũng có thể gặp phải tình trạng tắc nghẽn.
Dịch vụ best-effort phù hợp với một số ứng dụng chấp nhận được độ trễ lớn, thông lượng thấp hay thăng giáng độ trễ cao song rõ ràng là nó không đáp ứng được sự đòi hỏi của nhiều ứng dụng mới như những ứng dụng truyền thông đa phương tiện. Chính vì thế, chúng ta cần có những kiến trúc mạng mới có thể phân bổ tài nguyên với các mức độ đòi hỏi chất lượng dịch vụ khác nhau cho mạng Internet để phát triển thành một mạng đa dịch vụ. Vào cuối những năm 80, Hiệp hội viễn thông quốc tế (The International Telecommunication Union - ITU) lựa chọn một mô hình hoạt động mạng mới là chế độ truyền không đồng bộ (Asynchronous Transfer Mode - ATM) cho mạng kỹ thuật số dịch vụ tích hợp băng thông rộng B-ISDN (Broadband-Integrated Service Digital Network). Mục tiêu của ATM là cung cấp một mạng đa dịch vụ toàn cầu có khả năng hỗ trợ các ứng dụng với yêu cầu hoạt động mạng đa dạng.
Đây là một công nghệ dồn kênh, chuyển mạch tế bào và có hiệu suất họat động cao tận dụng các gói tin có độ dài cố định để mang các loại tải khác nhau. ATM được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng truyền dữ liệu, âm thanh, hình ảnh theo thời gian thực và các ứng dụng đa phương tiện mới sẽ suất hiện trong tương lai trong một mạng duy nhất. Tuy nhiên, ATM đã không 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com được triển khai một cách phổ biến và do vậy nó đã không thành công trong việc đưa ra các dịch vụ mà nó hướng đến trên phạm vi toàn cầu. Những năm tháng thập kỉ 90 đã chứng kiến sự bùng nổ sử dụng Internet do sự ra đời của Web.
Chính Web đã mang Internet đến với hàng triệu người trên khắp thế giới, đến tới từng gia đình và các doanh nghiệp, tổ chức. Web về cơ bản đã thay đổi Internet, làm cho nó trở thành mạng cộng đồng lớn nhất thế giới. Hoạt động của Web cũng là nền tảng cho sự phát triển của các ứng dụng mới, như những ứng dụng thương mại điện tử, các dịch vụ đa phương tiện, VoIP, giao tiếp trực tuyến, P2P (peer-to- peer), v.v… Sự phát triển mạnh mẽ và rộng khắp của Internet đã mang lại những thách thức mới. Nhiều trong số các ứng dụng mới có những đòi hỏi khác so với những gì ban đầu Internet được thiết kế.
Mô hình datagram của Internet rất hạn chế về khả năng quản lý tài nguyên nội mạng và không thể đưa ra bất kì bảo đảm tài nguyên nào cho người dùng. Điều này có nghĩa là khi một điểm nào đó của Internet bị quả tải, hoạt động của tất cả các lưu lượng truyền qua nó đều sẽ bị ảnh hưởng như nhau. Do Internet đã trở nên không thể thiếu trong cuộc sống và công việc hàng ngày của chúng ta, tình trạng không đảm bảo được chất lượng dịch vụ vận chuyển của nó là một vấn đề cần phải giải quyết. Do vậy, trong thời gian gần đây, các nhà nghiên cứu đã cố gắng thiết kế lại Internet để nó có thể vừa hỗ trợ được nhiều loại ứng dụng khác nhau đồng thời thỏa mãn các yêu cầu về chất lượng dịch vụ của chúng.
Chính điều này đã dẫn đến thuật ngữ chất lượng dịch vụ (Quality of Service – QoS) mạng Internet Chất lượng dịch vụ Internet được định nghĩa là việc quản lý các nguồn tài nguyên mạng sẵn có để đảm bảo hoạt động nhất quán và có thể biết trước về độ trễ (latency), thăng giáng độ trễ (jitter), tỉ lệ mất gói tin (loss), thông lượng (throughput) và tính sẵn sàng (availability) theo yêu cầu của người dùng. Chất lượng dịch vụ Internet là một khái niệm mà qua đó các ứng dụng có thể chỉ ra và đàm phán về yêu cầu cụ thể của họ đối với mạng. Về cơ bản, chất lượng dịch vụ cho phép hoặc là đảm bảo các dịch vụ được yêu cầu của tất cả các ứng dụng hoặc cung cấp dịch vụ tốt hơn cho các ứng dụng nhất định để thỏa mãn yêu cầu chất lượng dịch vụ tối thiểu của người dùng. Điều này có thể đạt được bằng cách cài đặt các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ trong các thiết bị mạng.
Một cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ là một tập giao thức được thiết kế để cho các thiết bị mạng để phục vụ các ứng dụng cạnh tranh trong Internet bằng cách làm theo tập chính sách định sẵn. Nhiệm vụ của các chính sách trong cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ là xác định khi nào một thiết bị mạng nên phục vụ các gói tin của một 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ứng dụng cụ thể trong khi đã có gói tin của các ứng dụng cạnh tranh khác. Các cơ chế chất lượng dịch vụ trong Internet đòi hỏi thay đổi hoặc là một phần hay tất cả mạng Internet. Thế nên, để cung cấp chất lượng dịch vụ Internet, cần phải cung cấp hay định cấu hình các thiết bị mạng để chúng có thể phân loại các dòng lưu lượng, ứng dụng các cơ chế quản lý bộ nhớ đệm (buffer) và các thuật toán lập lịch gói tin.
Nhìn chung, các cơ chế chất lượng dịch vụ cho ta một bộ công cụ để quản lý việc sử dụng tài nguyên mạng một cách hiệu quả và có kiểm soát. Có nhiều cơ chế đã và đang được đề xuất cho việc đảm bảo chất lượng dịch vụ Internet. Đầu tiên phải kể đến cơ chế sử dụng quy tắc lập lịch cụ thể cho các gói tin trong bộ định tuyến (router) mạng. Các thuật toán lập lịch đã được nghiên cứu và phát triển trong hàng thập kỷ.
Trong hai thập kỉ trước, việc lập lịch gói tin trong bộ định tuyến đã trở thành một vấn đề được tập trung nghiên cứu, trong đó hầu hết mọi sự chú ý đều hướng vào loại hình thuật toán lập lịch chia sẻ bộ xử lý (processor sharing- PS). Thuật toán chia sẻ bộ xử lý có nhiều điểm thú vị: Nó bảo đảm sự phân bổ băng thông công bằng trong khoảng max-min giữa các dòng lưu lượng tranh chấp kênh truyền; cung cấp khả năng phát hiện và loại trừ các dòng lưu lượng xấu (misbehave); và cho phép thiết lập giới hạn độ trễ đầu cuối - đầu cuối cho các dòng lưu lượng riêng lẻ.