Điều khiển lưu lượng bằng phương pháp cửa sổ trượt trong truyền thông vệ tinh

Download miễn phí Đồ án Điều khiển lưu lượng bằng phương pháp cửa sổ trượt trong truyền thông vệ tinh





Mục lục

 

 

LỜI NÓI ĐẦU 1

Mục lục 2

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VỆ TINH 4

1.1. Các khái niệm liên quan đến vệ tinh 4

1.1.1. Đinh nghĩa 4

1.1.2. Lịch sử ra đời 4

1.1.3. Quỹ đạo vệ tinh 5

1.1.4. Các loại vệ tinh 5

1.2. Các khái niệm liên quan đến mạng vệ tinh 6

1.2.1. Mạng vệ tinh là gì và vai trò của mạng vệ tinh 6

1.2.2. Các thành phần của mạng vệ tinh 6

1.2.3. Các ứng dụng và dịch vụ mạng vệ tinh 7

1.2.4. Đặc trưng của mạng vệ tinh 7

1.2.5. Các hệ thống thông tin vệ tinh 8

CHƯƠNG 2 :ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG TRUYỀN THÔNG VỆ TINH 9

2.1. Sự mô phỏng 9

2.1.1. Sự mô phỏng mô hình TCP / IP 9

2.1.2. Sự mô phỏng mô hình OSI 10

2.2 Khái niệm điều khiển lưu lượng 10

2.3 Các phương pháp điều khiển luồng 10

2.3.1. Điều khiển lưu lượng dựa trên thông tin phản hồi 11

2.3.1.1 Cơ chế Stop-and-Wait 11

a) Cơ chế hoạt động 11

b) Tóm tắt cơ chế hoạt động của Stop-and-Wait ARQ 12

c) Hiệu suất của phương pháp Stop-and-Wait ARQ 13

d) Nhận xét 16

2.3.1.2 Cơ chế Go back-N 17

a) Cơ chế hoạt động 17

b) Một số chú ý của cơ chế hoạt động ARQ Go-back-N 20

c) Hiệu suất của cơ chế ARQ Go-back-N 21

d) Nhận xét 24

2.3.1.3 Cơ chế Selective Repeat 25

a)Cơ chế hoạt động 25

b)Một số chú ý của selective repeat ARQ 25

c)Hiệu suất của cơ chế selective repeat ARQ 26

d)Nhận xét 26

2.3.2 Điều khiển lưu lượng dựa trên tốc độ 26

CHƯƠNG 3 : MẠNG VSAT VÀ ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG 27

3.1. Tổng quan 27

3.2. Cấu hình của mạng VSAT-IP 27

3.2.1. Trạm cổng Gateway 28

a) Sơ đồ khối của trạm Gateway 28

b) Hoạt động của trạm cổng Gateway 28

3.2.2.Trạm Remote 29

a) Sơ đồ khối của trạm Remote 29

b) Hoạt động của trạm Remote 29

3.2.2.Trạm không gian 30

3.2.3. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống VSAT-IP 30

a) Ưu điểm 30

b) Hạn chế 30

3.3. Điều khiển lưu lượng trong Mạng VSAT-IP 31

3.3.1. Sự mô phỏng giao thức và nguyên nhân 31

3.3.2. Các phương pháp điều khiển lưu lượng áp dụng 32

KẾT LUẬN 34

 

 





Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:


uối.Nhưng thực tế thì lại không hề giống các dây cáp nối chút nào.Nguyên nhân là do đặc trưng của vệ tinh nên các tín hiệu truyền qua mạng vệ tinh có độ trễ rất lớn (khoảng 270 ms )và tỉ lệ lỗi bit cao hơn so với liên kết mặt đất rất nhiều lần. Nhưng giao thức giữa các điểm nút của mạng vệ tinh lại không phải là giao thức giữa các điểm đầu cuối, không phải là điểm phát sinh thông tin và điểm cuối cùng nhận. Vì thế giải pháp đưa ra là thực hiện giao thức ở các nút trong mạng vệ tinh mô phỏng theo giao thức giữa 2 điểm đầu cuối thật.
2.1.1. Sự mô phỏng mô hình TCP / IP
Hình 2.1:Mô phỏng giao thức trong mô hình TCP / IP
2.1.2. Sự mô phỏng mô hình OSI
Hình 2.2:Mô phỏng giao thức trong mô hình OSI
2.2 Khái niệm điều khiển lưu lượng
Điều khiển lưu lượng (flow control) là cơ chế nhằm đảm bảo việc truyền thông tin của phía phát không vượt quá khả năng xử lý của phía thu.Phía phát và phía thu có thể là 2 nút kế tiếp nhau trong mạng hay là 2 điểm đầu cuối (nơi phát sinh thông tin và nơi nhận thông tin).
Mục đích của điều khiển lưu lượng :
Tối ưu hóa thông lượng sử dụng của mạng.
Giảm trễ gói khi đi qua mạng.
Đảm bảo tính công bằng cho việc trao đổi thông tin trên mạng.
Đảm bảo tránh tắc nghẽn trong mạng.
Điều khiển luồng thường được sử dụng kết hợp với nhau để kiểm soát thông tin trên mạng. Điều khiển luồng được sử dụng nhiều nhất tại các lớp liên kết dữ liệu (data link) và lớp giao vận (transport).
2.3 Các phương pháp điều khiển luồng
Được chia thành 2 loại :
Điều khiển lưu lượng dựa trên thông tin phản hồi (feedback-based flow control)
Điều khiển lưu lượng dựa trên tốc độ (rate-based flow control)
2.3.1. Điều khiển lưu lượng dựa trên thông tin phản hồi
Cơ chế kiểm soát dựa trên tín hiệu trả lời từ máy nhận sau khi máy gửi đã phát đi 1 hay nhiều frame. Máy gửi chỉ được phát tiếp khi có tín hiệu trả lời từ máy nhận hay khi đã hết khoảng thời gian time-out quy định.
Có 2 kỹ thuật điều khiển lưu lượng dựa trên thông tin phản hồi :
Cơ chế dừng và đợi (Stop-and-Wait)
Cơ chế cửa sổ trượt (Sliding Window) : gồm 2 cơ chế Goback–N và selective repeat
2.3.1.1 Cơ chế Stop-and-Wait
a) Cơ chế hoạt động
Trong cơ chế phát lại theo phương pháp dừng và đợi (Stop-and-Wait ARQ), phía phát sẽ thực hiện phát một khung thông tin sau đó dừng lại, chờ phía thu báo nhận.
Phía thu khi nhận đúng khung thông tin và xử lý xong sẽ gửi báo nhận lại cho phía phát. Phía phát sau khi nhận được báo nhận sẽ phát khung thông tin tiếp theo.
Phía thu khi nhận khung thông tin và phát hiện sai sẽ gửi báo sai lại cho phía phát. Phía phát sau khi nhận được báo sai sẽ thực hiện phát lại khung thông tin.
Báo nhận được sử dụng cho khung thông tin đúng và được gọi là ACK (viết tắt của chữ Acknowledgement). Báo sai được sử dụng cho khung thông tin bị sai và được gọi là NAK (viết tắt của chữ Negative Acknowledgement).
Trong trường hợp phía phát không nhận được thông tin trả lời (ACK hay NAK) từ phía thu có thể là do phía thu không nhận được gì cả hay tín hiệu trả lời từ phía thu bị mất trên đường truyền thì phía phát sẽ đặt thêm một đồng hồ đếm ngược time-out. Hết thời gian time-out phía phát không nhận được tín hiệu trả lời thì sẽ tự phát lại gói tin.
Trường hợp phía phát phát lại gói tin do hết time-out trong khi phía thu đã nhận đủ thì cần đánh số thứ tự các khung để phân biệt với nhau.
Để tránh tình trạng các nhầm lẫn giữa các khung thông tin được phát và báo nhận tương ứng, tất cả các khung được truyền đi giữa hai phía phát – thu đều được đánh số (0, 1) luân phiên. Số thứ tự khung thông tin từ phía phát sang phía thu nằm trong trường SN (Sequence Number) và số thứ tự của báo nhận từ phía thu sang phía phát nằm trong trường RN (Request Number). SN là số thứ tự được khởi tạo ở bên phát, trong khi đó, RN là số thứ tự của khung tiếp theo mà phía thu muốn nhận. RN = SN + 1 trong trường hợp khung đúng (ứng với ACK), RN = SN trong trường hợp phía thu yêu cầu phát lại do khung sai (ứng với NAK).
Trên thực tế, thông tin trao đổi giữa hai điểm thường được truyền theo hai chiều, nghĩa là đồng thời tồn tại hai kênh truyền từ phát đến thu và ngược lại. Trong trường hợp này, khung ACK/NAK (hay trường RN) không cần nằm trong một khung báo nhận độc lập mà có thể nằm ngay trong tiêu đề của khung thông tin được truyền theo chiều từ thu đến phát. Một số giao thức có khung thông tin báo nhận độc lập (ACK/NAK) trong khi một số giao thức khác lại sử dụng luôn khung thông tin truyền theo chiều ngược lại (từ thu sang phát) để thực hiện báo nhận (hay báo lỗi) cho khung thông tin từ phát sang thu.
b) Tóm tắt cơ chế hoạt động của Stop-and-Wait ARQ
Phía phát – giả sử tại thời điểm đầu SN = 0
Nhận gói tin từ lớp phía trên và gán SN cho gói tin này.
Gửi gói tin SN này trong một khung thông tin có số thứ tự là SN.
Chờ khung thông tin (không có lỗi, đóng vai trò là khung báo nhận) từ phía thu.
Nếu khung nhận được không có lỗi, và trong trường Request có RN > SN thì đặt giá trị SN = RN và quay lại bước 1.
Nếu không nhận được khung thông tin trong một khoảng thời gian định trước (time-out), thì thực hiện bước 2.
Phía thu – giả sử tại thời điểm đầu RN = 0.
Khi nhận được một khung thông tin (không có lỗi) từ phía phát, chuyển khung này lên lớp phía trên và tăng giá trị RN lên 1.
Trong trường hợp nhận được khung thông tin có lỗi, gửi lại một khung thông tin cho phía phát với RN được giữ nguyên (khung báo sai - NAK). Khung được gửi từ phía thu này có thể chứa cả thông tin từ phía thu sáng phía phát chứ không đơn thuần chỉ dùng cho mục đích báo sai.
Hình dưới đây mô tả nguyên tắc hoạt động của cơ chế Stop-and-Wait ARQ khi có sử dụng SN và RN.
Hình 2.3 : Stop-and-Wait ARQ có sử dụng SN/RN
c) Hiệu suất của phương pháp Stop-and-Wait ARQ
Định nghĩa – Hiệu suất của việc truyền tin giữa phía phát và thu là tỷ lệ giữa thời gian phía phát cần để phát xong lượng thông tin đó trên tổng thời gian cần thiết để truyền lượng thông tin đó.
Tổng thời gian cần thiết ở đây bao gồm thời gian trễ khi truyền tín hiệu từ phát sang thu (và ngược lại) cũng như thời gian xử lý thông tin và thời gian chờ báo nhận từ phía thu.
Để tính hiệu suất tính cho phương pháp ARQ dừng và đợi, người ta tính cho một khung thông tin điển hình, hiệu suất của cả một phiên truyền cho nhiều khung thông tin về bản chất chính bằng hiệu suất khi tính cho một khung (vì cả tử số và mẫu số cùng nhân với một hệ số tỷ lệ là số khung thông tin được truyền).
Trường hợp 1: Giả thiết môi trường không có lỗi, thông tin từ truyền từ phía phát sang phía thu chỉ chịu ảnh hưởng của trễ.
Hình 2.4 : Giản đồ thời gian khi truyền tin từ phát sang thu, không có lỗi
Trong đó:
TF = thời gian phát khung thông tin.
TD = trễ truyền sóng giữa phía phát và phía thu.
TP = thời gian xử lý khung thông tin ở phía thu.
TACK = thời gian phát khung ACK.
TP’ = thời gian xử lý khung ACK ở phía phát.
Ta có:
Thời gian phía phát cần để phát xong khung thông tin là TF.
Tổng thời gian cần thiết để truyền khung thông tin là T = TF+TD+TP+TACK+TD+TP’. Vì thời gian xử lý khung thông tin TP và TP’ là khá nhỏ nên có thể bỏ qua. Trong trường hợp kích thước khung thông tin F lớn hơn khung báo nhận ACK rất nhiều thì có thể bỏ qua cả TACK. Như vậy T = TF+2TD.
Hiệu suất truyền:
= với a =
Trong đó:
với d là khoảng cách giữa hai trạm phát và thu; v là vận tốc truyền sóng trong môi trường. v = 3.108 m/s khi truyền trong không gian tự do.
với L là kích thước khung thông tin và R là tốc độ đường truyền
Khi đó , a càng nhỏ thì hiệu suất truyền càng lớn.
Ví dụ 5.3: tính hiệu suất của phương pháp phát lại theo cơ chế ARQ dừng và đợi cho tuyến thông tin vệ tinh. Giả thiết khoảng cách từ vệ tinh tới mặt đất là 36.000 km, vận tốc truyền sóng trong không khí là 3.108 m/s, tốc độ thông tin là 56 Kbps và khung có kích thước 4000 bits.
Giải: Ta có
,
Do đó hiệu suất
.
Hiện tại, các dịch vụ thông tin vệ tinh có tốc độ lớn hơn nhiều (R lớn) nên hệ số a càng lớn và hiệu suất sẽ còn nhỏ hơn trường hợp ví dụ này.
Ví dụ 5.4: tính hiệu suất của phương pháp phát lại theo ví dụ trên nhưng sử dụng co kết nối trong mạng LAN với khoảng cách giữa hai trạm là 100 m, vận tốc truyền sóng trên cáp đồng là 2.108 m/s, tốc độ truyền thông tin là 10 Mbps và khung có kích thước 500 bits.
Giải: tính tương tự như trường hợp trên, ta có
, hiệu suất
Như vậy, với thông tin trong mạng LAN, do cự ly nhỏ nên hiệu suất được cải thiện so với trường hợp truyền thông tin vệ tinh.
Trường hợp 2: ở phần trên, để tính toán hiệu suất, chúng ta đã giả thiết môi trường truyền lý tưởng (không có lỗi). Tuy nhiên, môi trường truyền thực tế luôn có lỗi và được đặc trưng bởi xác suất lỗi p, do đó, hiệu suất truyền trên thực tế sẽ nhỏ hơn so với trường hợp lý tưởng.
Xác suất lỗi p (0 ≤ p ≤ 1) càng lớn thì môi trường truyền càng không tốt, khi p = 0 thì môi trường truyền không có lỗi (lý tưởng); p = 1 là khi môi trường truyền luôn luôn có lỗi (sẽ không dùng để truyền tin).
Khi 0,5 < p < 1 tức là khả năng phía thu nhận được thông tin có lỗi sẽ lớn hơn nhận được thông tin đúng, tro...

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học ©