Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
BÀI THỰC HÀNH MẠNG VIỄN THÔNG
BÀI SỐ 3-4
Phân tích và đánh giá các tham số QoS trong mạng IP
Thời gian thực hiện: 6 tiết (CQ)/4 tiết (TC)
Gồm 2 phần: Cơ sở (3/2 tiết) và Nâng cao (3/2 tiết)
Đối tượng: Sinh viên đại học ngành Điện tử viễn thông
I. Mục đích
Thông qua việc phân tích kết quả mô phỏng qua tính toán trực tiếp bằng
tay và bằng cách sử dụng công cụ phần mềm, sinh viên có thể phân tích và vẽ đồ
thị để nắm rõ ý nghĩa và bản chất của các tham số của QoS cơ bản trong mạng
IP như thông lượng, độ trễ gói, Jitter và tỷ lệ mất gói.
Bằng cách thay đổi các tham số của mạng, sinh viên có thể hiểu rõ về các
yếu tố quyết định chất lượng dịch vụ QoS.
II. Cơ sở lý thuyết
2.1 Chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng IP
Chất lượng dịch vụ là khái niệm khó để định nghĩa một cách chính xác,
song có thể hiểu là khả năng cung cấp dịch vụ cho khách hàng thông qua
những yêu cầu chính xác (thực tế hoặc lý thuyết) có thể đáp ứng dựa trên bản
hợp đồng về thỏa thuận lưu lượng. Việc định nghĩa khuôn khổ chất lượng dịch
vụ QoS kết thành dịch vụ của lớp mạng do sự phân phối QoS từ đầu cuối tới
đầu cuối (end-to-end) hoặc lớp tới lớp (peer-to-peer) hoặc biên tới biên (edge-
to-edge). Dĩ nhiên, những yêu cầu này có thể thay đổi từ phía ứng dụng hoặc từ
việc phân phối dịch vụ.
Mạng Internet truyền thống cung cấp dịch vụ nỗ lực tối đa (best effort),
như vậy sẽ không phân biệt QoS cho các loại dịch vụ. Kết quả là mạng Internet
sẽ khó đáp ứng những yêu cầu QoS cho các dịch vụ mới có những yêu cầu QoS
cao và khác nhau. Với sự hướng tới toàn cầu hóa trong tương lai gần, khi khẩu
1/
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
hiệu: “IP trên mọi thứ” chuyển thành “mọi thứ trên IP”. Như vậy việc phân tích

Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
Được hiểu là trễ từ đầu cuối đến đầu cuối, là khoảng thời gian mà mạng
lưu giữ gói tin, bao gồm trễ đường truyền và trễ xử lý. Đây là tham số có ảnh
hưởng rất lớn đến QoS của các dịch vụ thời gian thực (thường không được vượt
quá 200ms). Thời gian trễ gói từ đầu cuối đến đầu cuối bao gồm các thành phần
sau:
• Trễ đóng gói:
Là thời gian đóng gói và xử lý gói tin tại các nút nguồn và đích. Trễ
này phụ thuộc vào các chuẩn codec cụ thể. Ở chương trình mô phỏng
này không xét đến thời gian trễ đóng gói.
• Trễ truyền lan:
Là tổng thời gian trễ truyền lan trên các liên kết giữa nút nguồn và nút
đích.
• Trễ hàng đợi:
Đây là trễ do việc sử dụng các cấu trúc bộ đệm ở các nút trong mạng.
Thời gian trễ hàng đợi được tính là khoảng thời gian gói chờ kể từ khi
gói được xếp vào hàng đợi đến khi gói ra khỏi hàng đợi.
Biến động trễ (Jitter)
Thời gian trễ của các gói là thường là không giống nhau, điều này gây
khó khăn cho việc khôi phục lại tín hiệu ở phía thu. Hiện tượng biến động trễ
của các gói nhận được phía đầu thu gọi là Jitter (Hình 1).
Hình 1: Jitter trong mạng gói.
Jitter theo lý thuyết có thể là một giá trị thông số QoS mạng tương đối hay
tuyệt đối. Ví dụ, nếu trễ mạng trung bình cho một ứng dụng được thiết lập là
100 ms, jitter có thể đặt là cộng hay trừ 10% của giá trị này. Theo đó, nếu mạng
có trễ trong khoảng 90 đến 110 ms thì vẫn đạt được yêu cầu về jitter (trong
trường hợp này, rõ ràng là trễ không phải là thông số QoS quan trọng nhất). Nếu
3/
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
trễ là 200 ms, thì giá trị jitter 10% sẽ cho phép bất kỳ trễ nào trong khoảng 180

lan (wired), không xét đến tổn thất do truyền dẫn trên các liên kết này.
Ở nút 2 có hàng đợi với kích cỡ là 10 gói cho đường ra tương ứng tới nút
3. Hàng đợi ở đây là DropTail (xem giải thích lý thuyết ở Bài thực hành số 1).
Hình 2: Cấu hình mạng cho phần thực hành cơ sở.
3.2.2 Tiến trình mô phỏng
Thời gian cho chương trình mô phỏng là 4,5 giây, với 2 luồng lưu lượng
một chiều là CBR/UDP và FTP/TCP lần lượt gửi từ các nút nguồn n0 và n1 tới
các nút đích tương ứng n4 và n5 (Hình 2) theo trình tự thời gian mô phỏng
trong Bảng 2 (Sử dụng màu sắc khác nhau cho tương ứng cho các luồng lưu
lượng xanh và đỏ).
Lưu lượng gửi của CBR là 0,5Mbit/s với kích thước gói tương ứng là 200
byte. Với lưu lượng FTP, do sử dụng giao thức vận chuyển TCP nên ta có hai
loại gói tương ứng: gói mang lưu lượng từ nguồn đến đích có kích thước 1040
byte và gói phúc đáp ngược trở về từ đích đến nguồn có kích thước 40 byte. Giá
trị cửa sổ mặc định là 20 gói.
5/
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
Ở những giây đầu, chỉ có từng luồng lưu lượng được gửi lên đường
truyền. Khi đó có thể quan sát hoạt động của từng luồng lưu lượng và phân tích
kết quả qua file bám vết rất dễ dàng. Ở những giây cuối, cả hai luồng lưu lượng
cùng được gửi và liên kết n2-n3 sẽ nhanh chóng bị chiếm dụng toàn bộ băng
thông và luôn ở trạng thái chờ trực nghẽn.
Bảng 2: Tiến trình mô phỏng bài thực hành số 3 – Phần cơ sở.
Thời gian Nguồn –
đích
Loại lưu
lượng
Kích thước
gói (byte)
Tốc độ gửi

B5.Trên cửa sổ NAM, kích chuột vào nút Play  và quan sát tiến trình
hoạt động của chương trình mô phỏng.
B6.Lưu hình ảnh ở các thời điểm nằm giữa các khoảng trong tiến trình mô
phỏng như Hình 4.
6/
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
Hình 3: Cửa sổ NAM sau khi chạy mô phỏng bài thực hành cơ sở
Hình 4: Chạy Nam cho bài thực hành cơ sở
7/
Tiến trình từ 3.1 đến 4s Tiến trình từ 3.1 đến 4s khi có tràn bộ đệm
Tiến trình từ 0.1s-2s Tiến trình từ 2.1s-3s
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
3.2.4 Phân tích kết quả mô phỏng
Chi tiết về tiến trình mô phỏng được ghi lại trong file
C:\Cygwin\home\out_Bai3_QoS_coso.tr với định dạng như Hình 5.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
event time from
node
to
node
pkt
type
pkt
size
flags fid src
addr
dst
addr
seq
num

8/
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
Jitter
d) Xác định tỷ lệ mất gói
Trên cơ sở thông tin của trace file, xác định tỷ lệ mất gói trong khoảng
thời gian từ 0,1s đến 0,1384s.
3.3 Phần nâng cao (Bài thực hành số 04)
3.3.1 Cấu hình mạng
Mô hình mạng gồm 11 nút và 10 liên kết với băng thông đều là 2Mbit/s,
độ trễ truyền lan là 2ms (riêng hai liên kết n2-n3 và n3-n4 có độ trễ là 10ms).
Cấu hình mạng của bài thực hành với các tham số ban đầu được trình bày trong
Hình 2.
Tất cả các liên kết là song hướng, chỉ có tham số băng thông và trễ truyền
lan (wired), không xét đến tổn thất do truyền dẫn trên các liên kết này.
Ở nút 2 và 3 có hàng đợi với kích cỡ là 10 gói cho đường ra tương ứng tới
nút 3 và nút 6. Hàng đợi ở đây là DropTail (xem giải thích lý thuyết ở Bài thực
hành số 1).
Hình 6: Cấu hình mạng cho bài thực hành nâng cao.
3.3.2 Tiến trình mô phỏng
9/
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
Thời gian cho chương trình mô phỏng là 15 giây, với 4 luồng lưu lượng
một chiều là CBR1/UDP1, CBR2/UDP2, FTP1/TCP1 và FTP2/TCP2 lần lượt
gửi từ các nút nguồn n0, n4, n1 và n5 tới các nút đích tương ứng n7, n8, n9 và
n10 theo trình tự thời gian mô phỏng trong Bảng 5 (Sử dụng màu sắc khác nhau
tương ứng cho các luồng lưu lượng xanh, đen, đỏ và vàng).
Lưu lượng gửi của CBR1 và CBR2 là 0,2Mbit/s và 0,3Mbit/s với kích
thước gói tương ứng là 200 và 240 byte. Với lưu lượng FTP1 và FTP2, do sử
dụng giao thức vận chuyển TCP nên ta có hai loại gói tương ứng: gói mang lưu
lượng từ nguồn đến đích có kích thước 1040 byte và gói phúc đáp ngược trở về

10/
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
Hình 7: Cửa sổ Nam sau khi chạy file chương trình
a) 1 luồng lưu lượng CBR1
(0,5s - 2,5s)
b) 2 luồng lưu lượng CBR1 và FTP1
(2,5s đến 5s)
c) 3 luồng lưu lượng là CBR1, FTP1 và CBR2
(5s - 7,5s)
d) 4 luồng lưu lượng CBR1 và FTP1
(từ 7,5s đến 10s)
Hình 8: Một số hình ảnh trên NAM sau mô phỏng.
B5. Trên cửa sổ NAM, kích chuột vào nút Play  và quan sát tiến trình hoạt
động của chương trình mô phỏng.
11/
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
B6. Lưu hình ảnh ở các thời điểm 1s, 3s, 6s và 8s tương ứng với các thời điểm
có 1, 2, 3 và 4 luồng lưu lượng chạy trên mạng (tham khảo ở Hình 8).
B7. Chạy biểu tượng Tracegraph, được 3 cửa sổ Trace graph 2.02, Graph và
Network Information.
B8. Trên cửa sổ Trace graph 2.02 chọn File  Open a trace file, mở file:
C:\Cygwin\home\out_Bai3_QoS.tr (Hình 9)
Hình 9: Mở file bám vết từ cửa sổ Trace graph 2.02
B9. Dùng cửa sổ Trace graph 2.02 để kiểm tra lại toàn bộ thông số của chương
trình đã mô phỏng (kiểu lưu lượng, cỡ gói, thời gian mô phỏng).
B10.Sử dụng cửa sổ Network Information để quan trắc các thông tin chung của
mạng, riêng tại từng nút và điền thông tin vào Bảng 6 (chú ý: thay đổi nút
hiện thời (current node) trên cửa sổ Tracegraph 2.02).
Bảng 6: Thông tin của mạng mô phỏng
a) Thông tin chung toàn mạng

dẫn thực hành đến kiểm tra(*
∗
).
B12. Tính giá trị trung bình tương ứng cho mỗi luồng trên tổng thời gian
mô phỏng tương ứng của mỗi luồng lưu lượng (CBR1, CBR2, FTP1
và FTP2) và điền thông tin mạng ban đầu trong Bảng 7 (dòng 3).
B13. Thay đổi một số thông số mô phỏng theo kịch bản của giáo viên
hướng dẫn. Quan sát kết quả và ghi các số liệu trung bình thu được của
4 luồng lưu lượng (CBR1, CBR2, FTP1 và FTP2) vào mẫu như Bảng
7


ten_IDSV: Tên sinh viên và 4 chữ cuối trong mã sinh viên.

**
Chỉ sau khi báo cáo giáo viên thực hành sinh viên mới được quyền thực hiện các bước
tiếp theo và kết quả báo cáo thực hành mới được ghi nhận.
13/
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
Bảng 7: Khảo sát ảnh hưởng cấu hình mạng lên các tham số QoS của luồng lưu lượng trong chương trình mô phỏng (các giá trị được
tính trung bình trên thời gian mô phỏng từng luồng lưu lượng).
Tham số Thông lượng [kbit/s] Trễ (Latency) [ms] Jitter [ms] Tỷ lệ mất gói [%]
Luồng lưu lượng
CBR1 CBR2 FTP1 FTP2 CBR1 CBR2 FTP1 FTP2 CBR1 CBR2 FTP1 FTP2CBR1CBR2 FTP1 FTP2
Mạng ban đầu:
BW
2-3
= BW
3-6
=2Mbit/s

2-3
= 3Mbit/s; BW
3-6
=3Mbit/s
Q
2
=Q
3
=10 gói; D
2-3
=D
3-6
=10ms
Tăng kích thước hàng đợi của nút 2:
BW
2-3
= BW
3-6
=3Mbit/s
Q
2
= 15 gói, Q
3
=10 gói; D
2-3
=D
3-
6
=10ms
Tăng kích thước hàng đợi của nút 3:

=5ms
14/15
Bộ môn Mạng viễn thông Bài thực hành Mạng viễn thông
IV. Báo cáo kết quả thực hành
Trên cơ sở các số liệu đã thống kê trong bài thực hành, sinh viên viết báo
cáo theo mẫu (phụ lục B).
Những nội dung yêu cầu báo cáo:
- Vẽ và trình bày cấu hình mạng mô phỏng (Phần cơ sở và nâng cao).
- Báo cáo số liệu tính toán được theo các Bảng 3 và 4 (phần cơ sở)
- Điền thông tin vào Bảng 6. Nhận xét và giải thích thông số liên quan
giữa phần a và b (tổng số gói tạo ra/mất).
- In ra các biểu đồ thể hiện các tham số QoS đã khảo sát trong bước B11.
- Điền thông tin vào Bảng 7. Nhận xét và giải thích kết quả thu được sau
khi thay đổi từng thông số: Khi tăng giảm băng thông, trễ truyền lan, kích
thước bộ đệm thì các thông số QoS như thông lượng, trễ (latency), jitter
và tỷ lệ mất gói nhìn chung của các luồng lưu lượng sẽ thay đổi như thế
nào?
Tài liệu tham khảo
[1] W. Richard Steven, TCP/IP Illustrated Volume 1-The Protocols,
Addison WesleyLongman, Inc, 1994
[2]
Xgraph homepage, http://isi.edu/nsnam/xgraph
[3] Jae Chung & Mark Claypool, Giới thiệu chung về NS bằng các ví
dụ, http://nile.wpi.edu/NS/
[4]
Cygwin, www.isi.edu/nsnam/ns/ns-cygwin.html
*._.*._.*._.*._.*._.*._.*._.*._.*._.*._.*._.*._.*
Nguyễn Thị Thu Hằng
Bộ môn Mạng viễn thông
Khoa Viễn thông 1- Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông