ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
------------

Hà Minh Toản

NGHIÊN CỨU CÁC CHIẾN LƯỢC
ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS)
TRONG CÁC MẠNG KHÔNG DÂY

Ngành: Công Nghệ Thông Tin
Chuyên ngành: Truyề n dữ liê ̣u và mạng máy tính
Mã số: 60 48 15

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. Nguyễn Đình Việt

HÀ NỘI – 2008


LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin trân thành cám ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của của các thầy cô
trong trường Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi tận tình trong suốt
khóa học, cám ơn tập thể lớp K12T1 và đặc biệt là thầy giáo, PGS. TS. Nguyễn Đình
Việt, người đã nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và
học tập. Xin trân thành cám ơn các thành viên trong nhóm nghiên cứu đã giúp đỡ và
có nhiều đóng góp quý báu trong quá trình thực hiện đề tài, cám ơn Bộ môn mạng và
truyền thông máy tính đã giúp đỡ về cơ sở vật chất để tôi có thể thực hiện tốt luận văn.
Sau đó, tôi muốn cám ơn gia đình và người thân luôn luôn chăm lo, quan tâm và

GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................................................ 11
CHƯƠNG I. CHẤT LƯỢNG VÀ YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) . 13
I.1. Đại lượng cần đảm bảo chất lượng dịch vụ ............ Error! Bookmark not defined.
I.2. Những ứng dụng yêu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụError! Bookmark not defined.
I.3. Cơ chế đảm bảo dịch vụ trong mạng có dây ........... Error! Bookmark not defined.

I.4. Vấn đề phát sinh khi đảm bảo chất lượng dịch vụ cho mạng không dây.Error! Bookmark not
I.5. Sự tiếp nhận của người sử dụng về chất lượng dịch vụError! Bookmark not defined.

CHƯƠNG II. CHUẨN MẠNG LAN KHÔNG DÂY IEEE 802.11Error! Bookmark not defined
II.1. Cấu trúc hệ thống mạng WLAN ............................ Error! Bookmark not defined.
II.1.1. Mạng có cơ sở hạ tầng (Infrastructure-based network)Error! Bookmark not defined.
II.1.2. Mạng Ad-hoc ....................................................... Error! Bookmark not defined.
II.2. Kiến trúc giao thức................................................. Error! Bookmark not defined.
II.2.1. Tầng vật lý ........................................................... Error! Bookmark not defined.
II.2.2. Lớp điều khiển truy cập môi trường truyền ......... Error! Bookmark not defined.
II.3. Hạn chế đảm bảo chất lượng dịch vụ của IEEE 802.11 DCFError! Bookmark not defined.

II.4. Nhận xét chung khả năng đảm bảo QoS của mạng LAN theo chuẩn 802.11Error! Bookmark
CHƯƠNG III. ĐẢM BẢO QoS TRONG CƠ CHẾ EDCA IEEE 802.11eError! Bookmark not

III.1. Cơ chế điều khiển truy cập kênh truyền phân tán nâng cao - EDCAError! Bookmark not de
III.1.1. Các loại ưu tiên truy cập ..................................... Error! Bookmark not defined.

III.1.2. Chức năng điều khiển truy cập kênh truyền phân tán nâng cao - EDCAFError! Bookmark
III.1.3. Các tham số EDCA ............................................ Error! Bookmark not defined.
III.2. Kiến trúc và định dạng những gói tin quan trọng . Error! Bookmark not defined.
III.3. Tóm tắt các đặc điểm chính của chuẩn IEEE 802.11eError! Bookmark not defined.
CHƯƠNG IV. MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢError! Bookmark not defined.



Chất lượng dịch vụ

LAN

Local Area Network

Mạng cục bộ

WLAN

Wireless Local Area Network

Mạng cục bộ không dây

IEEE

Institute of Electrical and
Electronics Engineers

Học Viện kỹ nghệ điện và điện
tử

DCF

Distributed Coordination
Function

Chức năng cộng tác phân tán



Gói tin thông báo yêu cầ u
truyề n trong IEEE 802.11

CTS

Clear To Send

Gói tin thông báo sẵn sàng để
truyền trong IEEE 802.11

6


HCF

Hybrid Coordination Function

Chức năng cộng tác lai

EDCA

Enhanced Distributed Channel
Access

Cơ chế điều khiển truy cập kênh
truyền phân tán nâng cao

HCCA


Network Simulator version 2

Bô ̣ mô phỏng ma ̣ng phiên bản 2

CBR

Constant Bit Rate

Nguồ n sinh lưu lươ ̣ng có tố c đô ̣
bit ổ n đinh
̣ (sử du ̣ng trong NS-2)

UDP

Giao thức gói dữ liê ̣u người

User Datagram Protocol

dùng
TCP

Transmission Control Protocol

7

Giao thức điề u khiể n giao vâ ̣n.


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Mạng không dây có cơ sở hạ tầng ................. Error! Bookmark not defined.



Hình 3.8: Thành phần QoS Capability .......................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.1: Cấu trúc của bộ mô phỏng NS-2 ................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.2a: Mô hình mô phỏng khảo sát đảm bảo QoS trong trường hợp các lưu lươ ̣ng
đươ ̣c sinh ra từ các ứng du ̣ng cha ̣y trên các tra ̣m không dây khác nhau . .............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.2b: Mô hình mô phỏng khảo sát đảm bảo QoS trong trường hợp các lưu lươ ̣ng
đươ ̣c sinh ra từ các ứng du ̣ng cha ̣y trên cùng mô ̣t tra m
̣ không dâyError! Bookmark
not defined.
Hình 4.3: Sự biế n thiên thông lươ ̣ng và độ trễ đầu cuố i – đầ u cuố i của các lưu lươ ̣ng
trong trường hơ ̣p các lưu lươ ̣ng đươ ̣c sinh từ các ứng du ̣ng cha ̣y trên các t rạm không
dây khác nhau. ............................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.4: Sự biế n thiên thông lươ ̣ng và độ trễ đầu cuố i – đẩ u cuố i của các lưu lươ ̣ng
trong trường hơ ̣p các lưu lươ ̣ng đươ ̣c sinh từ các ứng du ̣ng cha ̣ y trên cùng mô ̣t tra ̣m
không dây. ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.5: Sự biế n thiên thông lươ ̣ng và độ trễ đầu cuố i – đẩ u cuố i của các lưu lươ ̣ng
trong trường hơ ̣p các lưu lươ ̣ng đươ ̣c sinh từ các ứng dụng chạy trên cùng các trạm
không dây khác nhau. .................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.6: Sự biế n thiên thông lươ ̣ng và độ trễ đầu cuố i – đẩ u cuố i của các lưu lươ ̣ng
trong trường hơ ̣p các lưu lươ ̣ng đươ ̣c sinh từ các ứng du ̣ng cha ̣y trên cùng các tra ̣m
không dây khác nhau. .................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.7: Cấu hình mô phỏng thí nghiệm 4.2 ............... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.8: Sự biế n thiên thông lươ ̣ng của các lưu lượng theo tải đưa vào mạng. .. Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.9: Sự biế n thiên độ trễ đầu cuối – đầ u cuố i các lưu lươ ̣ng theo tải đưa vào
mạng. ............................................................................. Error! Bookmark not defined.

9

do đặc tính truyền môi trường truyền của mạng không dây không đồng đều, không
được bảo vệ nên tỉ lệ lỗi lớn; các thiết bị không dây thường sử dụng năng lượng dự trữ
công suất thấp; công nghệ truyền thông phát triển trong một thời gian ngắn chưa cung
cấp được một băng thông rộng.
Mạng LAN không dây IEEE 802.11 tuy mới được phát triển và sử dụng gần đây
nhưng đã trở nên rất phổ biến. Ta có thể thấy nó ở trong các gia đình, công sở và các
trung tâm công cộng. Trong một số nghiên cứu, các tác giả đã cho thấy sự kém hiệu
quả của chuẩn mạng này trong đảm bảo chất lượng dịch vụ. IEEE 802.11e, một phiên
bản nâng cấp của IEEE 802.11, được IEEE công bố gần đây là một mạng tương lai,
khắc phục được những thiếu sót của mạng LAN không dây IEEE 802.11. Đây sẽ là
một vấn đề được tôi nghiên cứu trong nội dung của luận văn này.
Luận văn “Nghiên cứu các chiến lược đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trong
các mạng không dây” của tôi gồm 5 chương. Nội dung chính của các chương như sau:
 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

11










gì; sự cần thiết phải đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng hiện đại; các
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


12


CHƯƠNG I. CHẤT LƯỢNG VÀ YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG 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

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

14


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

15


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] H.Schiller, “Mobile Communication”, Addison Wesley, 2000.
[2] Mischa Schwartz, “Telecommunication Networks: Protocols, Modeling and
Analysis”, Mischa Schwartz, 1987.
[3] Qiang Ni, Lamia Romdhani, Thierry Turletti, “A Survey of QoS Enhancements

RTTMON”.
[18] />
17