Nghiên cứu đề xuất cơ chế tăng cường đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng thông tin chuyển mạch gói

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG PHẠM VĂN THƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ CƠ CHẾ TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG THÔNG TIN CHUYỂN MẠCH GÓI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT v24: 11/10 Sửa theo ý kiến TS Hoàng 19/10: Sửa theo ý kiến anh Hải 22/10: Sửa theo ý kiến thầy Q. Bình v25: 9/12 Sửa theo ý kiến anh Trinh 10/12: Sửa theo ý tưởng của anh Hải và chị Nga trong slide v26 24/12: Sửa theo ý kiến của anh Hải tại bản thảo 121212v25. v27 18/3/2013: Sửa các lỗi soạn thảo hết trang 137/137, slide 44/44 Hình 3.12: Có thể làm thêm hình so sánh tổng thông lượng đạt được của 3 luồng để lý giải thời gian bù trong t/h 3 dài hơn t/h 2 là do lost packet? 10/4: Sửa theo ý kiến phản biện độc lập (PBĐL) 1. v28, 16/5/2013: Sửa theo ý kiến lần 1 của PBĐL 2: Bổ sung thêm phụ lục về mô phỏng.

v30: 3/8/2013: sửa theo ý kiến lần 2 của PBĐL 2: Bổ sung đánh giá đụng độ MQCM & TCP Fast Recovery Hà Nội – 2013 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG PHẠM VĂN THƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ CƠ CHẾ TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG THÔNG TIN CHUYỂN MẠCH GÓI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Mã số: 62.10 Chuyên ngành: Kỹ thuật máy tính Người hướng dẫn khoa học: PGS. Hoàng Đăng Hải Hà Nội – 2013 i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn - PGS. Hoàng Đăng Hải, người đã định hướng nghiên cứu, hướng dẫn khoa học, chỉ dẫn cho tôi phương pháp luận thực hiện luận án. Thầy đã mang những kiến thức, kinh nghiệm, lòng nhiệt huyết, thời gian quý báu của mình tư vấn cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.

Thầy là người kiểm tra, đánh giá, giúp tôi hoàn thiện các kết quả cuối cùng của luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, Khoa Quốc tế và Đào tạo Sau đại học đã hỗ trợ, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam, Lãnh đạo Ban Viễn thông đã tạo điều kiện cho tôi được tham gia khóa đào tạo và tạo điều kiện trong công việc để tôi có thể hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè đã khích lệ, động viên, giúp tôi hoàn thiện luận án.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới những người thân trong gia đình đã khích lệ, động viên và hết lòng tạo điều kiện để tôi có thể hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày 16 tháng 8 năm 2013 Tác giả Phạm Văn Thương ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “Nghiên cứu đề xuất một số cơ chế tăng cường khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng thông tin chuyển mạch gói” là công trình nghiên cứu của tôi, trừ những kiến thức tham khảo từ các tài liệu đã được chỉ rõ. Các kết quả, số liệu nêu trong luận án là trung thực, một phần đã được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành, phần còn lại chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày 16 tháng 8 năm 2013 Tác giả Phạm Văn Thương iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i LỜI CAM ĐOAN.

ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.vi DANH MỤC KÝ HIỆU. xii DANH MỤC HÌNH VẼ.xvi DANH MỤC BẢNG BIỂU. xviii MỞ ĐẦU.7 VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP.1 Mạng IP và chất lượng dịch vụ.

Chất lượng dịch vụ trên mạng IP. Vấn đề đảm bảo QoS cho các ứng dụng. Các mô hình đảm bảo QoS trong mạng IP. Các cơ chế giám sát, điều khiển QoS trong mạng IP.2 Cơ chế định trình điều khiển QoS.

Các yêu cầu chính đối với bộ định trình. Phân loại các bộ định trình. Các cơ chế định trình theo nhãn thời gian .3 Cơ chế giám sát QoS. Yêu cầu và phân loại giám sát.

Tham số giám sát. Giám sát thời gian trễ. Giám sát tỷ lệ mất gói. Giám sát băng thông .4 Kết luận chương 1 .35 CƠ CHẾ GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ.

Nhu cầu giám sát QoS. Các nghiên cứu liên quan. Cơ chế tổng quát. Giám sát trong một vùng mạng.

Giám sát giữa các vùng mạng. Giám sát nhiều vùng mạng. Mô hình giám sát QoSM. Phương pháp giám sát, hạn chế tốc độ.

Phương pháp giám sát, hạn chế tốc độ trên một nút mạng. Phương pháp giám sát phối hợp hai nút mạng QoSMon. Sử dụng kết quả giám sát. Kết quả mô phỏng.

Các bước thực hiện mô phỏng trong NS-2. Mô phỏng định trình trong NS-2. Mô phỏng QoSM. Kịch bản mô phỏng.

Kết quả mô phỏng. Kết luận chương 2 .67 CƠ CHẾ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ DỰA TRÊN CÁC THAM SỐ ĐƯỢC GIÁM SÁT. Yêu cầu đảm bảo QoS dựa trên các tham số được giám sát. Mô hình cơ chế MQCM.

Phát biểu bài toán. Khối giám sát MonQoS. Khối giám sát và hạn chế tốc độ tối đa (RL). Bộ điều khiển MPWPS.

Hàm thời gian ảo. Gán nhãn thời gian cho gói tin. Hiệu chỉnh trọng số bù thông lượng. Lựa chọn giá trị hiệu chỉnh trọng số bù thông lượng.

Kết quả mô phỏng. Phương pháp mô phỏng. Kịch bản 1: nguồn lưu lượng không đổi. Kết quả mô phỏng trong trường hợp nguồn lưu lượng không đổi.

Kịch bản 2: Mô phỏng với các nguồn lưu lượng biến đổi. Kết quả mô phỏng trong trường hợp nguồn lưu lượng biến đổi. Kịch bản 3: Mô phỏng với nguồn lưu lượng khác. Kết quả mô phỏng với nguồn lưu lượng khác.

Kết luận chương 3 .104 ỨNG DỤNG CƠ CHẾ GIÁM SÁT, ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ DỰA TRÊN CÁC THAM SỐ ĐƯỢC GIÁM SÁT VÀO MÔ HÌNH QoS DOWNLOAD GATEWAY. Các nghiên cứu liên quan. Mô hình best-effort cơ bản. Mô hình Diffserv cơ bản.

Mô hình WSPT. Mô hình QoS Download Gateway. Xử lý các yêu cầu tải file. Xử lý các phiên tải file.

Vấn đề mô phỏng mô hình QoS Download Gateway. Kết luận chương 4 .113 Những kết quả chính của luận án .113 Hướng phát triển tiếp của luận án.115 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ.116 TÀI LIỆU THAM KHẢO.117 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt 3G Third Generation mobile Mạng di động thế hệ thứ 3 telecommunications AO Administrative Owner Chủ thể quản trị AQM Active Queue Quản lý hàng đợi tích cực Management AQoS Active Quality of Service Chủ động đo chất lượng dịch vụ ATM Asynchronous Transfer Phương thức truyền dị bộ Mode BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng kết nối BM Buffer Management block Khối quản lý bộ đệm BW Bandwidth Băng thông CBR Constant Bit Rate Tốc độ bít cố định CBWFQ Class-Based Weighted Hàng đợi công bằng theo trọng số, Fair Queueing theo lớp CE Customer Edge Thiết bị biên của người dùng CoS Class of Service Lớp dịch vụ CPE Customer Premise Thiết bị tại nhà người dùng Equipment DiffServ Differentiated Service Dịch vụ được phân biệt DS Differentiated Service Trường phân biệt lưu lượng của các field loại dịch vụ DSCP Differentiated Service Điểm mã phân biệt dịch vụ Code Point vii DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số EWMA Exponential Weighted Trung bình dịch chuyển trọng số theo Moving Average hàm mũ EM Error Model Mô hình lỗi EM1 Uniform Error Model Mô hình lỗi đơn EM2 Markov Error Model Mô hình lỗi Markov EO Element Owner Chủ thể hành phần FIFO First In First Out Hàng đợi vào trước ra trước FQ Fair Queueing Hàng đợi công bằng FTTH Fiber to the home Cáp quang tới nhà thuê bao GPS General Processor System Hệ thống xử lý tổng quát GSM Global System Mobile Mạng di động toàn cầu HOL Head of Line Đầu hàng đợi IEEE Institute of Electrical and Viện nghiên cứu điện và điện tử Mỹ Electronics Engineers IETF Internet Engineering Task Tổ chức đưa ra các khuyến nghị, định Force hướng phát triển mạng Internet IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IntServ Integrated Service Dịch vụ được tích hợp INTERMON Inter-network Monitoring Giám sát liên mạng IP Internet Protocol Giao thức Internet IPTV Internet Protocol Truyền hình sử dụng giao thức IP TeleVision LAN Local Area Network Mạng cục bộ viii LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn LTE Long-Term Evolution Công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng (4G) M/M/1 Poisson arivals, Hàng đợi với gói tin đến theo tiến exponential service, 1 trình Poisson, FIFO, thời gian phục vụ server queue theo hàm mũ, một bộ xử lý MAN Metro Area Network Mạng đô thị MOS Mean Opinion Score Điểm đánh giá chất lượng dịch vụ (audio, voice, video) theo quan điểm của người sử dụng MPLS- Multi-Protocol Label Bít phân loại dịch vụ trong chuyển EXP Switching Experience bit mạch nhãn đa giao thức MPWPS Max-Rated Per-flow Cơ chế định trình bù trọng số theo Weight-compensation luồng tin có hạn chế tốc độ tối đa Scheduling mechanism MQCM Monitoring-based QoS Cơ chế kiểm soát chất lượng dịch vụ Control Mechanism dựa trên giám sát MRC Multi-Router Collector Bộ thu thập thông tin lưu lượng từ các router sử dụng SNMP NAM Network Animator Phần mềm minh họa kết quả mô phỏng. NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp NS-2 Network Simulator Phần mềm mô phỏng mạng mã nguồn version 2 mở OSI Open Systems Intercon- Mô hình tham chiếu liên kết mở nection Reference Model ix OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến chọn đường ngắn nhất PAE Periodical Average QoS Phương pháp ước lượng giá trị trung parameters Estimating bình các tham số QoS định kỳ.