Chiều dài hàng đợi và thời gian trung bình tại các router NS2_Full Code

Chiều dài hàng đợi trung bình tại các router Tìm hiểu NS2 và mô phỏng tính toán 2 tham số•Chiều dài hàng đợi trung bình tại các Router•Thời gian đợi trung bình tại các Router•Xét hàng đợi MM1 : nguồn phát ra các gói với tốc độ tới tuân theo phân bố Poisson với tham số λ = 100. trạm phục vụ tuân theo phân bố Poiison m = 120•Thiết lập các thông số cơ bản cho hàng đợi : tạo đối tượng mô phỏng thiết lập các nút, link, nối cái nút thiết lập tham số cho hàng đợi thiết lập tiến trình tới và tiến trình phục vụ tuân theo phân bố Poiison với các tham số λ

BÁO CÁO MÔN

CƠ SỞ TRUYỀN SỐ LIỆU

Đề tài : Tìm hiểu NS2 và mô phỏng tính toán 2 tham số

• Chiều dài hàng đợi trung bình tại các Router

• Thời gian đợi trung bình tại các Router

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tài Hưng

Sinh viên thực hiện :

I – Đặt vấn đề … 3

II – Giới thiệu 3

III – Giới thiệu NS2 … 4

IV - Một số khái niệm … 6

V – Tiến hành mô phỏng … 7

VI – Kết quả mô phỏng 7.

VII – Kết luận … 12

VIII - Tài liệu tham khảo … 12

I, Đặt vấn đề

– Trong xu hướng phát triển bùng nổ của thông tin ngày nay, các nhu cầu về thông tin liên lạc ngày càng mở rộng Nó đi đôi với chất lượng về dịch vụ Đối với nhà khai thác mạng nâng cao chất lượng dịch vụ đồng nghĩa với khả năng tăng sức cạnh tranh Tuy nhiên để nâng cao chất lượng dịch vụ, đáp ứng được các yêu cầu của người sử dụng là một vấn đề thực sự khó khăn cho các nhà quản lí mạng, đặc biệt là trong hoàn cảnh hiện nay các luồng thông tin ngày càng đa dạng về chủng loại, đặc tính, mà yêu cầu chất lượng sử dụng thì ngày càng khắt khe Do đó các nhà cung cấp dịch vụ phải tìm ra các giải pháp mới

để nâng cao doanh thu cho mình

Vậy giải pháp đưa ra là gì? Các nhà xây dựng mạng đã đi sâu vào tìm hiểu và thiết kế các phương pháp quản lý, giám sát các tiến trình truyền tin ngay bên trong bản thân các thành phần nhỏ của mạng như router, chuyển mạch điển hình là các router Một trong những phương pháp đưa ra ở các router để cải thiện chất lượng dịch vụ trong mạng IP thông dụng nhất là phương pháp quản lí hàng đợi (Queue Management) Trong bài này chúng em đề cập hai vấn đề liên quan đến mạng hàng đợi đó là : chiều dài hàng đợi tại các router và thời gian đợi tại các router

II, Giới thiệu

Khi phân tích hay tổng hợp một hệ thống thông tin, một yêu cầu hàng đầu là phải khảo sát các đặc tính và hiệu năng hoạt động của hệ thống

Trong thực tế, quá trình phân tích một hệ thống thực thông thường tương đối khó khăn và tốn kém, Để khẳng định tính chất của một hệ thống về hiệu năng hoạt động, tính kinh tế thông thường người ta sử dụng các mô phỏng để điều miêu tả các hệ thống đó

Trong mô phỏng người ta chỉ giới hạn xem xét một số thông số quan trọng của hệ thống

Các tiêu chuẩn đánh giá :

• thời gian lưu lại hệ thống trung bình của một yêu cầu

• thời gian chờ đợi của một yêu cầu trong hàng đợi

• thông lượng của hệ thống

Trong bài này ta sử dụng công cụ mô phỏng NS2 để miêu tả quá trình xảy ra trong thực tế qua chương trình máy tính

III, Giới thiệu NS2

• NS (Network Simulation) chương trình phần mềm dạng hướng đối tượng được

sử dụng để mô phỏng lại các sự kiện xảy ra trong hệ thống mạng → yêu cầu, đặc tính vận hành của hệ thống mạng thực

• Đối tượng mô phỏng :

- Wire, Wireless

- TCP Agents, UDP Agents

- Thiết kế các cơ chế quản lí hàng đợi tại các bộ định tuyến như DropTail, Fair Queueing, Red

- Cài đặt thuật toán tìm đường động và tĩnh

• Ns là một phần mềm mô phỏng mạng điều khiển sự kiện riêng rẽ hướng đối tượng, được viết bằng ngôn ngữ C++ và OTCL

• Trong đó, C++ dùng để xử lí dữ liệu, các thao tác về gói tin và Otcl được sử dụng để định dạng cấu hình mô phỏng, điều kiện mô phỏng

• Đây là lí do để hệ mô phỏng NS đạt hiệu quả Để giảm bớt thời gian xử lí gói tin và những sự kiện trong hệ mô phỏng, tất cả đều được thực hiện trên C++

• NS-2 được sử dụng để mô phỏng LAN và WAN

• Cơ chế quản lí hàng đợi : đối tượng lưu vết được thiết kế theo từng bản ghi tại thời điểm gói tin đến nơi nhận mà chúng được định dạng Người sử dụng luôn

có thông tin từ Trace Nhưng ở đây ta quan tâm đến những hoạt đông tiếp theo, một trường hợp có thể xảy ra trì hoãn trên mạng cao dẫn đến tắc nghẽn mạch Khi đó các gói tin sẽ được đưa vào hàng đợi như thế nào và cơ chế quản lí hàng đợi nào sẽ có hiệu quả hơn

• Các TCP Agent có hai loại là truyền dữ liệu theo một chìêu và hai chiều

• Để thực hiện mô phỏng một mô hình mạng trước hết ta phải khởi tạo các đối tượng, các liên kết, các Agent, các dịch vụ truyền tin trên môi trường NS, và điều này khá đơn giản vì NS đã hỗ trợ cách khởi tạo ra các đối tượng này Sau khi khởi tạo các đối tượng như node, link, các Agent, các dịch vụ truyền tin thì đoạn mã lệnh tương ứng sẽ phát sinh Cấu trúc của lệnh NS cúng khá đơn gỉan chúng ta cũng có thể sử dụng nó đê tạo ra mô hình theo ý muốn

• Sau khi thực hiện mô phỏng mô hình mạng trên NS, trình biên dịch sẽ dịch chương trình chúng ta đã mô phỏng, kết quả lưu dưới dạng file NAM NAM có một giao diện dễ sử dụng, chúng ta có thể thực hiện chương trình đã biên dịch dưới dạng file NAM một cách dễ dàng

• Cấu trúc File.nam

[event type] –t [time] –s[src node] –d [dst node[ -p [pkt type] –e [pkt size] –c [color] –i[pkt

id] –a[flow id] –x{[src port] [dst.port] [seqno] - null}

- File này ghi lại toàn bộ thông tin liên quan đến quá trình mô phỏng , nó có 10 cột như trên

- Giải thích :

*[event type] : sự kiện

+ : 1 gói vào hàng đợi

- : 1 gói ra khỏi hàng đợi

r : 1 gói đã được nhận toàn bộ ở nút đích

d: 1 gói bị rớt khỏi hàng đợi

*[time] : thời điểm xảy ra sự kiện

*[src node]: nút gửi gói

*[dst node]:nút nhận tương ứng

*[pkt type]:Kiểu dữ liệu được gửi đi

*[pkt size]:Kích thước gói dữ liệu

*[color]: màu sắc luồng dữ liệu

* [pkt id]:số hiệu gói

*[flow id]:số hiệu luồng dữ liệu

*[src.port] : địa chỉ nguồn dữ liệu

*[dst.port] : địa chỉ đích của dữ liệu

*[seqno]:số hiệu chuỗi dữ liệu

IV, Một số khái niệm

Trước hết ta cần tìm hiểu một số khái niệm :

• Quản lí tắc nghẽn : do lưu lượng video, data thỉnh thoảng sẽ có một số vượt quá tốc độ cho phép, lúc này router sẽ chuyển các gói đến đầu tiên ra trước trong một hàng đợi đơn hay đưa các gói vào trong các hàng đợi khác nhau và phục vụ lần lượt

• Quản lí hàng đợi : do kích thước của hàng đợi là giới hạn nên chúng có thể đầy

và tràn hàng đợi Do đó khi hàng đợi đầy thì bất kì gói nào đến đều không thể vào hàng đợi và nó sẽ bị loại bỏ.ở đây ta sử dụng kĩ thuật quản lí hàng đợi Droptail

• Trễ hay thời gian đợi : là thời gian mà mạng lưu giữ gói tin khi truyền nó Hệ thống có thể chỉ là thiết bị đơn như một router hay tập hợp các router và các đường truyền Trễ được tạo ra do khoảng cách đường truyền, các lỗi, lỗi khôi phục, tắc nghẽn, khả năng xử lí của mạng Có nhiều thành phần gây trễ trong mạng như : trễ đường truyền, trễ đóng gói , trễ hàng đợi

• Trễ hàng đợi <thời gian đợi > : thời gian gói tin chờ trong hàng đợi để đến lượt mình được xử lí

• Mất gói : khi các gói truyền trong mạng không đến được phía thu, nó thường xảy ra khi xuất hiện tắc nghẽn trên đường truyền các gói, làm cho bộ đệm bị tràn Nó gây ra mất mát thông tin phía thu tạo trễ khi phải truyền lại các gói bị mất mát hay truyền tin thông báo

• Router : làm nhiệm vụ định tuyến và truyền các gói tin trong mạng sao cho

• đảm bảo nhất

V, Tiến hành mô phỏng

• Xét hàng đợi M/M/1 : nguồn phát ra các gói với tốc độ tới tuân theo phân bố Poisson với tham số λ = 100 trạm phục vụ tuân theo phân bố Poiison m = 120

• Thiết lập các thông số cơ bản cho hàng đợi :

- tạo đối tượng mô phỏng

- thiết lập các nút, link, nối cái nút

- thiết lập tham số cho hàng đợi

- thiết lập tiến trình tới và tiến trình phục vụ tuân theo phân bố Poiison với các tham

số λ

• Xét các luồng dữ liệu :

S1 → R1 → R2 → R3 → R4 → D1

S1 → R1 → R5 → R6 → R7 → D2

S2 → R1 → R2 → R3 → R4 → D1

S3 → R1 → R5 → R6 → R7 → D2

• lập trình file awk để tính các tham số

cụ thể :

• waittingTimex-y.awk : tính thời gian đợi của một gói tại router

• averageWT.awk : tính thời gian đợi trung bình của gói tại router

• qlx-y.awk : tính chiều dài hàng đợi tại router

• averageQL.awk tính chiều dài hàng đợi trung binh tại router

Vẽ các đồ thị : sử dụng công cụ xgraph

VI, Kết quả mô phỏng

VII, Kết luận

NS-2 là một công cụ mô phỏng khá mới, viết trên ngôn ngữ tcl nên trong quá

trình làm bài tập chúng em đã gặp phải nhiều khó khăn Tuy nhiên chúng em đã cố gắng hoàn thành Bài làm còn nhiều khuyết điểm, mong thầy cho nhận xét để chúng

em hoàn thiện thêm

VIII, Tài liệu tham khảo

http://www.isi.edu/nsnam/ns/tutorial/index.html

http://nile.wpi.edu/ns

http://140.116.72.80/~smallko/ns2/ns2.htm

http://www-sop.inria.fr/maestro/personnel/Eitan.Altman/COURS-NS/n3.pdf