PEROUTAN KUALITI PERKHIDMATAN BERASASKAN CORAK TRAFIK DALAM RANGKAIAN TANPA WAYAR AD HOC BLUETOOTH

HALABI BIN HASBULLAH

TESIS YANG DIKEMUKAKAN UNTUK MEMPEROLEH IJAZAH DOKTOR FALSAFAH

FAKULTI KEJURUTERAAN UNIVERSITI KEBANGSAAN MALAYSIA

BANGI

2008

ii

PENGAKUAN

Saya akui karya ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan yang

setiap satunya telah saya jelaskan sumbernya.

10 Julai 2008 HALABI BIN HASBULLAH P27694

iii

PENGHARGAAN Syukur Alhamdulillah kepada Allah S.W.T! Akhirnya selesai juga tugas ini. Tanpa kesihatan, kesejahteraan, dan jalan mudah yang telah dianugerahkan, tidak mungkin saya mampu melaksanakan tugas ini dengan baik sekali.

Paling terutama, ucapan terima kasih saya yang tidak terhingga kepada penyelia utama, iaitu Profesor Madya Dr. Mahamod bin Ismail. Segala bimbingan, tunjuk ajar, kepakaran, dan apa juga bentuk bantuan beliau dalam melaksanakan tugas ini amat dihargai. Sifat sabarnya menjadikan yang emosional bertukar menjadi rasional dan yang susah berubah menjadi mudah. Juga, sesungguhnya beliau adalah seorang pendengar yang sangat baik.

Kepada penyelia bersama, Profesor Dr. Kasmiran bin Jumari, saya juga mengucapkan berbanyak terima kasih. Bimbingan, sokongan, dan kepakaran dari Profesor amat dihargai. Kehadiran Profesor dalam dunia akademik saya, akan saya ingati.

Penghargaan ini juga saya tujukan kepada Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) yang telah menerima saya sebagai pelajarnya. Melalui Jabatan Kejuruteraan Elektrik, Elektronik dan Sistem, di Fakulti Kejuruteraan, saya telah melakukan kerja kajian yang boleh memberi manfaat kepada umat sejagat. Yang lebih penting, UKM telah memberi peluang kepada saya untuk mengubah disiplin akademik saya kepada disiplin kejuruteraan, walhal pendidikan formal saya adalah dalam disiplin teknologi maklumat!.

Terima kasih juga saya ucapkan kepada Universiti Teknologi PETRONAS (UTP) di atas penganjuran pengajian ini. Tanpa cuti belajar dan penganjuran, tidak mungkin saya dapat melakukan tugas ini dengan fikiran yang tenang.

iv

ABSTRAK

Peroutan kualiti perkhidmatan (Quality of Service, QoS) adalah suatu kaedah penghantaran yang membolehkan maklumat dihantar dan diterima dengan suatu tahap kepuasan pengguna. Bagaimanapun, peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth menghadapi cabaran-cabaran teknikal yang sukar kerana ia bersekutu dengan beberapa kekangan yang terbit daripada rekabentuknya sendiri, contohnya kuasa penghantaran rendah, hubungan jarak dekat, dan komunikasi dipacu-induk. Tambahan pula, kebanyakan trafik multimedia dan masa nyata yang wujud hari ini adalah berletusan, yang tidak lagi boleh dimodelkan dengan taburan Poisson, sebaliknya berekor-berat menuruti hukum kuasa dengan taburan Pareto. Trafik berletusan memerlukan kaedah pengendaliannya yang khusus kerana ia bersekutu dengan gelagat serupa-diri yang berkebolehubahan tinggi. Trafik jenis ini telah dikenalpasti memberi kesan langsung ke atas prestasi sistem rangkaian dan protokol-protokol sokongannya. Objektif kerja kajian ini adalah untuk membangunkan satu skim kawalan peroutan QoS yang boleh mengendalikan trafik berletusan, sehinggakan suatu nod penghantar boleh membuat keputusan-keputusan peroutan yang cekap dan boleh percaya demi mengoptimumkan penggunaan sumber rangkaian Bluetooth yang terbatas. Fungsi kawalan peroutan QoS dilakukan secara bersama oleh pengatur Token Bucket dan Pengawal Penghantaran. Suatu model sistem kawalan peroutan QoS berasaskan corak trafik telah dibangunkan, yang mana melaluinya suatu model matematik digunakan untuk mencirikan trafik punca dan membuat keputusan-keputusan peroutan pada suatu nod penghantar. Untuk mengukur prestasi skim, satu set larian simulasi peristiwa-diskret menggunakan Matlab telah digunakan. Didapati bahawa dengan mencirikan trafik punca serta mengambilkira kecekapan jenis paket dan kualiti semasa saluran penghantaran, kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas peroutan QoS telah dapat ditingkatkan. Dengan surih video digunakan sebagai trafik punca, simulasi telah menghasilkan kebarangkalian kehilangan paket kurang dari 10%, lengah penghantaran di dalam julat 5 hingga 20 ms, penggunaan rangkaian mencapai sehingga 99%, dan celusan stabil telah dicapai. Semua nilai ini memberikan ukuran prestasi boleh terima bagi suatu aplikasi video.

v

QUALITY OF SERVICE ROUTING BASED ON TRAFFIC PATTERN IN BLUETOOTH AD HOC WIRELESS NETWORK

ABSTRACT

Quality of service (QoS) routing is a method of information transfer by which the information can be transmitted and received with an acceptable level of user’s satisfaction. However, QoS routing in Bluetooth ad hoc wireless network is facing difficult technical challenges due to its associated constraints derived from its own design principle, for example low transmission power, short range connections, and master-driven communications. Additionally, most of the multimedia and real time traffic existing today are bursty, which could not be any longer modeled by Poisson distribution, but to a heavy-tailed Pareto distribution of a power law. Bursty traffic requires special handling method because it is associated with self-similar behavior with high variability. This type of traffic has been identified to have direct impact on network performance, and as well as on all the supporting protocols. The objective of this research work is to develop a QoS routing control scheme that can handle bursty traffic, such that a sender node can make an efficient and reliable routing decision for optimization of the Bluetooth limited network resources. The QoS routing control functions are to be performed jointly by Token Bucket regulator and Transmission Controller. A QoS routing control system model based on traffic pattern is developed, by which a mathematical model is used to characterize the source traffic and to make routing decisions at a sender node. To measure the scheme’s performance, a set of discrete-event simulation using Matlab was used. It was found that by characterizing the source traffic, as well as by taking into account the packets’ efficiency and the current channel’s quality, the efficiency and reliability of QoS routing have improved. By having video traces as the input traffic, simulation has produced packet loss probability of less that 10%, delay in the range of 5 to 20 ms, network utilization up to 99%, and stable throughput is achieved. All these values have shown an acceptable performance measurement of a video application.

vi

KANDUNGAN

Halaman

PENGAKUAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK iv

ABSTRACT v

KANDUNGAN vi

SENARAI JADUAL xi

SENARAI RAJAH xiii

SENARAI SINGKATAN xvi

SENARAI ISTILAH xx

SENARAI SIMBOL xxvi

BAB I PENGENALAN 1

1.1 Rangkaian Ad Hoc, Kegunaan dan Cabaran 1

1.2 Isu Peroutan QoS 2

1.3 Isu Trafik Berletusan 4

1.4 Pernyataan Masalah 5

1.5 Objektif Tesis 7

1.6 Skop dan Had Kajian 8

1.7 Hipotesis 9

1.8 Sumbangan Tesis 9

1.9 Struktur Tesis 10

BAB II KAJIAN KEPUSTAKAAN 11

2.1 Teknologi Rangkaian Tanpa Wayar 11

2.2 Rangkaian Ad Hoc Tanpa Wayar 13

2.3 Rangkaian Ad Hoc Tanpa Wayar Bluetooth 14

2.4 Peroutan di dalam Rangkaian Ad Hoc Bergerak 18

2.5 Peroutan QoS di dalam Rangkaian Ad Hoc Bergerak 22

2.6 Peroutan di dalam Rangkaian Ad Hoc Bluetooth 25

vii

2.7 Peroutan QoS di dalam Rangkaian Ad Hoc Bluetooth 26

2.7.1 Adaptive Cluster-based Routing with QoS support 29 2.7.2 Peroutan cekap-tenaga 29 2.7.3 Peroutan Soft-QoS 30 2.7.4 Peroutan DiffServ 30 2.7.5 Peroutan berdasarkan time-slot leasing 30 2.7.6 Peroutan berasaskan kredit 31 2.7.7 Perbandingan protokol peroutan QoS 31

2.8 Pembinaan Laluan Peroutan QoS 33

2.9 Model Trafik Punca 35

2.9.1 Trafik punca berletusan dan kesannya 38 2.9.2 Cabaran peroutan QoS 41 2.9.3 Matematik trafik berletusan 42 2.9.4 Keperluan pencirian trafik berletusan 47

2.10 Protokol SAR 48

2.11 Kawalan Trafik Token Bucket 53

2.12 Kepelbagaian Kaedah Kawalan Trafik 56

2.12.1 Skim Token Bucket kompleks 56 2.12.2 Kawalan kesesakan hop-ke-hop 57 2.12.3 Elastic Token Bucket (ETB) 57

2.13 Pencirian Trafik Berletusan 58

2.14 Kaedah Pengoptimuman Parameter Token Bucket 59

2.15 Pengukuran Trafik Berekor-berat 62

2.16 Metrik Peroutan QoS 65

2.16.1 Kebarangkalian kehilangan paket 65 2.16.2 Lengah pautan atau laluan 65 2.16.3 Penggunaan pautan 65 2.16.4 Celusan pautan atau laluan 66 2.16.5 Tahap kepuasan pengguna 68 2.16.6 Bilangan hop 68

2.17 Ringkasan 68

BAB III MODEL SISTEM 70

3.1 Metodologi Penyelesaian Masalah 70

3.2 Model Sistem 72

3.2.1 Mengapa skim kawalan peroutan QoS diperlukan? 73 3.2.2 Ciri-ciri model sistem yang dikehendaki 73 3.2.3 Pautan sebagai fungsi laluan 74 3.2.4 Komponen-komponen kawalan trafik 75 3.2.5 Carta aliran kawalan peroutan QoS 78

viii

3.2.6 Perlaksanaan Token Bucket 78 3.2.7 Perlaksanaan Pengawal Penghantaran 80

3.2.8 Rasional pembinaan Pengawal Penghantaran 81 3.2.9 Skim pencirian trafik lainnya 83 3.2.10 Perihalan-trafik punca 84 3.3 Pendekatan Penyelesaian Masalah 85

3.4 Peroutan QoS 86

3.4.1 Pembinaan laluan dengan RREQ-RREP 86 3.4.2 Peroutan paket data melalui pautan 88 3.5 Metrik Peroutan QoS 90

3.6 Andaian-andaian 91

3.7 Model Matematik untuk Kawalan Peroutan QoS 92

3.7.1 Peroutan QoS tanpa pencirian trafik 92 3.7.2 Penentuan nilai BER 95 3.7.3 Penganggaran BER 95 3.7.4 Maklumat dari Lapisan Pautan 96 3.7.5 Perkiraan analitik kos pautan C 97

3.7.6 Peroutan QoS dengan pencirian trafik 99 3.7.7 Penentuan optimal parameter (r, b) 100 3.7.8 Kebarangkalian kehilangan paket 101 3.7.9 Lengah penghantaran 103 3.7.10 Titik optimal parameter (r, b) 106 3.7.11 Kecekapan dan kebolehpercayaan 108 3.7.12 Kekompleksan skim peroutan 109 3.7.13 Baris gilir Token Bucket 110 3.7.14 Kadar bit berkesan R(X) 112 3.7.15 Pemilihan jenis paket 115 3.7.16 Algoritma kawalan peroutan QoS 116 3.7.17 Perkiraan analitik berasaskan (R(X), b) 118

3.8 Ringkasan 121

BAB IV MODEL TRAFIK 122

4.1 Trafik dengan Taburan Berekor-berat Pareto 122

4.2 Trafik Punca Empirikal 124

4.2.1 Pengkodan MPEG surih video 125 4.2.2 Metodologi pengesahan trafik serupa-diri 128 4.2.3 Trafik bertaburan ekor-berat 129 4.2.4 Trafik serupa-diri dan LRD 129 4.2.5 Kaedah pengukuran parameter α 129 4.2.6 Kaedah pengukuran parameter H 130 4.2.7 Penentusahan trafik berletusan 131 4.2.8 Lakaran log-log ccdf dari Jurassic Park 131

ix

4.2.9 Lakaran QQ-Plot dari Jurassic Park 132 4.2.10 Lakaran ccdf dari Soccer 133 4.2.11 Lakaran QQ-Plot dari Soccer 134 4.2.12 Lakaran Varians-Masa dari Jurassic Park 135 4.2.13 Analisis Wavelet dari Jurassic Park 136 4.2.14 Kesimpulan penentusahan 137

4.3 Protokol SAR dan trafik serupa-diri 137

4.3.1 Kesan protokol SAR ke atas trafik serupa-diri 138 4.3.2 Metodologi pengesanan 138 4.3.3 Kesan peruasan 140 4.3.4 Kesimpulan peruasan 142

4.4 Pengiraan Pantas Parameter Bentuk α 143

4.5 Kesan Serupa-diri ke atas Peroutan QoS 144

4.6 Ringkasan 145

BAB V SIMULASI DAN KEPUTUSAN 146

5.1 Metodologi Simulasian 146

5.1.1 Parameter simulasian 147 5.1.2 Metrik peroutan QoS 148

5.2 Model Kawasan Simulasian 150

5.2.1 Faktor pembentukan laluan 150 5.2.2 Bilangan hop purata 151

5.3 Peroutan QoS Tanpa Pencirian Trafik – 1 hop 152

5.3.1 Kos pautan sebagai fungsi PER 153 5.3.2 Kos pautan sebagai fungsi SNR 155 5.3.3 Ringkasan dari peroutan QoS tanpa pencirian 156

5.4 Peroutan QoS dengan Pencirian Trafik – 1 hop 157

5.4.1 Penentuan parameter Token Bucket (r, b) 158 5.4.2 Prestasi model pencirian trafik 161 5.4.3 Kesan R(X) ke atas p dan d 161 5.4.4 Kehilangan paket dan lengah penghantaran 163 5.4.5 Kadar bit r melawan kadar bit berkesan R(X) 165 5.4.6 Kesan R(X) ke atas b 165 5.4.7 Penyesuaian saiz timba b 167 5.4.8 Penyesuaian mengikut kehilangan paket 168 5.4.9 Penyesuaian mengikut lengah 172 5.4.10 Penyesuaian mengikut kadar bit berkesan 174

5.4.11 Prestasi skim kawalan peroutan QoS 175 5.4.12 Kesan ke atas pemilihan (R(X), b) 175 5.4.13 Kadar kejayaan penyusukan 178 5.4.14 Penggunaan pautan, u 182 5.4.15 Celusan pautan, z 183

x

5.4.16 Ringkasan penilaian peroutan QoS 1-hop 186

5.5 Peroutan QoS dengan Pencirian Trafik – K-hop 184

5.5.1 Prestasi skim kawalan peroutan QoS 184 5.5.2 Kebarangkalian kehilangan paket, p 184 5.5.3 Lengah penghantaran, d 187 5.5.4 Penggunaan laluan, u 188 5.5.5 Celusan laluan, z 189 5.5.6 Tahap kepuasan pengguna, g 191 5.5.7 Ringkasan penilaian peroutan QoS K-hop 194

5.6 Ringkasan Penyelesaian Peroutan QoS 194

BAB VI KESIMPULAN DAN CADANGAN 196

6.1 Penemuan 196

6.1.1 Penyebab gelagat serupa-diri 196 6.1.2 Hubungan parameter bentuk α dan saiz timba b 197

6.2 Pencapaian Objektif Tesis 197

6.2.1 Kesan pencirian ke atas skim kawalan peroutan 198 6.2.2 Kesan serupa-diri ke atas parameter Token Bucket 198 6.2.3 Keputusan hipotesis 199

6.3 Kesimpulan 200

6.4 Cadangan Masa Hadapan 200

RUJUKAN 202

LAMPIRAN 217

A Kos pautan C dari Jurassic Park dengan SNR berbeza mengikut nombor kerangka – tanpa pencirian

217

B Pasangan optimal parameter (r, b) dari Jurassic Park mengikut nombor kerangka – dengan pencirian

219

C Pasangan optimal parameter (R(X), b) dari Jurassic Park mengikut nombor kerangka – dengan pencirian

220

D Penghampiran modulasi GFSK ke atas BPSK 221

E Penerbitan 222

xi

SENARAI JADUAL

No. Jadual Halaman

2.1 Penawaran teknologi tanpa wayar 13

2.2 Perbandingan di antara peroutan pro-aktif dan reaktif 20

2.3 Perbandingan ciri-ciri protokol peroutan QoS Bluetooth 31

2.4 Ciri-ciri paket jalur dasar ACL 49

3.1 Parameter-parameter asas skim Token Bucket 76

3.2 Metrik peroutan dan matlamat capaiannya 90

3.3 Sifat-sifat paket jalur dasar ACL 94

3.4 Kos pautan C dengan SNR berbeza untuk menghantar paket DH5

98

3.5 Kecekapan maksimum paket jalur dasar ACL 112

3.6 Parameter dan nilainya bagi peroutan QoS pada nod i untuk pautan eij

118

3.7 Parameter dan nilainya bagi peroutan QoS pada nod i untuk pautan eik

119

3.8 Nilai-nilai kos pautan dengan BER berbeza 120

4.1 Sifat-sifat parameter dan julat nilai diperlukan 124

4.2 Sifat-sifat penting Jurassic Park dan Soccer 125

4.3 Petikan data terkod MPEG dari Jurassic Park 126

4.4 Perbandingan hasilan nilai α 144

5.1 Parameter-parameter simulasian dan nilai batasannya 148

5.2 Metrik peroutan QoS dan nilai rujukan prestasi 149

5.3 Bilangan hop purata merentasi topologi scatternet 151

5.4 Komponen simulasi peristiwa-diskret bagi peroutan tanpa pencirian

153

5.5 Komponen simulasi peristiwa-diskret bagi peroutan dengan pencirian

158

5.6 Pasangan optimal parameter (r, b) – 2-pautan, 1-hop 159

5.7 Pasangan optimal parameter (R(X), b) – 2-pautan, 1-hop 162

xii

5.8 Peningkatan kehilangan paket dan lengah kesan dari R(X) 163

5.9 Penurunan kadar bit pautan r kesan dari R(X) 165

5.10 Penurunan saiz timba kesan dari R(X) 166

5.11 Kehilangan paket lawan saiz timba untuk paket DH5 dan DH3

170

5.12 Penyesuaian saiz timba menurut lengah dalam julat 10 – 20 ms

173

5.13 Kesan letusan trafik ke atas (R(X), b) – paket DH5 176

5.14 Kadar kejayaan penyusukan trafik mengikut saiz timba berdasarkan julat kerangka

179

5.15 Peratus kejayaan/kegagalan penyusukan trafik mengikut jenis paket

181

5.16 Perbandingan peratusan kehilangan paket 181

5.17 Penggunaan pautan (2-pautan, 1-hop) 182

5.18 Celusan pautan 1-hop 183

5.19 Kadar kehilangan paket untuk paket DH5 melalui K-hop 185

5.20 Peratus kenaikan kadar kehilangan paket melalui K-hop 186

5.21 Lengah penghantaran satu-hala paket DH5 melalui berbilang hop

187

5.22 Penggunaan pautan dari Jurassic Park - K-hop 189

5.23 Celusan laluan berbilang hop 189

5.24 Peningkatan celusan laluan berbilang hop 191

5.25 Capaian kepuasan pengguna mengikut tahap kepuasan disasarkan dan mengikut kadar kehilangan paket yang diminta (paket DH5)

192

xiii

SENARAI RAJAH

No. Rajah Halaman

2.1 Kawasan liputan oleh teknologi tanpa wayar 12

2.2 Graf scatternet 17

2.3 Pengkelasan protokol peroutan multihop untuk rangkaian ad hoc

19

2.4 Rangkakerja QoS umum Bluetooth 27

2.5 Proses pembentukan suatu laluan menghubungkan A dan C 35

2.6 Graf taburan Pareto berekor-berat 43

2.7 (a) Data sampel berletusan 44

2.7 (b) Min sample 44

2.8 Tindan protokol Bluetooth 50

2.9 Format paket Bluetooth 51

2.10 Perhubungan nod induk dengan nod-nod hamba 52

2.11 Proses penyusukan trafik 55

2.12 Skim Token Bucket mudah dengan penimbal 56

2.13 Lengkuk LBAP dengan ‘knee point’ 60

2.14 Celusan melawan BER mengikut jenis paket 67

2.15 Celusan melawan bilangan hop mengikut jenis paket DH5 dan DM5

67

2.16 Trafik berpunca di lapisan Aplikasi dan pengaruh tindan protocol

69

3.1 Metodologi penyelesaian masalah peroutan QoS 71

3.2 Komunikasi di antara nod penghantar dan nod penerima 74

3.3 Komunikasi hujung-ke-hujung melalui laluan s ke t 75

3.4 Rajah blok skim kawalan peroutan QoS pada nod penghantar

77

3.5 Carta aliran skim kawalan peroutan QoS pada nod penghantar

78

3.6 Kos penghantaran-semula lawan PER 93

xiv

3.7 Kualiti pautan mengikut nilai BER 97

3.8 Dua pautan keluaran dari nod i dengan nilai BER berbeza 98

3.9 Taburan Pareto untuk saiz timba b 103

3.10 Lengah penghantaran lawan saiz timba 105

3.11 Titik optimal Token Bucket (r, b) 106

3.12 Algoritma membuat keputusan peroutan QoS 116

3.13 Algoritma penyesuaian tuntutan QoS 117

3.14 Keputusan peroutan QoS oleh nod i 118

4.1 Corak trafik berletusan dari Jurassic Park 128

4.2 Lakaran ccdf saiz kerangka dari Jurassic Park 131

4.3 Lakaran log-log ccdf saiz kerangka dari Jurassic Park 132

4.4 Lakaran QQ-plot saiz kerangka asal dari Jurassic Park 133

4.5 Lakaran ccdf saiz kerangka dari Soccer 133

4.6 Lakaran log-log ccdf dari Soccer 134

4.7 Lakaran QQ-plot untuk kerangka asal dari Soccer 134

4.8 Lakar Varians-Masa dari Jurassic Park 136

4.9 Rajah Logscale dari Jurassic park 136

4.10 Rajah Logscale dari Soccer 137

4.11 Algoritma SAR Best-Fit 139

4.12 Lakaran log-log ccdf dari peruasan Soccer 140

4.13 Lakar QQ-plot dari peruasan Soccer 141

4.14 Lakar log-log ccdf dari peruasan Jurassic Park + Soccer 142

5.1 Metodologi simulasian 147

5.2 Model kawasan simulasian dan contoh laluan peroutan 150

5.3 Kos pautan C sebagai fungsi PER – tanpa pencirian 154

5.4 Kos pautan C sebagai fungsi SNR – tanpa pencirian 155

5.5 Perbandingan di antara r dan R(X) ke atas kehilangan paket

164

5.6 Kesan kadar bit berkesan R(X) ke atas saiz timba b 166

xv

5.7 Kehilangan paket lawan saiz timba mengikut jenis paket 168

5.8 Kehilangan paket lawan saiz timba 171

5.9 Kesan saiz timba ke atas paket-paket ACL mengikut lengah satu-hala yang ditetapkan pada 10, 15 dan 20 ms

173

5.10 Kadar bit berkesan R(X) lawan saiz timba b mengikut jenis paket

174

5.11 Hubungan di antara tahap letusan α dan saiz timba b 177

5.12 Peratus kejayaan penyusukan trafik lawan julat kerangka 179

5.13 Peningkatan kadar kehilangan paket mengikut bilangan hop

185

5.14 Peningkatan lengah penghantaran menurut bilangan hop 188

5.15 Celusan lawan bilangan hop mengikut jenis paket 190

5.16 Kadar kehilangan paket diminta lawan pencapaian kepuasan pengguna mengikut tahap kepuasan yang disasarkan (85%, 90% dan 95%)

193

xvi

SENARAI SINGKATAN

3G Third Generation Network

ABR Associativity Based Routing

ACL Asynchronous Connectionless Link

ACRQ Adaptive Cluster-based Routing with QoS Support

AM_ADDR Active Member Address

AODV Ad Hoc On-demand Distance Vector

API Application Programming Interface

ARQ Automatic Repeat Request

ATM Asynchronous Transfer Mode

BPSK Binary Phase-Shift Keying

CAC Call Admission Control

CBRP Cluster-Based Routing Protocol

ccdf Complementary Cumulative Density Function

cdf Cumulative Density Function

CDPD Cellular Digital Packet Data

CGSR Clusterhead Gateway Switch Routing

CLR Cell Loss Ratio

CRC Cyclic Redundancy Checking

DARPA Defense Advanced Research Project Agency

DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications

DH-x Data High – x ( x = 1, 3 , 5)

DiffServ Differentiated Services

DM-x Data Medium – x ( x = 1, 3 , 5)

DSDV Destination-Sequenced Distance-Vector

DSR Dynamic Source Routing

DWT Discrete Wavelet Transform

FBm Fractional Brownian Motion

FEC Forward Error Correction

FIFO First In First Out

FSR Fisheye State Routing

GFSK Gaussian Frequency-Shift Keying

xvii

GOP Group of Pictures

GPRS General Packet Radio Service

GPS Global Positioning Systems

GSM Global System for Mobile

GSR Global State Routing

HCI Host Computer Interface

HDTV High Definition Television

HSR Hierarchical State Routing

IETF Internet Engineering Task Force

IntServ Integrated Services

ISM Industrial Scientific and Medical

ISO International Standards Organization

ISP Internet Service Provider

ITU-T International Telecommunication Union – Telecommunication Sector

L2CAP Logical Link Control and Adaptation Protocol

LAN Local Area Network

LB Leaky Bucket

LBAP Linear Bounded Arrival Process

LMP Link Manager Protocol

LRD Long Range Dependence

MANET Mobile Ad Hoc Network

MCOP Multi-Constrained Optimal Path

MCP Multi-Constrained Path

MPEG Motion Picture Expert Group

MTU Maximum Transmission Unit

NP-complete Non-Polynomial-complete

NP-hard Non-Polynomial-hard

OSI Open Systems Interconnection

OSPF Open Shortest Path First

PAN Personal Area Network

PC Personal Computer

PDA Personal Digital Assistance

xviii

pdf Probability Density Function

PRNet Packet Radio Network

QoS Quality of Service

RA Resource Allocation

RERR Route Error

RF Radio Frequency

RFC Request For Comment

RFCOMM Radio Frequency Communication

RIP Routing Information Protocol

RM Resource Manager

RR Resource Requester

RREP Route Reply

RREQ Route Request

RSVP Resource Reservation Protocol

RVM Routing Vector Method

SAR Segmentation-and-Reassembly

SCFQ Self Clocked Fair Queuing

SCO Synchronous Connection Oriented

SDP Service Discovery Protocol

SNR Signal-to-Noise Ratio

SRD Short Range Dependence

SSR Signal Stability Routing

TCP Transmission Control Protocol

TORA Temporally Ordered Routing Algorithm

UMTS Universal Mobile Telecommunications System

URL Universal Resource Locator

UWB Ultra Wide Band

WAN Wide Area Network

WCDMA Wide Code Division Multiple Access

WF2Q Worst Case Fair Fair Weighted Queue

WFQ Weighted Fair Queuing

WLAN Wireless Local Area Network

WPAN Wireless Personal Area Network

xix

WRP Wireless Routing Protocol

WRR Weighted Round Robin

ZHLS Zone-based Hierarchical Link State

xx

SENARAI ISTILAH

Akuan Acknowledgement

Analisis kes-paling-buruk Worst-case analysis

Antara-kerangka Intraframes

Baris gilir Queue

Batasan atas Upper bound

Batasan bawah Lower bound

Beban bayar Payload

Berhalakan-penyambungan Connection-oriented

Berletusan Bursty

Bersandar-aplikasi Application-dependent

Bertaburan tak-bersandar dan serbasama

Identical and independently distributed

Bit lebihan Overhead bit

Bit pasti Assured bit

Boleh percaya Reliable

Boleh skala Scalable

Celusan Throughput

Cerutan Bottleneck

Dalam-talian On-line

Dipacu-induk Master-driven

Dipacu-jadual Table-driven

Formulasi duaan Dual formulation

Fungsi auto-sekaitan Autocorrelation function

Fungsi pendikitan Throttle function

Gelung Loop

Hamba Slave

Hingar Noise

Hukum kuasa Power law

xxi

Induk Master

Ingatan sorok Cache memory

Jalur dasar Baseband

Jalur lebar Broadband

Kadar bit berkesan Effective bit rate

Kadar bit berubah Variable Bit Rate (VBR)

Kadar perkhidmatan Service rate

Kadar ralat bit Bit Error Rate (BER)

Kadar ralat paket Packet Error Rate (PER)

Kawalan Control

Keadaan State

Kebolehlenturan Flexibility

Kebolehpercayaan Reliability

Kebolehubahan Variability

Kecekapan Efficiency

Kekangan Constraint

Kelengkungan Curvature

Kelompok Cluster

Keluaran Output

Kerangka Frame

Kesediaadaan Availability

Kesepaduan Integrity

Ketumpatan spektra kuasa Power spectral density (PSD)

Kod capaian Access code

Kos lebihan Overhead cost

Kualiti perkhidmatan Quality of service (QoS)

Kuasi-statik Quasi-static

Kuiri Query

Lalai Default

Laluan Path / Route

xxii

Laluan boleh laksana Feasible path

Lapisan Pautan Data Data Link layer

Lebar jalur Bandwidth

Lebihan Overhead

Lengah patah-balik Turn-around delay

Luar-talian Off-line

Masa adang Guard time

Masukan Input

Memudar Fading

Memudar berbilang laluan Multi-path fading

Memudar-rata Flat-fading

Menyemak lewa Browsing

Mercu Vertex

Mikropengawal Microcontroller

Min Mean

Mod Mode

Model penjelasan Explanatory model

Multisiar Multicast

Nod Node

Nod-nod bergerak Mobile nodes

Nyahkod Decode

Paket patuh Conformance packet

Paket tidak-patuh Non-conformance packet

Panggilan rangkap Function call

Pautan Link

Pekali varians Variance coefficient

Pelaksana polisi Policer

Pemalar keadaan State variable

Pemasangan model Model fitting

Pembaikan Improvement

xxiii

Pembentukan Shaping

Penanda Meter

Pencirian Characterization

Penderiaan jarak-jauh Remote sensing

Penganjuran-diri Self-configuring

Pengatur Regulator

Pengaturan Regulation

Pengaturcaraan lelurus Linear programming

Pengepala Header

Pengesahan Validation

Pengesanan jelas Coherent detection

Penggunaan Utilization

Penghala Router

Pengkelas Classifier

Pengkuantuman Quantization

Penimbal Buffer

Penjadualan Scheduling

Penjujukan Sequencing

Penurun Dropper

Penyambungan Connection

Penyesuai Conditioner

Penyesuaian Adaptation

Penyusukan Profiling

Peranti Device

Perayauan Roaming

Perihalan-trafik Traffic-description

Perkhidmatan terbeza Differentiated service

Peroutan Routing

Pertukaran Trade-off

Peruasan Segmentation

xxiv

Peruasan dan penyambungan-semula

Segmentation and Re-assembly (SAR)

Rakan-ke-rakan Peer-to-peer

Ramalan sementara Temporal prediction

Rangkaian bolehpakai Wearable network

Rangkaian terhubung-penuh Fully-connected network

Saluran Channel

Sedar-QoS QoS-aware

Segerak Synchronous

Sejagat Global

Sekaitan trafik Traffic correlation

Sel Cell

Selanjar Continuous

Sensitif-kes Case-sensitive

Serupa-diri Self-similar

Sifat Property

Sisihan piawai Standard deviation

Stesyen tapak Base Station (BS)

Suap balik Feedback

Sumber Resource

Susuk trafik Traffic profile

Taburan berekor-berat Heavy-tailed distribution

Taburan marginal Marginal distribution

Tak-segerak Asynchronous

Tanpa wayar Wireless

Tarikh akhir Deadline

Tepian Edge

Teramal dua-arah Bidirectionally predicted

Teramal ke hadapan Forward predicted

Terkod Encoded

xxv

Timba Bucket

Tinjau Poll

Titik ambang Threshold point

Titik capaian Access Point (AP)

Unisiar Unicast

Usaha-terbaik Best-effort

Varians Variance

xxvi

SENARAI SIMBOL

ψ Kadar bit nominal rangkaian Bluetooth

jiΘ Masa pendam dari nod ke-j yang dinilai dari aliran trafik nod ke-i.

η Penggunaan diperhatikan ke atas baris gilir Token Bucket

ϕ Bilangan maksimum bit data suatu jenis paket

ξ Bilangan slot untuk satu paket tunggal

ε Kecekapan paket

α Parameter bentuk

ρ Kadar ketibaan token

η Penggunaan baris gilir Token Bucket

λ Kadar ketibaan paket pada suatu nod penghantar

ρ Kadar perkhidmatan ke atas paket-paket

β Kecerunan garis lurus dalam lakaran log-log

Θi Masa pendam penjadual

ρi Kadar perkhidmatan yang diperuntukkan kepada aliran ke-i

A(t) Jumlah paket diterima

b Saiz timba

bo Saiz timba optimal

bp Saiz timba selepas penyesuaian

BER Kadar ralat bit

C Kos penghantaran-semula

d Lengah penghantaran

dmax Lengah penghantaran maksimum

erf(x) Fungsi ralat terhadap x

erfc(x) Fungsi pelengkap erf(x)

f Kadar bit sebenar trafik

g Tahap kepuasan pengguna

H Parameter Hurst

xxvii

k Parameter skala

L Saiz panjang paket

Li,max Saiz paket maksimum dari aliran ke-i yang tiba kepada penjadual

Lmax Saiz paket maksimum dari trafik sejagat yang tiba kepada penjadual

m Unit terkawal minimum

M Saiz maksimum paket

M(x) Min sampel trafik data

N Aras kuasa hangar

p Kebarangkalian kehilangan paket

pp Kebarangkalian kehilangan diminta

po Kebarangkalian kehilangan optimal

Pk Kadar puncak

PER Kadar ralat paket

pmax Kebarangkalian kehilangan paket maksimum

Pr Aras kuasa diterima pada nod penerima

Q Kadar perkhidmatan yang diperuntukkan kepada keluaran sejagat

q Kapasiti pautan mengikut jenis paket

r Kadar bit pautan

R(X) Kadar bit berkesan

s Saiz paket maksimum (beban bayar pengguna)

SNR Nisbah isyarat kepada hingar

u Penggunaan pautan/laluan

W Lebar jalur saluran

z Celusan pautan/laluan

iv

ABSTRAK

Peroutan kualiti perkhidmatan (Quality of Service, QoS) adalah suatu kaedah penghantaran yang membolehkan maklumat dihantar dan diterima dengan suatu tahap kepuasan pengguna. Bagaimanapun, peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth menghadapi cabaran-cabaran teknikal yang sukar kerana ia bersekutu dengan beberapa kekangan yang terbit daripada rekabentuknya sendiri, contohnya kuasa penghantaran rendah, hubungan jarak dekat, dan komunikasi dipacu-induk. Tambahan pula, kebanyakan trafik multimedia dan masa nyata yang wujud hari ini adalah berletusan, yang tidak lagi boleh dimodelkan dengan taburan Poisson, sebaliknya berekor-berat menuruti hukum kuasa dengan taburan Pareto. Trafik berletusan memerlukan kaedah pengendaliannya yang khusus kerana ia bersekutu dengan gelagat serupa-diri yang berkebolehubahan tinggi. Trafik jenis ini telah dikenalpasti memberi kesan langsung ke atas prestasi sistem rangkaian dan protokol-protokol sokongannya. Objektif kerja kajian ini adalah untuk membangunkan satu skim kawalan peroutan QoS yang boleh mengendalikan trafik berletusan, sehinggakan suatu nod penghantar boleh membuat keputusan-keputusan peroutan yang cekap dan boleh percaya demi mengoptimumkan penggunaan sumber rangkaian Bluetooth yang terbatas. Fungsi kawalan peroutan QoS dilakukan secara bersama oleh pengatur Token Bucket dan Pengawal Penghantaran. Suatu model sistem kawalan peroutan QoS berasaskan corak trafik telah dibangunkan, yang mana melaluinya suatu model matematik digunakan untuk mencirikan trafik punca dan membuat keputusan-keputusan peroutan pada suatu nod penghantar. Untuk mengukur prestasi skim, satu set larian simulasi peristiwa-diskret menggunakan Matlab telah digunakan. Didapati bahawa dengan mencirikan trafik punca serta mengambilkira kecekapan jenis paket dan kualiti semasa saluran penghantaran, kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas peroutan QoS telah dapat ditingkatkan. Dengan surih video digunakan sebagai trafik punca, simulasi telah menghasilkan kebarangkalian kehilangan paket kurang dari 10%, lengah penghantaran di dalam julat 5 hingga 20 ms, penggunaan rangkaian mencapai sehingga 99%, dan celusan stabil telah dicapai. Semua nilai ini memberikan ukuran prestasi boleh terima bagi suatu aplikasi video.

v

QUALITY OF SERVICE ROUTING BASED ON TRAFFIC PATTERN IN BLUETOOTH AD HOC WIRELESS NETWORK

ABSTRACT

Quality of service (QoS) routing is a method of information transfer by which the information can be transmitted and received with an acceptable level of user’s satisfaction. However, QoS routing in Bluetooth ad hoc wireless network is facing difficult technical challenges due to its associated constraints derived from its own design principle, for example low transmission power, short range connections, and master-driven communications. Additionally, most of the multimedia and real time traffic existing today are bursty, which could not be any longer modeled by Poisson distribution, but to a heavy-tailed Pareto distribution of a power law. Bursty traffic requires special handling method because it is associated with self-similar behavior with high variability. This type of traffic has been identified to have direct impact on network performance, and as well as on all the supporting protocols. The objective of this research work is to develop a QoS routing control scheme that can handle bursty traffic, such that a sender node can make an efficient and reliable routing decision for optimization of the Bluetooth limited network resources. The QoS routing control functions are to be performed jointly by Token Bucket regulator and Transmission Controller. A QoS routing control system model based on traffic pattern is developed, by which a mathematical model is used to characterize the source traffic and to make routing decisions at a sender node. To measure the scheme’s performance, a set of discrete-event simulation using Matlab was used. It was found that by characterizing the source traffic, as well as by taking into account the packets’ efficiency and the current channel’s quality, the efficiency and reliability of QoS routing have improved. By having video traces as the input traffic, simulation has produced packet loss probability of less that 10%, delay in the range of 5 to 20 ms, network utilization up to 99%, and stable throughput is achieved. All these values have shown an acceptable performance measurement of a video application.

BAB I

PENGENALAN

Bab ini memperkenalkan isu kecekapan dan kebolehpercayaan terhadap keputusan-

keputusan peroutan QoS yang dibuat oleh satu nod penghantar di dalam rangkaian

tanpa wayar ad hoc Bluetooth. Dengan sumber yang terbatas, permintaan QoS

daripada aplikasi perlu disesuaikan mengikut kekangan supaya suatu tahap jaminan

perkhidmatan dapat diberikan. Isu kritikalnya adalah bagaimana untuk mencirikan

corak trafik punca agar peroutan QoS yang cekap dan boleh percaya dapat dilakukan.

Untuk tujuan ini, satu skim kawalan peroutan QoS pada satu nod penghantar adalah

dicadangkan.

1.1 RANGKAIAN AD HOC, KEGUNAAN DAN CABARAN

Menurut Schollmeier et al. (2002), rangkaian ad hoc ditakrifkan sebagai sistem

rangkaian tanpa wayar penganjuran-diri. Ia merupakan perhubungan tanpa wayar yang

dihasilkan oleh peranti-peranti bergerak setara tanpa bantuan infrastruktur berpusat.

Rangkaian ad hoc berkeupayaan untuk menyedia dan menyurai dengan segera, dengan

setiap nod tengah berkeupayaan menjadi penghala kepada nod lain untuk satu kerja

penghantaran paket data dari nod punca kepada nod destinasi. Dengan sokongan

peranti mudahalih, seperti telefon selular, Personal Digital Assistant (PDA), dan

Pocket PC, perhubungan boleh berlaku tanpa batasan lokasi. Matlamat pembinaan

rangkaian tanpa wayar ad hoc, menurut Haartsen et al. (1998), adalah untuk

menyediakan kepada pengguna capaian maklumat sementara mereka sedang bergerak.

Lebih daripada itu, kegunaan rangkaian ad hoc tanpa wayar adalah pelbagai meliputi

aktiviti pengkomputan bergerak (contohnya permainan berbilang-pemain,

persidangan, dan menyemak lewa maklumat), pengilangan, operasi mencari-dan-

2

menyelamat, penderiaan jarak jauh, dan juga strategi ketenteraan. Secara umumnya,

rangkaian ad hoc dicirikan oleh lebar jalur terbatas, pautan berubah kapasiti, dan

topologi berubah masa. Dua teknologi komunikasi tanpa wayar telah dikenalpasti oleh

Johansson et al. (2002) berupaya menawarkan perangkaian ad hoc, iaitu IEEE802.11

WLAN dan IEEE802.15 Bluetooth. Setiap satu memberikan kelas perkhidmatannya

yang tersendiri tetapi saling melengkapi. Terdapat beberapa perbezaan arkitektur dan

perlaksanaan di antara keduanya. Bluetooth tidak membenarkan komunikasi langsung

di antara dua nod hamba walaupun keduanya berada di dalam sel yang sama.

Spesifikasi Bluetooth v1.0B (SIG Bluetooth 1999) menetapkan bahawa pembentukan

piconet mestilah berasaskan kepada strategi dipacu-induk, iaitu nod induk mengawal

sejumlah nod-nod hamba di dalam satu piconet. Jika nod destinasi berada di luar

kawasan liputan piconet, perhubungan berbilang hop akan dilakukan dengan nod

jambatan menjadi penghubung. Dengan kaedah komunikasi dipacu-induk ini,

rangkaian berbilang laluan di dalam topologi Bluetooth tidak dapat dihasilkan.

Bluetooth juga mempunyai sumber rangkaian yang sangat terhad dan bersekutu

dengan beberapa kekangan. Ini adalah kerana Bluetooth adalah rangkaian kuasa-

rendah, kapasiti-rendah, kos-rendah, dan hanya sesuai untuk komunikasi jarak dekat.

Oleh itu, terdapat peluang dan cabaran teknikal untuk mengkaji, merekabentuk, dan

membina suatu skim kawalan peroutan QoS yang cekap dan boleh percaya merentasi

rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth yang dinamik.

1.2 ISU PEROUTAN QoS

Menurut Cheong dan Lai (1999), kualiti perkhidmatan (Quality of Service, QoS)

ditakrifkan oleh ITU-T sebagai prestasi suatu perkhidmatan yang menentukan darjah

kepuasan pengguna. Menurut Crawley et al. (1998) pula, QoS bermakna menyediakan

satu set keperluan perkhidmatan kepada aliran trafik pada ketika trafik tersebut akan

dihantar melalui rangkaian. Kebanyakan kepustakaan mentakrifkan QoS sebagai

perjanjian perkhidmatan di antara pengguna/aplikasi dengan rangkaian dalam

menyediakan suatu tahap kualiti perkhidmatan yang boleh diterima. Dengan adanya

QoS, suatu komponen rangkaian dapat memberikan jaminan perkhidmatan seperti

yang diminta oleh pengguna. Sementara itu, peroutan adalah keperluan asas sistem

rangkaian yang membenarkan paket data dihantar dari nod punca ke nod destinasi

3

merentasi suatu topologi rangkaian. Menurut Kuipers et al. (2003), peroutan

ditakrifkan sebagai tugas mencari laluan di dalam suatu topologi rangkaian. Peroutan

melibatkan dua entiti, iaitu protokol peroutan dan algoritma peroutan. Protokol

peroutan menguruskan perubahan-perubahan di dalam proses peroutan. Umpamanya,

merekodkan keadaan rangkaian dan sumber yang ada, dan menyebarkan maklumat ini

kepada keseluruhan rangkaian. Algoritma peroutan pula memgunakan maklumat ini

untuk mengirakan pautan/laluan yang mengoptimumkan suatu kriteria atau memenuhi

kekangan. Seterusnya, peroutan QoS ditakrifkan sebagai mekanisma peroutan yang

membina laluan berdasarkan kepada maklumat saluran, yang kemudiannya laluan

akan dipilih mengikut keperluan QoS aliran trafik.

Sesay et al. (2004) telah menyatakan bahawa peroutan adalah isu utama di

dalam rangkaian ad hoc tanpa wayar, tidak terkecuali rangkaian Bluetooth. Kenyataan

ini disokong oleh Toh et al. (2004) yang menyatakan bahawa peroutan adalah cabaran

teknikal paling utama kerana protokol peroutan rangkaian berwayar Internet tidak

boleh digunapakai ke atas rangkaian ad hoc tanpa wayar. Rangkaian tanpa wayar

memerlukan protokol peroutan yang berbeza bersesuaian dengan sifat yang

diwarisinya. Menurut Chen dan Oh (1999), untuk memberikan sokongan peroutan

QoS, maklumat keadaan pautan seperti lengah, lebar jalur, kos, kadar kehilangan, dan

kadar ralat di dalam rangkaian mesti boleh diperolehi dan diuruskan. Walau

bagaimanapun, untuk memperoleh dan menguruskan maklumat ini di dalam rangkaian

tanpa wayar adalah sukar disebabkan oleh sumber-sumber terbatas pada nod dan

rangkaian, pergerakan nod-nod, masuk-keluar nod-nod di dalam rangkaian, serta sifat

topologi tanpa wayar yang dinamik dan rapuh.

Persoalan asas mengenai peroutan QoS adalah bagaimana untuk mencari

laluan boleh laksana di dalam topologi rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth yang

berubah mengikut masa dan yang mempunyai sumber terbatas. Umumnya, pautan

tanpa wayar adalah terdedah kepada punca ralat yang mengakibatkan kualiti pautan

akan berbeza pada masa berlainan. Peroutan QoS yang adaptif kepada kekangan

adalah jawapan kepada persoalan ini.

4

1.3 ISU TRAFIK BERLETUSAN

Kebanyakan aplikasi pengguna hari ini adalah berbentuk multimedia interaktif, masa

nyata, dan berkelajuan tinggi. Trafik jenis ini, contohnya multimedia berasaskan-web,

persidangan audio/video, dan perkhidmatan video-atas-permintaan akan bersekutu

dengan kebolehubahan yang tinggi. Frost dan Melamed (1994), Paxson dan Floyd

(1995), Park et al. (1996), dan Willinger et al. (1997) telah membuktikan bahawa

proses ketibaan paket-paket pada satu nod penerima mempunyai kebolehubahan yang

tinggi dalam apa juga skala masa dengan varians dan min tak-terhingga. Ini bermakna,

trafik multimedia interaktif adalah berletusan. Penemuan tersebut turut mendapati

bahawa masa antara-ketibaan paket-paket tidak lagi menuruti taburan Poisson, tetapi

membentuk taburan berekor-berat menuruti hukum kuasa, seperti taburan Pareto.

Seterusnya, telah dibuktikan oleh Leland et al. (1994) bahawa trafik berletusan

mempunyai gelagat serupa-diri. Suatu trafik dikatakan serupa-diri apabila trafik

tersebut sukar dibezakan daripada versi terskalanya (yang diperolehi dengan

mempuratakan trafik asal pada skala masa berbeza). Crovella dan Bestavros (1997)

pula telah membuktikan bahawa taburan berekor-berat memberi aruhan kepada

terjadinya sifat serupa-diri di dalam aliran trafik. Juga, seperti yang dibuktikan oleh

Taqqu et al. (1997), tindihan beberapa punca ON/OFF berekor-berat tak-bersandar

boleh menghasilkan trafik serupa-diri. Fenomena trafik serupa-diri ini dikenali sebagai

‘letusan di dalam corak letusan’. Gelagat serupa-diri memberi kesan langsung ke atas

pengurusan trafik, prestasi sistem rangkaian, dan kemampuan protokol sokongannya.

Ringkasan kesan ini boleh didapati daripada hasil kerja Bashforth dan Williamson

(1998). Salah satu daripadanya adalah kelakuan dan ciri trafik punca berletusan yang

memberi kesan ke atas kerja pendimensian rangkaian dan pengunjuran prestasi,

seperti yang dinyatakan oleh Dinh et al. (1998).

Untuk memperolehi keputusan peroutan QoS yang cekap dan boleh percaya di

dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth, trafik berletusan mestilah terlebih

dahulu dicirikan supaya corak trafik dapat diperihalkan. Dengan perihalan-trafik,

keperluan QoS daripada aplikasi dapat ditentukan dan sumber tepat rangkaian dapat

diagihkan. Keperluan ini disokong oleh AhleHagh et al. (2003) yang menyatakan

bahawa permodelan tepat ke atas beban trafik yang ditawarkan adalah langkah

5

pertama ke arah pengoptimuman algoritma pengagihan sumber. Nossenson dan Attiya

(2004) pula menegaskan bahawa pencirian yang mengambilkira gelagat serupa-diri

adalah penting untuk mendapatkan analisis tepat terhadap suatu pengukuran prestasi

sistem. Malah Leland et al. (1994) menyatakan bahawa jika telah diketahui data

masukan kepada suatu baris gilir adalah serupa-diri, maka dua perkara pasti akan

berlaku, iaitu lengah akan meningkat dan saiz penimbal juga akan meningkat.

Skim Token Bucket boleh digunakan untuk mencirikan trafik punca

berletusan. Token Bucket diparameterkan dengan parameter-parameter bersesuaian,

yang dengannya aliran trafik keluaran akan dipastikan mematuhi kontrak trafik.

Bagaimanapun, kontrak trafik mestilah telah terlebih dahulu dipersetujui di antara

aplikasi dan penyedia rangkaian. Satu set parameter trafik punca dan parameter QoS

yang membentuk suatu perihalan-trafik akan menentukan keperluan bagi suatu

penyambungan yang akan dibuat. Dengan kata lain, Token Bucket membenarkan

perundingan QoS dan pengagihan sumber demi memberikan jaminan QoS kepada

aplikasi serta trafiknya. Satu prinsip terpenting dalam membina perihalan-trafik adalah

ia seharusnya diwakili dengan bilangan parameter yang seminimum mungkin.

Bilangan parameter yang banyak akan hanya meningkatkan kekompleksan perihalan-

trafik, yang akhirnya menyebabkan lengah penghantaran. Sementara itu, kerja oleh

Jiang et al. (2001) telah mengesahkan bahawa tiada perbezaan ciri di antara trafik

berwayar dan trafik tanpa wayar dari segi kebolehannya untuk mempunyai gelagat

serupa-diri di dalam aliran trafiknya. Asalkan sahaja aliran trafik dijanakan secara

berpaket, peluang untuk berletusan tetap ada. Oleh itu, kaedah pengendalian trafik

berwayar yang sama boleh digunapakai ke atas trafik tanpa wayar.

1.4 PERNYATAAN MASALAH

Salah satu masalah yang dihadapi oleh rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth adalah

berkaitan dengan peroutan QoS yang cekap dan boleh percaya, sedangkan ianya

mempunyai sumber yang terbatas dan perlu dioptimumkan. Kecekapan peroutan boleh

dicapai dengan pengagihan tepat sumber rangkaian berdasarkan corak trafik punca

yang diperhatikan pada nod penghantar. Secara prinsipnya, jaminan QoS hanya dapat

diberikan dengan adanya sumber yang telah ditempah. Bagaimanapun, letusan di

6

dalam trafik punca memberi kesan ke atas fungsi peroutan kerana sumber tidak dapat

dinyatakan dengan tepat. Kebolehpercayaan peroutan melalui suatu pautan atau laluan

pula mungkin boleh dicapai dengan memilih pautan atau laluan dengan kualiti terbaik.

Pencirian trafik punca dilihat mampu memberikan penyelesaian kepada

masalah kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas keputusan-keputusan peroutan QoS

untuk trafik berletusan. Dengan mencirikan corak trafik punca, suatu perihalan-trafik

dihasilkan, yang dengannya keperluan tepat QoS untuk trafik punca dapat ditentukan.

Seperti yang dinyatakan oleh Jadoon dan Harle (1995) yang menyatakan bahawa

pendimensian optimum parameter-parameter Token Bucket dan mekanisma policing

yang berkesan sangat bergantung kepada ciri-ciri trafik punca dan keperluan QoSnya.

Kenyataan ini disokong oleh Jeong et al. (1999), jika ciri sekaitan yang wujud

di dalam aliran trafik dapat diambilkira dalam penempahan dan pengagihan sumber,

ini akan menuju kepada mekanisma kawalan trafik yang berkesan. Bagaimanapun,

menurut Dinh et al. (1998), trafik berletusan sukar untuk dimodelkan dan dicirikan.

Seterusnya, menurut Tang dan Tai (1999), walaupun trafik punca dapat dimodelkan,

cabaran utama dalam kerja pencirian trafik adalah untuk menerbitkan parameter-

parameter Token Bucket bagi suatu aliran trafik yang diperhatikan daripada corak

trafik puncanya. Juga, Keshav (1998) yang menyatakan bahawa pemilihan parameter-

parameter perihalan-trafik bersesuaian yang dapat mencirikan dengan baiknya suatu

trafik punca adalah satu tugas yang sukar. Lebih daripada itu, Erramilli et al. (1996)

pula menyatakan bahawa kesukaran paling asas dalam memodelkan trafik punca

berletusan adalah bagaimana untuk memilih parameter-parameter yang bersifat

lengkap (parsimony) yang dengan jayanya dapat menjelaskan keperluan sistem

walaupun dengan hanya bilangan parameter yang minimum. Tambahan pula, seperti

yang dinyatakan oleh Li (2002), pencirian trafik adalah satu proses yang sangat

bersandar kepada aplikasi dan sensitif kepada kes yang dikaji. Malah, setakat hari ini

belum wujud lagi satu kaedah pencirian trafik umum dan piawai yang boleh

digunapakai ke atas semua aplikasi dan ke atas apa juga kes. Pernyataan ini disokong

oleh Glasmann et al. (2000) yang menyatakan bahawa tiada prosedur piawai boleh

digunakan untuk menentukan parameter-parameter Token Bucket. Oleh itu, dalam

menyediakan kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas keputusan peroutan QoS pada

satu nod penghantar di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth, dua masalah

7

khusus berikut (yang berkait dengan proses pencirian trafik) perlu terlebih dahulu

diselesaikan:

i. Penerbitan model matematik untuk skim kawalan peroutan QoS yang dapat

memperihalkan ciri-ciri trafik masukan berdasarkan corak trafik punca

berletusan, dan yang juga mengambilkira ciri tertentu paket yang dikendalikan

serta kualiti saluran penghantaran yang digunakan, sehingga parameter-

parameter sedar-QoS Token Bucket yang optimal dapat ditentukan.

ii. Berdasarkan model matematik pencirian trafik (i) di atas, satu parameter faktor

penentu yang dapat mengawal prestasi sistem dengan tepat perlu dicari supaya

kadar kehilangan paket yang rendah, lengah penghantaran yang singkat,

penggunaan rangkaian yang tinggi, dan celusan pautan/laluan yang stabil dapat

dihasilkan, sehingga kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas skim kawalan

peroutan QoS dapat ditunjukkan. Julat nilai bagi parameter penentu tersebut

juga perlu ditentukan.

1.5 OBJEKTIF TESIS

Berdasarkan keperluan untuk mengendalikan trafik punca berletusan di dalam

rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth yang berkekangan, tetapi perlu menyediakan

suatu tahap perkhidmatan yang cekap dan boleh percaya untuk fungsi peroutannya,

maka berikut ini adalah objektif yang ingin dicapai daripada kerja penyelidikan tesis:

i. Mengkaji kaedah dan protokol peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa wayar

ad hoc Bluetooth.

ii. Memodelkan pencirian trafik punca untuk pembangunan skim kawalan

peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth.

iii. Menilai prestasi model pencirian trafik.

iv. Menilai prestasi skim kawalan peroutan QoS.

8

Dengan kecekapan dan kebolehpercayaan yang ditawarkan oleh skim kawalan

peroutan QoS tersebut, rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth dijangka akan

mempunyai peluang lebih baik untuk menjadi penyelesai kepada masalah meter-

terakhir. Dengan modul bersaiz kecil, yang mana ianya amat sesuai untuk

dipasangkan kepada peranti bergerak, ini akan membenarkan pengkomputan

ubiquitous direalisasikan.

1.6 SKOP DAN HAD KAJIAN

Kajian tesis akan memberikan tumpuan kepada isu-isu berikut.

i. Memerhatikan corak dan kelakuan trafik punca berletusan yang diterima oleh

suatu nod, yang kemudian menghantarkannya kepada satu nod lain, hop demi

hop. Bagaimanapun, kajian dibataskan hanya kepada trafik daripada jenis

paket jalur dasar Asynchronous Connection-less (ACL) sahaja, dan tidak jenis

Synchronous Connection-oriented (SCO), kerana kebanyakan aplikasi

Bluetooth menggunakan paket data jenis ini. Tambahan pula, paket SCO data

audio boleh disiar terus dari lapisan Baseband melepasi skim Segmentation

and Reassembly (SAR).

ii. Mengkaji penggunaan skim Token Bucket dan Pengawal Penghantaran dalam

menyediakan suatu tahap kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas fungsi

kawalan peroutan QoS pada satu nod penghantar. Kajian dilakukan untuk

melihat prestasi skim Token Bucket dalam mencirikan trafik punca berletusan

dan Pengawal Penghantaran dalam membuat keputusan peroutan QoS dan

penyesuaian yang diperlukan.

iii. Menganalisis keupayaan paket-paket jalur dasar ACL jenis DH5, DH3 dan

DH1 dalam menyediakan kecekapan dan kebolehpercayaan peroutan QoS

dalam topologi rangkaian Bluetooth. Dengan maklumat keupayaan setiap jenis

paket dapat diberikan, penawaran perkhidmatan terbeza melalui kejuruteraan

trafik boleh dilaksanakan. Bagaimanapun, paket-paket DM5, DM3 dan DM1

tidak digunakan kerana paket-paket ini menawarkan kecekapan dan

kebolehpercayaan yang rendah berbanding paket-paket DH5, DH3 dan DH1.

9

1.7 HIPOTESIS

Merujuk kepada masalah kawalan peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa wayar

ad hoc Bluetooth yang berubah-masa dan terbatas-sumber, satu hipotesis telah

diformulasikan dan dinyatakan sebagai berikut:

Dengan mencirikan trafik punca serta mengambilkira kecekapan jenis

paket dan kualiti semasa saluran penghantaran, maka keputusan

peroutan QoS oleh skim kawalan peroutan pada satu nod penghantar

akan memberikan satu tahap kecekapan dan kebolehpercayaan peroutan

yang lebih baik.

1.8 SUMBANGAN TESIS

Setelah menyemak kepustakaan dan terbaik dalam pengetahuan pengarang, berikut

adalah sumbangan-sumbangan daripada kerja penyelidikan ini.

i. Satu punca penyebab kepada terjadinya letusan di dalam aliran trafik punca

telah dapat dikenalpasti. Bilangan paket yang terhasil daripada peruasan

protokol SAR ke atas kerangka-kerangka surih video adalah penyebab kepada

terjadinya letusan. Penemuan ini menambahkan satu lagi punca kepada senarai

penyebab gelagat serupa-diri. Penemuan ini dibincangkan pada Bab IV.

ii. Satu skim kawalan peroutan QoS yang baru untuk rangkaian tanpa wayar

ad hoc Bluetooth telah dibangunkan, yang mempertimbangkan trafik punca

berletusan, serta mengambilkira kualiti semasa saluran penghantaran dan

kecekapan jenis paket yang dikendalikan, demi menyediakan kecekapan dan

kebolehpercayaan ke atas fungsi peroutan QoS. Skim ini dimodelkan pada Bab

III dan disimulasikan pada Bab V.

iii. Satu model matematik yang ditambahbaik telah diterbitkan yang dapat

memperihalkan corak trafik punca berdasarkan gelagat serupa-diri, kecekapan

jenis paket, dan kualiti saluran penghantaran. Perihalan-trafik yang dihasilkan

mengandungi hanya dua parameter sahaja tetapi mampu memberikan

10

kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas suatu tugas kawalan peroutan QoS.

Model ini dibincangkan pada Bab III dan disimulasikan pada Bab V.

iv. Satu set data perkhidmatan terbeza ke atas paket-paket jalur dasar ACL telah

dikenalpasti dan disediakan. Dengan adanya set data ini, pendekatan DiffServ

yang ingin disekutukan ke dalam rangkaian Bluetooth melalui penawaran jenis

paket dapat dilaksanakan. Set data ini disediakan melalui simulasi pada Bab V.

Kemajuan dan sumbangan daripada kerja kajian tesis ini telah dikemukakan melalui

beberapa pembentangan kertas kerja di persidangan peringkat antarabangsa seperti

yang dinyatakan pada Lampiran E.

1.9 STRUKTUR TESIS

Bab I membincangkan isu peroutan QoS dan trafik berletusan daripada aplikasi

multimedia interaktif dan masa-nyata di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc dan

cabaran yang dihadapi oleh rangkaian Bluetooth. Objektif kajian juga dibincangkan.

Bab II mempersembahkan kajian kepustakaan ke atas kerja-kerja penyelidikan

berkaitan peroutan QoS di dalam rangkaian ad hoc secara umumnya, dan di dalam

rangkaian Bluetooth secara khusus. Bab III menjelaskan model sistem dan model

matematik untuk skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan. Bab IV

membincangkan kehadiran dan penyebab kepada gelagat serupa-diri di dalam aliran

trafik punca berletusan. Kesan skim peruasan ke atas trafik jenis ini juga

dibincangkan. Bab V menyediakan larian-larian simulasi MATLAB dan menganalisis

keputusan-keputusan yang diterbitkan daripadanya merujuk kepada prestasi model

pencirian trafik dan skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan. Akhirnya, Bab VI

membincangkan sumbangan ke atas kerja-kerja penyelidikan yang telah dilakukan, di

samping mencadangkan beberapa kerja masa hadapan untuk penambahbaikan.

BAB II

KAJIAN KEPUSTAKAAN

Bab ini mengkaji kerja-kerja penyelidikan yang telah dilakukan oleh para penyelidik

lain di dalam bidang peroutan QoS rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth.

Maklumat berkaitan jenis peroutan QoS, masalah yang dihadapi, dan kaedah

penyelesaian masalah akan direkodkan. Kekuatan dan kelemahan yang wujud ke atas

setiap penyelesaian tersebut dibincangkan. Hasil kajian digunakan untuk membina

skim kawalan peroutan QoS yang cekap dan boleh dipercaya.

2.1 TEKNOLOGI RANGKAIAN TANPA WAYAR

Secara umumnya, rangkaian tanpa wayar boleh dibahagikan kepada dua jenis:

infrastruktur dan ad hoc. Di dalam rangkaian tanpa wayar jenis infrastruktur, nod-nod

berkongsi sumber rangkaian yang diuruskan oleh stesyen tapak atau titik capaian.

Pengurusan ini termasuklah pembahagian saluran dan fungsi peroutan. Oleh itu, nod-

nod hanya mempunyai logik yang mudah kerana kekompleksan sistem telah

dipindahkan ke pengurusan berpusat. Contoh rangkaian tanpa wayar infrastruktur

ialah radio bergerak selular yang beroperasi pada julat frekuensi 900 – 1800 MHz.

Radio bergerak selular memerlukan stesyen tapak untuk beroperasi. Suatu frekuensi

tertentu dipilih untuk memberikan liputan kepada semua nod-nod bergerak di dalam

kawasan selnya. Hubungan di antara nod-nod di dalam sel akan dilakukan melalui

stesyen tapak, sementara hubungan dengan nod pada sel lain akan dilakukan dengan

teknik perayauan melalui stesyen-stesyen tapak. Oleh itu, secara teknikalnya,

infrastruktur radio bergerak selular tidak mampu memberikan sistem rangkaian

ad hoc. Sebaliknya, rangkaian ad hoc terdiri daripada nod-nod autonomous, di mana

setiap nod berupaya mengendalikan pembahagian sumber dan peroutan di dalam

12

rangkaian secara sendirian. Contoh rangkaian ad hoc adalah rangkaian kawasan

setempat tanpa wayar (Wireless Local Area network, WLAN) yang beroperasi pada

frekuensi radio 2.4 GHz daripada jalur Industrial-Scientific-Medical (ISM). Rangkaian

ad hoc WLAN membenarkan nod-nod bergerak secara bebas di dalam jarak 100 meter

di antara mereka dan membenarkan penyambungan langsung di antara nod-nod sama

taraf secara rakan-ke-rakan. Satu lagi contoh perlaksanaan rangkaian ad hoc dan telah

dikenalpasti sebagai pelengkap kepada WLAN adalah rangkaian Bluetooth.

Dengan adanya peranti pengkomputan mudahalih, bersaiz kecil, ringan, dan

cekap-tenaga, ianya boleh dipasangkan kepada pakaian atau aksesori badan lainnya.

Hasilnya ialah wearable network seperti yang dipelopori oleh Mann (1995) yang

membina kacamata dilengkapi dengan paparan dan kamera. Melalui artikelnya, Ashok

dan Agrawal (2003) membincangkan kemajuan yang telah dicapai oleh teknologi

rangkaian jenis ‘atas-badan’ ini. Toh et al. (2004) pula menyatakan bahawa rangkaian

ad hoc tanpa wayar adalah kekunci kepada keupayaan sokongan kombat pada masa

hadapan. Ianya memerlukan peroutan data yang cekap, berkesan, dan boleh dipercayai

untuk tujuan penyampaian maklumat strategi ketenteraan. Rajah 2.1 pula

menggambarkan kawasan liputan dan lebar jalur Bluetooth berbanding dengan

kawasan liputan dan lebar jalur yang diberikan oleh teknologi tanpa wayar lainnya.

Jadual 2.1 pula memberikan perbezaan ciri-ciri untuk setiap jenis teknologi tanpa

wayar yang terdapat di dalam pasaran.

Rajah 2.1 Kawasan liputan oleh teknologi tanpa wayar

Sumber: Van der Zee & Heijenk 2001

Leba

r jal

ur

Liputan

Blu

etoo

th

Infr

a re

d

DECT GSM

GPRS

UMTS WLAN

13

Jadual 2.1 Penawaran teknologi tanpa wayar

Teknologi tanpa wayar

Kadar bit maksimum Julat frekuensi Jarak liputan

Bluetooth 724 kbps 2.4 GHz 10 – 100 m Infra merah < 4 Mbps > 1014 Hz 10 cm – 2 m IEEE 802.11b (WLAN)

1 Mbps 11 Mbps

2.4 GHz 50 – 550 m 50 – 160 m

3G (WCDMA) 144 kbps (kenderaan) 384 kbps (pejalan kaki) 1 – 2 Mbps (pegun)

1.885 – 2.2 GHz

CDPD 19.2 kbps 1.8 – 2.5 GHz UWB 55, 110 & 200 Mbps 3.1 – 10.6 GHz 8 – 20 m HiperLAN/2 54 Mbps 5 GHz 100 – 250 m HomeRF 11 Mbps 2.4 GHz 50 m

Sumber: Ashok & Agrawal 2003

2.2 RANGKAIAN AD HOC TANPA WAYAR

Menurut Jubin dan Tornow (1987), rangkaian ad hoc tanpa wayar muncul buat kali

pertamanya pada tahun 1972 melalui projek Defence Advanced Research Project

Agency (DARPA) dan dikenali sebagai rangkaian paket radio PRNet. Kemunculan

pengkomputan ubiquitous dan perkembangan peranti mudahalih telah menonjolkan

kepentingan rangkaian ad hoc bergerak yang dikenali sebagai Mobile Ad Hoc Network

(MANET) ke suatu tahap yang lebih matang. Satyanarayana (2001) dan

Chlamtac et al. (2003) telah memberikan takrifan kepada rangkaian ad hoc tanpa

wayar bergerak sebagai sistem teragih yang mengandungi nod-nod bergerak tanpa

wayar yang dengan bebasnya dan secara dinamik menganjurkan dirinya kepada

topologi rangkaian sembarangan dan sementara, dengan membenarkan peranti saling

berkomunikasi tanpa perlu ada infrastruktur komunikasi tetap. Umumnya, rangkaian

ad hoc mempunyai ciri-ciri utama berikut: tiada pengurusan berpusat, nod bergerak

berbekalkan kuasa bateri, ruang liputan kecil (kuasa penghantaran yang rendah),

rangkaian data paket-tersuis, dan berbilang hop. Oleh itu, untuk wujudnya rangkaian

ad hoc, setiap nod perlu saling berkerjasama dalam keadaan teragih untuk

menyediakan fungsi-fungsi asas rangkaian.

14

Berikutan daripada perkembangan MANET, terdapat kemajuan yang ketara

dalam segmen rangkaian jenis ad hoc ini. Rangkaian kawasan setempat tanpa wayar

melalui piawaian IEEE 802.11 telah digunakan untuk menghubungkan komputer-

komputer mudahalih secara tanpa wayar kepada rangkaian tempatannya.

Bagaimanapun, konsep asas WLAN tidak sepenuhnya menggambarkan rangkaian ad

hoc penganjuran-diri. Oleh itu, boleh dijangkakan dengan mudah bahawa penerimaan

konsep rangkaian ad hoc bergerak akan lebih meluas kerana sifat kebolehlenturannya

dan pengurusan rangkaiannya yang telus.

2.3 RANGKAIAN AD HOC TANPA WAYAR BLUETOOTH

Pembangunan Spesifikasi Bluetooth v1.0B (Bluetooth SIG 1999) telah memulakan

langkah sepenuhnya kepada perlaksanaan rangkaian ad hoc tanpa wayar penganjuran-

diri kerana ianya boleh menyediakan dan menganjurkan suatu rangkaian tanpa

infrastruktur tetap dan pengurusan berpusat. Seperti yang dijelaskan oleh

Cordeiro et al. (2004) bahawa Wireless Personal Area Network (WPAN) Bluetooth

telah dapat menyediakan penyambungan ubiquitous dan pengkomputan persendirian

kepada pengguna-pengguna bergerak. Rangkaian Bluetooth secara semulajadi telah

berjaya menempatkan dirinya di dalam takrifan rangkaian ad hoc kerana

penyambungan sembarangan boleh dilakukan melalui inquiry, scan dan page untuk

membentuk suatu sistem rangkaian terkecil Bluetooth yang dipanggil piconet. Suatu

piconet mengandungi sekurang-kurangnya satu nod induk dan satu nod hamba.

Bilangan maksimum nod-nod hamba aktif adalah tujuh yang dikawal secara berpusat

oleh nod induk. Untuk tujuan menampung lebih banyak nod-nod hamba dan

pengembangan rangkaian, scatternet boleh dibentuk dengan menghubungkan dua atau

lebih piconet dengan berkongsi nod jambatan. Dengan Bluetooth, satu set n nod-nod

boleh membentuk topologi piconet atau scatternet dengan berbagai cara yang tidak

ditentukan hanya oleh jarak di antara dua nod seperti yang terdapat pada WLAN.

Spesifikasi Bluetooth telah menjelaskan dengan tepat bagaimana komunikasi

data dilakukan di antara nod induk dengan nod hamba di dalam suatu piconet.

Bagaimanapun, komunikasi di antara nod-nod di dalam scatternet tidak dinyatakan

secara terperinci dan ini membenarkan penyelidik membangunkan sendiri cara

15

komunikasi mengikut kriteria tertentu bagi mencapai matlamat kecekapan dan

kebolehpercayaan yang diinginkan. Isu spesifikasi scatternet yang tidak ditakrifkan ini

telah dibincangkan dengan mendalam oleh Gu´erin et al. (2001) dengan menyentuh

beberapa masalah teknikal yang berkaitan dengannya, seperti pembinaan topologi dan

penjadualan. Seterusnya, Gu´erin et al. (2003) telah membincangkan secara khusus

masalah pembinaan topologi terhubung di dalam rangkaian ad hoc Bluetooth dengan

melihatnya dari perspektif algoritma. Walaupun Spesifikasi Bluetooth v2.0 (Bluetooth

SIG 2004) telah dikeluarkan dan diharapkan memberi penyelesaian kepada masalah

pembinaan topologi scatternet, tetapi Jung et al. (2005) mendapati bahawa masalah

tersebut masih tetap wujud. Jika isu topologi ini tidak diperjelaskan, ia akan memberi

kesan langsung ke atas kecekapan peroutan data di dalam scatternet. Bagaimanapun,

dilihat dari sudut positif, ia memberi banyak peluang penyelidikan kepada bagaimana

suatu peroutan yang cekap boleh dibinakan ke atas topologi yang rapuh dan

berkekangan.

Di dalam sistem rangkaian Bluetooth, nod induk adalah pengawal kepada

semua komunikasi di dalam piconet. Hubungan terus hamba-ke-hamba tidak

dibenarkan. Setiap komunikasi daripada satu nod hamba penghantar kepada satu nod

hamba penerima mestilah melalui dan mendapat kelulusan daripada nod induk.

Kaedah penghantaran ini dikenali sebagai komunikasi dipacu-induk. Jika melibatkan

scatternet, komunikasinya mungkin akan berbentuk hamba-induk-jambatan-hamba.

Telah dibuktikan oleh Vergetis et al. (2005) bahawa cara komunikasi ini

menyebabkan pembentukan topologi terhubung yang kompleks dan menyentuh

banyak isu-isu teknikal, apatah lagi apabila melibatkan rangkaian ad hoc yang

dinamik. Sebahagian daripada persoalan yang timbul adalah:

i. Bagaimanakah suatu nod memilih peranannya (induk atau hamba)?

ii. Ke piconet mana seharusnya suatu nod bergabung?

iii. Berapa bilangan nod hamba seharusnya boleh diterima oleh suatu nod induk?

iv. Kepada berapa piconet seharusnya nod jambatan terhubung?

v. Bolehkah suatu nod induk menjadi nod hamba di dalam piconet yang lain?

16

Jawapan kepada setiap persoalan di atas perlu diterjemahkan kepada rumus

matematik supaya ruang penyelesaian topologinya dapat dibatasi dan

pengkomputannya adalah boleh laksana dengan tidak mengambil sumber rangkaian

secara berlebihan. Telah ditunjukkan oleh Bhagwat dan Rao (1999) bahawa semakin

banyak bilangan nod-nod (induk dan hamba) dan bilangan tepian pada suatu topologi,

maka kerja menyenaraikan bilangan topologi akan semakin sukar, kompleks, dan

memakan sumber. Kajian oleh Vergetis et al. (2005) juga mendapati bahawa

Bluetooth mengalami cabaran algoritma asasi walaupun untuk satu tugas peroutan

yang mudah. Contohnya, untuk menentukan samada wujud atau tidak paling kurang

satu topologi terhubung yang memenuhi kekangan Bluetooth adalah NP-hard. Mereka

berpendapat bahawa rangkaian ad hoc Bluetooth hanya sesuai untuk sistem rangkaian

bersaiz kecil sahaja.

Terdapat dua jenis pautan komunikasi di antara mana-mana dua nod di dalam

rangkaian ad hoc tanpa wayar bergerak Bluetooth, iaitu fizikal dan logikal. Pautan

fizikal wujud jika dua nod berada di dalam jarak komunikasi di antara mereka yang

ditentukan oleh kekuatan kuasa isyarat dan jejari liputan. Arahan inquiry, scan, dan

page digunakan dalam proses membentuk pautan fizikal. Sementara itu, pautan

logikal wujud hasil daripada perlaksanaan protokol pembinaan topologi Bluetooth.

Mudahnya, topologi logikal hanya boleh dibina jika telah wujud terlebih dahulu

pautan fizikal di antara nod-nod di dalam rangkaian. Di atas topologi logikal inilah

graf-graf rangkaian boleh dihasilkan.

Graf-graf scatternet boleh berbentuk sama ada bipartite atau bukan-bipartite.

Graf bipartite adalah graf dimana mercu-mercu boleh dibahagikan kepada dua set

sehinggakan tiada tepian menghubungkan mercu-mercu di dalam set yang sama.

Dengan graf bipartite, satu set mercu mewakili induk dan satu lagi set mewakili

hamba-hamba. Oleh itu, graf scatternet di mana tiada nod induk dibenarkan menjadi

nod jambatan adalah bipartite. Sebaliknya, graf scatternet bukan-bipartite adalah graf

yang mengandungi sekurang-kurangnya satu induk jambatan. Rajah 2.2 memberikan

lakaran graf bipartite dan bukan-bipartite.

17

Rajah 2.2 Graf scatternet a) bipartite, b) bipartite dengan tiada induk

sebagai jambatan, c) bukan-bipartite

Sumber: Zussman & Segall 2004

Pembinaan graf bipartite adalah sangat diharapkan kerana menurut Bhagwat

dan Rao (1999), dengan graf jenis ini pembinaan teknik penyenaraian topologi yang

cekap boleh dicapai. Jika graf bukan-bipartite terhasil, penyelesaian kepada masalah

pembinaan topologi akan menjadi sangat kompleks, dan pastinya menjurus kepada

masalah NP-complete. Kepada satu masalah lain pula, kajian oleh Zussman dan Segall

(2004) mendapati bahawa penyediaan kapasiti rangkaian Bluetooth akan menjadi

lebih kompleks jika graf topologi scatternet adalah bukan-bipartite. Seterusnya, kerja

berkaitan penjadualan ke atas scatternet oleh Kim et al. (2003) telah menunjukkan

bahawa kecekapan penjadualan dapat dicapai jika topologi scatternet adalah

berbentuk graf bipartite. Jika dilihat dari perspektif yang sedikit berbeza, penjadualan

boleh diterjemahkan sebagai proses peroutan yang membenarkan penghantaran paket

data dilakukan daripada satu nod kepada datu nod yang lain. Jelas, graf bipartite boleh

memainkan peranan untuk mencapai prestasi terbaik peroutan. Oleh itu, amatlah

penting bagi algoritma pembinaan topologi scatternet mengelak daripada membentuk

graf bukan-bipartite.

Seterusnya, menurut Gu´erin et al. (2003), adalah mustahak supaya sub-graf

yang dihasilkan berbentuk spanning-tree. Graf spanning-tree ditakrifkan sebagai sub-

graf terhubung yang tidak mempunyai gelung dan merentangi semua mercu-mercu di

dalam graf. Ini adalah kerana graf jenis ini akan membenarkan penghalaan trafik ke

hadapan berlaku daripada nod punca ke nod destinasi melalui topologi rangkaian.

a) b) c)

Induk Hamba Hamba yang juga jambatan

Induk yang juga jambatan

18

Juga diperhatikan bahawa suatu nod hamba tidak dibenarkan mengusahakan

penghantaran data, dan ini hanya boleh berlaku jika ia telah terlebih dahulu ditinjau

oleh nod induk. Apabila nod induk menghantar paket tinjau pada slot bernombor

genap, nod hamba akan memberikan sambutan segara kepada nod induk dengan

menghantar data pada slot bernombor ganjil. Hubungan ini terjadi samada dalam mod

simetri atau tak-simetri. Cara komunikasi ini tidak menyediakan nod hamba dengan

banyak pilihan selain daripada membuat pautan pada ketika nod-nod hamba ditinjau

oleh nod induk. Spesifikasi Bluetooth juga telah menentukan bahawa hanya terdapat

satu pautan fizikal yang wujud di antara dua nod untuk membentuk graf terhubung.

Suatu graf ditakrifkan sebagai graf terhubung jika wujud satu laluan di antara dua

nod.

Dengan wujudnya masalah-masalah yang telah dibincangkan di atas, adalah

penting agar sumber-sumber rangkaian yang terbatas dapat digunakan secara optimal

apabila kerja-kerja peroutan QoS dilakukan di atas topologi rangkaian tanpa wayar ad

hoc Bluetooth.

2.4 PEROUTAN DI DALAM RANGKAIAN AD HOC BERGERAK

Tidak seperti rangkaian Internet, sambungan di antara nod-nod di dalam rangkaian ad

hoc tanpa wayar bergerak boleh berubah mengikut masa dan tempat. Satu laluan yang

telah dibina pada masa tn mungkin tidak kekal lama dan akan berubah pada masa

berikutnya tn+1. Pergerakan nod-nod di dalam rangkaian adalah punca utama yang

menyebabkan topologi tanpa wayar tidak begitu stabil berbanding dengan topologi

Internet. Oleh itu, untuk menyediakan kemudahan komunikasi di dalam infrastruktur

rangkaian berubah-masa dan berubah-ruang, suatu protokol peroutan adaptif sangat

diperlukan yang dapat menyesuaikan keperluan peroutan mengikut kekangan dan

batasan yang wujud. Ini termasuk juga kerja peroutan-semula apabila pautan yang

sedia ada mengalami keadaan putus-sambungan. Di dalam rangkaian ad hoc bergerak,

suatu nod adalah bergerak bebas dan berupaya menjadi penghala kepada nod-nod

yang lain. Menurut Royer dan Toh (1999), terdapat dua kategori utama peroutan untuk

rangkaian ad hoc bergerak: pra-komputan (dipacu-jadual) dan atas-permintaan

19

(dimulakan-punca). Ini digambarkan oleh Rajah 2.3 dengan memberikan pengkelasan

protokol-protokol peroutan ad hoc tanpa wayar.

Rajah 2.3 Pengkelasan protokol peroutan multihop untuk rangkaian ad hoc

Sumber: Royer & Toh 1999

Pra-komputan mengira terlebih dahulu laluan-laluan ke semua destinasi dan

memastikan laluan-laluan tersebut sentiasa dikemaskini, yang mana maklumat ini

disimpan di dalam suatu jadual peroutan pada setiap nod. Pengemaskinian jadual

peroutan adalah perlu untuk melambangkan topologi rangkaian terkini, dan kerja ini

memerlukan penggunaan lebarjalur yang agak signifikan. Peroutan pra-komputan

wujud dalam dua bentuk, iaitu rata dan hierarki. Peroutan rata memerlukan setiap nod

menyelenggara suatu jadual peroutan yang mengandungi semua nod-nod di dalam

rangkaian. Oleh itu, peroutan rata tidak mampu mengembang untuk menampung

rangkaian bersaiz besar. Peroutan hierarki pula menyusun nod-nod kepada struktur

gugusan hierarki. Bagaimanapun, peroutan hierarki hanya boleh berkembang dengan

baik untuk rangkaian tetap, seperti yang didakwa oleh Sharony (1996). Oleh itu,

peroutan hierarki tidak sesuai untuk rangkaian ad hoc bergerak kerana menentukan

kedudukan nod, menyelenggara pangkalan data kedudukan nod, dan menyelenggara

gugusan yang sentiasa berubah telah terbukti sukar untuk dilakukan. Tambahan pula,

ianya menyebabkan bebanan pengisyaratan yang tinggi sedangkan lebarjalur adalah

sangat terbatas.

Peroutan atas-permintaan pula dimulakan oleh nod punca yang akan mencari

laluan di dalam topologi rangkaian hanya apabila diperlukan. Kaedah yang digunakan

Protokol Peroutan Berbilang hop untuk Rangkaian Ad hoc Tanpa wayar

Pembanjiran Proaktif (Dipacu-jadual)

Reaktif (Atas-permintaan)

Hibrid

DSDV OLSR WRP DSR AODV TORA ABR ZRP LANMAR SSR

20

ialah dengan cara membanjirkan kuiri kepada semua nod-nod yang terdapat didalam

rangkaian. Pearlman dan Haas (1999) menggunakan kaedah ini di dalam protokol

Zone Routing yang dibinanya. Paket kuiri akan mengingati nod-nod perantara yang

dilaluinya. Nod-nod yang mengetahui bagaimana hendak mencapai nod destinasi akan

menghantar semula maklumat laluan yang terkumpul di dalam paket kuiri kepada nod

punca. Laluan-laluan akan sentiasa dikemaskini selama tempoh pengaliran suatu

paket. Sehingga hari ini, peroutan atas-permintaan masih menjadi pilihan atas dasar

keupayaannya untuk berkembang menampung saiz rangkaian besar. Kaedah peroutan

ini memberikan ruang lebarjalur yang lebih baik kerana paket-paket kawalan hanya

dihantar apabila sambungan rangkaian diperlukan. Bagaimanapun, kerja banjiran kuiri

dan penyelenggaraan laluan dibatasi oleh sifat semulajadi saluran tanpa wayar yang

rapuh dan terdedah-ralat.

Jadual 2.2 memberikan perbandingan di antara protokol jenis atas-permintaan

dengan jenis dipacu-jadual. Setiap satu jenis peroutan di atas mempunyai kekuatan

dan kelemahan masing-masing. Bagaimanapun, kerja oleh Willekens (2001) telah

membuktikan bahawa protokol jenis atas-permintaan lebih sesuai untuk digunakan di

dalam rangkaian ad hoc tanpa wayar berbanding dengan jenis dipacu-jadual. Ini

adalah kerana lebihan untuk melaksanakan protokol dipacu-jadual adalah sangat

tinggi demi memastikan maklumat jadual sentiasa terkini.

Jadual 2.2 Perbandingan di antara peroutan pro-aktif dan reaktif Parameter Atas-permintaan Dipacu-jadual Kesediaadaan maklumat peroutan

Diadakan apabila diperlukan Sentiasa ada tanpa mengira samada diperlukan atau tidak

Falsafah peroutan Mendatar Kebanyakannya mendatar

Kemaskini laluan berkala

Tidak diperlukan Diperlukan

Pengendalian pergerakan

Menggunakan pencarian laluan setempat seperti ABR dan SSR.

Memberitahu nod-nod lain untuk mencapai jadual peroutan yang konsisten

bersambung …

21

… sambungan

Pengisyaratan trafik yang dijanakan

Membesar dengan pergerakan laluan aktif yang bertambah (seperti dalam ABR)

Lebih besar daripada yang terdapat pada peroutan atas-permintaan

Sokongan QoS Sebilangan kecil saja yang boleh menyokong QoS, walaupun kebanyakannya menyokong jarak terpendek

Kebanyakannya mengambil jarak terpendek sebagai metrik QoS

Sumber: Royer & Toh 1999

Dengan mengambil yang terbaik di antara keduanya, peroutan hibrid dibina

dengan mempunyai sifat lebih adaptif kepada persekitaran dan kehendak peroutan.

Moustafa dan Labiod (2003) menyatakan bahawa peroutan hibrid mempunyai

beberapa kelebihan: lebih mudah berkembang, kos pencarian lebih terhad dan

maklumat peroutan boleh didapati di dalam zon-zon terdekat. Di samping itu, terdapat

juga kelemahannya iaitu masa pendam yang lama untuk peroutan antara-zon dan akan

memakan sumber rangkaian apabila saiz zon bertambah besar.

Terdapat juga beberapa skim peroutan rangkaian ad hoc tanpa wayar lain yang

mempunyai keistimewaan tersendiri tetapi menyerupai salah satu daripada kategori

pada Jadual 2.2. Contohnya, Tschudin et al. (2004) telah mencadangkan satu skim

peroutan yang sedikit menyimpang dari perlaksanaan biasa tetapi mirip kepada

protokol Ad hoc On-Demand Vector (AODV). Ianya tidak memerlukan pembaikkan

laluan, penyelenggaraan laluan, dan ingatan sorok. Selain itu, Lim et al. (2005) pula

mencadangkan suatu peroutan ad hoc yang berasaskan kepada kedudukan nod-nod

melalui sistem perantara yang dikenali sebagai Global Positioning System (GPS).

Bagaimanapun, kaedah ini memerlukan peranti tambahan dan ini akan menambahkan

kekompleksan kepada fungsi peroutan. Juga terdapat satu cadangan kritikal oleh

Zhang dan Chen (2001) di mana kerja peroutan tidak memerlukan pembinaan dan

penyelenggaraan topologi rangkaian serta jadual peroutan. Bagaimanapun, ianya

hanya dipersembahkan sebagai analisis matematik.

22

Kesemua jenis-jenis protokol di atas adalah unisiar, di mana penghantaran data

dilakukan melalui hanya satu laluan bermula dari titik penghantar ke titik penerima.

Multisiar mempunyai kelebihan tersendiri yang dapat mengurangkan penggunaan

lebarjalur bagi suatu penyebaran data yang berbilang salinan, di samping

menyediakan kebolehpercayaan kepada data yang dihantar. Bagaimanapun,

melaksanakan multisiar di dalam rangkaian tanpa wayar adalah sesuatu yang sangat

sukar untuk dicapai kerana topologinya sentiasa berubah mengikut masa serta sifat

saluran tanpa wayar yang rapuh serta terdedah kepada ralat. Terdapat beberapa

protokol yang dicadangkan untuk multisiar. Di antaranya ialah Multicast Ad Hoc On-

Demand Distance Vector (MAODV) dan On-demand Multicast Routing Protocol

(ODMRP), yang masing-masingnya berasaskan kepada topologi pokok dan mesh.

Secara ringkasnya, adalah penting untuk suatu protokol peroutan menyediakan

tugas penghantaran data yang cekap dan boleh dipercayai melalui suatu pautan di

antara satu pasangan nod penghantar-penerima supaya mesej-mesej dapat dihantar

dengan selamat dan tepat masa ketibaannya.

2.5 PEROUTAN QoS DI DALAM RANGKAIAN AD HOC BERGERAK

Dalam menyediakan perkhidmatan aplikasi multimedia interaktif melalui saluran

tanpa wayar, adalah amat penting parameter-parameter QoS seperti yang diminta oleh

aplikasi dipenuhi sehingga terdapat keseimbangan di antara bilangan pengguna yang

diberi perkhidmatan dengan tingkat kepuasan yang dicapai. Sokongan daripada

beberapa skim lain seperti kawalan kemasukan yang cekap, pengurusan sumber yang

optimal, dan kawalan ralat yang baik amat diperlukan untuk mencapai matlamat

tersebut. Dari perspektif teknologi, perkhidmatan multimedia masa hadapan

memerlukan kapasiti lebih besar, kecekapan spektrum lebih baik, kelajuan lebih

tinggi, dan perkhidmatan terbeza. Bagaimanapun, keperluan teknologi ini tidak dapat

dipenuhi oleh rangkaian Bluetooth. Perlaksanaan aspek QoS di dalam persekitaran

tanpa wayar adalah suatu tugas yang sangat sukar tetapi kritikal. Kesukarannya adalah

kerana dengan set ad hoc di mana topologi rangkaian sentiasa berubah mengikut masa

dan nod-nod sentiasa bergerak mengikut lokasi, penyediaan dan pencapaian QoS

dengan tahap memuaskan sukar untuk direalisasikan sepenuhnya. Menurut Alkahtani

23

et al. (2003), isu QoS boleh dibahagikan kepada dua bahagian, iaitu spesifikasi QoS

dan peroutan QoS. Spesifikasi QoS bertujuan menyelidik dan menyatakan apakah

keperluan yang diminta untuk QoS, dan seterusnya mengkuantitikan mereka dengan

tepatnya. Di pihak lain, peroutan QoS adalah berkenaan dengan kerja memilih suatu

laluan boleh laksana dari nod punca ke nod destinasi untuk tujuan penghantaran data

dengan dikekangi oleh beberapa batasan tetapi disyaratkan untuk memenuhi tuntutan

QoS. Di samping itu, pada masa yang sama pengoptimuman penggunaan sumber-

sumber rangkaian perlu dilakukan.

Kertas kerja oleh Leong dan Zhuang (2002) telah menjelaskan tentang betapa

sukarnya untuk menyediakan jaminan QoS-keras melalui Call Admission Control

(CAC) disebabkan oleh pergerakan peranti, trafik multimedia berbeza, dan spektrum

radio yang terbatas. Zanella et al. (2003) juga menerangkan masalah yang sama dan

mencadangkan algoritma CAC yang menyediakan QoS-lembut sebagai ganti kepada

skim penjadualan berasaskan-keutamaan dan mekanisma tempahan sumber yang

kompleks. Rangka kerja ‘three-tier’ telah dikemukakan oleh Jin et al. (2004) yang

menggunakan tiga algoritma berlainan tetapi saling berkerjasama untuk menyediakan

peroutan QoS-lembut di dalam MANET. Kesukaran dalam menyediakan peroutan

QoS di dalam rangkaian ad hoc telah dibincangkan oleh Toh et al. (2004). Secara

umumnya, semua protokol yang sesuai digunakan dalam Internet tidak sama sekali

sesuai untuk digunakan di dalam rangkaian tanpa wayar. Contohnya, Open Shortest

Path First (OSPF) dan Routing Information Protocol (RIP) tidak mampu

mengendalikan pergerakan peranti-peranti di dalam rangkaian ad hoc.

Oleh kerana keperluan QoS adalah berbagai, maka kerja peroutan berasaskan

QoS telah dikenalpasti sebagai masalah NP-complete dan tidak boleh diselesaikan

dengan algoritma mudah. Masalah NP-complete ini telah diperjelaskan oleh Wang dan

Crowcroft (1996) yang secara ringkasnya mendapati tidak wujudnya polinomial masa

untuk perlaksanaan algoritma peroutan QoS tersebut. Puri dan Tripakis (2002) telah

memperjelaskan mengenai kaedah pembinaan algoritma peroutan dengan kekangan

berbilang, yang mana penyelesaiannya mempunyai berbagai tingkat kekompleksan

dan darjah ketepatan yang berbeza-beza.

24

Menurut Lee and Gerla (2001), dengan keadaan rangkaian ad hoc tanpa wayar

yang dinamik dan tanpa kawalan berpusat, membina penyambungan QoS menjadi

lebih sukar jika dibandingkan dengan rangkaian selular. Kenyataan ini disokong oleh

Lin (2001). Untuk mengatasi kesukaran ini, telah wujud cadangan supaya tugas

peroutan QoS tidak hanya dilakukan oleh suatu lapisan sahaja daripada tindan

protokol tanpa wayar. Ia seharusnya melibatkan beberapa lapisan yang saling

berkerjasama, terutama dari lapisan Physical, Data Link, Network, dan Transport.

Maklumat peroutan dikongsi di antara tindan protokol untuk mengurangkan keperluan

sumber, di samping mencapai kecekapan dan kebolehpercayaan. Disebabkan oleh

prestasi rangkaian tanpa wayar yang sangat bergantung kepada pergerakan nod-nod,

konfigurasi multihop, masalah terminal tersembunyi, dan keadaan pautan, maka Maltz

(1999) mencadangkan supaya peroutan di dalam rangkaian ad hoc dilakukan mengikut

arkitektur adaptif, dan bukannya jaminan QoS hujung-ke-hujung. Ertinya, berbanding

dengan penyediaan tempahan aliran yang tetap, adalah lebih elok jika perkhidmatan

usaha-terbaik disediakan. Lin dan Huang (2004) pula menyimpulkan bahawa prestasi

algoritma peroutan laluan-berbilangan adalah lebih baik berbanding algoritma

peroutan laluan-tunggal, dengan syarat pergerakan nod-nod tidak begitu banyak.

Bagaimanapun, topologi laluan-berbilang tidak mungkin dapat disediakan oleh

rangkaian Bluetooth. Apa yang boleh dilakukan hanyalah mengoptimumkan

penggunaan laluan-tunggal yang disediakan itu supaya kecekapan dan

kebolehpercayaan dapat dicapai.

Berasaskan kepada penjelasan di atas, tesis ini mencadangkan pendekatan

adaptif bagi pembinaan suatu skim kawalan peroutan QoS, yang mana ianya akan

digunakan oleh nod penghantar dalam memilih pautan terbaik untuk dijadikan sebagai

pautan penghantaran. Pemilihan akan bergerak dari satu hop ke satu hop yang lain.

Keseluruhan pautan akan membentuk satu laluan lengkap menghubungkan pasangan

nod punca-destinasi. Pendekatan adaptif, menurut Saarinen et al. (2002), diperlukan

untuk mengirakan pautan-pautan yang optimal. Juga, penyesuaian sebenarnya

memerlukan kerjasama rapat dan interaksi dengan berbagai lapisan dari tindan

protokol sepertimana yang diketengahkan oleh Setton et al. (2005). Akhir sekali, skim

kawalan peroutan ini akan digabungkan dengan protokol piawai Internet Engineering

Task Force (IETF) untuk pengoperasian yang lengkap.

25

2.6 PEROUTAN DI DALAM RANGKAIAN AD HOC BLUETOOTH

Dipercayai bahawa cadangan peroutan di dalam rangkaian ad hoc Bluetooth scatternet

telah pertama kalinya dibuat oleh Bhagwat dan Segall (1999). Ia menggunakan

Routing Vector Method (RVM) sebagai asas protokol peroutan. Milanovic et al. (2001)

pula telah membangunkan skim peroutan ke atas rangkaian penderiaan Bluetooth,

yang mana fungsi peroutan diagihkan kepada mikropengawal. Kemudiannya ia diikuti

oleh Choi dan Choi (2002) yang menggunakan Dynamic Source Routing (DSR) untuk

peroutan di dalam scatternet. Mereka memperkenalkan tindan protokol Blueroute

yang terletak di antara Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) dan

Host-Computer Interface (HCI) untuk menyokong kerja peroutan di dalam rangkaian

ad hoc Bluettoth. Suatu skim peroutan yang dipanggil Bluetooth Scatternet Routing

(BSR) telah dimajukan oleh Kargl et al. (2003) untuk penghantaran mesej suara

dengan menggunakan paket baseband SCO sahaja melalui scatternet. Satu kerja yang

menyatukan peroutan dan penjadualan slot-masa telah dimajukan oleh Shek dan

Kwok (2003) untuk memberikan penyelesaian kepada peroutan berbilang-hop.

Perlaksanaannya memerlukan empat mekanisma berlainan untuk mengatasi masalah

berbeza dan menggunakan AODV sebagai protokol peroutan asasnya. Bagaimanapun,

kaedah ini dilihat menambahkan kos-lebihan yang membebankan. Seterusnya, kerja

oleh Song et al. (2004) telah mencadangkan skim peroutan yang dipanggil Bluetooth

Master-Managed Routing (BMR) dengan mengambilkira pergerakkan nod-nod di

dalam topologi scatternet yang dinamik. Dengan menyelitkan konsep fuzzy dalam

penyediaan dan penyelenggaraan jadual peroutan untuk sesuatu zon,

Huang et al. (2005) mencadangkan Zone Routing Protocol (ZRP) untuk scatternet.

Satu kajian telah dibuat oleh Willekens (2001) dengan membandingkan

prestasi tiga kelas protokol peroutan ad hoc di dalam rangkaian Bluetooth: DSDV

(dipacu-jadual), AODV (atas-permintaan) dan ZRP (hibrid). Hasil kajian mendapati

AODV lebih berkesan untuk rangkaian ad hoc berbanding dengan DSDV. Dapat

diperhatikan bahawa kesemua protokol peroutan yang dibincangkan di atas hanya

menyediakan fungsi asas peroutan dan tidak meyelitkan sama sekali elemen QoS

dalam perlaksanaannya.

26

2.7 PEROUTAN QoS DI DALAM RANGKAIAN AD HOC BLUETOOTH

Masalah peroutan QoS boleh dinyatakan secara formalnya sebagai berikut. Menurut

Korkmaz et al. (2002), suatu topologi rangkaian boleh diwakilkan sebagai graf

berarah G = (V, E) di mana V adalah set nod-nod dan E adalah set pautan-pautan.

Setiap pautan bersekutu dengan permintaan QoS yang boleh dibahagikan kepada dua

jenis, iaitu bertambahan atau berpendaraban. Andaikan setiap pautan (u, v) ∈ E

mempunyai dua permintaan QoS bertambahan bukan-negatif w1(u, v) dan w2(u, v).

Jika diberikan dengan dua kekangan c1 dan c2, permasalah yang timbul adalah

bagaimana untuk mencari satu laluan p dari nod punca s ke satu nod destinasi t

supaya w1(p) ≤ c1 dan w2(p) ≤ c2, di mana ∑ ∈=

pvuvuwpw

),( 11 ),()( dan

∑ ∈=

pvuvuwpw

),( 22 ),()( .

Masalah ini dikenali sebagai masalah pemilihan Multi-Constrained Path

(MCP). Suatu laluan yang memenuhi syarat MCP dikatakan sebagai laluan boleh

laksana. Masalah kata putus MCP telah dikenalpasti sebagai masalah NP-complete,

seperti yang dibincangkan oleh Jaffe (1984). Dengan kata lain, tiada algoritma

polinomial-masa yang cekap yang dengan pastinya boleh mencari suatu laluan boleh

laksana yang dikekangi oleh dua kekangan. Untuk menyelesaikan masalah NP-

complete, pendekatan algoritma heuristik atau penghampiran selalunya digunakan.

Bagaimanapun, kebanyakan algoritma ini mengalami samada kos pengkomputan yang

berlebihan atau rendah prestasi. Terdapat beberapa laluan bolehlaksana yang

menghubungkan s dan t. Masalah MCP berubah menjadi Multi-Constrained Optimal

Path (MCOP) jika laluan optimal dipilih di antara laluan-laluan bolehlaksana tersebut.

Kriteria nilai optimum mungkin boleh ditentukan oleh jarak dilalui (kiraan hop),

lengah, kadar kehilangan paket, dan sebagainya.

Sistem rangkaian terkecil di dalam Bluetooth dikenali sebagai piconet. Untuk

memenuhi permintaan QoS di dalam piconet, Spesifikasi Bluetooth v1.0B (Bluetooth

SIG 1999) telah menyediakan konfigurasi QoS. Secara khusus, arahan-arahan Link

Manager Protocol (LMP) digunakan untuk mengkonfigurasi julat tinjau yang

bertujuan menyediakan perkhidmatan QoS kepada lapisan atasannya. Bagaimanapun,

27

menurut Kim et al. (2003), kaedah penyediaan QoS di dalam scatternet tidak

dinyatakan sama sekali oleh spesifikasi tersebut. Secara khusus, isu-isu penyegerakan

di antara piconet yang membentuk scatternet telah tidak dinyatakan dengan jelas.

Rajah 2.4 menggambarkan rangka kerja sokongan QoS umum di dalam piconet yang

boleh dilaksanakan di antara nod induk dan nod hamba. Halangan ini tentunya

menyukarkan cadangan pembinaan algoritma peroutan yang melibatkan scatternet.

Bagaimanapun, konfigurasi ini telah memberi peluang kepada perekabentuk sistem

untuk memahami keperluan QoS di dalam scatternet dengan lebih mendalam.

Rajah 2.4 Rangka kerja QoS umum Bluetooth

Sumber: van der Zee & Heijenk 2001

Pada suatu nod hamba, Resource Requester (RR) menerima trafik dan

keperluan QoS untuk suatu aliran QoS dari lapisan atasan. Sebagai contoh, spesifikasi

trafik TSpec yang terkandung di dalam mesej RSVP dimajukan kepada RR.

Berdasarkan kepada trafik ini dan keperluan QoS, RR mengeluarkan suatu permintaan

tempahan untuk sumber-sumber kepada Resource Manager (RM) yang berada pada

nod induk. Apabila permintaan itu diterima, entiti RR akan menyediakan parameter-

parameter konfigurasi kepada entiti Resource Allocation (RA) setempat. Perhubungan

di antara RR dan RM membolehkan tempahan dibuat ke atas sumber-sumber rangkaian

dan saluran tanpa wayar untuk suatu aliran QoS di dalam piconet. Suatu aliran QoS

ditakrifkan sebagai aliran trafik satu-hala di antara dua peranti Bluetooth. RR membuat

permintaan sumber-sumber bagi pihak trafik QoS kepada RM. Kemudiannya, RM

Lapisan atas Lapisan atas Trafik dan

keperluan QoS

Pengkelas Peminta Sumber

Pengurus Sumber

Pengagihan Sumber

Pengagihan Sumber

Pengkelas

Konfigurasi Konfigurasi

Permintaan Sumber

Hamba Induk

28

menguruskan sumber-sumber yang diminta, dan seterusnya membuat keputusan

samada menerima atau menolak permintaan sumber-sumber tersebut. Tempahan

sumber akan dilakukan sebelum memulakan penghantaran data QoS, dan tempahan

tersebut akan dibatalkan apabila aliran QoS ditamatkan. Tempahan sumber di dalam

piconet adalah mudah dilaksanakan kerana tugas ini diberikan secara khusus kepada

nod induk, dan nod induk mampu memberikan layanan ke atas permintaan sumber.

Bagaimanapun, tempahan sumber di dalam scatternet adalah lebih kompleks

disebabkan ianya melibatkan piconet berlainan dan sambungan-sambungan hop yang

berubah mengikut masa.

Sistem rangkaian ad hoc Bluetooth dengan komunikasi dipacu-induk dan

berhalakan-pautan mempunyai topologi berbeza berbanding rangkaian ad hoc WLAN.

Faktor-faktor berikut dipercayai mempengaruhi dan memberi kesan ke atas prestasi

skim kawalan peroutan QoS di dalam rangkaian Bluetooth:

i. Bilangan hop dilalui. Seperti yang didakwa oleh Kallo et al. (2004), suatu

scatternet akan dapat beroperasi secara berkesan jika bilangan piconet

kendaliannya adalah kurang daripada 6. Semakin besar saiz scatternet (yang

ditentukan oleh bilangan piconet), semakin banyak bilangan hop yang perlu

ditempuhi oleh suatu kerja penghantaran paket daripada nod punca ke nod

destinasi. Setiap hop mengenakan masa prosesan, dan kesannya ialah lengah

peroutan.

ii. Bilangan nod-nod di dalam piconet. Spesifikasi Bluetooth v1.0B (1999)

menetapkan bahawa suatu piconet hanya dibenarkan mempunyai bilangan

maksimum 8 nod daripada sejumlah 256 nod-nod berkeupayaan untuk berada

di dalam mod active, sementara nod-nod lainnya perlu berada di dalam samada

mod park atau mod sniff. Bilangan nod yang banyak akan meningkatkan

lengah prosesan, umpamanya lengah daripada pertukaran mod dan lengah

daripada penjadualan intra-piconet. Jika melibatkan scatternet, penjadualan

inter-piconet juga menyumbang secara langsung kepada lengah prosesan.

Lengah ini memberi kesan kepada prestasi skim peroutan QoS.

29

Sehingga kini hanya terdapat sebilangan kecil sahaja kerja penyelidikan dan

pembangunan yang telah dilakukan ke atas protokol peroutan QoS di dalam topologi

scatternet. Berikut ini dibincangkan beberapa kerja penyelidikan yang terdapat di

dalam kepustakaan berkaitan dengan peroutan QoS di dalam rangkaian ad hoc

Bluetooth.

2.7.1 Adaptive Cluster-based Routing with QoS Support (ACRQ)

Barua dan Chakraborty (2002) telah memajukan protokol peroutan QoS yang

dipanggil Adaptive Cluster-based Routing with QoS Support (ACRQ) yang mengambil

maklumat tidak-lengkap mengenai tahap QoS sebagai asas pencarian laluan di dalam

topologi Bluetooth. Maklumat tidak-lengkap ini diberikan pemberat mengikut

kebarangkalian bahawa setiap maklumat itu adalah benar. ACRQ mempergunakan

sifat Medium Access Control (MAC) dipacu-induk untuk membuat keputusan peroutan

QoS dan berdasarkan kepada topologi bergugusan. Dengan kaedah peroutan

bergugusan ini, ACRQ dikatakan boleh berkembang sejajar dengan saiz scatternet.

Juga dikatakan bahawa algoritma penggugusan teragih ACRQ boleh memilih kepala

gugusan dengan hanya satu pusingan pertukaran mesej sahaja.

2.7.2 Peroutan Cekap Tenaga

Prabhu dan Chockalingam (2002) telah memasukkan elemen QoS kuasa bateri yang

ada pada suatu peranti Bluetooth sebagai metrik kos dalam memilih laluan di dalam

scatternet. Dua teknik dicadangkan untuk memanjangkan jangkahayat rangkaian:

1) melalui pertukaran peranan induk-hamba berdasarkan tahap kuasa bateri, dan

2) kawalan kuasa berdasarkan jarak. Pertukaran peranan dicadangkan kerana nod

induk sentiasa berkerja keras melayan sebilangan nod-nod hamba, dan ini

menyebabkan nod induk cepat kehilangan tenaga. Dengan pertukaran peranan,

jangkahayat rangkaian dapat dipanjangkan. Kuasa bateri juga dapat dijimatkan dengan

memilih kuasa penghantaran berdasarkan jarak di antara mereka. Celusan yang

berpatutan sebanyak 120 kbps/piconet dicapai melalui scatternet 5 piconet.

Bagaimanapun, hubungan di antara dua nod di dalam rangkaian Bluetooth ditentukan

oleh proses inquiry-scan-page dan kelas kuasa suatu nod. Oleh itu, bagi nod dalam

30

kelas III (jarak komunikasi 10 m dan kuasa 1 mW), ia tidak akan mampu

melaksanakan protokol ini.

2.7.3 Peroutan Soft-QoS

Peroutan QoS dengan bantuan CAC telah dicadangkan oleh Zanella et al. (2003) dan

menggunakan AODV sebagai protokol asasnya. Dalam kertas kerja tersebut, mereka

menyatakan bahawa prosedur CAC akan menentukan sama ada permintaan

penyambungan seharusnya diterima atau tidak. Sesuatu penyambungan akan diterima

jika sumber yang terdapat di sepanjang laluan memenuhi keperluan QoS dengan

kebarangkalian yang tinggi berbanding dengan sasaran kepuasan yang dinyatakan

oleh punca. Jika suatu permintaan diterima, sumber-sumber akan ditempahkan di

sepanjang laluan tersebut demi memberikan jaminan tahap perkhidmatan seperti yang

disasarkan oleh aliran trafik.

2.7.4 Peroutan DiffServ

Dalam satu kerja yang lain, Mercier dan Minet (2004) telah memperkenalkan

sokongan QoS melalui konsep DiffServ Internet ke dalam rangkaian Bluetooth. Dua

parameter telah dipilih untuk mengukur peroutan QoS: 1) darjah kepentingan mesej

dan 2) tarikh akhir penghantaran hujung-ke-hujung. Bagaimanapun, pengenalannya

hanya terbatas kepada penjadualan-intra di dalam suatu piconet, bukannya peroutan

QoS di dalam scatternet seperti yang diharapkan.

2.7.5 Peroutan berdasarkan Time-slot Leasing

Teknik peroutan yang dipanggil time-slot leasing telah dimajukan oleh Chen dan Lin

(2005) dalam usaha menyelesaikan masalah cerutan yang berlaku pada nod induk.

Dengan skim tersebut, perhubungan QoS tambahan hamba-ke-hamba secara maya

dibina untuk menghindarkan komunikasi dipacu-induk. Dengan cara ini beban proses

peroutan yang ditanggung oleh nod induk dapat dikurangkan dengan banyaknya.

Bagaimanapun, teknik ini sebenarnya telah diperkenalkan lebih awal oleh Zhang

(2002) dengan cara menyelesaikan masalah ‘transmission holding’ yang berlaku pada

31

nod induk. Jika ini dapat dilakukan, kesan langsung ke atas celusan, penggunaan

lebarjalur, dan lengah penghantaran akan dapat dirasai.

2.7.6 Peroutan berasaskan Kredit

Dengan konsep Time-slot Leasing dan masalah ‘transmission holding’ yang sama

seperti di dalam Bahagan 2.7.5, Chen et al. (2005) telah mencadangkan peroutan QoS

berdasarkan kredit. Algoritma pencarian laluan QoS dilaksanakan berdasarkan kepada

penjadualan antara-piconet. Protokol mempertimbangkan penggunaan paket-paket

berbeza kerana setiap paket menawarkan penggunaan lebarjalur berlainan. Untuk

mengatasi masalah peroutan QoS berpusat yang rapuh kepada perubahan topologi

rangkaian, peroutan QoS teragih dicadangkan digunakan bagi setiap tiga hop.

Bagaimanapun, konsep dan perlaksanaannya telah tidak dijelaskan dengan tepat.

Motivasi kerja mereka juga berdasarkan kepada andaian bahawa setiap jenis paket

akan memberikan tahap penggunaan lebarjalur yang berbeza.

2.7.7 Perbandingan Protokol-Protokol Peroutan QoS

Jadual 2.3 meringkaskan semua protokol peroutan QoS yang dibincangkan di

Bahagian 2.7.1 hingga 2.7.6 mengikut kekuatan dan kelemahan masing-masingnya.

Jadual 2.3 Perbandingan ciri-ciri protokol peroutan QoS Bluetooth

Protokol Kekuatan Kelemahan ACRQ Boleh berkembang mengikut

saiz scatternet a) Fungsi peroutan hanya boleh

digunapakai ke atas topologi bergugusan

b) Keputusan peroutan hanya dibuat oleh kepala gugusan (nod induk) sahaja

Protokol cekap tenaga

Jangkahayat rangkaian boleh dipanjangkan dengan pertukaran peranan

Hanya sesuai untuk nod dengan kuasa kelas I yang boleh menyesuaikan kuasa mengikut jarak bersambung …

32

… sambungan

Peroutan Soft-QoS Menggunakan AODV yang sedia ada

a) Terbatas kepada topologi lelurus sahaja

b) Hanya dapat menyediakan QoS lembut sahaja

Peroutan DiffServ Menyediakan perkhidmatan terbeza bagi penjadualan

Hanya untuk piconet sahaja

Peroutan Time-slot Leasing

Mengurangkan beban proses pada nod induk

Kaedah pembanjiran untuk mencari laluan hujung-ke-hujung akan mengurangkan lebarjalur saluran dengan banyaknya

Peroutan berdasarkan Kredit

Mempergunakan jenis paket berbeza untuk mencapai penggunaan lebarjalur yang cekap

a) Kaedah pembanjiran digunakan untuk mencari laluan hujung-ke-hujung

b) Hanya terbatas kepada paket DM5, DM3 dan DM1 sahaja

Dapat diperhatikan bahawa perlaksanaan penuh protokol peroutan QoS yang

dibincangkan di dalam Jadual 2.3 memerlukan maklumat berpusat yang dikendalikan

oleh suatu nod yang berada pada kedudukan tingkat teratas di dalam suatu hierarki

yang berbentuk pokok. Banyak kajian di dalam kepustakaan telah membuktikan

bahawa struktur topologi pokok memudahkan dan memberikan kecekapan ke atas

kerja peroutan. Sebahagian daripada kerja-kerja tersebut adalah daripada Zaruba et al.

(2001), Tan et al. (2002), Pagani et al. (2004), dan Kalia et al. (2000). Bagaimanapun,

topologi scatternet tidak semestinya dan tidak selalunya membentuk struktur pokok

yang membolehkan kawalan berpusat dapat dilakukan. Tambahan pula, sedia

diketahui bahawa saluran tanpa wayar adalah sangat rapuh dan terdedah kepada

banyak punca ralat. Oleh itu apabila struktur pokok ini mencapai suatu saiz yang

besar, peluang untuk terjadinya keadaan terputus-pautan adalah amat besar dan boleh

berlaku pada mana-mana titik di dalam struktur pokok tersebut. Apabila ini berlaku,

penyampaian maklumat peroutan berpusat tidak lagi boleh diharapkan dan sama sekali

tidak berkesan. Oleh itu, matlamat kecekapan dan kebolepercayaan tidak dapat

dicapai. Kajian oleh Kallo et al. (2006) menunjukkan terdapat hubungan yang kuat di

antara kiraan hop di dalam rangkaian scatternet dengan celusan dan penggunaan

tenaga, iaitu dengan mengurangkan bilangan hop di antara nod punca dan nod

33

destinasi, prestasi rangkaian boleh ditingkatkan dari segi celusan dan penggunaan

tenaga.

Berdasarkan kepada kelemahan yang wujud pada struktur penyampaian

berpusat, maka pembinaan suatu skim kawalan peroutan QoS setempat dan teragih

mengikut nod-nod yang bergerak bebas di dalam scatternet dijangkakan akan

memberikan kecekapan dan kebolehpercayaan peroutan yang diperlukan Dengan

demikian, perlaksanaan skim kawalan peroutan QoS itu tidak bersandar kepada suatu

bentuk topologi tertentu sahaja. Tambahan pula, protokol piawai MANET berasaskan

atas-permintaan seperti AODV boleh diubahsuai untuk berkerjasama dengan skim

kawalan peroutan QoS yang dicadangkan. Melalui kerja Chen et al. (2005), telah juga

terdapat keperluan untuk mempergunakan keupayaan yang ditawarkan oleh setiap satu

jenis paket demi mencapai kecekapan dan kebolehpercayaan fungsi peroutan.

2.8 PEMBINAAN LALUAN UNTUK PEROUTAN QoS

Seperti yang telah dibincangkan pada Bahagian 2.6, kaedah peroutan ‘atas-

permintaan’ bagi menyelesaikan masalah peroutan QoS di dalam rangkaian ad hoc

tanpa wayar Bluetooth mempunyai beberapa kelebihan yang nyata. Dengan kaedah

ini, laluan mestilah terlebih dahulu dibina merentasi topologi rangkaian sebelum data

aplikasi boleh dihantar dari nod punca kepada nod destinasi. Tiga paket kawalan akan

terlibat dalam membina dan menyelenggara suatu laluan penuh, iaitu Route_Request

(RREQ), Route_Reply (RREP) dan Route_Error (RERR). Satu set pautan-pautan akan

membentuk satu laluan penuh menghubungkan pasangan nod punca dan nod destinasi.

Ertinya, penyampaian RREQ akan bergerak secara hop ke hop. Oleh itu, suatu laluan

penuh adalah dinyatakan sebagai fungsi pautan individu. Terdapat beberapa versi

penyampaian paket kawalan RREQ di dalam kepustakaan.

Dengan kaedah tradisional, pembinaan laluan peroutan memerlukan paket

RREQ disiarkan oleh nod punca kepada semua nod jirannya. Penyiaran paket RREQ

ini diulangi oleh nod tengah sehingga sampai kepada nod destinasi. Ringkasnya, paket

RREQ disiarkan oleh nod punca melalui berbilang laluan di dalam topologi tanpa

wayar, dengan perantaraan beberapa nod tengah yang bertindak sebagai penghala.

34

Alamat bagi setiap nod untuk setiap laluan akan disimpan pada kepala paket RREQ.

Beberapa maklumat asas mengenai setiap laluan juga disimpan untuk tujuan pengiraan

dan membuat keputusan, umpamanya bilangan hop yang ditempuhi. Pemasa akan

dimulakan sebaik sahaja nod destinasi menerima paket RREQ yang pertama dari

mana-mana laluan. Pemasa akan membenarkan nod destinasi terus menerima

beberapa paket RREQ untuk satu selang masa yang ditetapkan. Apabila selang masa

tamat, nod destinasi akan memilih salah satu laluan terbaik mengikut kriteria tertentu,

umpamanya bilangan hop terkecil, sebagai laluan peroutan. Isyarat disampaikan

kepada nod punca dengan menghantar paket RREP yang mengandungi alamat nod-

nod bagi laluan yang dipilih. Sebaik sahaja nod punca menerima paket RREP, maka

laluan penuh terbentuk di antara nod punca dan nod destinasi. Dengan itu, laluan yang

dipilih bersedia untuk penghantaran data pengguna melaluinya.

Proses pencarian laluan akan memakan lebarjalur kerana keperluan

penghantaran paket-paket kawalan. Oleh itu, penggunaan cache secara agresif boleh

meningkatkan kecekapan dengan mengurangkan penghantaran paket-paket kawalan.

Jika ada permintaan pembinaan laluan dan ianya diterima oleh sesuatu nod tengah

yang mempunyai maklumat ke nod destinasi, maka salinan maklumat dari cache boleh

digunakan sebagai ganti kepada penghantaran permintaan melalui keseluruhan

rangkaian. Seterusnya, paket RREP akan dihantar oleh nod tengah tersebut kepada

nod punca untuk membentuk laluan. Laluan yang terbina akan berkesan untuk kerja

penghantaran data selagi ianya tidak diganggu oleh beberapa faktor penyebab seperti

pergerakan nod-nod, terputus bekalan kuasa, dan sebagainya. Jika keadaan terputus

pautan berlaku, maka paket RERR akan dihantar oleh nod-nod yang berdekatan

dengan punca berlakunya keadaan terputus pautan untuk tujuan penyambungan

semula pautan/laluan. Ia kemudiannya diikuti oleh penghantaran semula data aplikasi.

Bagaimanapun, Bluetooth mempunyai struktur topologi berbeza yang tidak

membenarkan fungsi siar dilakukan di dalam piconet. Perlu ditegaskan bahawa

komunikasi di dalam Bluetooth adalah berorientasikan pautan, dipacu induk, dan

hubungan hamba-ke-hamba tidak dibenarkan. Jelasnya, hanya wujud satu pautan

menghubungkan dua nod yang berkomunikasi. Oleh itu, kaedah pembinaan laluan

tradisional sukar untuk dilaksanakan di dalam rangkaian Bluetooth. Berdasarkan

35

topologi yang dipilih, Rajah 2.5 di bawah memberikan gambaran kepada proses

pembentukan laluan penuh yang melibatkan dua piconet dengan mencari laluan dari

nod punca A kepada nod destinasi C. A dan C adalah nod-nod induk sementara B

adalah nod jambatan.

Rajah 2.5 Proses pembentukan suatu laluan menghubungkan A dan C

Sumber: Tschudin et al. 2004

Dengan menggabungkan kaedah peroutan QoS Internet dan kaedah pembinaan

laluan dengan sokongan paket kawalan RREQ-RREP, masalah pencarian laluan

optimal QoS di dalam rangkaian ad hoc Bluetooth boleh diselesaikan.

2.9 MODEL TRAFIK PUNCA

Kebanyakan aplikasi pengguna hari ini adalah berbentuk multimedia interaktif yang

terdiri daripada gabungan audio, video, dan data, serta dipersembahkan secara dalam-

talian dan masa-nyata. Anastasi et al. (1996) telah menjangkakan perkembangan ini

dengan menyatakan bahawa trafik masa hadapan untuk komunikasi bergerak akan

bersifat interaktif. Dahlgren (2001) pula telah melihat beberapa cabaran yang akan

dihadapi oleh telefon mudahalih. Salah satu daripada cabaran tersebut adalah aplikasi

pengguna akan berubah daripada pentadbiran-telefon dan pemesejan-teks mudah

kepada aplikasi hiburan dan multimedia yang kompleks.

A

A

A A

A

B B C C

RREQ RREQ

RREP

RREP

B B C C

B C

36

Menurut Sahinoglu dan Tekinay (1999), trafik di dalam rangkaian boleh

diperhatikan dari Lapisan Aplikasi atau Lapisan Pautan. Satu sifat penting trafik

multimedia yang boleh diperhatikan dari Lapisan Pautan dan memberi kesan ke atas

prestasi sistem rangkaian adalah sekaitan trafiknya yang wujud pada skala masa

berbeza. Contohnya, masa antara-ketibaan suatu aliran trafik pada satu nod penerima

yang diperhatikan pada masa berlainan. Untuk tujuan mewakilkan trafik pada Lapisan

Pautan, model stokastik boleh digunakan dengan memodelkan proses ketibaan paket-

paket dan mencari sekaitan trafiknya. Data aplikasi interaktif lazimnya mempunyai

kadar pindahan data yang tinggi, contohnya aplikasi multimedia berasaskan-web,

persidangan audio, dan perkhidmatan video-atas-permintaan. Dengan kadar pindahan

data yang tinggi ini, Park et al. (1996) dan Willinger et al. (1997) mendapati proses

ketibaan paket-paket pada satu nod penerima mempunyai kebolehubahan yang tinggi

pada apa juga skala masa (mikrosaat, saat, minit, jam, malahan juga hari dan minggu),

dengan varians dan min tak-terhingga. Penemuan tersebut turut mendapati bahawa

masa antara-ketibaan paket-paket tidak lagi menuruti taburan Poisson seperti

lazimnya, tetapi membentuk taburan berekor-berat yang menuruti hukum kuasa. Salah

satu taburan berekor-berat yang mudah dan menuruti hukum kuasa ialah taburan

Pareto (Paxson dan Floyd 1995). Ukuran-ukuran lain di dalam kepustakaan yang

digunakan dalam menentukan taburan berekor-berat termasuklah saiz pindahan fail,

masa pindahan fail, tempoh letusan, dan saiz letusan, seperti dijelaskan oleh (Paxson

dan Floyd 1995), (Crovella dan Lipsky 1997), (Jamjoom et al. 2004), dan beberapa

penyelidik lainnya.

Bagi trafik yang taburannya berekor-berat, trafik ini akan menghasilkan

letusan. Letusan terjadi daripada peristiwa-jarang-berlaku yang kebarangkaliannya

akan berlaku tidak boleh diabaikan daripada keseluruhan statistik prestasi sistem,

umpamanya penghantaran fail yang saiznya sangat besar berbanding saiz purata. Jika

ini berlaku dengan kekerapan yang tinggi di dalam trafik teragregat, maka letusan

akan terjadi. Menurut Handel et al. (1996), letusan ditakrifkan sebagai nisbah di antara

kadar bit puncak dan kadar bit purata. Letusan dapat dicamkan melalui fenomena

ketibaan bergugusan, iaitu apabila ketibaan paket-paket cenderung untuk membentuk

gugusan dengan masa antara-ketibaan yang relatif pendek di dalam suatu gugusan

37

tetapi dipisahkan oleh julat masa yang relatif panjang di antara gugusan-gugusan.

Lazimnya, trafik interaktif multimedia bersifat berletusan pada apa juga skala masa.

Telah dibuktikan oleh Leland et al. (1994) bahawa trafik berletusan

mempunyai gelagat serupa-diri. Suatu trafik dikatakan serupa-diri apabila trafik

tersebut sukar dibezakan daripada versi terskalanya (yang diperolehi dengan

mempuratakan trafik asal pada skala masa berbeza). Dengan kata lain, serupa-diri

mempamirkan struktur yang serupa pada apa juga skala masa (saat, minit, jam, hari,

minggu). Dari perspektif stokastik, seperti siri masa, serupa-diri digunakan untuk

menerangkan struktur hubungan suatu objek yang tidak berubah apabila dilihat pada

skala masa berbeza. Hasilnya, siri masa seperti ini menunjukkan sifat berletusan pada

skala masa berlainan. Crovella dan Bestavros (1997) membuktikan bahawa taburan

berekor-berat memberi aruhan kepada terjadinya sifat serupa-diri di dalam aliran

trafik. Tambahan pula, seperti yang dibuktikan oleh Taqqu et al. (1997), tindihan

beberapa punca ON/OFF berekor-berat tak-bersandar juga menghasilkan trafik

serupa-diri. Lebih menyakinkan apabila Kant dan Won (1999) menyatakan bahawa

hanya dengan proses ketibaan berekor-berat sudah mencukupi untuk menghasilkan

gelagat serupa-diri di dalam trafiknya. Menurut Garret dan Willinger (1995), video

Motion Picture Expert Group (MPEG) termampat adalah contoh trafik bergelagat

serupa-diri. Ringkasnya, gelagat serupa-diri adalah penyebab kepada terjadinya

letusan di dalam trafik berletusan.

Trafik berletusan dengan gelagat serupa-diri juga dikatakan bersifat Long

Range Dependence (LRD). Suatu trafik dikatakan LRD jika fungsi sekaitan trafiknya

mereput secara hiperbolik menuruti hukum kuasa. Trafik LRD juga dikatakan

mempunyai kesandaran yang kuat. Oleh itu, taburan berekor-berat seperti Pareto

menyebabkan LRD pada suatu aliran trafik. Perbincangan di atas merumuskan bahawa

taburan Pareto adalah taburan yang sesuai mewakili trafik berletusan, serupa-diri, dan

LRD. Secara umumnya, fenomena trafik berletusan ini dikatakan sebagai ‘letusan di

dalam corak letusan’.

38

2.9.1 Trafik Punca Berletusan dan Kesannya

Untuk tujuan peroutan QoS yang cekap dan boleh dipercayai, trafik berletusan

mestilah terlebih dahulu dicirikan supaya corak trafik dapat diperihalkan, sumber

rangkaian tepat dapat diagihkan, dan prestasi sistem dapat ditentukan. Jika trafik tidak

dicirikan, letusan trafik yang tidak berketentuan boleh menyebabkan kehilangan

paket, lengah, dan kesesakan yang jauh lebih besar kesannya daripada yang

ditimbulkan oleh trafik tradisional. Umumnya, pencirian akan memberikan kefahaman

ke atas perlakuan trafik punca dan menerangkan keperluan QoS oleh aplikasi ke atas

suatu pautan. Seperti yang ditegaskan oleh Nossenson dan Attiya (2004), pencirian

dengan mengambilkira gelagat serupa-diri adalah penting untuk mendapatkan analisis

tepat terhadap suatu pengukuran prestasi sistem. Sebagai contoh, telah ditemui oleh

Leland et al. (1994) bahawa jika telah diketahui data masukan kepada suatu baris gilir

adalah serupa-diri, maka dua perkara pasti akan berlaku: 1) lengah akan meningkat

dan 2) saiz penimbal juga akan meningkat. Malah menurut Yousefi’zadeh (2002),

tabii kesesakan yang dihasilkan oleh model trafik serupa-diri adalah berbeza daripada

yang dijangkakan oleh model piawai. Secara tepatnya, kecekapan suatu skim kawalan

kesesakan bagi trafik berletusan adalah sangat bergantung kepada bagaimana skim

tersebut berkerja di bawah pengaruh trafik serupa-diri. Oleh itu, proses pencirian

trafik berletusan akan memerlukan model trafik yang berbeza daripada model trafik

tradisional. Selain itu, menurut Li (2002), keupayaan pencirian model trafik juga

bersandar kepada aplikasi dan kes tertentu sahaja.

Pengukuran awal untuk pencirian trafik adalah dengan menentukan tahap

serupa-diri pada suatu aliran trafik punca berletusan, yang mana ianya diukur dengan

parameter Hurst, H. Untuk bergelagat serupa-diri, nilai 0.5 < H < 1 adalah diperlukan.

Nilai H yang mendekati 1 menggambarkan darjah serupa-diri yang kuat di dalam

trafiknya. Ini juga menggambarkan bahawa trafik tersebut adalah sangat berletusan.

Oleh itu, nilai H mendekati 0.5 adalah digemari.

Skim Token Bucket boleh digunakan untuk mencirikan trafik punca berletusan

kerana skim Token Bucket berupaya menyediakan perwakilan trafik yang

berketentuan untuk suatu punca trafik berletusan melalui perihalan-trafiknya. Di

39

dalam hal ini, Token Bucket akan diparameterkan dengan parameter-parameter

tertentu yang dengannya aliran trafik keluaran akan dipastikan mematuhi kontrak

trafik. Bagaimanapun, kontrak trafik mestilah telah terlebih dahulu dipersetujui di

antara aplikasi dan penyedia rangkaian. Satu set parameter trafik dan parameter QoS

yang disekutukan kepada Token Bucket, yang dikenali sebagai perihalan-trafik, akan

menentukan keperluan parameter bagi suatu sambungan yang akan dibuat. Ertinya,

skim Token Bucket membenarkan perundingan QoS dan pengagihan sumber demi

memberikan jaminan QoS kepada aplikasi serta trafiknya. Dengan pencirian trafik, ia

akan membantu perekabentuk sistem membangunkan sistem rangkaian dan protokol

peroutan yang cekap dan boleh dipercayai. Ukuran kecekapan mungkin boleh

ditentukan melalui penggunaan lebar jalur yang tinggi, penggunaan pautan keluaran

yang memuaskan dan celusan rangkaian yang tinggi. Kebolehpercayaan pula mungkin

boleh diukur melalui kadar kehilangan paket yang rendah dan masa lengah

penghantaran paket yang singkat. Kebanyakan perihalan-trafik daripada pencirian

Token Bucket menghasilkan parameter (ρ, b), dengan ρ ialah kadar ketibaan token

dan b ialah saiz timba. Satu prinsip terpenting dalam membina perihalan-trafik adalah

ia seharusnya diwakili dengan bilangan parameter yang sedikit mungkin. Ini adalah

kerana bilangan parameter yang banyak hanya akan meningkatkan kekompleksan

perihalan-trafik tanpa kecekapan yang signifikan (Li 2002).

Telah dibuktikan oleh banyak kerja penyelidikan bahawa sifat serupa-diri akan

kekal wujud di dalam suatu aliran trafik walau apa juga mekanisma kawalan

dikenakan ke atasnya. Umpamanya, skim pengatur trafik Token Bucket didapati gagal

menghilangkan gelagat serupa-diri bagi trafik berletusan yang melaluinya. Kerja-kerja

kajian oleh Li dan Chong (1993), Neidhardt dan Erramilli (1996), Saito dan Tsuchiya

(1996), Molnar dan Vidacs (1997) dan Vamvakos dan Anantharam (1998) telah

membuktikan dakwaan ini. Oleh itu, suatu trafik serupa-diri akan terus kekal

berserupa-diri untuk beberapa siri masa berbeza. Malah, dengan mekanisma

pemultipleksan statistik, gelagat serupa-diri masih terus kekal wujud di dalam suatu

aliran trafik berletusan. Bagaimanapun, kebolehubahan relatifnya telah dapat

dikurangkan. Kerja-kerja oleh Knightly (1997), Patel dan Williamson (1997),

Erramilli et al. (1996), Knightly et al. (1995), dan Norros (1995) telah menyediakan

bukti bagi dakwaan ini. Ringkasan kesan daripada trafik serupa-diri ke atas

40

pengurusan trafik dan sistem rangkaian dinyatakan oleh Bashforth dan Williamson

(1998) sebagai berikut.

i. Gelagat serupa-diri akan kekal wujud daripada trafik teragregat berbilang

punca. Akibatnya, letusan berlaku pada apa juga skala masa dan sekaitan

positif di dalam trafik memberikan kesan buruk ke atas QoS yang ditawarkan.

ii. Kesan ke atas kadar kehilangan paket adalah kecil apabila saiz penimbal

ditingkatkan. Dengan taburan berekor-berat untuk saiz letusan, hanya dengan

saiz penimbal yang sangat besar barulah kadar kehilangan paket dapat

dikurangkan. Bagaimanapun, saiz penimbal yang besar akan mengakibatkan

lengah penghantaran paket meningkat secara mendadak.

iii. Jika rangkaian dikehendaki untuk membawa trafik serupa-diri pada tahap

penggunaan rangkaian yang tinggi, maka penurunan tahap QoS terjadi demi

memenuhi keseimbangan di antara kadar kehilangan paket dan lengah

penghantaran.

iv. Satu cara untuk menyediakan QoS berpatutan kepada nod punca adalah dengan

mengoperasikan rangkaian pada tahap penggunaan yang cukup rendah

sehinggakan kesan baris gilir dan limpahan penimbal boleh diabaikan.

Bagaimanapun, cara ini tidak mempergunakan kemudahan dan kapasiti

penghantaran dengan berkesan.

Sementara itu, kerja oleh Jiang et al. (2001) telah mengesahkan bahawa tiada

perbezaan ciri di antara trafik berwayar atau trafik tanpa wayar daripada kebolehannya

untuk mempunyai gelagat serupa-diri di dalam aliran trafiknya. Asalkan sahaja aliran

trafik dijanakan secara berpaket, peluang untuk berletusan tetap ada. Oleh itu, kaedah

pengendalian trafik berwayar yang sama boleh digunapakai ke atas trafik tanpa wayar.

Umum mengetahui bahawa semakin besar saiz letusan, semakin meningkat

kebarangkalian kehilangan paket. Trafik berletusan selalunya bersekutu dengan

gelagat serupa-diri. Jika trafik punca tidak dicirikan, gelagat serupa-diri akan

memberikan kesan buruk ke atas prestasi sistem.

41

2.9.2 Cabaran Peroutan QoS

Cabaran fungsi peroutan QoS di dalam rangkaian ad hoc adalah berkaitan dengan

kekangan daripada rangkaian dan corak trafik yang dikendalikan. Kertas kerja oleh de

Siqueira et al. (2005) menjelaskan bahawa rangkaian ad hoc tanpa wayar adalah

bersifat dinamik yang ditentukan oleh perubahan nod-nod, ketumpatan rangkaian,

bilangan nod-nod, dan topologi fizikal rangkaian. Kesemua ini memberikan cabaran

kepada tugas peroutan QoS yang cekap dan boleh dipercayai. Anastasi et al. (1996)

pula menyatakan bahawa kebanyakan aplikasi pengguna hari ini memerlukan

perkhidmatan interaktif multimedia, seperti aplikasi permainan, yang sifatnya

berletusan dan berkebolehubahan tinggi. Untuk mengendalikan trafik jenis ini, model

ketibaan trafik Poisson untuk paket suara tidak lagi sesuai digunakan. Walaupun

anggapan awal bahawa taburan Poisson sudah mencukupi untuk mewakili proses

ketibaan paket-paket data, tetapi bukti daripada beberapa kerja penyelidikan

kejuruteraan trafik daripada trafik rangkaian sebenar telah menunjukkan corak trafik

yang berbeza sama sekali. Trafik ini memerlukan permodelan trafik yang berbeza.

Leland et al. (1994) telah dikenali sebagai kumpulan penyelidik yang

bertanggungjawab terhadap penemuan bahawa taburan paket trafik daripada rangkaian

kawasan setempat (LAN) sebenarnya mempunyai taburan yang menuruti hukum

kuasa, iaitu berekor-berat. Paket trafiknya tidak lagi menggambarkan taburan Poisson.

Trafik daripada Ethernet LAN telah diperhatikan dari tahun 1989 hingga 1992, dan

didapati bahawa kelakuan fractal daripadanya tidak dapat dikesan oleh model trafik

konvensional. Kelakuan ini didapati memberi kesan langsung terhadap rekabentuk,

kawalan, dan analisa sistem rangkaian. Satu lagi keputusan penting daripada kajian

tersebut ialah dengan mengagregatkan aliran trafik akan menyebabkan peningkatan

letusan di dalam trafik tersebut dan sama sekali tidak menyeragamkannya. Kajian oleh

Paxson (1994) juga telah menunjukkan bahawa masa antara-ketibaan paket-paket

persekitaran LAN atau WAN telah menyimpang jauh dari taburan eksponen. Hasil

kajian lanjutan oleh Paxon dan Floyd (1995) menunjukkan bahawa trafik Internet

lebih cenderung untuk membentuk taburan Pareto bagi proses ketibaan paket-

paketnya dengan masa sesi dan masa antara-ketibaan bersifat berat-ekor.

42

2.9.3 Matematik Trafik Berletusan

Taburan berekor-berat ditakrifkan seperti berikut. Andaikan X ialah satu

pembolehubah rambang dengan cumulative distribution function (cdf) F(x) = P(X ≤ x)

dan complementary cdf (ccdf) )()(1)( xXPxFxF >=−= . Menurut Crovella dan

Lipsky (1997), suatu taburan F(x) dikatakan berekor-berat jika:

)()( xXPxF >= ∼ cx-α apabila x → ∞ untuk malar positif c < x, 0 < α < 2.

Dengan kata lain, suatu taburan dikatakan berekor-berat jika nisbah α−> xxXP )(

mendekati 1 apabila x → ∞ untuk α > 0. Bentuk asimptot taburan ini menuruti

hukum kuasa. Salah satu taburan berekor-berat yang paling mudah ialah taburan

Pareto, di samping Weibull dan Lognormal (Crovella dan Lipsky 1997). Taburan

Pareto mempunyai probability distribution function (pdf) yang dinyatakan sebagai:

1)( −−= ααα xkxf dengan α > 0, 0 < k ≤ x. Seterusnya, taburan Pareto ini mempunyai cdf dan ccdf masing-masingnya seperti berikut:

α)(1)()( xkxXPxF −=≤= dan α)()()( xkxXPxF =>= dengan α ialah parameter bentuk dan k ialah parameter skala (k memberikan nilai

batasan bawah bagi x).

Min bagi taburan Pareto ialah μ = αk/(α - 1) dan varians bagi taburan ialah

σ2 = αk2/(α - 1)2(α - 2). Jika α < 1, taburan akan mempunyai min tak-terhingga; jika

α < 2, taburan ini akan mempunyai varians tak-terhingga; jika 1 < α < 2, ianya

mempunyai min terhingga dan varians tak-terhingga; jika α ≥ 2, kedua-dua min dan

varians adalah terhingga. Jika variansnya tak-terhingga, maka X akan mempunyai

kebolehubahan yang tinggi. Umumnya, jika F(x) adalah berekor-berat, maka X akan

mempunyai kebolehubahan yang tinggi. Ini adalah kerana bahagian ekor taburan ini

menyusut dengan sangat perlahan. Juga diperhatikan bahawa jika α menyusut,

sebahagian besar dari probabilty mass function (pmf)-nya akan wujud pada ekor

taburan. Oleh itu, nilai α mengawal bentuk graf hiperbolik ini. Didapati bahawa

43

semakin kecil nilai α, semakin berat ekor taburan suatu siri masa. Oleh itu, nilai

α → 2 adalah lebih digemari. Rajah 2.6 menunjukkan lakaran graf taburan Pareto

berekor-berat.

α)()()( xkxXPxF =>=

Rajah 2.6 Graf taburan Pareto berekor-berat

Sumber: Nossenson & Attiya 2004

Mengambil ungkapan min μ = αk/(α - 1) dan dengan menetapkan nilai k,

parameter bentuk α boleh dikirakan, seperti yang dicadangkan oleh Silva dan Mateus

(2003). Pengiraan pantas secara dalam-talian untuk nilai α adalah amat penting demi

mencapai tahap kecekapan yang tinggi untuk suatu tugas peroutan di dalam rangkaian

ad hoc tanpa wayar seperti Bluetooth. Bagaimanapun, pengiraan tepat nilai α

memerlukan proses luar-talian dan akan memakan masa, dan mungkin tidak sesuai

untuk suatu perlaksanaan sistem masa-nyata.

Kebolehubahan tinggi yang bersekutu dengan aplikasi perkhidmatan interaktif

menghasilkan corak trafik berletusan, samada di dalam LAN mahupun WAN. Letusan

dapat dikenali melalui fenomena ketibaan bergugusan, iaitu apabila ketibaan paket-

paket cenderung untuk membentuk gugusan dengan masa antara-ketibaan yang relatif

pendek di dalam suatu gugusan tetapi dipisahkan oleh julat masa yang relatif panjang

di antara gugusan-gugusan. Dalam hal ini, masa ketibaan untuk proses ketibaan mesej

data teragregatnya adalah dianggapkan sebagai bertaburan tak-bersandar dan

serbasama (identical and independently distributed). Taburan berekor-berat daripada

trafik berletusan digambarkan pada Rajah 2.7. Graf di sebelah kiri menunjukkan

dengan jelas bahawa kebanyakan nilai-nilai pemerhatian adalah kecil tetapi bercampur

x

P(X

> x

)

0

1 α1 α2 α3 Lengkuk hiperbolik dengan α1 < α2 < α3

44

dengan beberapa nilai-nilai besar yang dikenali sebagai ‘peristiwa-jarang-berlaku’.

Kesannya ialah min sampel dan varians sampel akan disumbangkan daripada beberapa

nilai besar daripada set data tersebut, dan tidak dapat memberikan min purata. Graf

kanan pula menunjukkan kesan kebolehubahan yang tinggi ke atas statistik sampel.

Min sampel bermula di bawah min taburan (μ = 6) dan walaupun mencecah 10,000

pemerhatian, min sampel masih tidak mendekati min taburan. Apabila ini berlaku,

pengukuran tepat ke atas prestasi sistem sukar untuk dilakukan.

Rajah 2.7 a) Data sampel berletusan (α = 1.2, μ = 6) b) Min sampel

Sumber: Crovella & Lipsky 1997

Untuk Internet, Feldmann et al. (1999) menekankan betapa pentingnya untuk

memahami gelagat trafik pada tingkat penyambungannya. Proses ketibaan

penyambungan Transmission Control Protocol (TCP) menunjukkan gelagat serupa-

diri dan masa antara-ketibaan bagi penyambungan-penyambungan TCP didapati

bertaburan ekor-berat. Kesannya ialah proses ketibaan penyambungan adalah

berletusan. Ini disokong melalui kajian sesi interaktif Web oleh Jamjoom et al. (2004)

yang mengesahkan bahawa ketibaan penyambungan-penyambungan TCP pada suatu

pelayan adalah berletusan, yang jika tidak terkawal akan mengakibatkan peningkatan

penghantaran-semula. Oleh itu, mudah untuk menjangkakan bahawa kebanyakan

trafik hari ini, tidak kira apa juga jenis rangkaiannya dan jenis datanya, adalah

bersekutu dengan aplikasi interaktif berletusan yang bertaburan ekor-berat. Jangkaan

ini sebenarnya telah lebih awal dibuat oleh Harpantidou dan Paterakis (1998) yang

Pemerhatian

Nila

i

Pemerhatian

Min

sam

pel

45

menyatakan bahawa kepentingan trafik jenis ini adalah jelas dan akan menjadi sangat

signifikan untuk sistem bergerak masa hadapan.

Satu sifat penting yang wujud pada trafik berletusan dan berekor-berat ialah

gelagat serupa-diri. Istilah ‘serupa-diri’ telah pertama kalinya digunakan oleh

Mandelbrot dan Ness (1968) bagi menjelaskan proses-proses yang berkembang pada

skala masa berbeza tanpa kehilangan sifat-sifat statistik mereka. Crovella dan Lipsky

(1997) pula merujuk serupa-diri sebagai keadaan dimana fungsi sekaitan untuk suatu

siri masa menyusut menuruti hukum kuasa, menuju kepada terjadinya sekaitan positif

di antara pemerhatian-pemerhatian yang terpisah jauh. Hasilnya, siri masa seperti ini

menunjukkan sifat berletusan pada apa juga skala masa. Gelagat serupa-diri ini juga

dikenali sebagai fractal. Beberapa ukuran lain telah digunakan untuk menentukan sifat

serupa-diri, misalnya saiz fail, masa pemindahan fail, dan tempoh letusan.

Secara matematiknya, serupa-diri ditakrifkan oleh Fernandes et al. (2003)

seperti berikut. Andaikan X(t) ialah suatu siri masa ‘wide-sense stationary’, dengan

min μ, varians σ2, dan fungsi autosekaitan ρ(τ). Andaikan pula Xm(t) ialah suatu siri

masa baru yang diterbitkan dari X(t) dengan mempuratakannya dalam blok-blok saiz

tak-bertindih m. Ertinya, siri teragregat tersebut mempunyai bentuk Xm(t) =

(m-1)(Xtm-m+1 + Xtm-m+2 + …+ Xtm) dan ρm(τ) ialah fungsi autosekaitannya. Proses X(t)

dikatakan serupa-diri jika ρm(τ) = ρ(τ) untuk m = 1, 2, 3, … Khususnya, jika fungsi

autosekaitannya mempunyai bentuk ρ(τ) → τβ L(τ) untuk τ → ∞, dengan L(τ)

mereput secara perlahan kepada tak-terhingga menuruti hukum kuasa, maka proses ini

dipanggil proses serupa-diri dengan parameter Hurst H. Nilai H mengukur darjah

serupa-diri, di samping juga mengukur letusan suatu siri masa. Hubungan di

antara H dan kadar mereput β bagi fungsi autosekaitannya dinyatakan sebagai

H = 1 - β/2.

Park et al. (1996) telah membuktikan bahawa gelagat serupa-diri pada suatu

aliran trafik mempunyai kesan langsung ke atas prestasi rangkaian. Oleh itu,

pengukuran perlu dilakukan ke atas darjah serupa-diri supaya corak trafik dapat

ditentukan dan prestasi rangkaian dapat diukur. Parameter Hurst, H selalunya

digunakan untuk tujuan pengukuran darjah serupa-diri. Hubungan di antara H dan α

46

untuk suatu taburan berekor-berat Pareto ke atas siri masa antara-ketibaan dinyatakan

sebagai H = (3 – α)/2. Nilai H pada julat [0.5, 1] menunjukkan trafik tersebut adalah

serupa-diri. Nilai H yang menjauhi 0.5 dan mendekati 1 melambangkan darjah serupa-

diri yang meningkat ke atas trafik tersebut. Oleh itu, nilai H → 0.5 sangat diperlukan

untuk mendapatkan prestasi sistem yang lebih baik. Kaedah lain yang boleh

digunakan untuk mengukur letusan suatu trafik adalah melalui coefficient of variation

(cov). Seperti yang dijelaskan oleh Choi dan Silvester (2001), cov ditakrifkan sebagai

nisbah di antara sisihan piawai kepada min suatu siri masa, contohnya masa antara-

ketibaan. Dengannya, ia memberikan nilai ternormal untuk ‘bukaan’ suatu taburan dan

ini membenarkan perbandingan dibuat di antara ‘bukaan-bukaan’ tersebut,

umpamanya di antara masa antara-ketibaan paket-paket dengan kadar kehilangan

paket yang berubahan.

Cubaan kali pertama untuk menggunakan konsep fractal ke atas permodelan

trafik adalah melalui Fractional Brownian noise (FBn) sebagai ganti kepada model

tradisi berasaskan Poisson. Ia kemudiannya diperbaikki kepada Fractional Brownian

motion (FBm). Berbanding dengan FBn, FBm mempunyai kelebihan tersendiri, iaitu

adanya parameter Hurst H, yang dapat mengukur kekuatan perskalaan fractal trafik.

Seperti dinyatakan oleh Sahinoglu dan Tekinay (1999), jika 0.5 < H < 1, maka fungsi

autosekaitan untuk suatu siri masa tidak boleh dijumlahkan. Ini bererti, fungsi

autosekaitannya tidak terbatas, iaitu, Σr(k) → ∞. Siri masa jenis ini dikatakan long-

range dependence (LRD). Singkatnya, X(t) dikatakan LRD jika fungsi autosekaitan

trafiknya mereput secara hiperbolik menuruti hukum kuasa. Fungsi autosekaitan untuk

suatu proses LRD dimodelkan sebagai r(k) = crk-(2-2H), k → ∞ dengan cr ialah

pemalar positif dan H ialah parameter Hurst. Ketumpatan spektral kuasa f(v) untuk

X(t) memenuhi α−= vcvf f)( , |v| → 0 dengan cf ialah pemalar positif dan α ialah

penskalaan eksponen atau parameter bentuk.

Untuk suatu siri masa LRD, julat 0 < α < 1 diperlukan, dan hubungan di

antara H dan α dinyatakan sebagai H = 0.5(1 + α). Nilai H ≈ 1 mentafsirkan LRD

yang kuat, iaitu sekaitan yang kuat di antara hasilan-hasilan siri masa yang terpisah

jauh. Untuk siri masa tak-sekaitan, H = 0.5. Jika pula 0 < H < 0.5, maka X(t)

47

dikatakan short-range dependence (SRD). Penyelidikan oleh Gong et al. (2005)

mengesahkan penemuan terdahulu yang menyimpulkan bahawa ekor hukum kuasa,

seperti taburan Pareto, adalah penyebab kepada LRD pada suatu aliran trafik.

Perbincangan di atas merumuskan bahawa taburan Pareto adalah taburan yang sesuai

mewakili siri masa, umpamanya trafik rangkaian, yang berberat-ekor, serupa-diri, dan

LRD.

Penjana trafik ON/OFF boleh digunakan untuk menghasilkan letusan trafik

yang mempunyai taburan berekor-berat. Dengannya, masa ON, masa OFF, dan masa

antara-ketibaan di antara masa ON telah ditunjukkan oleh Crovella dan Bestavros

(1997) sebagai mempunyai taburan berekor-berat. Keadaan ON-OFF adalah berselang

dengan ON mewakili keadaan paket dijanakan mengikut kadar tetap dan OFF

mewakili keadaan tiada paket dijanakan. Tempoh masa dengan setiap aktiviti

mengambil tempat, samada ON atau OFF, seharusnya dipilih mengikut taburan yang

bergelagat LRD. Ini boleh dihasilkan dengan menentukan bahawa suatu keadaan ON

itu sangat panjang dengan kebarangkalian yang tidak boleh diabaikan.

2.9.4 Keperluan Pencirian Trafik Berletusan

Untuk tujuan peroutan QoS yang cekap dan boleh dipercayai, trafik multimedia

interaktif mestilah dicirikan supaya kelakuan trafik dapat ditentukan dan prestasi

sistem rangkaian dapat diukur. Jika trafik tidak dicirikan, letusan trafik akan

menyebabkan kehilangan paket, lengah, dan kesesakan yang kesannya lebih besar

daripada yang dapat dijangkakan oleh trafik tradisional. Nossenson dan Attiya (2004)

menyatakan bahawa pencirian dengan mengambilkira gelagat serupa-diri adalah

penting demi mendapatkan analisis tepat kepada suatu pengukuran prestasi. Teknik

pencirian ini boleh digabungkan dengan skim pengaturan trafik berletusan seperti

Token Bucket. Skim kawalan Token Bucket berupaya menyediakan perwakilan yang

berketentuan dan tepat ke atas suatu punca trafik. Dengan pengaturan dan pencirian

trafik, ianya akan dapat membantu perekabentuk sistem membangunkan sistem

rangkaian dan protokol peroutan yang cekap dan boleh dipercayai. Ukuran kecekapan

mungkin boleh ditentukan melalui kebarangkalian kehilangan paket, masa lengah

48

penghantaran paket, dan penggunaan lebarjalur. Kebolehpercayaan pula boleh diukur

melalui celusan rangkaian dan tahap kepuasan pengguna.

Atas sebab ini, kajian tesis mempunyai asas yang kukuh untuk menggunakan

model trafik berletusan Pareto kerana ia menyelaku dengan baiknya data trafik yang

dihasilkan oleh aplikasi interaktif multimedia. Trafik jenis ini boleh ditemui secara

meluas pada kebanyakan aplikasi hari ini, termasuk juga pada aplikasi Bluetooth,

asalkan saja ianya dikendalikan secara tersuis berpaket. Bagaimanapun, dengan trafik

berletusan (serupa-diri), membina algoritma kawalan peroutan QoS yang berkesan,

yang boleh mengesan dan mengendalikan trafik berletusan, bukanlah satu tugas yang

mudah. Daripada semakan kepustakaan yang telah dibuat dan setakat terbaik dalam

pengetahuan pengarang, tiada kerja penyelidikan telah dilakukan yang menimbangkan

trafik punca berletusan sebagai faktor penyumbang kepada keberkesanan dan

kebolehpercayaan tugas peroutan QoS di dalam rangkaian ad hoc Bluetooth. Oleh itu,

tesis ini mengambil peluang untuk mengkaji kesan trafik berletusan ke atas prestasi

skim kawalan peroutan QoS di dalam rangkaian ad hoc tanpa wayar Bluetooth.

2.10 PROTOKOL SEGMENTATION AND RE-ASSEMBLY (SAR)

Spesifikasi Bluetooth (Bluetooth SIG 1999) menawarkan dua jenis pautan bagi tujuan

penghantaran paket data, iaitu Synchronous Connected-Oriented (SCO) untuk aplikasi

suara dan Asynchronous Connectionless Link (ACL) untuk aplikasi data. Pautan SCO

menyokong litar tersuis titik-ke-titik, manakala pautan ACL menyediakan pengsuisan

paket dengan mod penghantaran data simetri dan tak-simetri. Demi memberikan

jaminan perkhidmatan, pautan SCO mengenakan julat tinjau yang telah ditetapkan

terlebih dahulu, manakala pautan ACL pula ditentukan oleh urutan tinjau secara

rambang. Perlaksanaan skim tinjau yang paling mudah adalah Round-Robin dengan

setiap nod hamba ditinjau oleh nod induk pada julat masa yang sama dan tetap

mengikut urutan (Garroppo et al. 2001). Terdapat beberapa skim tinjau lain yang

dibina dengan tujuan untuk mencapai kecekapan yang lebih tinggi. Sementara itu,

pautan ACL membenarkan penggunaan paket data dengan bilangan slot 1, 3 atau 5.

Paket jalur dasar ini kemudiannya dibahagikan kepada dua kelas mengikut sama ada

Forward Error Correction (FEC) diperlukan atau tidak. Paket DM-x (Data Medium-

49

slot) menyediakan 2/3 FEC kod Hamming, sementara paket DH-x (Data High-slot)

tidak membawa kod FEC sama sekali. Perwakilan x = 1, 3 atau 5 adalah bilangan slot

yang digunapakai. Jadual 2.4 menunjukkan ciri-ciri paket jalur dasar ACL.

Jadual 2.4 Ciri-ciri paket jalur dasar ACL

Kadar mak. – tak-simteri (kbps)

Jenis paket

Beban bayar (bait)

FEC Tempoh letusan

(μs)

Kadar mak. – simetri

(kbps) Kedepan Kebelakang

DM1 0-17 Ya 17-366 108.8 108.8 108.8 DM3 0-121 Ya 186-1626 258.1 387.2 54.4 DM5 0-224 Ya 186-2871 286.7 477.8 36.3 DH1 0-27 Tidak 150-366 172.8 172.8 172.8 DH3 0-183 Tidak 158-1622 390.4 585.6 86.4 DH5 0-339 Tidak 158-2870 433.9 723.2 57.6

Sumber: Bluetooth SIG 1999

Kod FEC dikenakan ke atas paket DM-x dengan alasan memberikan tahap

kebolehpercayaan yang tinggi kepada penghantaran data pada kapasiti sederhana,

manakala paket DH-x disediakan untuk penghantaran kapasiti data lebih tinggi tanpa

jaminan kebolehpercayaan. Ringkasnya, paket DM-x mengurangkan kecekapannya

untuk mencapai tahap kebarangkalian kejayaan penghantaran yang tinggi, dan

sebaliknya untuk paket DH-x. Bagaimanapun, kod Cyclic Redundancy Check (CRC)

dikenakan ke atas semua paket tersebut bagi tujuan mengesan ralat yang mungkin

wujud pada suatu paket.

Rajah 2.8 menunjukkan tindan protokol Bluetooth. Lapisan Logical Link

Control and Adaptation Protocol (L2CAP) dan Link Manager Protocol (LMP)

membentuk Lapisan Pautan Bluetooth. Protokol LMP bertanggungjawab untuk

mengkonfigurasi dan menguruskan penyambungan-penyambungan Baseband.

Sebagai contoh, apabila suatu nod jambatan ingin memasuki mod simpanan tenaga

hold, maka ia akan menyampaikan maklumat ini kepada induk piconet melalui paket

pengisyaratan LMP. Tindan L2CAP pula memberikan perkhidmatan-perkhidmatan

berorientasikan sambungan dan bukan-sambungan kepada protokol lapisan atasan

dengan kebolehan pemultipleksan dan operasi Segmentation and Reassembly (SAR).

50

Rajah 2.8 Tindan protokol Bluetooth

Sumber: Bluetooth SIG 1999

Protokol peruasan/pemasangan-semula SAR akan menerima data trafik dari

lapisan atasnya dengan saiz maksimum 65535 bait untuk dihantar ke lapisan

Baseband melalui perantara Host Controller Interface (HCI). Saiz maksimum ini

dikenali sebagai Maximum Transfer Unit (MTU). Saiz minimum paket L2CAP adalah

48 bait (lazimnya digunakan untuk pengkonfigurasian saluran) dan saiz lalai adalah

672 bait. Tugas protokol SAR adalah untuk meruaskan paket data L2CAP yang bersaiz

besar kepada paket-paket jalur dasar ACL bersaiz lebih kecil menurut jenisnya sama

ada DHx atau DMx dengan x = 1, 3, atau 5 ialah bilangan slot. Paket-paket kecil ini

kemudiannya akan dihantar menerusi jalur frekuensi berlainan dengan tujuan

merambangkan kesan ralat, tetapi boleh melalui pautan yang sama. Suatu saluran

tanpa wayar yang menghubungkan dua nod sedang berkomunikasi mampu

mengendalikan berbilang jalur frekuensi dari urutan 0 ke urutan 79 pada selang masa

berbeza. Bagaimanapun, data audio SCO tidak melalui proses peruasan SAR tetapi

terus dihantar ke lapisan Radio Frequency (RF) melalui lapisan Baseband.

Suatu unit asas peruasan adalah satu slot yang panjangnya 625 μs. Dengan

kadar simbol 1 Mbps, satu slot boleh membawa sehingga 625 bit (iaitu, 1 μs = 1 bit).

Bagaimanapun, untuk membenarkan penghantar dan penerima mempunyai masa

mencukupi untuk mengubah arah dan frekuensi saluran, saiz paket dihadkan kepada

366 bit, dengan meninggalkan 259 μs digunakan sebagai lengah patah-balik.

DM1, DM3, DM5 DH1, DH3, DH5

LMP

SAR

HCI

SDPRFCOMM

Application

L2CAP

HCIAudio (SCO)

RF

65535 bait (~ 64000 bait)

Komputer perumah

Modul Bluetooth

Baseband (ACL)

51

Tambahan pula, dengan kehadiran kepala paket, data bebanbayar yang dibenarkan

hanyalah sebanyak 216 bit (= 27 bait). Bagi paket yang mengenakan kod FEC, maka

bebanbayar 136 bit (= 17 bait) dihasilkan. Kedua-duanya adalah slot tunggal yang

dikenali sebagai DH1 dan DM1 masing-masingnya. Rajah 2.9 menggambarkan format

paket Bluetooth dengan setiap jenis paket mempunyai cirinya yang tersendiri (saiz dan

pengendalian ralat).

Rajah 2.9 Format paket Bluetooth

Rajah 2.10 menunjukkan komunikasi di antara satu nod induk dengan tujuh

nod hamba di dalam piconet yang mempamirkan aliran trafik masuk dan keluar.

Protokol SAR di dalam tindan protokol L2CAP pada nod penghantar akan

memecahkan mesej yang diterima dari lapisan atasan kepada paket-paket mengikut

saiz dan jenis yang ditentukan oleh algoritma SAR. Ia kemudiannya akan dihantar

melalui saluran radio dan diterima oleh nod hamba. Di nod penerima, SAR akan

memasang-semula paket-paket yang diterima kepada bentuk mesej untuk disampaikan

kepada lapisan aplikasi. Jika nod ini bukanlah destinasi akhir, maka mesej akan

dipecahkan sekali lagi oleh SAR menjadi paket-paket kecil. Proses ini akan berulangan

sehingga nod penerima ditemui. Bagaimanapun, skim SAR yang disediakan oleh

Spesifikasi Bluetooth adalah perlaksanaan mudah yang tidak memberikan kecekapan

peroutan, umpamanya perlaksanaan lalai SAR akan menggunakan paket slot-tunggal.

Kod capaian Pengepala Beban bayar Masa adang

625 μs

366 μs 259 μs

52

Rajah 2.10 Perhubungan nod induk dengan nod-nod hamba

Sumber: Das et al. 2000

Terdapat beberapa algoritma SAR yang telah dicadangkan untuk memberikan

kecekapan kepada tugas peruasan/pemasangan-semula paket-paket ini. Secara

umumnya, taburan saiz paket data adalah ditentukan oleh polisi SAR. Kalia et al.

(2000) membincangkan dua perlaksanaan awal SAR, iaitu Random-SAR dan

Intelligent-SAR. Dengan Random-SAR, saiz paket data (samada 1, 3 atau 5 slot) hanya

ditentukan dengan kebarangkalian sahaja. Intelligent-SAR pula menawarkan saiz paket

yang ditentukan oleh kadar ketibaan data pada baris gilir di nod induk dan nod hamba.

Pada awalnya, semua baris gilir mempunyai saiz paket 1-slot. Jika baris-gilir pada

induk dan hamba mempunyai kadar ketibaan yang sama, maka saiz paket ditetapkan

sebagai 1-slot. Saiz paket hanya akan berubah jika kadar ketibaan pada baris-gilir

adalah berlainan. Das et al. (2001) juga telah mengemukakan dua pilihan skim SAR

yang dikenali sebagai SAR-Best Fit (BF) dan SAR-Optimum Slot Utilization (OSU).

Kedua-duanya akan menghasilkan paket DH-5 sebagai paket pertama jika saiz data

diterima melebihi 339 bait. Skim BF digunakan untuk mengurangkan lebihan lebar

jalur dengan membahagikan mesej dari lapis atasan mengikut muatan terbaik,

sementara OSU pula bertujuan menurunkan lengah penghantaran paket dengan

mengurangkan lengah baris gilir paket-paket jalur dasar tersebut. Pemilihan jenis

Induk

L2CAP

Baseband

LMP

Radio Channel

SAR

TCP UDPIP

PPPRFCOMM

Host Controller Interface

Hamba 1

RFCOMMPPPIP

TCP UDP

SAR

Dari Hamba 1 Dari Hamba 6 Dari Hamba 7

Ke Hamba 1

Ke Hamba 7

Ke Hamba 6

53

paket yang ditentukan oleh keadaan saluran telah dimajukan oleh Kim et al. (2001).

Kaedah yang digunakan adalah dengan melakukan interpolasi ke atas kadar ralat paket

daripada paket berlainan berdasarkan kepada sesuatu model ralat bit seragam.

Cordeiro dan Agrawal (2002) pula telah mencadangkan algoritma pemilihan jenis

paket baseband Bluetooth mengikut kebarangkalian kejayaan penghantaran sesuatu

paket yang ditentukan oleh gangguan daripada berbilang piconet. Dengan bantuan

Application Programming Interface (API) untuk mendapatkan maklumat mengenai

status saluran Bluetooth, Chen et al. (2004) mencadangkan pemecahan jenis paket

secara optimum mengikut keadaan saluran yang wujud pada ketika penghantaran.

Kaedah ini mengekploitasi Lapisan Pautan untuk meningkatkan celusan TCP di dalam

rangkaian Bluetooth. Kerja terakhir oleh Kalvala dan Zaruba (2006) telah

mencadangkan polisi penjadualan yang digabungkan dengan skim peruasan yang

adaptif kepada ralat. Dengan kaedah ini, peruasan dibuat dengan kehadiran ralat

saluran yang bertujuan untuk mengurangkan penghantaran-semula paket-paket

bermasalah.

Di dalam pengetahuan pengarang, belum terdapat di dalam kepustakaan kerja

kajian yang mengkaji kesan protokol SAR Bluetooth ke atas gelagat serupa-diri

daripada suatu aliran trafik berletusan. Oleh itu, tesis ini mengambil pautan ACL

sebagai kajian kerana manipulasi data (contohnya, peroutan) banyak berlaku pada

lapisan protokol L2CAP. Tambahan pula, kebanyakan aplikasi menggunakan pautan

jenis ACL untuk penghantaran paket data. Ringkasnya, paket jalur dasar ACL

memberikan cabaran teknikal dan peluang penggunaan yang jauh lebih luas

berbanding paket SCO.

2.11 KAWALAN TRAFIK DENGAN TOKEN BUCKET

Sebagaimana yang telah dibincangkan, trafik multimedia interaktif adalah berletusan,

serupa-diri, dan LRD. Tambahan pula, hampir kesemua aplikasi hari ini memerlukan

perlaksanaan masa-nyata dan sensitif kepada lengah. Untuk tujuan memenuhi tuntutan

QoS yang diminta, adalah perlu agar trafik punca dikawal dan dibentuk terlebih

dahulu kepada suatu bentuk berketentuan sebelum ianya dihantar kepada nod

berikutnya. Dengan menentukan trafik punca, ia menyediakan gambaran corak trafik

54

punca yang boleh dikomunikasikan kepada rangkaian untuk tujuan tempahan sumber

yang lebih tepat. Sebagai contoh, pengaturan membolehkan kadar puncak trafik

ditentukan. Bagaimanapun, dengan trafik bergelagat serupa-diri, tugas kawalan

menjadi semakin sukar.

Seperti yang dijelaskan oleh Harmantzis et al. (2001), terdapat dua komponen

penting di dalam pengaturan trafik, iaitu pembentuk (shaper) dan pelaksana polisi

(policer). Tugas pembentuk trafik adalah mengawal kadar kelajuan dan jumlah trafik.

Ketibaan trafik akan dikawal oleh Token Bucket yang diparameterkan dengan

parameter bersesuaian agar keluaran daripadanya mematuhi suatu kontrak trafik yang

dipersetujui. Lazimnya akan terdapat lengah di dalam kerja pembentukan trafik. Di

satu pihak yang lain, pelaksana polisi yang diparameterkan mengikut nilai-nilai

kontrak akan menentusahkan bahawa ketibaan aliran trafik sesungguhnya mematuhi

kontrak yang telah ditetapkan. Dalam keadaan di mana perlanggaran kontrak berlaku,

hukuman akan dilaksanakan, umpamanya, paket akan ditandakan sebagai tidak-patuh

atau akan dibuang. Jika kontrak trafik dipatuhi, aliran trafik akan melepasi pelaksana

tanpa ubahan. Skim kawalan trafik Token Bucket dilakukan oleh susuk-trafik.

Menurut Blake et al. (1998), susuk-trafik adalah peraturan sementara bagi suatu aliran

trafik yang akan menentukan samada suatu paket itu in-profile atau out-of-profile.

Susuk-trafik diterbitkan daripada proses penyusukan trafik dan digambarkan

pada Rajah 2.11. Secara ringkasnya, Pengkelas mengkelaskan aliran trafik, Meter

mengukur sifat-sifat sementara aliran trafik, Penanda menandakan jenis-jenis paket,

Pembentuk melengahkan paket-paket untuk tujuan membentuk aliran terkawal, dan

Penurun membuang paket-paket out-of-profile. Keseluruhannya, Penyesuai akan

menentukan pematuhan di antara QoS yang dirundingkan untuk suatu aplikasi dengan

trafik data yang disalurkan masuk ke dalam rangkaian. Juga akan ditentukan bahawa

susuk-trafik adalah sebahagian daripada Service Level Agreement (SLA). Jika skim

Token Bucket digunakan sebagai pengatur trafik punca, maka suatu trafik dikatakan

in-profile jika saiz paketnya kurang atau bersamaan dengan saiz timba, dan out-of-

profile jika sebaliknya. Tesis ini mengambil saiz panjang kerangka L yang disimpan di

dalam penimbal untuk menentukan penyusukan trafik.

55

Rajah 2.11 Proses penyusukan trafik

Sumber: Blake et al. 1998

Pengatur trafik Linear-Bounded Arrival Process (LBAP) telah pertama kali

diperkenalkan oleh Cruz (1987) untuk mengendalikan trafik berletusan. LBAP adalah

proses ketibaan yang dikekangi oleh suatu had lelurus ke atas jumlah paket-paket A(t)

yang dihantar oleh punca trafik dalam suatu julat masa t. Suatu trafik dikatakan

sebagai LBAP jika wujud satu pasangan (ρ, b) sehingga A(t) ≤ ρt + b untuk t > 0,

dengan ρ mewakili kadar purata jangka panjang dan b adalah letusan maksimum yang

dibenarkan kepada punca untuk menghantar trafik pada suatu selang masa t. Oleh itu,

suatu penghantaran paket data tidak akan mengalami kehilangan paket jika persamaan

A(t) ≤ ρt + b dipatuhi.

Di bawah pendekatan pengaturan umum ini, terdapat dua kaedah

pengoperasian yang digunakan untuk mengawal kemasukan trafik berletusan, iaitu

Leaky Bucket dan Token Bucket. Kedua-dua teknik ini telah dibincangkan dengan

mendalam oleh Tanenbaum (1996). Leaky Bucket berbeza berbanding Token Bucket

dari segi ketidakboleh-upayaannya untuk mengawal sepenuhnya kemasukan trafik

untuk menghasilkan keluaran yang diinginkan. Secara mudahnya, ia mengeluarkan

keluaran berdasarkan kepada apa yang diterima dan kadarnya hanya ditentukan oleh

kelajuan saluran keluaran penerima. Sebaliknya, dengan skim Token Bucket,

kemasukan trafik kepada rangkaian dapat dikawal secara langsung dengan adanya

token. Kumpulan kerja Integrated Services (IntServ) dari IETF telah mengambil

model Token Bucket sebagaimana yang ditakrifkan oleh Shenker dan Wroclawski

(1997) untuk mengawal kemasukan trafik Internet berletusan. Penjelasan lanjut skim

Token Bucket dan aplikasinya dalam pengawalan trafik boleh diperolehi dari

Pengkelas

Meter

Penanda Pembentuk/

Penurun Aliran paket

Penyesuai

56

Glasmann et al. (2000), Lombardo et al. (2000), Alam et al. (2000), dan Bruno et al.

(2000). Salah satu cabaran utama kerja penyesuaian trafik adalah bagaimana

menghasilkan parameter Token Bucket untuk suatu aliran trafik daripada corak trafik

yang diperhatikan, sehingga ianya membenarkan keseluruhan paket-paket dihantar

sebaik sahaja ketibaannya dengan lengah dan kadar kehilangan paket yang

rendah. Rajah 2.12 menunjukkan perlaksanaan Token Bucket mudah dengan

penimbal. Dengan adanya penimbal, paket out-of-profile akan disimpan di dalam

penimbal sementara menunggu cukupnya bilangan token di dalam timba untuk

peluang penghantaran akan datang.

Rajah 2.12 Skim Token Bucket mudah dengan penimbal

Sumber: Procissi et al. 2002

2.12 KEPELBAGAIAN KAEDAH KAWALAN TRAFIK

Skim Token Bucket telah diiktiraf memberi sumbangan besar dalam mengatur trafik

punca berletusan. Selain daripada skim Token Bucket mudah yang dibincangkan pada

Bahagian 2.11, terdapat beberapa perlaksanaan skim Token Bucket lain yang

matlamat pembinaannya adalah untuk meningkatkan kecekapan penghantaran paket

data. Skim tersebut dibincangkan pada bahagian berikut.

2.12.1 Skim Token Bucket Kompleks

Skim Token Bucket mudah hanya menggunakan dua parameter (ρ, b) untuk

mengawal trafik. Dengan menambahkan satu lagi parameter, iaitu kadar puncak p,

skim Token Bucket Kompleks dihasilkan dan dinyatakan dengan parameter (ρ, b, p).

Dengan parameter tambahan ini, walaupun timba berkeadaan penuh, nod punca tidak

b ≥ L

Saiz timba, b Kadar token, ρ

Masukan Y

T

Keluaran

L

57

semestinya boleh menghantar paket secara berletusan menurut kelajuan pautan.

Ertinya, kadar puncak menentukan kelajuan maksimum yang boleh dicapai. Soalnya

di sini adalah apa perlunya satu lagi tambahan parameter yang hanya akan

menambahkan kekompleksan sistem dan masa prosesan sedangkan parameter

tambahan tersebut tidak memberikan sumbangan bermakna kepada kecekapan yang

ingin dicapai?

2.12.2 Kawalan Kesesakan Hop-ke-Hop

Guffens et al. (2003) mencadangkan penggunaan Token Bucket untuk mengawal

kesesakan trafik. Di dalam kertas kerjanya, model fluid flow digunakan bersama

dengan Token Bucket untuk memberikan analisa hop-ke-hop ke atas setiap penghala

yang dilalui oleh paket data daripada nod punca ke nod destinasi. Melalui kaedah ini,

keluaran daripada penimbal suatu nod di hadapan daripada suatu rantaian penghala

akan menjadi masukan kepada Token Bucket untuk suatu nod satu hop di belakang di

dalam rantaian tersebut.

Terdapat beberapa kelemahan yang boleh dikesan daripada kaedah ini.

Pertama, hubungan di antara Token Bucket yang menerima maklumbalas daripada

penimbal di hadapannya hanya akan berkesan dan berkualiti jika saluran berwayar

digunakan. Ini adalah kerana saluran tanpa wayar adalah sangat terdedah kepada

punca ralat yang boleh mengakibatkan maklumbalas tidak tepat telah disampaikan.

Kedua, aspek QoS tidak dibincangkan, di mana matlamat pembinaannya hanyalah

untuk mengawal kesesakan di dalam rangkaian. Ketiga, hanya parameter kadar bit

sahaja yang dikembalikan kepada Token Bucket sebagai maklumbalas, dan tidak

melibatkan parameter-parameter lainnya.

2.12.3 Elastic Token Bucket (ETB)

Skim ETB dipasangkan dengan dua Token Bucket, iaitu Real Token Bucket (RTB) dan

Virtual Token Bucket (VTB). Ianya kenyal dalam erti kata bahawa kadar pengisian

token rv untuk VTB adalah bersandar kepada saiz timba br untuk RTB. Ini menjadikan

ETB sensitif kepada trafik berletusan. RTB dan VTB dihubungkan melalui satu fungsi

58

matematik yang dipanggil fungsi pendikitan. Umumnya, ETB menyediakan kadar bit

yang dapat dikurangkan apabila suatu aliran trafik melebihi kadar puratanya.

2.13 PENCIRIAN TRAFIK BERLETUSAN

Setiap aplikasi akan meminta suatu tahap QoS yang bersesuaian untuk penghantaran

trafiknya. Diketahui bahawa trafik multimedia interaktif adalah berletusan, serupa-

diri, dan LRD dengan perlaksanaan masa-nyata dan lengah-sensitif. Trafik ini

dikatakan mempunyai ‘letusan di dalam corak letusan’. Dengan sifat trafik yang

sebegini rupa, tugas merekabentuk sistem menjadi semakin sukar dan mencabar

dengan tuntutan QoS daripada aplikasi semakin meningkat. Untuk tujuan penyediaan

jaminan QoS, adalah perlu trafik punca dikawal, diatur, dicirikan, dan disesuaikan

terlebih dahulu kepada suatu bentuk trafik berketentuan dan mengikut suatu model

statistik sebelum ianya dihantar oleh nod penghantar kepada nod penerima. Dengan

pengaturan dan pencirian trafik, ia menyediakan satu gambaran corak trafik nod punca

yang boleh dikomunikasikan kepada rangkaian untuk tujuan tempahan sumber dan

kawalan kemasukan. Sebagai contoh, pengaturan membolehkan trafik menentukan

tahap tertinggi kadar puncaknya.

Pada satu tugas peroutan, skim Token Bucket dengan penimbal digunakan

untuk membentuk dan menyeragamkan aliran trafik punca yang berletusan, seperti

yang disyorkan oleh IETF. Hasilnya ialah aliran trafik teratur yang lebih mudah

dikawal. Merujuk kepada trafik punca berletusan dengan gelagat serupa-diri dan LRD,

menurut Procissi et al. (2001), skim Token Bucket boleh digunakan untuk mencirikan

trafik punca tersebut. Hasilnya ialah suatu perihalan-trafik yang memperihalkan corak

trafik masukan dan membenarkan pengagihan tepat sumber rangkaian dapat

dilakukan. Skim Token Bucket dipilih untuk tugas peroutan QoS kerana skim ini

menyediakan ruang perundingan QoS yang diperlukan pada ketika paket data akan

dihantar oleh nod penghantar. Perundingan QoS dibuat berdasarkan kepada

kemampuan rangkaian dalam menyediakan sumber yang diminta berbanding sumber

yang dapat diberikan. Kekangan dan batasan yang wujud juga diambilkira dalam

membuat keputusan pengagihan sumber.

59

Satu prinsip terpenting dalam membina perihalan-trafik adalah ia seharusnya

diwakili dengan bilangan parameter yang sedikit mungkin. Kebanyakan perihalan-

trafik yang dihasilkan daripada kaedah pencirian Token Bucket dinyatakan melalui

parameter (ρ, b), dengan ρ ialah kadar ketibaan token dan b ialah saiz timba. Kerja

oleh Yang (2002) telah mencadangkan perihalan-trafik (ρ, unlimited) sebagai ganti

kepada (ρ, b) dengan memisahkan kadar bit jangka panjang ρ daripada saiz letusan b

supaya jumlah penghantaran paket tidak dibatasi oleh persamaan (ρt + b). Oleh itu,

terdapat peluang untuk mempergunakan saiz timba dari skim Token Bucket untuk

meningkatkan kecekapan dan kebolehpercayaan fungsi peroutan.

2.14 KAEDAH PENGOPTIMUMAN PARAMETER TOKEN BUCKET

Demi memberikan sokongan kepada penghantaran trafik berbagai jenis (video, suara,

dan data), protokol peroutan perlu mencari satu set laluan terbaik secara adaptif untuk

mengoptimumkan sumber rangkaian. Pada satu ketika, aplikasi mungkin lebih

memerlukan suatu jenis sumber berbanding sumber yang lain, sementara aplikasi yang

lain pula mungkin memerlukan sebaliknya. Sebagai contoh, aplikasi X lebih

memerlukan lebarjalur daripada lengah, sementara aplikasi Y pula mungkin lebih

memerlukan celusan berbanding kadar kehilangan paket. Kesannya ialah peningkatan

prestasi suatu aplikasi akan menyebabkan prestasi aplikasi yang lain menurun. Dalam

hal ini, titik optimum di antara punca-punca sumber rangkaian akan diambilkira untuk

mencari pautan terbaik demi memenuhi tuntutan QoS daripada aplikasi. Faktor-faktor

penghad lainnya perlu juga diambilkira, seperti gangguan, hingar, memudar, topologi

dinamik, dan pengubahan kedudukan peranti. Ini semua memerlukan penyesuaian

yang hanya boleh dicapai dengan pendekatan adaptif. Oleh itu, satu kaedah perlu

dicari untuk menentukan titik optimum di antara punca-punca sumber rangkaian tanpa

wayar yang terbatas. Di bawah ini dibincangkan beberapa kaedah pengoptimuman

yang telah ditemui daripada kepustakaan.

Procissi et al. (2002) telah membentangkan beberapa kaedah pencirian bagi

trafik punca yang bergelagat serupa-diri dan LRD. Secara tepatnya, mereka telah

mengenalpasti beberapa teknik penentuan pasangan optimal parameter Token Bucket

60

(ρ*, σ*). Yang pasti, pendekatan penyelesaian yang digunakan untuk mencari nilai

pasangan ini adalah mewakili kerja penyelesaian masalah pengoptimuman.

i. Keshav (1998) telah memperkenalkan pendekatan heuristik melalui

perbincangan kualitatif mengenai ‘knee point’ bagi suatu lengkuk Linear

Bounded Arrival Process (LBAP) seperti yang ditunjukkan pada Rajah 2.13.

Titik optimal yang hendak dicari berada pada kawasan berhampiran dengan

‘knee point’. Bagaimanapun, pernyataan formal perlu dibina supaya

pendekatan yang lebih bersifat kuantitatif boleh dibangunkan, yang mana

kemudiannya ia boleh diterjemahkan kepada struktur algoritma.

Rajah 2.13 Lengkuk LBAP dengan ‘knee point’

Sumber: Procissi et al. 2002

ii. Menggunakan kaedah Lagrange multiplier, masalah mencari parameter-

parameter optimal Token Bucket boleh diselesaikan apabila lengkuk LBAP

yang dinyatakan sebagai Γ(ρ, σ) = 0 diketahui. Dengan kaedah ini, suatu

fungsi kos φ(ρ, σ) perlulah terlebih dahulu dibinakan. Fungsi kos ini

kemudiannya diminimumkan bergantung kepada fungsi objektif, sementara

ianya memenuhi kekangan lengkuk LBAP Γ(ρ, σ) = 0. Jika formulasi duaan

digunakan, ∑(ρ, σ) perlu dimaksimumkan.

iii. Kaedah berikutnya adalah dengan menggunakan fungsi kos untuk mengukur

jarak pasangan (ρ, σ) dari titik (m, 0), dengan m ialah kadar bit purata bagi

trafik punca. Kaedah pengukuran ini dibina berdasarkan kepada fakta bahawa

Kadar token, ρ

σ*

Sai

z tim

ba, σ

knee point

ρ *m

Γ(ρ, σ) = 0

P

61

kekangan-kekangan LBAP adalah menurun. Fungsi kos jarak dinyatakan

sebagai 22)()0,(),(),( σρσρσρ +−=−=Φ mm

iv. Hubungan yang kuat di antara parameter-parameter (ρ, σ) dengan kadar bit

dan saiz penimbal pada nod punca menawarkan satu lagi fungsi kos. Ianya

adalah satu gabungan lelurus fungsi kos dengan pemberat arbitrari dari

parameter (ρ, σ), dan diungkapkan sebagai σωρωσρ σρ +−=Φ )(),( m .

Pencarian titik optimal dilakukan dengan melihat di mana lengkuk LBAP yang

tangen kepada garis kekangan km =+− σωρω σρ )( . Di sini, k adalah kos

yang perlu diminimumkan.

v. Garroppo et al. (2001) mencadangkan pencarian titik optimal (ρ, σ) melalui

kerja analisis ke atas penjadual Latency-Rate. Analisis tersebut mengesyorkan

bahawa lengah maksimum bagi penghantaran paket hujung-ke-hujung dari satu

nod punca ke nod destinasi adalah dibatasi oleh lengah maksimum dmax ≤ σ/ρ.

Titik persilangan di antara lengkuk LBAP dengan garis lurus σ = dmaxρ

mewakili parameter optimal Token Bucket.

Bagi kebanyakan aplikasi, mengetahui kadar puncak adalah penting untuk

menentukan kecekapan prestasi suatu skim kawalan. Bagaimanapun, ini tidak

selalunya dapat dilakukan dengan mudah. Oleh itu, teknik (v) di atas selalunya dipilih,

atas dasar bahawa kaedah ini boleh digunapakai di mana kadar puncak tidak diketahui

dan di mana penghantaran trafik pada nod penghantar dikawal oleh Token Bucket.

Tambahan pula, ungkapan matematik mudah boleh dibinakan untuk mewakili proses

LBAP dan menyelesaikan persamaan tersebut hanyalah satu proses matematik yang

mudah. Contoh penggunaan teknik ini telah ditunjukkan oleh Li (2002) dengan

mencari titik optimum bagi pasangan (ρ*, σ*). Teknik-teknik lainnya adalah heuristik

sahaja atau mereka memerlukan formulasi matematik yang kompleks. Perlu diingat

bahawa rangkaian Bluetooth mempunyai sumber pengkomputan yang sangat terbatas

dan teknik yang tidak-kompleks adalah sangat sesuai untuknya.

62

2.15 PENGUKURAN TRAFIK BEREKOR-BERAT

Diandaikan bahawa suatu nod penerima di dalam rangkaian ad hoc tanpa wayar

Bluetooth akan menerima trafik multimedia interaktif berletusan. Trafik ini perlu

ditentukan gelagat serupa-diri dan LRDnya supaya kesan daripadanya ke atas prestasi

sistem rangkaian dan protokol sokongannya dapat diukur. Langkah awal dalam

menentukan kesan trafik berletusan ke atas fungsi peroutan adalah dengan

menentukan sifat taburan berekor-berat di dalam trafiknya, serta menentukan

penyebab kepada berlakunya taburan tersebut. Kemudiannya, ia diikuti oleh

penentuan kepada darjah serupa-diri yang bersekutu dengan trafik tersebut.

Seterusnya, menentukan sekaitan di antara beberapa parameter penting bagi proses

ketibaan/pelepasan trafiknya (umpamanya masa antara-ketibaan, kadar kehilangan

paket, lengah penghantaran, dan tempoh letusan). Kaedah-kaedah utama yang telah

dikenalpasti terdapat di dalam kepustakaan dibincangkan pada paragraf berikut ini.

Perlu diingatkan bahawa suatu taburan seperti Pareto dikatakan berekor-berat jika

fungsi sekaitannya menuruti hukum kuasa dengan parameter bentuk α berada pada

julat [0, 2].

Downey (2001) telah membincangkan beberapa kaedah penentuan kehadiran

taburan berekor-berat daripada suatu siri masa. Di antaranya ialah ujian log-log ccdf,

kaedah aest, pemasangan model, lakaran percentile-percentile, kelengkungan, dan

model penjelasan. Bagaimanapun, kaedah-kaedah ini sangat bersifat kualitatif dan

tidak mampu memberikan pengukuran tepat. Dinh et al. (1998) pula membincangkan

kaedah-kaedah lainnya, iaitu penganggar Hill, lakar QQ, dan penganggar DeHaan.

Daripada kesemua kaedah di atas, kaedah ujian log-log ccdf adalah paling biasa dan

mudah, iaitu, dengan melakarkan graf ccdf siri masa melawan siri masa berskala log-

log. Jika kelihatan satu garis lurus atau satu lengkuk yang asimptotik kepada garis

lurus pada suatu julat yang luas, maka taburan sampel adalah dianggapkan sebagai

berekor-berat. Ianya diterbitkan daripada persamaan α−> cxxXP ~)( yang boleh

ditukarkan kepada bentuk α−=>∞→

)log/)(log(lim xdxXPdx

, iaitu untuk nilai siri

masa x yang besar, ccdf untuk taburan berekor-berat akan membentuk suatu garis

lurus di atas paksi log-log dengan kecerunan -α.

63

Seperti yang telah dibincangkan pada Bahagian 2.9.3, trafik berletusan adalah

berekor-berat, serupa-diri dan LRD. Kerja oleh Vamvakos dan Anantharam (1998) ke

atas Leaky Bucket telah membuktikan bahawa jika trafik kemasukan kepadanya adalah

LRD maka proses keluaran daripadanya juga akan LRD. Ertinya, sifat LRD yang ada

pada trafik masukan tidak mampu dihapuskan walau apa juga skim kawalan trafik

yang digunakan. Dengan α < 2, taburan akan mempunyai varians tak-terhingga, dan

ini diperlukan untuk menghasilkan gelagat serupa-diri di dalam trafiknya. Secara

formal, untuk menentukan bahawa suatu taburan berekor-berat mempunyai sifat

serupa-diri, maka darjah serupa-dirinya H mestilah di dalam julat [0.5, 1]. Parameter

Hurst H menentukan darjah serupa-diri bagi suatu siri masa, umpamanya masa

ketibaan paket-paket. Untuk suatu taburan Pareto, H mempunyai hubungan dengan

parameter bentuk α sebagai α = 3 – 2H. Semakin hampir nilai H kepada 1, semakin

tinggi nilai serupa-dirinya, dan ini tidak digemari kerana ia menggambarkan

kebolehubahan yang sangat tinggi. Ertinya trafiknya sangat berletusan.

Nilai H boleh ditentukan dengan beberapa kaedah yang dikategorikan sebagai

kualitatif dan kuantitatif. Penjelasan lanjut mengenai kaedah-kaedah ini boleh

diperolehi daripada Dinh et al. (1998) dan Fernandes et al. (2003). Di dalam kaedah

kualitatif terdapat lakaran varians-masa untuk proses teragregat X(m), statistik terskala

berubah julat (lakaran R/S) untuk saiz blok berlainan, dan Periodogram yang

menganalisa ketumpatan spektral frekuensi rendah. Di dalam kaedah kuantitatif pula

terdapat penganggar Whittle yang juga menganalisa ketumpatan spektral dan analisis

wavelet yang mencari anggaran varians dengan kaedah discrete wavelet transform

(DWT)

Dengan analisis varians, lakaran varians-masa diperlukan untuk

menggambarkan pereputan varians untuk suatu siri serupa-diri yang berlaku secara

perlahan. Hubungan di antara varians untuk proses teragregat X(m) dan saiz blok m

adalah Var(X(m)) ≈ am-β, apabila m → ∞, dengan a adalah pemalar terhingga tak-

bersandar kepada m. Bentuk logaritmanya adalah log ⎣Var(X(m))⎦ ≈ -β log(m) + log(a),

dan persamaan ini menyerupai y = ax + b. Nilai H boleh dianggarkan dengan regresi

lelurus yang menentukan kecerunan negatif β dengan H22ˆ −=β . Ertinya, lakaran

64

log-log untuk varians X(m) diplotkan melawan m. Hasilnya ialah satu garis lurus

dengan kecerunan –β. Jika –β > –1, ianya memberi petunjuk kepada keadaan serupa-

diri. Kemudiannya, H boleh dikirakan dengan H = 1 – β/2.

Analisis statistik julat terskala R/S menggunakan fakta bahawa untuk sesuatu

siri masa serupa-diri, julat terskala atau statistik R/S berkembang menuruti hukum

kuasa dengan eksponen H sebagai fungsi bilangan titik n. Statistik R/S terhubung

dengan parameter H sebagai E[R(n)/S(n)] ≈ cnH, dengan n → ∞ dan c adalah malar

dan tak-bersandar kepada n. Bentuk logaritmanya adalah log(E[R(n)/S(n)]) ≅ H log(n)

+ log(c). Persamaan ini berbentuk y = ax + b. Oleh itu, lakaran R/S melawan n keatas

lakar log-log akan menghasilkan kecerunan yang memberikan anggaran nilai H

dengan kaedah regresi lelurus, di mana bH ˆˆ = .

Kaedah penganggaran wavelet dikatakan sebagai kaedah terbaik dalam

penentuan nilai parameter Hurst H jika dibandingkan dengan penganggaran varians-

masa dan kaedah-kaedah hueristik lainnya. Ini ditegaskan oleh Caglar (2000) yang

menyatakan bahawa kaedah wavelet tidak berat sebelah, konsisten, dan juga cekap

komputannya. Kaedah penganggar Abry-Veitch berdasarkan-DWT telah dibangunkan

oleh Veitch & Abry (1999) dengan menggunakan wavelet Daubechies dengan dua

vanishing moment. Parameter H dan pekali cf dianggarkan melalui regresi lelurus

berpemberat yj = log2(μj) – gj dengan j = j1, j2 di mana j1 dan j2 adalah skala yang

berkaitan dengan LRD. Pemalar gj = E(log2(μj)) – j(2H – 1) – log2(cfC) digunakan

untuk menentukan bahawa hipotesis asas untuk regresi adalah dipatuhi. Daripada

persamaan ini, kecerunan α untuk garis regresi adalah (2H – 1) dan anggaran

parameter Hurst diberi sebagai H = 0.5(α + 1). Walaupun Rincón dan Sallent (2005)

menyatakan bahawa kaedah wavelet Abry-Veitch sebagai tidak tepat untuk skala

besar dan tidak dapat mengesan evolusi trafik melalui masa, tetapi ia adalah satu

kaedah yang lebih tepat berbanding kaedah-kaedah lainnya dan sangat popular serta

meluas penggunaannya.

65

2.16 METRIK PEROUTAN QOS

Dalam memilih suatu pautan di antara nod penghantar dengan beberapa nod jiran

penerima, satu set kriteria pemilihan perlu ditetapkan bagi memenuhi tuntutan QoS

daripada aplikasi pengguna. Kriteria ini dinyatakan sebagai TSpec yang mengandungi

beberapa metrik peroutan QoS, dan mereka saling memberi kesan di antara satu sama

lain. Gabungan prestasi metrik peroutan pada semua pautan akan menentukan prestasi

laluan hujung-ke-hujung yang menghubungkan nod punca dan nod destinasi. Setiap

satu metrik tersebut dibincangkan pada bahagian berikut ini.

2.16.1 Kebarangkalian Kehilangan Paket

Ketika skim Token Bucket melakukan proses pengaturan trafik, sejumlah paket akan

hilang dan tidak memasuki rangkaian. Kebarangkalian kehilangan paket boleh

ditakrifkan sebagai peluang kehilangan paket daripada sejumlah paket-paket yang

dihantar. Nilai kebarangkalian terendah bagi satu pautan atau untuk keseluruhan

laluan menggambarkan tahap kecekapan yang tinggi.

2.16.2 Lengah Pautan/Laluan

Setiap pautan bersekutu dengan suatu nilai lengah dan nilai ini apabila dijumlahkan

akan menggambarkan keseluruhan lengah laluan. Nilai lengah berpunca daripada

berbagai sumber, umpamanya lengah prosesan, lengah penjadualan, pertukaran

peranan, dan lain-lain. Bergantung kepada jenis aplikasi, lengah mungkin tidak boleh

ditolak ansurkan berbanding kehilangan paket. Aplikasi video lazimnya lebih

mengutamakan lengah yang rendah berbanding kualiti video yang dihasilkan,

sementara aplikasi lainnya, mungkin sebaliknya.

2.16.3 Penggunaan Pautan

Matlamat skim peroutan adalah mengoptimumkan penggunaan sumber. Metrik ini

mengukur kadar bit sebenar yang digunakan berbanding dengan kadar bit maksimum

yang disediakan. Kapasiti pautan dikirakan dengan bilangan bit maksimum yang

66

boleh dikendalikan dalam sesaat oleh suatu pautan. Kapasiti saluran Bluetooth ialah

1Mbps. Bagaimanapun, setiap paket jalur dasar ACL mempunyai kadar bit

maksimumnya yang tersendiri. Oleh itu, penggunaan pautan boleh dikirakan

berdasarkan kepada kadar bit jenis paket yang dilalukan ke atas suatu pautan. Oleh

itu, penggunaan u untuk suatu pautan dapat ditakrifkan sebagai peratusan kapasiti

saluran keluaran yang digunakan oleh trafik, dan diungkapkan sebagai:

u = f / s (2.1)

dengan f ialah kadar bit sebenar yang digunakan oleh paket data semasa penghantaran

dan s ialah kadar bit maksimum yang ditawarkan oleh jenis paket yang digunakan.

2.16.4 Celusan Pautan atau Laluan

Celusan ditakrifkan sebagai bilangan bit (tidak termasuk bit lebihan) yang berjaya

masuk ke dalam dan dihantar menerusi rangkaian dalam satu tempoh unit masa.

Celusan dinyatakan oleh Ju et al. (2002) sebagai:

)1(000625.0

)1(+×

−=

mPERsz (2.2)

dengan s ialah saiz paket maksimum (beban bayar pengguna) dalam unit bit, PER

ialah kadar ralat paket ketika penghantaran, dan m ialah nombor slot bagi paket yang

digunakan dalam penghantaran (1 untuk DH1 dan DM1, 3 untuk DH3 dan DM3, dan

5 untuk DH5 dan DM5). Pengiraan celusan boleh berdasarkan pautan atau laluan

hujung-ke-hujung dan ianya mengukur tahap kecekapan yang dicapai oleh

pautan/laluan tersebut. Daripada persamaan (2.2), dapat diperhatikan bahawa celusan

bersandar kepada kualiti pautan atau laluan menerusi nilai Packet Error Rate (PER).

Umumnya, semakin tinggi nilai celusan, semakin meningkat kecekapan yang

diperolehi.

Rajah 2.14 menggambarkan celusan bagi penghantaran paket-paket data

melalui suatu pautan dengan nilai Bit Error Rate (BER) berbeza. Dapat diperhatikan

bahawa paket-paket jenis DHx memberikan celusan lebih baik berbanding paket-paket

jenis DMx. Apabila BER meningkat, celusan menurun secara sekata bagi paket jenis

67

DHx (terutamanya paket DH5 dan DH3) dengan nilai celusan yang masih tinggi

asalkan nilai BER tidak melebihi 10-3. Sebaliknya, paket jenis DMx telah terlebih awal

menawarkan celusan yang rendah dan semakin rendah untuk BER > 10-3.

Rajah 2.14 Celusan melawan BER mengikut jenis paket

Sumber: Ju et al. 2002

Rajah 2.15 memberikan maklumat celusan purata mengikut bilangan hop di

dalam scatternet bagi paket DH5 dan DM5. Bilangan hop telah dihadkan kepada 10

sahaja. Rajah ini mentafsirkan bahawa penggunaan tenaga sebagai fungsi bilangan

hop akan jelas kelihatan menurun apabila penyambungan melebihi 4 hop, dengan

celusan menurun dan penggunaan tenaga semakin tidak cekap (Kallo et al., 2004).

Rajah 2.15 Celusan melawan bilangan hop mengikut jenis paket DH5 dan DM5

Sumber: Kallo et al. 2004

Bilangan hop

Cel

usan

pur

ata,

Kbp

s

BER

Cel

usan

, Kbp

s

DM1

DM3

DM5

DH1

DH3

DH5

10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

100

200

300

400

68

2.16.5 Tahap Kepuasan Pengguna

Oleh kerana peroutan QoS bertujuan menyediakan suatu jaminan perkhidmatan

berkualiti, maka tahap penyediaan dan pencapaian QoS boleh diukur melalui tahap

kepuasan pengguna ke atas perkhidmatan yang diberikan. Menurut Mykoniati et al.

(2003), tahap kepuasan pengguna ditakrifkan sebagai peratusan trafik yang berjaya

masuk ke dalam rangkaian berbanding kadar SLA, dengan syarat sasaran QoS dicapai.

2.16.6 Bilangan Hop

Bilangan hop yang sedikit, iaitu jarak terpendek dilalui, memberikan kelebihan dari

segi kecekapan masa pengkomputan. Dengannya, tempoh penghantaran paket-paket

kawalan RREQ-RREP dan paket data akan berlaku dalam tempoh yang lebih singkat.

Kesannya ialah kecekapan penghantaran, dan di samping itu, kebolehpercayaan juga

meningkat kerana pengurangan bilangan piconet yang perlu dilalui oleh paket-paket.

Dakwaan ini telah dibuktikan oleh Kallo et al. (2006) yang menyatakan bahawa

terdapat hubungan rapat di antara bilangan hop dengan celusan dan penggunaan

kuasa. Salah satu sebabnya ialah laluan pendek lazimnya berkadaran dengan BER

yang rendah.

2.17 RINGKASAN

Menurut Park (1997), kawalan terhadap trafik serupa-diri yang berpunca daripada

Lapisan Aplikasi boleh dibuat mengikut tindan protokol. Rajah 2.16 menggambarkan

kawalan yang boleh dilakukan oleh setiap lapisan. Untuk tesis ini, pendekatan yang

diambil adalah mengenakan kawalan trafik pada Lapisan Data untuk tujuan peroutan

paket dari satu titik nod ke satu titik nod yang lain di dalam topologi rangkaian.

69

Rajah 2.16 Trafik berpunca di Lapisan Aplikasi dan pengaruh tindan protokol

Sumber: Park 1997

Berkaitan dengan peroutan QoS di dalam rangkaian ad hoc tanpa wayar

Bluetooth, setiap soalan berikut mungkin boleh membantu mencapai objektif peroutan

yang cekap dan boleh dipercaya:

1. Apakah model trafik berletusan yang bersesuaian dengan rangkaian Bluetooth?

2. Apakah penyebab kepada wujudnya gelagat serupa-diri di dalam trafik

Bluetooth?

3. Apakah hubungan yang wujud di antara SAR dengan trafik berletusan?

4. Apakah kesan serupa-diri ke atas pemilihan optimum parameter-parameter

Token Bucket?

5. Bagaimanakah pengoptimuman sumber rangkaian boleh dicapai dalam pada

menyediakan parameter-parameter Token Bucket yang bersesuaian?

6. Apakah kesan serupa-diri ke atas prestasi peroutan QoS di dalam rangkaian

Bluetooth?

7. Bagaimanakah pemilihan dibuat ke atas parameter-parameter Token Bucket di

bawah kekangan QoS berlainan?

8. Apakah kesan saiz penimbal dan kapasiti pautan keluaran ke atas QoS yang

disediakan oleh penghala Bluetooth?

9. Apakah sasaran penggunaan rangkaian yang boleh dicapai oleh rangkaian

Bluetooth sementara mengekalkan tahap QoS ditawarkan?

Kawalan capaian media

Kawalan titik-ke-titik

Kawalan hujung-ke-hujung

Kawalan Lapisan Aplikasi

Ciri-ciri kawalan

Ciri-ciri capaian Capaian ke objek Lapisan Aplikasi

BAB III

MODEL SISTEM SKIM KAWALAN PEROUTAN QoS

Bab ini membincangkan metodologi dan cadangan model sistem dalam mencari

penyelesaian kepada masalah kawalan peroutan QoS untuk trafik berletusan pada satu

nod penghantar di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth. Pencirian trafik

adalah mekanisma utama yang digunakan untuk menyediakan suatu tahap

perkhidmatan berkualiti kepada pengguna melalui keputusan-keputusan peroutan QoS

yang cekap dan boleh percaya. Dengan adanya model sistem, analisis keluaran

daripada skim kawalan yang dicadangkan dapat dilakukan dan prestasinya dapat

dinilaikan.

3.1 METODOLOGI PENYELESAIAN MASALAH

Metodologi menyatakan prosedur yang dilaksanakan untuk tujuan menyelesaikan

suatu tugasan yang diberi. Pendekatan, kaedah dan aktiviti penyelesaian masalah yang

digunapakai ke atas setiap prosedur diperjelaskan. Rajah 3.1 menunjukkan carta aliran

kerja utama yang digunakan dalam mencari dan menyediakan penyelesaian kepada

masalah peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth.

71

Rajah 3.1 Metodologi penyelesaian masalah kawalan peroutan QoS

i. Model Sistem – Bab III

Model sistem memberikan gambaran kepada cadangan penyelesaian masalah

kawalan peroutan QoS pada satu nod penghantar. Model sistem mengandungi

beberapa komponen sistem, yang setiap satunya melakukan tugas khusus tetapi

saling berkerjasama dengan komponen-komponen lainnya untuk mencapai

objektif yang ditetapkan. Sempadan sistem juga ditentukan sehingga entiti

masukan dapat dikenalpasti, prosesan berlaku di dalam sistem, dan keluaran

dihasilkan.

ii. Model Matematik Kawalan Peroutan QoS – Bab III

Berdasarkan model sistem, suatu model matematik bersesuaian diterbitkan

yang membolehkan analisis keluaran dilakukan ke atas model sistem tersebut.

Parameter-parameter berkaitan dimasukkan ke dalam model matematik untuk

tujuan mengukur prestasi skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan.

Analisis matematik kemudiannya digunakan untuk menjangkakan keluaran.

iii. Model Trafik Punca – Bab IV

Trafik punca adalah berletusan, berkebolehubahan tinggi, dan bergelagat

serupa-diri. Ianya bertaburan Pareto dan memerlukan kaedah pengendalian

Simulasian dan Analisis Keluaran Bab V

Bab IV

Model Sistem

Model Trafik Punca

Bab III

Model Matematik Kawalan Peroutan QoS Bab III

72

trafik yang khusus, dan tidak lagi menuruti taburan Poisson. Trafik serupa-diri

ini memberi kesan secara langsung ke atas prestasi sistem rangkaian dan

protokol-protokol sokongannya.

iv. Simulasian dan Analisis Keluaran – Bab V

Simulasi peristiwa-diskret digunakan dalam larian-larian simulasi. Simulasi

akan menterjemahkan model sistem kepada keluaran yang mirip keluaran

sebenar. Perbandingan dibuat diantara keluaran ini dengan keluaran daripada

penyelesaian lain yang terdapat di kepustakaan, ataupun daripada keluaran

piawai. Dari sini, kejayaan kepada objektif penyelidikan dapat ditentukan dan

seterusnya disimpulkan. Perisian MATLAB digunakan untuk simulasian skim

kawalan peroutan QoS yang dicadangkan.

3.2 MODEL SISTEM

Menurut Banks et al. (2001), model sistem ialah suatu gambaran yang mewakili objek

sedang dikaji. Model sistem memberikan peluang kepada penyelidik untuk memahami

gelagat dan keperluan objek sebelum persekitaran sebenar dibinakan. Amat penting

agar model sistem mempunyai darjah penghampiran yang tinggi kepada objek dan

persekitaran sebenar supaya keluaran daripadanya memperlihatkan keputusan yang

realistik. Menurutnya lagi, model boleh dibahagikan kepada dua jenis, iaitu matematik

atau fizikal. Simulasi adalah satu jenis model matematik untuk suatu sistem.

Seterusnya, model simulasi boleh dikelaskan kepada statik atau dinamik, berketentuan

atau stokastik, dan diskret atau selanjar. Model simulasi dinamik mewakili suatu

sistem yang berubah mengikut masa. Oleh kerana model sistem yang dibincangkan

untuk tesis ini adalah daripada jenis dinamik dan keputusan-keputusan peroutan

adalah bergerak dari hop ke hop, maka simulasi-diskret akan digunakan dalam menilai

dan seterusnya membuat tanggapan mengenai prestasi sistem yang dikaji.

73

3.2.1 Mengapa Skim Kawalan Peroutan QoS Diperlukan?

Aplikasi dan komunikasi kompleks pada hari ini memerlukan suatu tahap jaminan

perkhidmatan yang cekap dan boleh dipercaya. Dengan sifat-sifatnya yang tersendiri,

rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth mempunyai peluang dan kebolehan untuk

menyertai rangkaian sejagat. Dari perspektif permodelan trafik, pencirian trafik punca

dilihat mampu memberikan penyelesaian kepada masalah kecekapan dan

kebolehpercayaan ke atas keputusan-keputusan peroutan QoS untuk trafik berletusan

pada suatu nod penghala. Dengan mencirikan corak trafik punca, suatu perihalan-

trafik dihasilkan, yang dengannya keperluan tepat QoS untuk trafik punca dapat

ditentukan. Perihalan-trafik ini bukan sahaja perlu tepat dan cekap, tetapi juga perlu

memberikan sumber maklumat peroutan yang boleh dipercaya untuk membuat

keputusan-keputusan peroutan QoS yang dapat mengoptimumkan penggunaan

sumber. Untuk mencapai suatu tahap kecekapan dan kebolehpercayaan yang lebih

baik, penyesuaian tuntutan QoS berdasarkan kekangan akan dibuat apabila ada

keperluan. Semua tugas ini memerlukan suatu skim kawalan peroutan QoS, dan tidak

lagi mampu diberikan oleh skim Token Bucket secara bersendirian.

3.2.2 Ciri-ciri Model Sistem yang Dikehendaki

Model matematik menjadi elemen terpenting dalam perlaksanaan suatu model sistem.

Untuk memastikan model sistem yang direkabentuk memberikan kejayaan

perlaksanaannya, dua ciri penting berikut perlu disekutukan kepada model tersebut:

i. Model matematik yang ringkas - model yang ringkas akan memproses

kemasukan dan menghasilkan keluaran dengan pantas. Kepantasan prosesan

menentukan kecekapan sistem yang dinilai. Ciri ini sangat penting untuk

perlaksanaan sistem masa-nyata. Tambahan pula, sifat-sifat statistik tepat bagi

suatu penyambungan tidak dapat dikenalpasti terlebih awal.

ii. Bilangan parameter yang sedikit - model matematik diparameterkan dengan

bilangan parameter yang sedikit mungkin tetapi bersifat lengkap. Dengan sifat

74

yang sedemikian rupa, keperluan sistem dapat dijelaskan dengan baiknya dan

mampu memberikan kecekapan prestasi.

3.2.3 Pautan Sebagai Fungsi Laluan

Rajah 3.2 memodelkan komunikasi di antara satu nod penghantar i dengan nod-nod

penerima j, k, dan m. Dianggapkan bahawa nod-nod penghantar dan penerima adalah

bersebelahan, dengan setiap nod boleh menjadi nod induk, nod hamba, atau nod

jambatan. Di dalam suatu piconet, komunikasi boleh berlaku dari nod hamba kepada

nod induk, dengan syarat nod hamba telah terlebih dahulu ditinjau oleh nod induk

pada slot-masa bernombor genap. Nod hamba dibenarkan menjawab pada slot-masa

bernombor ganjil. Jika melibatkan scatternet, komunikasi mungkin berlaku di antara

nod induk dan nod jambatan. Seterusnya, nod-nod j, k, dan m meneruskan

komunikasinya dengan nod-nod bersebelahan berikutnya.

Rajah 3.2 Komunikasi di antara nod penghantar dan nod penerima

Di dalam topologi scatternet, satu set pautan-pautan akan membentuk satu

laluan penuh menghubungkan nod punca kepada nod destinasi. Di dalam satu laluan

akan terdapat beberapa nod-nod tengah. Untuk tujuan peroutan, setiap nod tengah

akan bertindak sebagai penghala. Oleh itu, setiap nod tengah mestilah berupaya

membuat keputusan peroutan dengan memilih salah satu pautan keluaran yang

berpunca daripadanya (jika ada) sebagai pautan penghantaran. Sebagai contoh, nod i

perlu memilih sama ada pautan 1, pautan 2, atau pautan 3 sebagai pautan

penghantaran kepada nod berikutnya. Jika pautan 2 dipilih, nod k juga akan membuat

keputusan-keputusan peroutan yang sama sehinggalah nod destinasi ditemui. Oleh itu,

keputusan-keputusan peroutan akan bergerak dari hop ke hop melalui satu laluan

hujung-ke-hujung. Pemilihan pautan bukan sahaja berdasarkan kepada kebolehan

j 1

3

2 ik

m

75

pautan untuk memenuhi tuntutan QoS daripada aplikasi, tetapi juga dalam

menyesuaikan permintaan QoS kepada kekangan dan batasan sumber rangkaian.

Proses penyesuaian berlaku secara adaptif. Pautan dengan kos terendah, atau mengikut

fungsi objektif yang ditentukan, akan dipilih sebagai pautan penghantaran.

Rajah 3.3 melakarkan urutan pautan-pautan yang membentuk satu laluan

penuh menghubungkan nod punca s dan nod destinasi t. Melalui laluan ini,

keseluruhan paket pengguna akan dihantar. Bagaimanapun, setiap satu paket akan

dihantar menggunakan frekuensi berbeza, seperti yang ditetapkan oleh spesifikasi

Bluetooth (Bluetooth SIG 1999). Jika laluan mengalami masalah terputus-pautan,

kerja pembinaan semula laluan akan segera dilakukan dan diikuti oleh kerja peroutan-

semula paket data.

Rajah 3.3 Komunikasi hujung-ke-hujung melalui laluan penuh s ke t

3.2.4 Komponen-komponen Kawalan Trafik

Metha dan Karandikar (2005) menyatakan bahawa penawaran perkhidmatan QoS dari

Internet generasi akan datang memerlukan aliran trafik mengisytiharkan ciri trafik dan

sifat QoSnya. Oleh itu, keperluan yang sama juga perlu digunapakai ke atas rangkaian

tanpa wayar ad hoc Bluetooth untuk membolehkannya menyertai penyambungan

Internet. Untuk tujuan ini, dua komponen kawalan trafik akan dipasangkan pada satu

nod penghantar, iaitu Token Bucket dan Pengawal Penghantaran.

Skim Token Bucket telah disyorkan oleh IETF untuk mengatur trafik punca

berletusan dalam menyelesaikan masalah kesesakan trafik Internet. Hasilnya ialah

trafik terkawal yang membenarkan ukuran prestasi berketentuan dapat dilakukan.

Berdasarkan gelagat serupa-diri daripada trafik berkebolehubahan tinggi, terdapat

s

t

76

keperluan untuk mencirikan corak trafik punca berletusan. Skim Token Bucket juga

telah digunakan untuk mencirikan trafik, seperti yang dibincangkan oleh Procissi et al.

(2001). Pencirian trafik menghasilkan perihalan-trafik yang digunakan untuk

menyatakan permintaan QoS kepada rangkaian. Ini dilakukan dengan menentukan

parameter-parameter yang bersesuaian dengan tuntutan QoS daripada aplikasi ke atas

suatu pautan. Oleh itu, dengan mengatur dan mencirikan trafik punca, Token Bucket

dapat memberikan suatu tahap penyediaan QoS kepada aplikasi untuk suatu tugas

peroutan.

Bagaimanapun, penyediaan QoS yang dapat diberikan oleh Token Bucket

hanya terbatas kepada kebolehan menyeragamkan dan memperihalkan corak trafik

punca sahaja. Terdapat keperluan masa kini untuk menyatakan keperluan QoS dalam

bentuk yang lebih khusus yang tidak lagi dapat dinyatakan melalui parameter asas

Token Bucket. Ini adalah kerana proses penyediaan QoS semakin rumit bersesuaian

dengan jenis aplikasi yang berbagai dan juga kompleks. Juga, darjah kepuasan

pengguna perlu diukur sebagai satu ukuran pencapaian QoS, seperti yang ditakrifkan

oleh ITU-T. Ia ditakrifkan sebagai suatu kesan kolektif daripada prestasi

perkhidmatan yang menentukan darjah kepuasan pengguna terhadap perkhidmatan

yang diberikan. Tugas tersebut, bagaimanapun, memerlukan parameter-parameter QoS

tersendiri yang tidak lagi dapat disediakan oleh Token Bucket. Menurut RFC-2212,

Token Bucket hanya mempunyai beberapa parameter asas sahaja seperti dijadualkan

pada Jadual 3.1.

Jadual 3.1 Parameter-parameter asas skim Token Bucket

Parameter Keterangan

ρ Kadar ketibaan token Kadar token memasuki timba

b Saiz timba Membenarkan letusan trafik dari saiz timba yang penuh

pk Kadar puncak Kadar maksimum yang membenarkan punca memasukkan letusan trafik ke dalam rangkaian

m Unit terkawal minimum Saiz minimum paket rangkaian

M Saiz maksimum paket Saiz maksimum paket yang mematuhi TSpec

77

Parameter-parameter lain untuk pernyataan khusus QoS dan penyediaan tahap

kepuasan pengguna perlu diterbitkan daripada suatu skim lain yang tersendiri.

Tambahan pula, untuk meningkatkan kecekapan dan kebolehpercayaan, maklumat

statistik sangat diperlukan untuk membuat keputusan peroutan QoS yang tepat. Seperti

yang ditegaskan oleh Chen (1999), rekabentuk optimal ke atas sistem pengsuisan jalur

lebar hanya boleh dilakukan dengan memahami statistik trafik jalur lebar tersebut.

Tugas ini hanya mampu dilakukan oleh suatu komponen tersendiri, dan tidak lagi oleh

skim Token Bucket. Oleh itu, satu komponen khusus yang dipanggil Pengawal

Penghantaran adalah dicadangkan untuk proses membuat keputusan-keputusan

peroutan, penyesuaian ke atas permintaan QoS apabila diperlukan, dan menyemak

pencapaian tahap kepuasan pengguna.

Setiap nod di dalam rangkaian Bluetooth akan dipasangkan dengan dua

komponen kawalan trafik ini, dengan kedua-duanya beroperasi pada Lapisan Pautan

Data. Setiap komponen pengawal memainkan peranan kawalannya masing-masing,

tetapi saling membantu untuk mencapai matlamat kecekapan dan kebolehpercayaan

terhadap fungsi kawalan peroutan QoS. Rajah 3.4 melakarkan rajah blok yang

menunjukkan interaksi di antara dua komponen kawalan tersebut, dan juga di antara

nod penghantar dan nod penerima. Model ini dibina dengan matlamat memberikan

jaminan peroutan QoS kepada aplikasi serta trafiknya, dan pada masa yang sama

mengoptimumkan penggunaan sumber rangkaian Bluetooth yang terbatas.

Rajah 3.4 Rajah blok skim kawalan peroutan QoS pada satu nod penghantar

Trafik punca

L ≤ b

Saiz timba, b

Kadar token, ρ

Y

ACK/NAK

Saluran tanpa wayar

Pengawal Penghantaran

PENERIMA

PENGHANTAR

L

SAR Kerangka

Trafik masukan

Kadar bit, r T Paket

78

3.2.5 Carta Aliran Fungsi Kawalan Peroutan QoS

Rajah 3.5 diterbitkan daripada Rajah 3.4 yang melakarkan carta aliran ke atas proses

kawalan peroutan QoS pada satu nod penghantar. Proses yang sama akan berulangan

pada setiap nod tengah di antara nod punca s dan nod destinasi t. Oleh itu, keputusan

peroutan QoS berlaku hop-ke-hop melalui satu laluan penuh.

Rajah 3.5 Carta aliran skim kawalan peroutan QoS pada satu nod penghantar

3.2.6 Perlaksanaan Token Bucket

Trafik punca yang dipertimbangkan adalah daripada kelas kadar bit berubah (VBR).

Kebolehubahan trafik jenis ini adalah sangat tinggi yang selalunya diterbitkan

daripada peristiwa-jarang-berlaku. Lazimnya, keadaan pada satu ketika tidak

sepenuhnya memberikan gambaran kepada keadaan berikutnya. Ini bererti, kelakuan

trafik sukar untuk diramal dan ditentukan. Oleh itu, model stokastik adalah model

terbaik mewakili trafik ini. Trafik jenis ini boleh diperolehi daripada aplikasi

multimedia interaktif dan daripada rangkaian pengsuisan jalur lebar. Skim Token

Bucket digunakan untuk mengatur dan mencirikan trafik punca berletusan. Dua tugas

Peruasan trafik

Penyusukan trafik

Pencirian trafik

Tempahan & Pengagihan

sumber

Keputusan peroutan

QoS dipenuhi? T

Y

Penyesuaian QoS

Pengawal Penghantaran

Token Bucket

Pengurus Sumber

Protokol SAR

79

penting skim Token Bucket ini berlaku secara berurutan dan dibincangkan di bawah

ini:

i. Menyeragamkan trafik punca berletusan. Dengan menyeragamkan trafik

punca berletusan, trafik keluaran yang terkawal dapat dihasilkan. Untuk satu

jangka masa panjang t, Token Bucket menyediakan kadar token purata ρ

kepada aliran trafik yang diterimanya. Sementara itu, untuk mengendalikan

letusan trafik yang boleh berlaku pada sebarang ketika dan dalam tempoh

masa yang sangat singkat, saiz timba maksimum b diperuntukkan untuk

menyerap letusan tersebut. Jika ini dapat dikawal, prestasi skim Token Bucket

dalam melepaskan jumlah paket data A(t) melalui suatu pautan akan dapat

ditentukan melalui ungkapan A(t) ≤ ρt + b, seperti yang dibincangkan oleh

Procissi et al. (2002). Dengan batasan ini, prestasi suatu sistem akan dapat

diukur dengan lebih berketentuan.

Salah satu cara pengaturan trafik oleh skim Token Bucket adalah

dengan mengawal bilangan token yang memasuki timba. Trafik hanya boleh

dihantar jika terdapat bilangan token melebihi atau bersamaan dengan bilangan

paket yang akan dihantar. Paket yang memenuhi syarat ini dipanggil ‘paket-

patuh’ dan dibenarkan memasuki rangkaian. Paket yang tidak memenuhi

syarat akan ditandakan sebagai ‘paket-tidak-patuh’ dan akan dibuang. Proses

tapisan ini dipanggil penyusukan trafik. Dengan adanya paket-patuh,

perundingan QoS dapat dilakukan dengan tepat kerana prestasi purata telah

dapat ditentukan.

ii. Pencirian trafik punca berletusan. Token Bucket juga digunakan untuk

mencirikan corak trafik punca, iaitu satu proses memerangkap kelakuan

stokastik trafik punca (Yang 2002). Di dalam kebanyakan kepustakaan,

pencirian trafik dirujuk sebagai proses ketibaan paket-paket data.

Bagaimanapun, kerja kajian tesis ini juga akan mempertimbangkan elemen

‘pelepasan’ sebagai parameter peroutan. Secara khusus, titik optimal parameter

Token Bucket perlu ditentukan untuk menghasilkan satu perihalan-trafik.

Perihalan-trafik digunakan untuk menyatakan keperluan QoS oleh aplikasi

80

kepada rangkaian. Oleh kerana trafik punca adalah berletusan, maka darjah

letusan dan tahap serupa-diri daripada aliran trafik perlu ditentukan supaya

tempahan dan pengagihan tepat sumber rangkaian dapat dibuat. Penyesuaian

tuntutan QoS mungkin diperlukan jika terdapat kekangan sumber atau batasan

lainnya. Dengan pengagihan tepat dan penyesuaian, penggunaan sumber dapat

dioptimumkan, di samping mampu menyediakan keputusan peroutan yang

cekap dan boleh percaya.

3.2.7 Perlaksanaan Pengawal Penghantaran

Tugas-tugas utama Pengawal Penghantaran adalah membuat keputusan peroutan QoS,

penyesuaian QoS, menyemak pencapaian tahap kepuasan pengguna, dan memberikan

maklum balas kepada Token Bucket. Untuk melakukan semua tugas ini, Pengawal

Penghantaran akan berkerja rapat dengan Pengurus Sumber supaya setiap pautan yang

dirundingkan akan mendapat sumber yang diperlukan. Berikut adalah butiran

tugasnya:

i. Keputusan perlu dibuat pada satu nod penghantar untuk memilih pautan sedar-

QoS terbaik daripada sebilangan pautan yang tersedia sebagai pautan

penghantaran menghubungkan pasangan nod penghantar-penerima. Keputusan

peroutan akan bergerak hop-ke-hop. Akhirnya, pada nod destinasi, laluan

penuh terbaik akan dipilih.

ii. Bagaimanapun, apabila suatu pautan itu dikekangi oleh beberapa faktor

penghad sedangkan tuntutan QoS perlu dipenuhi, maka menjadi

tanggungjawab Pengawal Penghantaran untuk menyesuaikan tuntutan QoS

mengikut kekangan. Ini ditentukan dengan menilai tuntutan QoS berbanding

sumber yang ada. Merujuk kepada trafik punca berletusan dengan gelagat

serupa-diri, penyediaan parameter optimal Token Bucket dibuat berdasarkan

corak trafik punca, dan penyesuaian dibuat di dalam julat nilai parameter yang

dibenarkan.

81

iii. Kepuasan ditakrifkan sebagai peratus kejayaan kemasukan trafik ke dalam

rangkaian berbanding kadar yang dipersetujui oleh Service Level Agreement

(SLA), dengan syarat sasaran QoS dicapai (Mykoniati et al. 2003). Sasaran

QoS pula ditakrifkan sebagai peratus bilangan paket yang mampu dikendalikan

oleh aplikasi di dalam kekangan QoS. Aplikasi meminta suatu tahap QoS

kepada rangkaian. Hasil perundingan dengan Pengurus Sumber, kontrak SLA

dihasilkan. Perbezaan di antara jumlah trafik sebenar yang berjaya dihantar

berbanding dengan yang dipersetujui melalui SLA akan mengukur tahap

kepuasan pengguna.

iv. Isyarat maklum balas akan sentiasa dihantar oleh Pengawal Penghantaran

kepada Token Bucket untuk tujuan penyesuaian QoS. TSpec ialah spesifikasi

trafik yang menyatakan keperluan QoS oleh aplikasi. Ia mengandungi satu set

parameter-parameter terpilih yang mewakili permintaan QoS. Perbandingan

dibuat di antara tahap QoS yang diminta oleh TSpec dengan tahap QoS yang

dapat diberikan oleh nilai-nilai optimal Token Bucket. Jika permintaan dapat

dipenuhi, keputusan peroutan akan dibuat. Jika tidak, penyesuaian perlu

dilakukan oleh Pengawal Penghantaran dengan memberikan maklumbalas

kepada Token Bucket.

3.2.8 Rasional Pembinaan Pengawal Penghantaran

Dijelaskan di sini rasional pembinaan Pengawal Penghantaran di dalam model sistem.

Bagi tujuan membuat keputusan peroutan yang cekap dan boleh percaya, Pengawal

Penghantaran akan berkerja rapat dengan Token Bucket dengan memberikan maklum

balas mengenai keadaan rangkaian.

i. Sedia diketahui bahawa Token Bucket hanya diparameterkan dengan beberapa

parameter asas sahaja seperti yang dinyatakan pada Jadual 3.1. Set parameter

yang tersedia itu membataskan keupayaan Token Bucket untuk mengendalikan

suatu tugasan yang lebih kompleks. Untuk suatu tugas peroutan, parameter

kadar bit pautan keluaran r mungkin diperlukan. Bagaimanapun, r bukanlah

82

salah satu daripada parameter piawai Token Bucket. Oleh itu, r perlu

disediakan oleh Pengawal Penghantaran.

ii. Perihalan-trafik (r, b) menghadkan saiz letusan maksimum suatu aliran trafik

hanya kepada b bait sahaja pada sebarang ketika. Untuk suatu tempoh jangka

panjang pula, kadar purata yang disediakan akan mencapai r bait sesaat,

dengan jumlah paket dihantar dalam tempoh t saat ialah (rt + b) bait.

Perlaksanaanya juga akan membuang token berlebihan apabila timba mencapai

tahap penuh. Bagaimanapun, semua maklumat operasi ini akan hilang begitu

sahaja apabila suatu operasi baru mengambil tempat. Keputusan-keputusan

yang dibuat ke atas paket-paket adalah bersifat semasa, dan tiada hubungan di

antara keputusan terdahulu dengan keputusan sekarang. Ertinya, skim Token

Bucket tidak mempunyai keupayaan untuk menyimpan rekod perkhidmatan

dan operasinya yang terdahulu sedangkan maklumat ini mungkin boleh

digunakan untuk meningkatkan prestasi dan kecekapan. Dengan adanya

Pengawal Penghantaran, Token Bucket boleh beroperasi pada suatu tahap

kecerdasan yang lebih baik. Oleh itu keputusan-keputusan yang akan dibuat

tidak semata-mata hanya memberikan jawapan mudah ‘ya’ atau ‘tidak’, tetapi

membenarkan penyesuaian berdasarkan kepada data statistik yang

tersimpan.

iii. Token Bucket hanya berupaya untuk mengatur dan mencirikan trafik punca,

tetapi tidak untuk tugas penyesuaian. Jika penyesuaian perlu dilakukan

terhadap parameter-parameter QoS, maklum balas akan dihantar oleh

Pengawal Penghantaran kepada Token Bucket.

iv. Dilihat dari aspek arkitektur protokol peroutan, adalah perlu supaya suatu

protokol itu tidak bergantung kepada sesuatu komponen tertentu. Umpamanya,

suatu perlaksanaan protokol akan hanya boleh berfungsi jika topologi pokok

digunakan. Kesannya ialah kegunaannya terbatas dan perlaksanaannya tidak

cekap. Pengawal Penghantaran adalah komponen protokol kawalan yang boleh

digandingkan dengan apa juga protokol peroutan asas dari MANET tanpa

mengira apa juga topologi asas yang digunakan.

83

v. Seperti dinyatakan oleh Li (2002), proses pencirian ke atas trafik berletusan

adalah bersandar-aplikasi dan sensitif-kes. Oleh itu, merujuk kepada kerja

pencirian yang berlaku, keperluan khusus boleh dibinakan atau diperuntukkan

kepadanya secara teragih. Skim yang teragih lebih mudah untuk dikendalikan

dan mengambil masa yang singkat untuk disesuaikan semula. Jika ia dibina

sebagai suatu skim penuh dan bersepadu, kerja pengubahsuaian dan

penyesuaian akan melibatkan keseluruhan modul-modul yang terlibat dan

proses ini memakan masa yang lama. Pengawal Penghantaran dibinakan

dengan konsep teragih di mana ianya dipasangkan pada setiap nod penghantar.

vi. Pembinaan Pengawal Penghantaran juga ditujukan untuk mengurangkan beban

tugas dan prosesan CAC. Tugas utama CAC ialah menyediakan kawalan beban

rangkaian yang seimbang dengan mengawal penggunaan sumber rangkaian.

Dengan adanya Pengawal Penghantaran, tugas CAC akan menjadi lebih

mudah.

vii. Keperluan QoS oleh aplikasi pada hari ini memerlukan pernyataan berbentuk

‘tuntutan QoS’ dan tidak lagi dinyatakan sebagai parameter Token Bucket.

Contohnya, kebarangkalian kehilangan paket bagi aplikasi ini mestilah kurang

daripada 8%. Pengiraan ini hanya mampu disediakan oleh Pengawal

Penghantaran. Token Bucket hanya mampu menyediakan nilai-nilai terhadap

parameter-parameter yang terlibat dengan pengiraan peratus kehilangan paket

tersebut.

3.2.9 Skim Pencirian Trafik Lainnya

Selain skim Token Bucket, terdapat beberapa skim pencirian trafik lainnya. Gabungan

taburan marginal dan fungsi auto-sekaitan oleh Melamed dan Hill (1995) telah

digunakan untuk mencirikan trafik punca yang berletusan. Bagaimanapun, model ini

tidak akan dapat menghasilkan kedua-duanya dengan tepat dan perlu

mengoptimumkan salah satu daripadanya dengan meninggalkan kesan kepada yang

satu lagi. Taralp et al. (1998) telah mengemukakan satu skim pencirian berasaskan

moment generating function. Satu lagi skim yang berupaya mengesan gelagat serupa-

84

diri daripada aliran trafik berletusan ialah Chaotic Map. Erramilli et al. (1995) dan

Giovanardi et al. (2001) telah menunjukkan penggunaan permodelan Chaotic Map

untuk memerangkap gelagat serupa-diri daripada aliran trafik berletusan. Model-

model lainnya untuk proses ketibaan paket boleh diperolehi daripada kerja

Ramaswami (1988), Hellstern et al. (1991), dan Adas (1997).

Bagaimanapun, model-model yang lain ini hanya berupaya mengesan

kehadiran gelagat serupa-diri sahaja dan tidak berkebolehan untuk menyeragamkan

dan mengatur corak trafik berletusan. Skim Token Bucket mempunyai kekuatan untuk

berfungsi 2-dalam-1. Pada peringkat pertama, skim Token Bucket menyeragamkan

trafik punca berletusan dengan kaedah penyusukan trafik, di mana paket-paket bersaiz

besar melampaui saiz timba maksimum akan ditapis dan tidak dibenarkan masuk ke

dalam rangkaian. Pada peringkat kedua, Token Bucket akan menentukan parameter-

parameter optimalnya supaya tuntutan QoS bersesuaian dengan keupayaan sumber

berdasarkan kepada corak trafik yang diperhatikan. Oleh itu, skim Token Bucket

dipilih berdasarkan kemampuannya untuk menyeragam, mengatur, dan mencirikan

trafik punca berletusan untuk suatu tugas peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa

wayar ad hoc Bluetooth.

3.2.10 Perihalan-Trafik Punca

Setiap aplikasi akan meminta suatu tahap QoS untuk penghantaran trafiknya. Ini

dilakukan oleh nod punca dengan menyatakan dan menghantar spesifikasi trafik,

TSpec kepada rangkaian. TSpec dinyatakan melalui parameter-parameter terpilih

Token Bucket, umpamanya kadar token ρ dan saiz timba b. Juga, nod punca

menyatakan keperluan prestasi bagi trafik yang akan dihantar, contohnya jenis

perkhidmatan yang diperlukan dan parameter-parameter QoS yang perlu dipenuhi.

Gabungan pernyataan Tspec dan keperluan prestasi ini dikenali sebagai perihalan-

trafik. Perihalan-trafik dihasilkan melalui proses pencirian berdasarkan kepada corak

trafik punca. Oleh itu, apabila aplikasi memerlukan suatu penyambungan, aplikasi

akan menyatakan perihalan-trafik kepada rangkaian. Perundingan berlaku di antara

aplikasi dan rangkaian dengan memetakan permintaan (melalui perihalan-trafik)

85

kepada sumber, untuk mencapai suatu SLA. Status SLA akan sentiasa dipantau oleh

Pengawal Penghantaran.

Di dalam tesis ini, trafik punca yang diterima oleh suatu nod penghantar

adalah urutan kerangka daripada surih video terpilih. Trafik masukan kepada Token

Bucket adalah paket-paket teruas oleh skim SAR yang meruaskan mesej (dengan

panjang maksimum 64000 bait) kepada paket-paket jalur dasar ACL dengan saiz lebih

kecil yang ditentukan oleh jenis paket. Protokol SAR beroperasi pada Lapisan Pautan

Data L2CAP.

3.3 PENDEKATAN PENYELESAIAN MASALAH

Di dalam tesis ini, kata kekunci kepada penyelesaian masalah kawalan peroutan QoS

di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth ialah kecekapan dan

kebolehpercayaan. Berdasarkan kepada keperluan tersebut, dua pendekatan

penyelesaian masalah akan digunapakai.

i. Skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan mestilah berupaya

mengurangkan kos penghantaran-semula. Spesifikasi Bluetooth telah

menetapkan bahawa apabila berlaku ralat penghantaran, penghantaran-semula

akan diusahakan segera oleh protokol ARQ pada slot berikutnya sehinggalah

paket tanpa-ralat berjaya diterima oleh nod penerima. Oleh itu, semakin

banyak penghantaran-semula, semakin meningkat kos pasti dan kos lebihan

yang terlibat, dan ini secara langsung mengurangkan lebar jalur sebenar yang

dapat diberikan kepada aplikasi. Jika kos penghantaran-semula dapat

dikurangkan, maka jaminan QoS ke atas suatu pautan/laluan akan dapat

ditawarkan pada tahap kecekapan dan darjah kebolehpercayaan yang lebih

tinggi. Mengambilkira kualiti saluran penghantaran adalah salah satu langkah

mengurangkan kos penghantaran-semula.

ii. Skim kawalan peroutan QoS mestilah juga berupaya membuat penyesuaian ke

atas permintaan QoS. Pencirian trafik adalah satu proses untuk menyatakan

keperluan QoS kepada rangkaian berdasarkan corak trafik punca yang

86

berletusan. Sumber rangkaian diperuntukkan berdasarkan perihalan-trafik yang

dikemukakan. Jika sumber mencukupi, tuntutan QoS akan dapat dipenuhi.

Bagaimanapun, penyesuaian ke atas permintaan QoS mungkin perlu dilakukan

apabila terdapat kekangan sumber. Oleh itu, untuk mencapai kecekapan dan

kebolehpercayaan peroutan QoS, adalah penting supaya penyesuaian dan

kesepakatan di antara parameter-parameter QoS dapat dilakukan. Pengawal

Penghantaran akan melakukan tugas penyesuaian yang diperlukan.

Kedua-dua pendekatan adalah saling memberi kesan. Penyesuaian oleh skim

peroutan akan menyediakan pautan/laluan yang boleh dipercaya. Dan dengan adanya

pautan/laluan yang boleh dipercaya, proses penghantaran-semula dapat dikurangkan,

yang memberikan kecekapan penghantaran. Kesan akhir adalah pengoptimuman ke

atas penggunaan sumber rangkaian Bluetooth yang terbatas.

3.4 PEROUTAN QoS

Tesis ini memilih kaedah peroutan ‘atas-permintaan’ bagi menyelesaikan masalah

peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth. Melalui kaedah ini,

laluan mestilah terlebih dahulu dibina merentasi topologi rangkaian sebelum data

pengguna boleh dihantar melaluinya. Teknik peroutan AODV dengan penyampaian

paket-paket kawalan RREQ dan RREP akan digunakan.

3.4.1 Pembinaan Laluan dengan RREQ-RREP

Komunikasi di dalam rangkaian Bluetooth adalah berhalakan-penyambungan dan

dipacu-induk dengan hubungan terus hamba-ke-hamba tidak dibenarkan. Akibatnya,

fungsi siar tidak dilaksanakan di dalam piconet mahupun scatternet. Ertinya, kaedah

pembinaan laluan dengan penyiaran paket RREQ tidak berlaku di dalam rangkaian

Bluetooth. Sebagai ganti, penyampaian paket RREQ berhalakan-penyambungan

dilaksanakan pada lapisan L2CAP. Jika penyambungan diperlukan dari satu nod punca

ke satu nod destinasi, nod punca akan terlebih dahulu menyemak maklumat peroutan

yang ada padanya. Jika nod punca tidak mempunyai maklumat laluan lengkap menuju

ke nod destinasi, satu paket RREQ akan dikeluarkan oleh nod punca ke nod induk di

87

dalam piconetnya. Nod induk akan menyematkan alamatnya sendiri pada kepala paket

RREQ dan menghantarkan paket RREQ tersebut kepada semua nod-nod jambatan

yang terhubung dengannya. Setiap nod jambatan juga akan menyematkan alamat-

alamat mereka pada paket RREQ itu dan seterusnya menghalakan paket-paket tersebut

ke sebarang piconet yang terhubung dengannya. Selain alamat nod-nod yang dilalui,

maklumat ringkas lainnya juga boleh disematkan pada kepala paket RREQ,

umpamanya kos pautan, kadar bit, dan lengah bagi suatu pautan. Maklumat ini akan

digunakan oleh nod penghantar untuk tujuan membuat keputusan peroutan QoS.

Proses ini akan berulangan sehingga satu nod dengan maklumat laluan lengkap

menuju ke nod destinasi telah ditemui atau sememangnya nod destinasi telah dicapai.

Nod destinasi mungkin akan menerima beberapa paket RREQ melalui laluan-laluan

peroutan berbeza dan akan terus menerima beberapa paket RREQ lagi untuk suatu

tempoh masa tertentu. Apabila tempoh pemasa tersebut tamat, nod destinasi akan

memilih laluan terbaik mengikut fungsi objektif yang ditetapkan sebagai laluan

penghantaran. Berdasarkan kepada keputusan pemilihan laluan terbaik, nod destinasi

akan menghantar paket RREP (mengandungi urutan alamat nod-nod bagi laluan

terbaik yang dipilih) kepada nod punca melalui laluan yang dipilih tersebut secara

berbalik. Akhir sekali, paket data yang ingin dihantar oleh nod punca akan dihantar

melalui laluan yang dipilih ke nod destinasi.

Disebabkan oleh komunikasi berhalakan-pautan dan dipacu-induk, rangkaian

Bluetooth hanya dapat menyediakan pilihan pautan yang terbatas. Di dalam

kebanyakan kes, pautan tunggal akan disediakan di antara dua nod berjiran yang

berkomunikasi apabila proses pembinaan laluan dilakukan. Ini berlaku terutamanya

bagi hubungan dari nod hamba ke nod induk di dalam suatu piconet, dan juga dari nod

jambatan ke nod induk untuk piconet yang lain. Secara umumnya boleh dinyatakan

bahawa jika hanya terdapat satu pautan tunggal, maka tiada keputusan peroutan perlu

dibuat. Sebaliknya, jika wujud pautan berbilang dari satu nod penghantar, maka

keputusan peroutan mesti dilakukan untuk memilih pautan terbaik. Merujuk kepada

penghantaran paket jalur dasar ACL, setiap paket yang terhasil daripada peruasan SAR

ke atas kerangka-kerangka surih video terpilih akan dihantar melalui saluran frekuensi

berlainan. Di nod penerima, SAR akan memasang kembali paket-paket yang diterima

kepada bentuk mesej asal. Kajian dibataskan kepada trafik daripada jenis paket jalur

88

dasar ACL sahaja kerana kebanyakan aplikasi menggunakan paket jenis ini. Tambahan

pula, menurut spesifikasi Bluetooth, data audio boleh disiar terus dari Lapisan

Baseband sebagai paket SCO melepasi skim SAR.

3.4.2 Peroutan Paket Data Melalui suatu Pautan

Spesifikasi Bluetooth v1.0B (Bluetooth SIG 1999) menyatakan dengan tepat

bagaimana penghantaran paket data berlaku di dalam piconet tetapi tidak untuk

scatternet. Capaian kepada rangkaian dikawal sepenuhnya oleh nod induk suatu

piconet. Nod hamba hanya boleh menghantar paket apabila telah terlebih dahulu

ditinjau oleh nod induk melalui suatu skim penjadualan dengan penghantaran paket

POLL. Nod induk menghantar paket pada slot masa bernombor genap dan ini akan

membenarkan nod hamba memberikan jawapan pada slot masa bernombor ganjil. Jika

tiada paket data untuk dihantar, paket NULL akan dihantar sebagai ganti. Setiap paket

data yang dihantar oleh nod penghantar akan dikembalikan dengan satu paket ACK

oleh nod penerima sebagai akuan bahawa paket data selamat diterima. Jika paket

akuan ACK tidak dierima, kerja penghantaran-semula paket data akan dimulakan

sehingga paket ACK diterima dengan selamat oleh nod penghantar.

Di sini, penjadualan di antara nod induk dengan beberapa nod hamba di dalam

satu piconet akan dilihat dari perspektif peroutan. Ini adalah kerana terdapat peluang

untuk mempergunakan penjadualan sebagai mekanisma penghantaran paket-paket dari

satu nod ke satu nod yang lain. Sebagai contoh, skim penjadualan mudah Round-

Robin membenarkan nod induk meninjau setiap nod hamba menurut kitaran dengan

selang masa tetap (Garroppo et al. 2001). Pada ketika tinjauan dibuat, penyambungan

sementara ke atas satu pautan dibuat, dan peluang boleh diambil untuk menghantar

paket oleh nod penghantar kepada nod penerima. Jika terdapat berbilang pautan dari

satu nod penghantar, keputusan mesti dibuat untuk memilih satu pautan terbaik di

antara mereka yang menyambungkan nod penghantar tersebut kepada nod penerima

berikutnya. Proses yang sama berlaku pada nod penghantar berikutnya, yang mana

sebelumnya ia adalah nod penerima. Urutan keputusan peroutan ini akan menyediakan

laluan hujung-ke-hujung menghubungkan nod punca kepada nod destinasi. Laluan ini

membenarkan paket data dihantar melaluinya.

89

Pautan Bluetooth menggunakan teknik frequency hopping untuk penghantaran

paket dengan setiap satu paket dihantar menggunakan satu frekuensi tunggal. Paket-

paket lain menggunakan frekuensi tunggal berbeza lainnya. Bagaimanapun, satu

penyambungan fizikal di antara pasangan nod penghantar-penerima boleh

mengendalikan berbilang frekuensi pada masa berlainan. Setiap pautan disediakan

dengan kadar bit nominal 1 Mbps. Dengan mengembangkan kaedah penghantaran

paket di dalam piconet untuk digunapakai di dalam scatternet, penghantaran paket

hujung-ke-hujung adalah juga berasaskan kepada per paket. Ini bermakna,

penghantaran setiap satu paket merentasi scatternet perlu menggunakan paket

kawalan RREQ-RREP. Untuk menghantar paket-paket data melalui satu

penyambungan (iaitu, suatu tugas peroutan), dua proses berikut akan dilakukan oleh

satu nod penghantar:

i. Pertama, susuk-trafik perlu ditentukan supaya trafik terkawal dapat dihasilkan.

Menurut Blake et al. (1998), susuk-trafik adalah peraturan sementara bagi

suatu aliran trafik yang akan menentukan samada suatu paket itu in-profile

atau out-of-profile. Jika skim Token Bucket digunakan sebagai pengatur, suatu

trafik dikatakan in-profile jika saiz paketnya kurang atau bersamaan dengan

saiz timba, dan out-of-profile jika sebaliknya. Tesis ini mengambil saiz

panjang kerangka L yang disimpan di dalam penimbal untuk menentukan

penyusukan trafik.

ii. Kedua, perihalan-trafik mesti diterbitkan supaya keperluan QoS oleh aplikasi

boleh dipetakan dengan tepat ke atas sumber yang diperlukan. Apabila aplikasi

meminta suatu penyambungan, tiga perkara akan dinyatakan kepada

rangkaian: jenis perkhidmatan diperlukan, parameter-parameter trafik punca,

dan parameter-parameter QoS ke atas setiap pautan. Perkhidmatan trafik VBR

adalah keperluan lazim hari ini, saiz letusan maksimum adalah salah satu

daripada parameter-parameter trafik punca, dan metrik peroutan QoS

digunakan untuk perundingan penyambungan. Kesemua tiga keperluan ini

diungkapkan sebagai satu perihalan-trafik. Ringkasnya, perihalan-trafik

menerangkan ciri-ciri trafik punca yang meminta suatu tahap perkhidmatan

untuk satu penyambungan di dalam rangkaian. Menurut Glasmann et al.

90

(2000), pencirian trafik ditakrifkan sebagai proses memperihalkan sifat-sifat

statistik trafik punca berdasarkan kepada satu model trafik tertentu. Untuk

tujuan ini, skim Token Bucket boleh digunakan untuk mencirikan trafik punca

yang berletusan.

Dapat diperhatikan bahawa skim Token Bucket digunakan untuk dua tugas

kawalan peroutan secara berurutan, iaitu penyusukan dan pencirian ke atas trafik

punca berletusan. Tesis ini merangkumkan dua tugas tersebut ke dalam hanya satu

model trafik. Dengan pendekatan sebegini, masa prosesan dapat disingkatkan.

3.5 METRIK PEROUTAN QoS

Untuk memilih suatu pautan terbaik dari satu nod penghantar kepada beberapa nod

penerima, satu set kriteria pemilihan perlu ditetapkan demi memenuhi tuntutan QoS

daripada aplikasi pengguna yang semakin kompleks. Kriteria ini dinyatakan sebagai

metrik peroutan QoS yang saling memberi kesan di antara satu sama lain, dan ianya

disenaraikan pada Jadual 3.2.

Jadual 3.2 Metrik peroutan dan matlamat capaiannya

Metrik Keterangan Matlamat

i. Kebarangkalian kehilangan paket

Ketika skim Token Bucket melakukan proses pengaturan dan pencirian, trafik yang dihantar oleh nod penghantar melalui suatu pautan akan mengalami kehilangan paket.

Jumlah kebarangkalian kehilangan paket terendah bagi kesemua pautan untuk satu laluan lengkap menggambarkan tahap kebolehpercayaan yang tinggi.

ii. Lengah penghantaran

Lengah boleh berpunca daripada berbagai sumber, umpamanya lengah prosesan dan lengah penjadualan. Kesan akhirnya ialah lengah penghantaran.

Setiap pautan bersekutu dengan suatu nilai lengah dan apabila dijumlahkan memberikan lengah laluan penuh. Nilai lengah yang rendah menggambarkan kecekapan penghantaran. bersambung …

91

… sambungan

iii. Penggunaan pautan keluaran

Metrik ini mengukur kadar bit sebenar semasa penghantaran paket data berbanding kadar bit maksimum disediakan.

Peratus penggunaan yang tinggi menggambarkan kecekapan penggunaan saluran penghantaran.

iv. Celusan pautan Celusan diukur melalui bilangan paket yang dapat dihantar dengan jayanya dalam suatu tempoh unit masa.

Celusan yang tinggi mentafsirkan kecekapan dan kebolehpercayaan penghantaran paket-paket data.

v. Tahap kepuasan pengguna

Mykoniati et al. (2003) mentakrifkan tahap kepuasan pengguna sebagai peratusan trafik yang berjaya masuk ke dalam rangkaian berbanding kadar yang dipersetujui oleh SLA, dengan syarat sasaran QoS dicapai.

Memberikan gambaran kecekapan perkhidmatan.

3.6 ANDAIAN-ANDAIAN

Algoritma kawalan peroutan QoS yang dicadangkan dianggapkan akan berkerja

dengan baik apabila andaian-andaian yang berkaitan dengan rangkaian Bluetooth ini

dipenuhi. Andaian-andaian ini juga diperlukan untuk menjadikan model matematik

yang dibinakan dapat berfungsi dengan sewajarnya.

i. Pembinaan topologi piconet dan scatternet telah terlebih dahulu disediakan

oleh protokol pembinaan topologi Bluetooth. Aspek pengoptimuman topologi

tidak diambilkira kerana pembinaan hanya berdasarkan kepada proses

‘inquiry-scan-page’ semata-mata. Sebagai contoh, menurut Kalia et al. (2000),

scatternet yang hanya mempunyai nod jambatan jenis hamba-hamba didapati

mampu memberikan celusan tertinggi dan lengah terendah berbanding struktur

scatternet lainnya.

ii. Penjadualan intra-piconet dan inter-piconet juga telah disediakan terlebih

dahulu oleh protokol penjadualan.

92

iii. Pengurus Sumber sentiasa berhubung dengan Pengawal Penghantaran dalam

menyediakan sumber rangkaian yang diminta oleh aplikasi menerusi suatu

perihalan-trafik.

iv. Nilai kualiti semasa bagi saluran penghantaran (seperti SNR, BER dan PER)

dapat disediakan oleh bakal nod penerima dan disampaikan kepada nod

penghantar. Bagaimanapun, tesis ini telah cuba menyediakan nilai kualiti

pautan ini secara dalam-talian, seperti yang dibincangkan pada Bahagian 3.6.2.

Untuk ketepatan yang tinggi, nilai BER seharusnya diukur secara luar-talian.

v. Keadaan saluran memudar-rata digunakan dengan nilai SNR berada pada tahap

malar selama tempoh penghantaran paket-paket.

vi. Persekitaran rangkaian kuasi-statik dengan semua nod-nod jarang bergerak.

Jika rangkaian terlalu dinamik, pengagihan sumber rangkaian ke atas tuntutan

QoS daripada aplikasi akan menjadi terlalu sukar untuk dipenuhi.

3.7 MODEL MATEMATIK UNTUK KAWALAN PEROUTAN QoS

Dua model matematik dipersembahkan untuk kawalan peroutan QoS di dalam

rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth berdasarkan model sistem yang dibincangkan

pada Bahagian 3.2. Kedua-dua model mengambilkira kualiti saluran penghantaran

sebagai usaha menyediakan kecekapan dan kebolehpercayaan tugas peroutan. Untuk

tugas kawalan peroutan QoS, model matematik dipasangkan pada nod penghantar dan

diparameterkan dengan tuntutan QoS yang berkaitan. Sebagai perbandingan prestasi,

model pertama tidak mencirikan trafik punca, sementara model kedua mencirikannya.

3.7.1 Peroutan QoS Tanpa Pencirian Trafik

Untuk mencapai kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas tugas peroutan QoS melalui

topologi rangkaian tanpa wayar yang rapuh dan terdedah ralat, proses penghantaran-

semula mestilah dikurangkan. Ini boleh dicapai dengan memilih pautan atau saluran

penghantaran yang mempunyai kualiti terbaik. Persamaan matematik berikut oleh

93

DeCouto et al. (2003) merujuk kepada kos penghantaran-semula yang perlu

ditanggung oleh suatu pautan apabila ia terlibat dengan ralat:

)1(1PER

C−

= (3.1)

dengan PER ialah nisbah bilangan paket ralat kepada jumlah paket dihantar.

Ungkapan ini membenarkan kadar ralat paket (PER) untuk suatu pautan

dipetakan ke atas kos penghantaran-semula C. Ertinya, semakin tinggi nilai PER bagi

suatu pautan, semakin meningkat nilai kos C bagi pautan tersebut. Ia mentafsirkan

bahawa dengan peningkatan nilai kos C, semakin banyak bilangan cubaan

penghantaran-semula paket-paket pembetulan dan paket-paket kawalan. Oleh itu,

pautan dengan nilai kos C terendah adalah digemari untuk dipilih sebagai pautan

penghantaran kerana ianya mentafsirkan suatu pautan yang lebih cekap dan

dipercayai. Tafsiran ini boleh diterjemahkan kepada pengurangan kos lebihan,

pengurangan penggunaan tenaga, penyediaan lebarjalur lebih luas, peningkatan

celusan, dan pengurangan tempoh lengah. Ringkasnya, pautan dengan kos C yang

rendah adalah bersekutu dengan tahap penyediaan QoS yang lebih baik. Rajah 3.6

memberikan gambaran kepada ungkapan kos penghantaran-semula C terhadap PER.

Rajah 3.6 Kos penghantaran-semula melawan PER

Nilai PER ke atas suatu pautan bersandar kepada nilai BER bagi paket data

yang akan dihantar melaluinya. Hubungan di antara PER dan BER untuk penghantaran

paket DHx dan DMx masing-masingnya dinyatakan oleh Chen et al. (2004) sebagai:

94

PER = 1–(1–BER)s untuk DHx (3.2)

PER = 1–((1–BER)15 + 15*BER*(1–BER)14)s/15 untuk DMx (3.3)

dengan s ialah saiz paket maksimum (beban bayar pengguna) dalam unit bit seperti

dinyatakan pada Jadual 3.3. Melalui kedua-dua ungkapan ini, kos pautan untuk

penghantaran paket jalur dasar ACL, mengikut jenis paket, boleh dikirakan.

Bagaimanapun, nilai BER untuk suatu pautan perlu dikirakan terlebih dahulu sebelum

nilai PER dapat ditentukan. Ini akan dibincangkan pada Bahagian 3.7.2.

Jadual 3.3 Sifat-sifat paket jalur dasar ACL

Kadar maksimum – tak-simetri

(kbps)

Jenis paket

Semakan FEC

Beban bayar

pengguna (bait)

Kadar maksimum

– simetri (kbps) Ke hadapan Ke belakang

DM1 Ya 0 – 17 108.8 108.8 108.8 DM3 Ya 0 – 121 258.1 387.2 54.4 DM5 Ya 0 – 224 286.7 477.8 36.3 DH1 Tiada 0 – 27 172.8 172.8 172.8 DH3 Tiada 0 – 183 390.4 585.6 86.4 DH5 Tiada 0 – 339 433.9 723.2 57.6

Sumber: Bluetooth SIG 1999

Penghantaran paket-paket data dibuat tanpa pencirian ke atas trafik punca

tetapi hanya melalui proses peruasan oleh protokol SAR sahaja. Penimbal pada skim

Token Bucket hanya berfungsi untuk menyerap, mengurangkan, dan menyeragamkan

kesan letusan trafik tetapi tidak mencirikan gelagat serupa-dirinya. Dengan skim

Token Bucket tanpa pencirian ini, penghantaran paket data akan berlaku tanpa lengah.

Model matematik (3.1) dan dengan skim Token Bucket tanpa pencirian ini hanya

mentafsirkan QoS bagi suatu pautan sebagai lebih baik berdasarkan kepada pengiraan

kos pautan C terendah sahaja tanpa mampu melakukan pengoptimuman penggunaan

sumber rangkaian. Ini adalah kerana, model matematik ini tidak dapat menyatakan

taburan kebarangkalian bagi trafik punca berletusan yang mempunyai kadar bit

berubah. Juga, model matematik ini tidak membenarkan penyesuaian dibuat ke atas

tuntutan QoS daripada corak trafik berletusan kepada kekangan yang wujud.

Penyesuaian juga tidak dibuat mengikut kualiti semasa saluran penghantaran. Oleh itu,

jaminan QoS dan tahap kepuasan pengguna tidak dapat diberikan secara berkesan.

95

Secara tepatnya, corak trafik masukan telah tidak diperihalkan melalui suatu

perihalan-trafik, dan ini mengakibatkan batasan parameter-parameter QoS tidak dapat

diukur dan dinyatakan dengan tepat. Kesannya ialah ketidaktepatan pengagihan

sumber rangkaian yang boleh membawa kepada dua kemungkinan: terlebih-agih

(tidak mengoptimumkan penggunaan sumber) atau terkurang-agih (mengakibatkan

ketidakcekapan fungsi peroutan). Singkatnya, tiada ungkapan matematik yang dapat

memperihalkan corak trafik punca. Oleh itu, satu model matematik dicadangkan pada

Bahagian 3.6.6 yang dijangka akan dapat memberikan penambahbaikan kepada

masalah kecekapan peroutan dan pengoptimuman penggunaan sumber rangkaian.

3.7.2 Penentuan Nilai BER

Persamaan-persamaan (3.1), (3.2) dan (3.3) menunjukkan bahawa keputusan peroutan

QoS oleh suatu nod penghantar akan dipengaruhi oleh nilai BER pada pautan yang

menghubungkannya dengan nod penerima. Diketahui bahawa setiap pautan akan

bersekutu dengan nilai BER berbeza mengikut beberapa faktor persekitaran

(umpamanya daripada kesan memudar berbilang laluan, gangguan saluran, dan

hinggar), jumlah data, jenis data, kelajuan penghantaran, lebarjalur saluran, jarak di

antara nod-nod, dan sebagainya. Bahagian 3.7.3 dan 3.7.4 menerangkan kaedah

pengukuran BER ke atas suatu pautan.

3.7.3 Penganggaran BER

Menurut Banerjee dan Misra (2003), nilai BER untuk suatu pautan adalah fungsi

nisbah di antara kuasa diterima Pr kepada hingar ambien N. Perhubungan tepat di

antara BER dengan Pr adalah bersandar kepada pilihan skim modulasi isyarat. Secara

amnya, beberapa skim modulasi mempamerkan perkaitan umum

( )NrPconsterfcBER )( ×∝ , dengan N adalah aras kuasa hingar dan erfc(x)

adalah fungsi pelengkap erf(x), yang mana ianya dinyatakan sebagai

)exp)/2(1)(0

2dttxerfc

x∫

−−= π .

96

Untuk mempermudahkan permodelan matematik tanpa hilang makna asalnya,

penghampiran telah dibuat ke atas isyarat termodulat Gaussian Frequency-Shift

Keying (GFSK) Bluetooth sebagai Binary Phase-Shift Keying (BPSK). Di dalam

kertas kerjanya, Galli et al. (2000) telah memberikan penjelasan mengenai

penghampiran ke atas GFSK sebagai BPSK (Rujuk Lampiran D). Menurut Banerjee

dan Misra (2003), BER suatu pautan berasaskan modulasi BPSK dinyatakan sebagai:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛××

=fN

erfcBER ψPr5.0 (3.4)

dengan W ialah lebarjalur saluran dan f ialah kadar penghantaran bit. Bluetooth

menyediakan W = 1 MHz dan ψ = 1 Mbps (kadar bit nominal). Persamaan (3.4)

memerlukan nilai SNR yang akan memberikan nilai Pr/N melalui hubungan

)/log(10 NPrSNR = . Nilai SNR boleh diperolehi melalui beberapa teknik, samada

dengan teknik penganggaran atau pengukuran terus. Kebanyakan kad tanpa wayar

pada sesuatu nod boleh memberikan pengukuran nilai SNR bagi isyarat yang

diterimanya. Di dalam tesis ini diandaikan bahawa setiap nod di dalam rangkaian akan

menyediakan nilai SNR secara dalam-talian. Dengan menggunakan nilai-nilai SNR

yang diperolehi dari nod-nod penerima jirannya dan dari persamaan (3.4), nod

penghantar akan dapat mengirakan nilai BER dan seterusnya nilai PER untuk semua

pautan-pautan daripadanya. Hasilnya, kos pautan C boleh dikirakan untuk setiap

pautan keluaran dari suatu nod penghantar.

3.7.4 Maklumat Pautan daripada Lapisan Pautan

Lapisan Pautan Bluetooth boleh memberikan maklumat mengenai kualiti saluran

melalui API yang dipanggil dari lapisan atasannya. Spesifikasi Bluetooth v1.2 (2003)

menyediakan panggilan rangkap Get_Link_Quality yang memberikan maklumat

kualiti pautan (LQ). Nilai kualiti pautan dinyatakan sebagai julat 0 – 255, dengan nilai

besar mewakili keadaan pautan yang lebih baik. Dengan cara ini, kualiti pautan boleh

dipetakan ke atas suatu nombor di antara 0 dan 255. Sebagai contoh, kad Bluetooth

yang mengandungi chipset CSR dari Cambridge Silicon Radio menyediakan BER

yang dikirakan daripada kualiti pautan dengan cara berikut:

97

If 215 ≤ LQ ≤ 255, BER = (255 – LQ)/40000 If 105 ≤ LQ ≤ 215, BER = 32.(255 – LQ)/40000 (3.5) If 0 ≤ LQ ≤ 105, BER = 256.(255 – LQ)/40000 If LQ = 255, BER = 0

Kualiti pautan boleh ditakrifkan sebagai BER purata ke atas suatu pautan

dengan purata berpemberat masa dalam unit 1/40000. Rajah 3.7 menunjukkan nilai

kualiti pautan lawan BER untuk chipset CSR. Dengan mudah dapat diperhatikan

bahawa BER menurun dengan peningkatan kualiti pautan.

Rajah 3.7 Kualiti pautan mengikut nilai BER

Sumber: http://www.csr.com [2 Julai 2004]

3.7.5 Perkiraan Analitik Peroutan berasaskan Kos Pautan C

Data masukan akan diruaskan terlebih dahulu oleh SAR sebelum dimajukan kepada

node penghantar. Jika nod penghantar hanya mempunyai satu pautan keluaran

daripadanya, tiada pilihan lain bagi fungsi peroutan selain daripada menggunakan

pautan tunggal tersebut. Bagaimanapun, jika nod penghantar mempunyai pautan

berbilang, maka keputusan peroutan QoS mesti dilakukan oleh nod penghantar untuk

memilih pautan terbaik mengikut fungsi objektif. Rajah 3.8 menunjukkan dua pautan

keluaran berpunca dari nod i dengan masing-masingnya mempunyai nilai BER

berlainan. Node i akan membuat keputusan peroutan QoS berdasarkan nilai PER.

300

0.01

0.02

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

006

0.07

0.08

0.09

0.1

BER

Kualiti Pautan

250

200

150

100

50

98

Rajah 3.8 Dua pautan keluaran dari nod i dengan nilai BER berbeza

Diandaikan nod i akan menghantar paket DH5 sama ada ke nod j melalui

pautan eij atau ke nod k melalui pautan eik . Oleh itu, setiap pautan akan membawa

paket DH5 dengan bebanbayar pengguna sebanyak 339 bait = 2712 bit. Jadual 3.4

meringkaskan pengiraan kos C bagi setiap pautan berdasarkan kepada nilai-nilai SNR

berlainan yang diukur oleh nod-nod jiran j dan k, dan disampaikan kepada nod i.

Jadual 3.4 Kos pautan C dengan SNR berbeza untuk menghantar paket DH5

Pautan SNR (dB)

Pr/N (dB)

BER PER C

eij 10 10.0000 3.8721x10-6 0.0104 1.0106 eik 9 7.9433 3.3627x10-5 0.0872 1.0955

Berpandukan kepada jadual kos di dalam Jadual 3.4, pautan eij dengan nilai

kos C = 1.0106 dipilih sebagai pautan penghantaran kerana ia memberikan nilai kos

pautan terendah. Ertinya, pautan eij mempunyai kos penghantaran-semula yang lebih

rendah berbanding pautan eik. Jika berlaku keadaan dimana pautan-pautan yang ada

memiliki nilai kos C setara, kriteria pemilihan lain boleh digunakan untuk memilih

pautan yang terbaik, umpamanya jarak terpendek di antara nod penghantar dan nod

penerima. Apabila keputusan telah dibuat oleh nod penghantar i untuk memilih pautan

eij sebagai pautan penghantaran kepada nod penerima berikutnya j, maka paket

kawalan RREQ akan dihantar melaluinya dengan menyematkan alamat nod

penghantar pada kepala paket. Sebaik saja nod j menerima paket RREQ, proses

mencari pautan penghantaran seterusnya dengan kos pautan terendah seperti yang

dibincangkan di atas akan diulangi. Proses ini akan berulangan pada setiap nod yang

ditempuhi oleh paket RREQ sehingga nod destinasi ditemui, atau sehingga ke satu nod

yang mempunyai maklumat lengkap (tersimpan di dalam ingatan sorok) mengenai

laluan ke nod destinasi. Akhirnya, paket kawalan RREP akan dihantar oleh nod

j eij

eik ik

99

destinasi melalui laluan yang dikenalpasti (tersimpan sebagai urutan nod-nod yang

dilalui oleh RREQ) secara berbalik. Sebaik sahaja nod penghantar i menerima paket

RREP, satu laluan penuh dianggapkan terbentuk menghubungkan pasangan nod punca

dan nod destinasi merentasi suatu topologi tanpa wayar Bluetooth. Ini akan

membenarkan penghantaran data pengguna melaluinya.

3.7.6 Peroutan QoS dengan Pencirian Trafik

Pada bahagian ini dibincangkan satu model matematik yang dapat memperihalkan

corak trafik punca berletusan, dan yang juga mengambilkira jenis paket dikendalikan

serta kualiti semasa saluran penghantarannya untuk suatu keputusan peroutan QoS

yang cekap dan boleh dipercaya pada satu nod penghantar. Dengan memperihalkan

corak trafik punca, tuntutan QoS daripada aplikasi ke atas sumber yang terbatas akan

dapat dipetakan dengan tepat. Dengan pula mengambilkira jenis paket dan kualiti

saluran penghantaran, proses penghantaran-semula paket-paket ralat dan kawalannya

dapat diminimumkan.

Melalui prinsip pencirian trafik pada satu nod penghantar, penyediaan QoS

kepada aplikasi dibuat dengan memetakan tuntutan QoS ke atas beberapa parameter

Token Bucket pada ketika paket data hendak dihantar melalui suatu pautan. Pemetaan

ini menghasilkan perundingan di antara aplikasi dan Pengurus Sumber untuk

mengagihkan sumber rangkaian yang diperlukan demi melaksanakan suatu tugas

peroutan. Kemudian, keputusan peroutan dibuat oleh Pengawal Penghantaran

berdasarkan kepada sumber yang dapat diberikan berbanding tuntutan QoS yang

diminta. Jika permintaan QoS dapat dipenuhi, pautan tersebut akan menjadi calon

pautan penghantaran kepada satu tugas peroutan. Pautan dengan kos terendah akan

dipilih sebagai pautan penghantaran. Secara tepatnya, pasangan titik optimal

parameter kadar bit r untuk pautan penghantaran dan saiz timba b dari skim Token

Bucket akan menentukan keputusan peroutan QoS. Oleh itu, matlamat mengurangkan

bilangan penghantaran-semula paket-paket data akan cuba dicapai dengan

menyediakan penyelesaian optimal di antara dua parameter ini. Titik optimal ini

mentafsirkan keseimbangan di antara kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas suatu

100

tugas peroutan QoS merentasi suatu topologi Bluetooth yang berubah-masa dan

terbatas-sumber.

3.7.7 Penentuan Pasangan Optimal Parameter Token Bucket (r, b)

Setiap aplikasi akan meminta suatu tahap QoS yang bersesuaian untuk penghantaran

trafiknya. Pada satu tugas peroutan, skim Token Bucket dengan penimbal digunakan

untuk membentuk aliran trafik punca berletusan. Hasilnya ialah aliran trafik teratur

yang lebih mudah dikawal. Merujuk kepada trafik bergelagat serupa-diri dan LRD

yang bersekutu dengan trafik berletusan tersebut, skim Token Bucket juga digunakan

untuk mencirikan trafik. Hasilnya ialah suatu perihalan-trafik yang memperihalkan

corak trafik masukan.

Untuk tujuan kawalan peroutan QoS, setiap nod penghantar akan dipasangkan

dengan skim Token Bucket dan Pengawal Penghantaran seperti dilakarkan pada

Rajah 3.4. Jika terdapat pautan berbilang dari satu nod penghantar, keputusan perlu

dibuat untuk memilih pautan terbaik sebagai pautan penghantaran. Bagaimanapun,

apabila suatu pautan yang hendak dipilih itu dikekangi oleh beberapa faktor penghad

sedangkan tuntutan QoS mesti dipenuhi, menjadi tanggungjawab Pengawal

Penghantaran untuk menyesuaikan permintaan QoS daripada aplikasi mengikut

kekangan dan keupayaan sumber. Untuk tujuan penyesuaian, isyarat suap balik

disampaikan oleh Pengawal Penghantaran kepada Token Bucket. Perundingan juga

sentiasa dibuat dengan Pengurus Sumber untuk memperuntukkan sumber rangkaian

yang bersesuaian dengan permintaan QoS daripada aplikasi. Trafik punca diterima

dari lapisan atasan dan bertaburan Pareto dengan titik-potong 64000 bait (= 512000

bit), iaitu saiz MTU sepertimana yang dibenarkan oleh spesifikasi Bluetooth. Trafik

ini kemudiannya diruaskan oleh protokol SAR untuk menjadi paket-paket bersaiz kecil

jalur dasar ACL, samada DHx atau DMx (x = 1, 3 atau 5).

Untuk melaksanakan peroutan QoS, pasangan titik optimal parameter Token

Bucket (r, b) mesti diperolehi kerana titik ini menjadi asas kepada keputusan peroutan

QoS dan penyesuaian QoS yang mungkin diperlukan. Nilai pasangan ini diterbitkan

daripada kebarangkalian kehilangan paket p semasa proses pengaturan trafik dan

101

lengah penghantaran satu-hala d yang dijangka dialami oleh pautan keluaran dari skim

Token Bucket tersebut. Dapat diperhatikan bahawa kelajuan pengosongan timba b

bergantung kepada kadar bit r saluran keluaran. Semakin besar kadar bit saluran r,

semakin cepat b mengosongkan timba. Bagaimanapun, rangkaian Bluetooth

menetapkan bahawa setiap jenis paket jalur dasar ACL mempunyai kadar bit

penghantaran maksimumnya masing-masing (rujuk Jadual 3.3). Oleh itu, r dirujuk

sebagai kadar bit maksimum yang dibenarkan bagi paket yang melalui suatu saluran

keluaran. Bagaimanapun, kadar bit saluran keluaran juga ditentukan oleh beberapa

faktor lain, umpamanya kualiti saluran ditentukan oleh BER.

3.7.8 Kebarangkalian Kehilangan Paket, p

Dari perspektif teori baris gilir, menurut Park (1997), perbezaan utama di antara trafik

LRD dan SRD adalah taburan saiz baris gilirnya yang menuruti hukum kuasa.

Berdasarkan kepada paket yang diterima oleh suatu nod penghantar, saiz paket

disimpan di dalam penimbal dan digunakan untuk mengirakan kebarangkalian

kehilangan paket p untuk satu cubaan penghantaran data melalui suatu pautan kepada

satu nod penerima. Perlaksanaan skim Token Bucket menetapkan bahawa suatu paket

dianggap sebagai paket-patuh jika saiz paket L adalah kurang atau bersamaan dengan

saiz timba b, iaitu L ≤ b. Paket-patuh ini melepasi tapisan susuk-trafik dengan tandaan

‘in-profile’, dan dibenarkan memasuki rangkaian. Sebaliknya, jika L > b, maka paket

tidak melepasi tapisan susuk-trafik dan dianggap sebagai paket-tidak-patuh dengan

tandaan ‘out-of-profile’. Paket-tidak-patuh ini dibuang dari baris gilir. Ini bermakna,

perlepasan paket-paket dari baris gilir dikawal oleh token-token yang memasuki timba

bersaiz b, dengan setiap token yang dilepaskan akan membawa paket bersamanya.

Umumnya, setiap token bersaiz satu bait. Menurut Li (2002), dengan diberikan

taburan Pareto (α, k), kebarangkalian bahawa suatu paket akan mempunyai saiz

panjang L > b, iaitu kebarangkalian paket akan dibuang (ditafsirkan sebagai

kehilangan paket) ialah:

αα

αα)/(

.)()( 1 bkdx

x

kdxxfbLPp

b b=∫ ∫==>=

∞ ∞

+ (3.6)

102

dengan f(x) ialah pdf untuk saiz paket L, α ialah parameter bentuk (α > 1), dan k ialah

parameter skala yang membatasi nilai b. Oleh kerana p ialah nilai kebarangkalian,

maka k disetkan bersamaan dengan nilai awalan b. Jika diandaikan saiz timba

minimum adalah sebanyak 1000 bit, maka k = 1000. Dapat diperhatikan bahawa p

dinyatakan sebagai fungsi b.

Secara lalainya, setiap paket yang hilang perlu dihantar-semula.

Bagaimanapun, melalui persamaan (3.6), suatu nilai kecil kebarangkalian kehilangan

paket adalah wajar dan dibenarkan. Ini adalah kerana tidak mungkin untuk skim

Token Bucket sentiasa dapat menyediakan saiz timba b bersesuaian dengan saiz paket

L berletusan, yang mana saiz letusan tersebut tidak dapat diramalkan. Oleh itu, jika

terdapat paket-paket dengan saiz L melebihi saiz timba b, paket-paket tersebut akan

dibuang dari baris gilir dan tidak akan dihantar masuk ke dalam rangkaian. Tambahan

pula, penghantaran-semula hanya akan menambahkan lengah, sedangkan aplikasi

video boleh toleran kepada kehilangan paket tetapi tidak kepada lengah.

Rajah 3.9 menggambarkan taburan Pareto untuk saiz timba berdasarkan

kepada persamaan matematik (3.6) dengan nilai α berbeza. Semakin kecil nilai α

mendekati 1, semakin berat ekornya, iaitu semakin tinggi gelagat serupa-diri dan LRD

di dalam trafiknya. Lakaran graf p melawan b menghasilkan lengkuk hiperbolik yang

mewakili taburan Pareto. Secara teori, kebarangkalian kehilangan paket akan

mendekati 0 apabila saiz timba meningkat mencecah ke titik-potong 64000 bait. Ini

bermakna, dengan saiz timba yang besar, kebarangkalain kehilangan paket dapat

dikurangkan hampir kepada tiada. Bagaimanapun, tindakan membesarkan saiz timba

akan menyebabkan meningkatnya lengah prosesan dan akhirnya lengah penghantaran.

Oleh itu, saiz timba yang optimal perlu dicari supaya kesan lengah tidak begitu ketara,

QoS dapat ditawarkan kepada aplikasi pada tahap memuaskan, dan penggunaan

sumber rangkaian Bluetooth yang terbatas dapat dioptimumkan.

103

Rajah 3.9 Taburan Pareto untuk saiz timba b

Sedia diketahui bahawa saiz timba berkait rapat dengan lengah prosesan -

semakin besar saiz timba, semakin meningkat masa pelepasan paket-paket. Oleh itu,

satu ungkapan lengah perlu diterbitkan supaya titik optimal QoS yang mewakili

keseimbangan di antara dua metrik atau lebih dapat ditentukan. Maksudnya, jika salah

satu daripada metrik itu menaik, maka metrik yang satu lagi menurun, dan sebaliknya.

Titik kesimbangan ini mentafsirkan pencapaian di antara kecekapan dan

kebolehpercayaan untuk suatu fungsi peroutan QoS.

3.7.9 Lengah Penghantaran, d

Dengan melaksanakan skim Token Bucket dan dengan mempergunakan konsep

penjadualan pada suatu nod penghantar untuk tujuan peroutan, lengah d untuk

penghantaran satu-hala paket data boleh ditentukan melalui perhubungan di antara

kadar bit r bagi pautan keluaran dari nod yang sedang dikaji dan saiz timba b dari

skim Token Bucket yang dipasangkan pada nod penghantar tersebut. Perhubungan ini

dijelaskan oleh Garroppo et al. (2001) melalui kaedah penjadualan Latency Rate yang

dibincangkan di paragraf berikut ini. Jenis-jenis penjadual yang terkandung di dalam

kelas ini termasuklah WFQ, WF2Q, Virtual Clock, SCFQ, dan WRR.

Lengah penghantaran yang dikenakan oleh suatu nod ke atas satu paket

tunggal dari aliran ke-i yang dicirikan oleh parameter-parameter Token Bucket (ρ, b)

Saiz timba, b (bit)

104

akan mempunyai batasan-atasnya sebagai iiibd Θ+≤ ρ , dengan Θi ialah masa

pendam penjadual. Masa pendam ini diungkapkan sebagai QLL iii maxmax, +=Θ ρ ,

dengan Li,max dan Lmax masing-masingnya ialah saiz paket maksimum dari aliran ke-i

dan dari trafik sejagat yang tiba kepada penjadual, dan ρi dan Q ialah kadar

perkhidmatan yang diperuntukkan kepada aliran ke-i dan kepada keluaran sejagat,

masing-masingnya. Untuk satu laluan hujung-ke-hujung, beberapa penjadual WF2Q

dipasangkan ke atas setiap nod. Oleh itu, penghantaran hujung-ke-hujung untuk satu

paket tunggal dari aliran ke-i akan mengalami lengah dengan batasan-atasnya sebagai ji

Kjiibd ΘΣ+≤ =1ρ , dengan j

iΘ ialah masa pendam dari nod ke-j yang dinilai dari

aliran trafik ke-i. Bagaimanapun, pengaturan Token Bucket dan penjadualan Latency

Rate yang dibincangkan ini mengambil pendekatan analisis kes-paling-buruk.

Pertimbangan ini membawa kepada andaian bahawa lengah penghantaran maksimum

hujung-ke-hujung untuk satu paket tunggal dari aliran trafik ke-i adalah dibataskan

dari atas oleh iii bd ρ≤ dengan sebutan ji

Kj ΘΣ =1 diabaikan.

Seperti yang dicadangkan, penjadualan intra-piconet dan inter-piconet di

dalam rangkaian Bluetooth boleh digunakan untuk fungsi peroutan. Apabila suatu nod

hamba ditinjau oleh nod induk pada satu kitaran tertentu, ia memberi peluang kepada

nod hamba untuk menghantar paket data. Merujuk kepada suatu fungsi peroutan pada

satu nod penghantar, kadar ketibaan token ρ ke dalam timba untuk suatu tugas

penjadualan boleh ditafsirkan sebagai dan diterjemahkan kepada kadar bit pautan

keluaran r dari skim Token Bucket. Sebagai syarat untuk ini berlaku, kadar bit r yang

disediakan oleh pautan keluaran (saluran fizikal) mestilah lebih besar atau bersamaan

dengan kadar ketibaan token ρ, iaitu ρ ≤ r. Oleh kerana trafik yang dikaji menjurus

kepada trafik video, maka lengah penghantaran pastinya menjadi satu isu yang

kritikal. Lengah penghantaran paket-paket data (kini dilihat dari perspektif peroutan)

pada satu nod penghantar boleh diungkapkan sebagai:

d = b / r (3.7)

105

Dapat diperhatikan daripada persamaan (3.7) bahawa hanya sebutan b sahaja

yang bersandar langsung kepada Token Bucket, sementara sebutan r bersandar tak-

langsung kepada Token Bucket (melalui kadar ketibaan token dan dengan syarat

ρ ≤ r). Jika kadar ketibaan token ρ bersamaan dengan kadar bit pautan keluaran r,

maka persamaan ini boleh dipetakan sepenuhnya ke atas parameter-parameter Token

Bucket sahaja. Kawalan kadar ketibaan token dibincangkan pada Bahagian 3.7.13.

Dapat diperhatikan juga bahawa d dinyatakan sebagai fungsi b dan r. Saluran tanpa

wayar Bluetooth menawarkan kadar bit nominal 1 Mbps, tetapi kadar bit pengguna

maksimum adalah sebanyak 724000 bps, mengikut jenis paket. Jadual 3.3

memberikan kadar bit maksimum yang ditawarkan oleh setiap jenis paket jalur dasar

ACL. Oleh itu, kadar bit jangkaan untuk saluran keluaran dari skim Token Bucket

boleh diandaikan bersamaan dengan kadar bit bagi paket yang dihantar melalui suatu

pautan.

Untuk kebanyakan aplikasi, lengah penghantaran satu hala yang dapat diterima

oleh pengguna adalah dalam julat 10 hingga 20 ms. Menurut Fester (1995), aplikasi

video interaktif high-end memestikan lengah kurang daripada 10 ms. Rajah 3.10

memberikan satu graf garis lurus bagi lengah penghantaran d yang meningkat sejajar

dengan peningkatan saiz timba b apabila kadar bit r saluran keluaran berada pada nilai

tetap.

Rajah 3.10 Lengah penghantaran melawan saiz timba

Saiz timba, b (bit)

Leng

ah, d

(s)

d = b/r

106

3.7.10 Titik Optimal Parameter Token Bucket (r, b)

Hingga ke tahap ini, pasangan titik optimal parameter Token Bucket (r, b) akan

ditentukan. Melalui persamaan (3.6) dan (3.7), titik optimal (r, b) yang sesuai untuk

penghantaran ke atas suatu pautan boleh didapatkan daripada titik persilangan di

antara lengkuk α)( bkp = dan garis lurus rbd /= . Pasangan optimal parameter

(r, b) diperolehi melalui persamaan algebra, iaitu menyamakan persamaan (3.6)

kepada persamaan (3.7):

rbbk =α)( (3.8)

Ini digambarkan pada Rajah 3.11. Dipermudahkan, persamaan (3.8) menghasilkan

saiz timba b sebagai:

αα += 11

)(rkb (3.9)

Perhatikan bahawa b bersandar kepada r dan α. Nilai r mungkin tetap

mengikut jenis paket jalur dasar ACL. Merujuk kepada trafik berletusan, nilai α

menentukan tahap letusan di dalam trafik. Nilai 1 < α < 2 adalah diperlukan, dengan

nilai α mendekati 1 menandakan kebolehubahan yang tinggi di dalam trafik, iaitu

trafiknya sangat berletusan.

Rajah 3.11 Titik optimal Token Bucket (r, b)

Titik optimal (r, b) = (723200, 60000)

Leng

ah, d

(s)

p = (k/b)α

d = b/r

107

Dengan diberikan r (contohnya, 723200 bps untuk paket DH5), k = 1000, dan

α = 1.5, Rajah 3.10 menunjukkan kedudukan titik optimal (r, b). Melalui pemerhatian

ke atas graf, didapati b ≈ 0.6 x 104, dan ini memberikan titik optimal parameter Token

Bucket sebagai (r, b) = (723200, 60000). Titik ini mewakili titik pertukaran di antara

tuntutan QoS daripada aplikasi dan pengagihan sumber terbatas yang mampu

diberikan oleh rangkaian. Dengan titik optimal ini, kecekapan dan kebolehpercayaan

fungsi peroutan dijangka akan dapat diberikan kepada aplikasi serta trafiknya. Titik

optimal (r, b) ini juga dikenali sebagai perihalan-trafik. Ia adalah suatu ungkapan

yang memperihalkan corak trafik punca melalui parameter-parameter Token Bucket r

dan b. Perihalan-trafik akan digunakan dalam perundingan sumber dan penyediaan

QoS kepada aplikasi. Bergantung kepada jenis skim Token Bucket yang dipilih,

parameter-parameter bagi suatu perihalan-trafik mungkin lebih daripada sekadar r dan

b sahaja, tetapi boleh terdiri daripada beberapa parameter lainnya yang dapat

menerangkan corak trafik punca.

Daripada lengkuk graf taburan Pareto Rajah 3.11, dapat diperhatikan bahawa

dengan menggerakkan saiz timba b sedikit ke kanan dari titik optimal akan

menyebabkan kebarangkalian kehilangan paket p menurun dengan sangat perlahan,

sementara menggerakkan b ke kiri dari titik optimal pula menyebabkan p meningkat

secara mendadak. Oleh itu, jika ingin mengurangkan kebarangkalian kehilangan paket

untuk suatu kerja penghantaran data, maka penyesuaian boleh dilakukan dengan

membesarkan saiz timba dan bukan dengan mengecilkan saiznya. Bagaimanapun,

akan wujud satu titik ambang untuk saiz timba b apabila kebarangkalian kehilangan

paket akan mejadi stabil untuk pembesaran saiz timba yang seterusnya.

Juga daripada Rajah 3.11, terdapat satu lakaran garis lurus yang mentafsirkan

bahawa dengan saiz timba yang besar akan menyebabkan lengah prosesan meningkat,

dan akhirnya peningkatan lengah penghantaran. Dengan menggerakkan saiz timba b

ke kanan dari titik optimal akan menyebabkan lengah d meningkat, sementara

menggerakkan b ke kiri dari titik optimal pula menyebabkan d menurun. Oleh itu, jika

ingin memendekkan masa penghantaran paket data untuk suatu kerja peroutan, maka

penyesuaian boleh dilakukan dengan mengurangkan saiz timba dan bukan dengan

membesarkan saiznya.

108

3.7.11 Kecekapan dan Kebolehpercayaan ke atas Keputusan Peroutan QoS

Setakat ini, nilai b yang diukur melalui r, tidak mengambilkira kualiti semasa saluran

penghantaran serta kecekapan yang ditawarkan oleh setiap jenis paket. Dengan fakta

bahawa saluran tanpa wayar berubah mengikut masa dan ruang, serta setiap jenis

paket mampu memberikan suatu tahap kecekapan, maka penghantaran data akan

dilihat lebih realistik apabila kualiti saluran dan kecekapan paket diambilkira pada

ketika data dihantar. Oleh itu, kadar bit r saluran keluaran pada persamaan (3.9) akan

lebih bermakna jika dinyatakan sebagai kadar bit berkesan. Ini akan dibincangkan

pada Bahagian 3.7.14.

Penilaian dan kata putus peroutan QoS akan dilakukan oleh Pengawal

Penghantaran. Perihalan-trafik (r, b) memberikan maklumat berguna kepada Pengawal

Penghantaran untuk membuat keputusan peroutan dan juga kepada Pengurus Sumber

untuk mengagihkan sumber rangkaian yang diperlukan. Jika tuntutan QoS yang

diminta oleh aplikasi dapat dipenuhi, maka kerja penghantaran data akan dilakukan

melalui pautan yang dipilih. Oleh itu, kos penghantaran ke atas suatu pautan atau

laluan (contohnya, kebarangkalian kehilangan paket dan lengah penghantaran satu-

hala) boleh dinyatakan dalam sebutan r dan b.

Bagaimanapun, atas sebab-sebab perlaksanaan yang praktikal dan realistik,

titik (r, b) yang dicadangkan sebagai titik optimal mungkin tidak dapat memenuhi

tuntutan QoS sepenuhnya. Dalam hal ini, Pengawal Penghantaran perlu menyesuaikan

semula keperluan QoS supaya selari dengan keperluan semasa dan juga kepada

kekangan yang wujud. Sebagai contoh, penghantaran paket data untuk suatu aplikasi

tertentu mungkin memerlukan kadar bit sebanyak 730000 bps, tetapi titik optimal

mencadangkan kadar bit sebanyak 723200 bps setelah mengambilkira keadaan saluran

penghantaran. Oleh itu, perkiraan semula untuk mencari titik boleh terima (r, b)

yang baru perlu dilakukan. Proses ini dipanggil penyesuaian dan perlu dilakukan

secara adaptif kerana ianya memberi gambaran bahawa sistem adalah bertindakbalas

terhadap keperluan penyesuaian QoS.

109

3.7.12 Pengurangan Kekompleksan Fungsi Skim Peroutan

Adalah menjadi matlamat skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan untuk

mengurangkan bilangan parameter-parameter di dalam suatu perihalan-trafik

seminimum mungkin, tetapi bersifat lengkap (parsimony), dengan harapan ianya akan

meningkatkan kecekapan pengkomputan dan memendekkan masa pemprosesan.

Matlamat ini perlu dicapai kerana Bluetooth adalah sistem rangkaian kuasa-rendah

dan sumber-terbatas. Oleh itu, skim kawalan peroutan QoS yang dipasangkan pada

setiap nod mestilah ringkas dan tidak kompleks, tetapi cekap dan boleh dipercayai

dalam melaksanakan tugas peroutan.

Daripada persamaan (3.6), didapati p hanya bersandar kepada satu

pembolehubah b yang berubah dari satu nod ke satu nod yang lain, sementara k dan α

bernilai tetap untuk keseluruhan laluan. Daripada persamaan (3.7) pula, didapati d

bersandar kepada b dan r dari suatu nod penghantar. Secara keseluruhannya,

pencarian titik optimal parameter Token Bucket ini akan menghasilkan perihalan-

trafik yang terdiri daripada hanya dua paramater, iaitu r dan b. Dua parameter ini

dijangka mampu mengurangkan kekompleksan suatu perlaksanaan algoritma dan juga

mampu memberikan penilaian prestasi terhadap skim kawalan peroutan QoS yang

dicadangkan. Di samping itu, dua parameter ini juga dijangka mampu

mengoptimumkan penggunaan sumber rangkaian Bluetooth yang terbatas.

Terdapat hubungan langsung di antara kebarangkalian kehilangan paket p dan

lengah prosesan d. Di satu pihak, kehilangan paket akan mengusahakan proses

penghantaran-semula dan ini menyebabkan lengah penghantaran. Sebaliknya pula,

lengah prosesan akan memberi peluang kepada kehilangan paket. Oleh itu, proses

pencarian titik optimal pada Bahagian 3.7.10 sebenarnya merupakan masalah kepada

pencarian penyelesaian optimal sedar-QoS seperti yang dijelaskan oleh Li (2002).

Ianya boleh dinyatakan sebagai berikut:

i. berhubung dengan kebarangkalian kehilangan paket maksimum pmax ,

minimumkan d(r, b)

bergantung kepada p(b) ≤ pmax (3.10)

110

ii. berhubung dengan lengah penghantaran maksimum dmax ,

minimumkan p(b)

bergantung kepada d(r, b) ≤ dmax (3.11)

Dengan lain kata, penyelesaian sedar-QoS yang dibinakan ini boleh dinyatakan

sebagai berikut: dengan diberikan kebarangkalian kehilangan paket maksimum boleh-

terima pmax atau lengah penghantaran maksimum boleh-terima dmax, tentukan satu set

nilai-nilai parameter Token Bucket (r, b) hinggakan selalunya p(b) ≤ pmax atau

d(r, b) ≤ dmax adalah benar. Untuk aplikasi video yang mana ianya tidak toleran

kepada lengah penghantaran tetapi toleran kepada kehilangan paket, persamaan (3.10)

mungkin lebih sesuai untuk suatu tugas peroutan. Di sini, dua parameter terlibat dalam

penyediaan lengah terendah, iaitu r dan b. Penyediaannya juga bergantung kepada

suatu nilai maksimum kebarangkalian kehilangan paket yang nilainya ditentukan

hanya oleh saiz timba. Untuk aplikasi lainnya, umpamanya capaian web, di mana

kehilangan paket tidak boleh dikompromi, persamaan (3.11) mungkin lebih sesuai

digunakan. Bagaimanapun, lengahnya juga dibatasi oleh suatu nilai lengah maksimum

yang ditentukan secara bersama oleh kadar bit dan saiz timba. Oleh itu, tesis ini

mengambil pendekatan Persamaan (3.10) kerana trafik punca yang dipertimbangkan

ialah daripada surih video.

3.7.13 Baris Gilir Token Bucket

Daripada persamaan (3.9), dapat diperhatikan bahawa saiz timba b untuk suatu skim

kawalan peroutan QoS dikawal oleh kadar bit pautan keluaran r dari suatu nod

penghantar, yang mana ianya akan berubah dari hop ke hop. Menurut prinsip Token

Bucket dari IETF, saiz timba b ditentukan secara langsung oleh kadar ketibaan token

ρ seperti yang digambarkan oleh Rajah 3.3. Oleh itu, kadar ketibaan token perlu

dikawal supaya aliran trafik tidak mengalami keadaan kekurangan token apabila

terdapat paket data yang mesti dihantar dari baris gilir. Sebaliknya, keadaan

berlebihan token sangat mudah untuk dikawal, iaitu dengan membuang token

berlebihan apabila timba telah penuh. ρ dikenali sebagai kadar perkhidmatan, iaitu

suatu kadar paket-paket meninggalkan Token Bucket.

111

Kawalan diperlukan untuk menentukan agar kadar ketibaan token ρ adalah

lebih besar daripada atau bersamaan dengan kadar ketibaan paket λ pada suatu nod

penghantar (iaitu, ρ ≥ λ). Ini akan memastikan setiap paket yang tiba akan dapat

diiktiraf sebagai paket-patuh dan seterusnya dapat dihantar ke dalam rangkaian. Juga,

kadar ketibaan token ρ mestilah kurang daripada atau bersamaan dengan kadar bit

pautan keluaran r (iaitu, ρ ≤ r) supaya tidak ada paket yang hilang kerana

ketidakupayaan pautan dalam mengendalikan trafik keluaran. Ini bermakna, kadar

ketibaan token ρ dibatasi dari atas dan bawah oleh julat λ ≤ ρ ≤ r. Kadar ketibaan

paket λ pada suatu nod penghantar dinyatakan oleh Hadzi dan Gavrilovska (1999)

sebagai:

kα

αλ 1−= (3.12)

dengan α ialah parameter bentuk dan k ialah parameter skala untuk taburan Pareto.

Penggunaan ke atas baris gilir Token Bucket η ditakrifkan sebagai bahagian

masa dari baris gilir itu yang berkeadaan sibuk. Selanjutnya, untuk suatu julat masa

[0, T], penggunaan diperhatikan ke atas baris gilir dinyatakan sebagai η . Untuk suatu

sistem mempamerkan kestabilan jangka panjang, adalah perlu η→ η apabila T → ∞.

Dengan melihat skim Token Bucket sebagai satu sistem baris gilir G/G/1/∞/∞, maka

penggunaan baris gilir Token Bucket jangka panjang boleh dikirakan melalui (Banks

2001):

ρλη = (3.13)

dengan λ ialah kadar ketibaan paket dan ρ ialah kadar perkhidmatan ke atas paket-

paket tersebut. Untuk suatu baris gilir satu pelayan berkeadaan stabil, kadar ketibaan

paket λ mestilah kurang daripada kadar perkhidmatan paket ρ, iaitu λ < ρ atau

η = λ/ρ < 1.

112

3.7.14 Kadar Bit Berkesan R(X)

Selain daripada gelagat serupa-diri trafik punca berletusan, jenis paket terhasil

daripada peruasan protokol SAR ke atas kerangka surih video juga dipercayai memberi

kesan ke atas proses membuat keputusan peroutan QoS. Ini adalah kerana setiap jenis

paket jalur dasar ACL mempunyai ciri-ciri (seperti saiz dan kadar bit) dan kaedah

pengendalian ralatnya yang tersendiri. Sebagai contoh, paket jenis DMx disediakan

dengan kemudahan FEC untuk pengesanan dan pembetulan ralat, sementara paket

jenis DHx tiada kemudahan tersebut. Oleh itu, paket DMx memerlukan masa prosesan

yang sedikit lebih lama berbanding paket DHx, dan ini membawa kepada kecekapan

prosesan paket DHx. Dakwaan ini disokong oleh Kim et al. (2001) yang menyatakan

setiap paket yang dihantar melalui suatu pautan akan mempunyai tahap kecekapannya

masing-masing, bergantung kepada beban bayar pengguna paket tersebut. Kecekapan

paket ε dinyatakan dengan rumus berikut:

δξ

ϕε×+

=)1(

(3.14)

dengan ϕ ialah bilangan maksimum bit data suatu jenis paket, (ξ + 1) ialah bilangan

slot untuk satu paket tunggal bersekali dengan 1 slot akuan, dan δ ialah panjang satu

slot dalam unit bit. Rumus kecekapan ini menggambarkan nisbah di antara bit data

pengguna untuk satu slot kepada panjang satu slot dalam bit.

Daripada Jadual 3.3 untuk ciri-ciri paket jalur dasar ACL, Jadual 3.5

mengirakan kecekapan maksimum yang mampu diberikan oleh setiap jenis paket.

Dapat diperhatikan bahawa paket jenis DH5 dan DH3 menawarkan kecekapan lebih

baik berbanding paket jenis DMx, kecuali paket DH1.

Jadual 3.5 Kecekapan maksimum paket jalur dasar ACL

Jenis paket Kecekapan, ε

DM1 0.10 DH1 0.17 DM3 0.39 DH3 0.59 DM5 0.48 DH5 0.72

113

Bagaimanapun, kecekapan paket hanyalah merujuk kepada sebahagian

daripada usaha untuk menyekutukan ciri trafik punca ke dalam proses membuat

keputusan peroutan QoS. Keputusan peroutan ke atas suatu pautan oleh satu nod

penghantar mungkin akan lebih tepat jika kualiti semasa saluran penghantaran juga

dapat diambilkira apabila paket dihantar melalui pautan tersebut. Dapat diperhatikan

bahawa rumus )1(1)( αα += rkb tidak mengambilkira kualiti semasa bagi saluran

penghantarannya pada ketika keputusan peroutan hendak dibuat ke atas suatu pautan.

Jika kualiti semasa saluran penghantaran dapat diambilkira, keputusan peroutan yang

dibuat akan menjadi lebih realistik, praktikal, dan menggambarkan keadaan rangkaian

sebenar. Ini bermakna, prestasi skim kawalan peroutan QoS bukan sahaja ditentukan

oleh kecekapan jenis paket yang dikendalikannya, tetapi juga dipengaruhi oleh kualiti

saluran penghantaran. Persoalan yang timbul adalah bagaimanakah ciri-ciri paket dan

saluran boleh disekutukan ke dalam suatu perihalan-trafik?

Mengambilkira kecekapan paket yang dikendalikan dan kualiti saluran yang

berubah mengikut masa, kadar bit berkesan R(X) untuk paket jenis X (DHx atau DMx)

melalui suatu pautan dinyatakan oleh Kim et al. (2001) sebagai:

ψε ××−= ))(1()( XPERXR (3.15) dengan PER(X) ialah kadar ralat paket untuk paket DHx atau DMx yang melalui

pautan tersebut, dan kadar bit nominal ψ untuk rangkaian Bluetooth ialah 1 Mbps.

Dapat diperhatikan bahawa PER dan ε memberi kesan terhadap R(X). Nilai PER

boleh dikirakan daripada persamaan (3.2) atau persamaan (3.3) mengikut jenis paket

yang dikendalikan, sementara nilai BER dikirakan daripada persamaan (3.4) atau

persamaan (3.5) yang diukur secara dalam-talian. Akhirnya, kadar bit berkesan R(X)

dimasukkan ke dalam persamaan (3.9) menggantikan kadar bit r untuk mendapatkan

saiz timba b sebagai:

αα += 11

])([ kXRb (3.16) atau selengkapnya sebagai:

ααψε +×××−= 11

]))(1[( kXPERb (3.17)

114

Persamaan (3.16) mentafsirkan bahawa saiz timba b untuk suatu kerja

peroutan data ditentukan pertamanya oleh kadar bit berkesan R(X) dan keduanya oleh

parameter bentuk α. Ketepatan nilai α meningkat dengan peningkatan jumlah

bilangan paket, yang lazimnya memerlukan proses luar-talian. Nilai k hanya

membataskan saiz timba b dari batasan bawahnya. Apabila dikembangkan, dapat

diperhatikan daripada persamaan (3.17) bahawa kualiti saluran penghantaran (melalui

PER), kecekapan paketε , dan parameter bentuk α menentukan saiz timba b.

Dengan ini dicadangkan agar pasangan optimal parameter Token Bucket

sedar-QoS yang mencirikan trafik punca berletusan dan mengambilkira kecekapan

jenis paket yang dikendalikan serta kualiti semasa saluran penghantaran, dinyatakan

sebagai (R(X), b), sebagai ganti kepada (r, b). Adalah diharapkan agar hanya dengan

dua parameter ini, skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan mampu

memberikan kecekapan dan kebolehpercayaan terhadap suatu fungsi peroutan

merentasi topologi rangkaian ad hoc Bluetooth. Ini bersesuaian dengan keperluan

untuk melaksanakan skim protokol yang mudah, ringkas, dan pantas ke atas rangkaian

Bluetooth yang berubah-masa dan terbatas-sumber.

Hingga ke tahap dan bahagian ini, masalah pertama yang dihadapi oleh skim

kawalan peroutan QoS seperti yang dinyatakan pada Bahagian 1.4 Bab I, iaitu masalah

pencirian trafik, telah dapat diselesaikan menerusi kerja permodelan matematik ke

atas corak trafik punca berletusan. Secara analitiknya, model matematik yang

dibincangkan di atas telah dapat menghasilkan pasangan optimal parameter sedar-QoS

Token Bucket sebagai (R(X), b), yang telah dapat mencirikan trafik punca berletusan.

Sementara itu, penyelesaian kepada masalah kedua akan dibincangkan dengan

mendalam pada Bab V. Ianya lebih menjurus kepada pengukuran prestasi skim

kawalan peroutan QoS yang dicadangkan menerusi larian-larian simulasi ke atas

kepada beberapa metrik peroutan.

115

3.7.15 Pemilihan Jenis Paket

Di dalam rangkaian Bluetooth, peruasan ke atas mesej yang diterima dari Lapisan

Aplikasi akan berlaku pada Lapisan L2CAP. Di dalam keadaan di mana saluran bebas-

ralat dapat disediakan, penggunaan paket dengan saiz terbesar seperti DHx

mempunyai kelebihan dari segi kebolehan meminimumkan masa penghantaran/

penghantaran-semula, iaitu meminimumkan bilangan slot yang diperlukan sehingga

keseluruhan mesej berjaya dihantar sepenuhnya. Sebagai contoh, mesej 1500 bait

boleh diruaskan kepada empat 339-bait paket DH5 dan satu 183-bait paket DH3, iaitu

1500 < 339 x 4 + 183 x 1. Peruasan ini menghasilkan 23 slot (4 x 5 + 1 x 3) dengan

tambahan 5 slot lagi untuk slot akuan ke atas 5 paket tersebut. Sebagai perbandingan,

dengan menggunakan paket DH3 atau DH1 untuk meruaskan mesej yang sama akan

memerlukan sebanyak 36 slot dan 112 slot, masing-masingnya. Peningkatan bilangan

slot terjadi kerana paket jenis ini hanya boleh membawa data bit pengguna dalam saiz

yang lebih kecil berbanding paket DH5. Semakin banyak bilangan slot yang

diperlukan untuk menghantar suatu saiz bait mesej, bukan sahaja masa penghantaran

meningkat, malah semakin besar pula peluang untuk berlakunya ralat. Kesannya

adalah penurunan kecekapan dan kebolehpercayaan akibat daripada proses

penghantaran-semula paket-paket ralat dan kawalannya, termasuk juga proses

pembetulan ke atas paket-paket ralat tersebut.

Telah pun dibuktikan oleh Kim et al. (2001) bahawa pada apa juga keadaan,

paket jenis DHx mampu menunjukkan prestasi lebih baik berbanding paket jenis

DMx. Dakwaan ini disokong oleh Zurbes et al. (2000) dan Das et al. (2001) yang

menunjukkan bahawa kecekapan paket DMx adalah sangat rendah sehinggakan

manafaat yang boleh diperolehi dari FEC untuk paket-paket DMx telah diketepikan.

Tambahan pula, pengkodan FEC tentunya menambahkan masa prosesan. Oleh itu,

paket jenis DHx mempunyai peluang lebih baik untuk digunakan dalam tugas

peroutan berbanding paket jenis DMx. Dari aspek kecekapannya pula, paket DH5 dan

DH3 mampu menawarkan kecekapan yang lebih baik berbanding paket jenis DMx,

kecuali paket DH1, seperti ditunjukkan pada Jadual 3.5. Oleh itu, terdapat peluang

untuk mempergunakan paket bersaiz besar DHx untuk suatu tugas peroutan.

116

Oleh itu, tesis ini hanya mempertimbangkan paket jenis DHx dalam simulasian

kawalan peroutan QoSnya. Pertimbangan ini juga bersesuaian dengan hasil peruasan

skim SAR Best-Fit yang lebih cenderung menghasilkan paket jenis DHx berbanding

paket jenis DMx. Adalah dijangkakan bahawa dengan mengambilkira kualiti saluran,

penghantaran paket bersaiz besar seperti paket DHx akan lebih terjamin walaupun

paket jenis ini tidak dilengkapi dengan kemudahan FEC. Juga, dengan mengambilkira

kecekapan jenis paket, kecekapan fungsi peroutan akan meningkat. Ini bermakna,

kecekapan dan kebolehpercayaan fungsi peroutan boleh diharapkan daripada

persamaan (3.17). Dengan mengukur BER pada suatu pautan, penyesuaian boleh

dilakukan terhadap permintaan QoS supaya bersesuaian dengan kekangan yang wujud.

3.7.16 Algoritma Kawalan Peroutan QoS

Rajah 3.12 menunjukkan algoritma kawalan peroutan QoS yang dipasangkan pada

suatu nod penghantar. Apabila penyesuaian terhadap tuntutan QoS perlu dilakukan,

panggilan rangkap Penyesuaian akan dibuat pada baris 18. Rajah 3.13

mempamirkan algoritma penyesuaian terhadap tuntutan QoS.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Keputusan_peroutan: begin peruasan kerangka if L > b paket-tidak-patuh else paket-patuh tentukan R(X) tentukan b kirakan p kirakan d kirakan u kirakan z kirakan g perundingan sumber = tuntutan QoS if tuntutan QoS = ok pilih pautan dengan kos optimum else Penyesuaian end end end

Rajah 3.12 Algoritma membuat keputusan peroutan QoS

117

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Penyesuaian: begin tentukan parameter (R(X),b,p,d,u,z,g) hantar isyarat suap balik ke token bucket dapatkan parameter (R(X)’,b’,p’,d’,u’,z’,g’) perundingan sumber = tuntutan QoS if tuntutan QoS = ok pilih pautan dengan kos boleh terima end end

Rajah 3.13 Algoritma penyesuaian tuntutan QoS

Dijelaskan di sini keperluan untuk menentukan titik paket-patuh bagi tujuan

penyusukan trafik punca.

i. Daripada rumus d = b/r dan dengan diberikan lengah penghantaran satu-hala d

yang praktikal bagi kebanyakan aplikasi adalah di dalam julat 10 – 20 ms, serta

kadar penghantaran bit maksimum r di dalam rangkaian Bluetooth ialah 724000

bps, maka saiz timba b maksimum adalah sebanyak 14480 bit (dihampirkan

kepada 14500 bit). Untuk tujuan memenuhi kehendak paket-patuh, saiz baris

gilir L bagi trafik masukan di dalam penimbal mestilah kurang atau bersamaan

dengan 14500 bit. Jika L > b, paket akan dibuang. Oleh itu, saiz timba b

digunakan untuk mengawal pelepasan paket-paket memasuki rangkaian.

Semakin besar saiz b semakin mengurang kebarangkalian kehilangan paket p.

ii. Sesuai dengan analisis daripada Bahagian 3.6.10 untuk penyesuaian QoS, saiz

timba boleh dibesarkan dari saiz maksimum ini ke titik-potong 512000 bit

supaya lebih banyak saiz paket dapat melepasi titik paket-patuh. Ertinya, dengan

membesarkan saiz timba akan membenarkan letusan-letusan paket dengan saiz

yang lebih besar melepasi titik paket-patuh. Kesannya ialah kehilangan paket

dapat dikurangkan. Bagaimanapun, dengan membesarkan saiz timba kepada saiz

yang terlalu besar akan hanya meningkatkan lengah penghantaran secara

mendadak.

118

3.7.17 Perkiraan Analitik Peroutan Berasaskan Pasangan Optimal (R(X), b)

Seperti yang dicadangkan, keputusan peroutan QoS oleh suatu nod penghantar adalah

berdasarkan kepada pasangan optimal parameter Token Bucket (R(X), b). Rajah 3.14

mewakili proses membuat keputusan oleh nod i untuk memilih samada pautan eij atau

eik. Pautan dengan kos terendah akan dipilih sebagai pautan penghantaran kepada nod

penerima berikutnya. Bagaimanapun, dengan dua nilai kos disediakan (kebarangkalian

kehilangan paket dan lengah penghantaran), pilihan terakhir mungkin akan ditentukan

oleh aplikasi sebenar yang akan menggunakan pautan tersebut. Umpamanya, aplikasi

video selalunya lebih toleran kepada kehilangan paket berbanding lengah, sementara

aplikasi data pula lazimnya akan lebih mementingkan kesepaduan bit data berbanding

lengah.

Rajah 3.14 Keputusan peroutan QoS oleh nod i

Jadual 3.6 Parameter dan nilainya bagi peroutan QoS pada nod i untuk pautan eij

Parameter Nilai Jenis paket DH5 Mod penghantaran Tak-simetrik / Ke hadapan Darjah serupa-diri, α 1.5 Parameter skala, k 1000 Kadar ralat bit, BER 3.8721x10-6 (ditentukan oleh persekitaran)

Sebagai contoh pengiraan, diandaikan nod i menggunakan nilai-nilai

parameter pada Jadual 3.6 untuk mengirakan kos pautan eij. Menyelesaikan

Persamaan (3.16), memberikan saiz timba b = (712440 x 10001.5)1/2.5 = 1.3839 x 104 =

13839 bit.

Oleh itu, nilai pasangan optimal sedar-QoS Token Bucket (R(X), b) bagi

pautan eij adalah (712440, 13839). Ini bererti bahawa satu pautan QoS disediakan

j eij

eik ik

119

apabila kadar bit penghantaran 712440 bps dan saiz timba 13839 bit digunakan dalam

cubaan penghantaran melalui pautan eij. Dengan demikian, nilai pasangan optimal

Token Bucket (712440, 13839) ini adalah kepunyaan pautan eij yang menghubungkan

nod i kepada nod j. Dengan nilai pasangan optimal Token Bucket yang diperolehi,

kos-kos yang berkaitan dengan pautan eij boleh dikirakan. Kebarangkalian kehilangan

paket ketika proses pengaturan trafik dikirakan oleh Persamaan (3.6) dan ini

memberikan p = (1000/13839)1.5 = 0.0194 = 1.94%. Seterusnya, lengah penghantaran

yang dijangka dialami oleh pautan eij apabila pautan tersebut digunakan untuk

menghantar paket DH5 boleh dikirakan daripada persamaan (3.7), iaitu d =

13839/712440 = 0.0194 s = 19.4 ms.

Sementara itu, untuk mengirakan kos-kos ke atas pautan eik, Rajah 3.13 yang

sama adalah dirujuk dan cara pengiraan yang sama digunakan. Bagaimanapun, pautan

eik akan mempunyai nilai BER yang berbeza yang ditentukan secara langsung oleh

persekitaran. Jadual 3.7 memberikan nilai-nilai parameter untuk pauatan eik.

Jadual 3.7 Parameter dan nilainya bagi peroutan QoS pada nod i untuk pautan eik

Parameter Nilai Jenis paket DH5 Mod penghantaran Asimetrik / Ke hadapan Darjah serupa-diri, α 1.5 Parameter skala, k 1000 Kadar ralat bit, BER 1.9091x10-4 (ditentukan oleh persekitaran)

Ini memberikan saiz timba untuk penghantaran data melalui pautan tersebut dengan

nilai BER = 1.9091x10-4 sebagai:

b = (428260 x 10001.5)1/2.5 = 1.1290 x 104 = 11290 bit

Oleh itu, nilai pasangan optimal sedar-QoS Token Bucket (R(X), b) pautan eik

adalah (47736, 4694). Seterusnya, kebarangkalian kehilangan paket dan lengah

penghantaran masing-masingnya dinyatakan sebagai:

p = (1000 / 11290)1.5 = 0.0264 = 2.64%

d = 11290 / 428260 = 0.0264 s = 26.4 ms

120

Keputusan pengiraan kos-kos ke atas setiap pautan diringkaskan pada Jadual

3.8 dan akan digunakan untuk membuat keputusan peroutan oleh nod i samada untuk

memilih pautan eij atau eik sebagai pautan penghantaran.

Jadual 3.8 Nilai-nilai kos pautan dengan BER berbeza

Pautan SNR (dB)

Pr/N (dB)

BER PER R(X) (bps)

b (bit)

p (%)

d (ms)

eij 10 10.0000 3.8721x10-6 0.0105 712440 13839 1.94 19.4 eik 8 6.3096 1.9091x10-4 0.4052 428260 11290 2.64 26.4

Untuk contoh membuat keputusan peroutan ini, pautan eij akan dipilih sebagai

pautan penghantaran kerana kebarangkalian kehilangan paket dan lengah yang rendah

berbanding pautan eik. Bagaimanapun, berdasarkan kepada jenis aplikasi yang

digunakan, keputusan peroutan QoS mungkin akan memilih lengah sebagai kualiti

penghantaran data berbanding kebarangkalian kehilangan paket, sementara untuk

suatu aplikasi yang lain mungkin keputusan sebaliknya akan berlaku. Perlu diingat

bahawa proses membuat keputusan peroutan ini berlaku pada suatu nod penghantar

dan hanya untuk 1-hop kepada nod penerima berikutnya.

Proses yang sama seperti yang diterangkan di atas akan berulangan pada setiap

nod yang dilalui oleh paket kawalan RREQ, bergerak dari satu nod ke satu nod yang

lain hingga mencapai nod destinasi, atau sehingga ke satu nod yang mempunyai

maklumat lengkap (yang tersimpan di dalam ingatan sorok) mengenai laluan ke nod

destinasi. Akhirnya, paket kawalan RREP akan dihantar oleh nod destinasi melalui

laluan yang dikenalpasti secara berbalik. Apabila nod penghantar i menerima paket

RREP, satu laluan penuh dianggapkan terbentuk menghubungkan pasangan nod

penghantar dan nod penerima merentasi suatu topologi tanpa wayar Bluetooth. Ini

akan membenarkan penghantaran data pengguna melaluinya.

121

3.8 RINGKASAN

Model sistem yang dicadangkan dibina dengan matlamat menyediakan satu tahap

perkhidmatan berkualiti kepada aplikasi serta trafiknya untuk suatu tugas peroutan

QoS, di samping mengoptimumkan penggunaan sumber rangkaian Bluetooth yang

terbatas. Skim Token Bucket dijangka mampu memberikan kecekapan dan

kebolehpercayaan ke atas fungsi peroutan QoS dengan tugas 2-dalam-1, iaitu

penyusukan dan pencirian trafik punca berletusan. Di sokong oleh Pengawal

Penghantaran, ia berfungsi membuat keputusan peroutan dan penyesuaian QoS yang

diperlukan. Bagaimanapun, kecekapan dan kebolehpercayaan dijangka akan dapat

ditingkatkan dengan model matematiknya mengambilkira jenis paket yang

dikendalikan dan kualiti semasa bagi saluran penghantarannya.

BAB IV

PERMODELAN TRAFIK PUNCA

Bab ini membincangkan gelagat ‘letusan di dalam corak letusan’ untuk trafik punca

berkebolehubahan tinggi daripada aplikasi multimedia interaktif dan sistem masa-

nyata. Siri masa daripada trafik jenis ini sesuai dimodelkan dengan taburan berekor-

berat Pareto menuruti hukum kuasa. Surih video terkod MPEG Jurassic Park dan

Soccer digunakan sebagai punca trafik empirikal untuk mencari penyebab kepada

terjadinya letusan dan untuk menjelaskan kewujudan gelagat serupa-diri di dalam

aliran trafik. Kesan protokol SAR ke atas trafik punca berletusan turut dibincangkan.

4.1 TRAFIK DENGAN TABURAN BEREKOR-BERAT PARETO

Di dalam kepustakaan, beberapa penyebab kepada gelagat serupa-diri di dalam aliran

trafik berletusan telah dikenalpasti. Di antaranya ialah masa antara-ketibaan, saiz

pindahan fail, masa pindahan fail, tempoh letusan, dan saiz letusan, seperti yang

dijelaskan oleh (Paxson dan Floyd 1995), (Crovella dan Lipsky 1997), (Jamjoom et al.

2004), dan beberapa pengarang lainnya. Bagaimanapun, masih terdapat banyak lagi

penyebab letusan yang belum ditemui dan difahami. Ini adalah kerana wujudnya

ketidaktentuan di dalam bentuk, corak, dan ciri trafik yang terbit daripada model

stokastik trafik itu sendiri. Corak dan ciri trafik mungkin berbeza di antara masa-nyata

dan bukan-masa-nyata, interaktif dan bukan-interaktif, segerak dan tak-segerak, CBR

dan VBR, dan sebagainya.

Mungkin juga kegagalan dalam menentukan penyebab letusan adalah kerana

kesukaran membina atau tidak wujudnya model matematik yang dengan tepatnya

dapat mengesan, mengendali, dan mencirikan letusan daripada suatu aliran trafik

123

berkebolehubahan tinggi. Seperti yang dinyatakan oleh Li (2002), mekanisma

pencirian trafik lazimnya sangat bersandar kepada aplikasi dan juga sensitif kepada

kes yang dikaji. Malah menurut Sharafeddine et al. (2003), terdapat berbagai cara

berbeza untuk menyatakan ciri trafik punca yang dengannya berbagai kaedah dan

rumus boleh digunapakai untuk mengirakan keperluan lebar jalur trafik tersebut.

Setakat hari ini, masih belum wujud lagi satu kaedah pencirian trafik piawai dan

menyeluruh yang boleh digunakan ke atas apa juga jenis aplikasi dan kes.

Telah dibincangkan pada Bab II bahawa trafik berkebolehubahan tinggi

daripada aplikasi multimedia interaktif dan masa-nyata adalah bersekutu dengan

taburan berekor-berat Pareto, dengan parameter bentuk α menentukan corak

penyusutan fungsi hiperboliknya. Nilai 1 < α < 2 diperlukan, dengan α → 1

mentafsirkan trafik yang sangat tinggi darjah letusannya, iaitu kebolehubahannya

sangat tinggi. Trafik jenis ini boleh diperolehi daripada aplikasi web Internet,

rangkaian LAN Ethernet, dan video termampat MPEG.

Trafik berletusan adalah bergelagat serupa-diri dan LRD. Park et al. (1996)

telah membuktikan bahawa gelagat serupa-diri dan LRD pada suatu aliran trafik

mempunyai kesan langsung ke atas prestasi sistem rangkaian. Oleh itu, pengukuran

perlu dibuat ke atas darjah letusan, serupa-diri, dan LRD supaya corak trafik dapat

ditentukan, keperluan QoS dapat dipetakan, dan prestasi rangkaian dapat diukur. Telah

dikenalpasti bahawa parameter bentuk α mengukur tahap letusan, sementara

parameter H mengukur darjah serupa-diri dan LRD. Hubungan di antara α dan H

untuk taburan Pareto ke atas suatu objek masa (contohnya, masa antara-ketibaan),

dinyatakan sebagai H = (3 – α)/2. Jadual 4.1 memberikan julat nilai yang diperlukan

untuk sifat-sifat yang diingini.

124

Jadual 4.1 Sifat-sifat parameter dan julat nilai diperlukan

Sifat Julat Keterangan

Berletusan dengan taburan Pareto

1 < α < 2 Parameter bentuk α mengukur darjah letusan daripada taburan Pareto. Nilai α → 1 mentafsirkan trafik yang sangat tinggi darjah letusannya.

Serupa-diri 0.5 < H < 1 H yang menjauhi 0.5 dan mendekati 1 melambangkan darjah serupa-diri yang tinggi

LRD 0.5 < H < 1 atau

0 < α < 1

H → 1 menunjukkan sekaitan yang kuat di antara proses-proses yang terpisah. Nilai H = 0.5 mentafsirkan proses-proses tak-sekaitan.

Berdasarkan spesifikasi Bluetooth dan keperluan peruasan mesej panjang pada

Lapisan Pautan Bluetooth untuk menjadi paket-paket jalur dasar ACL bersaiz kecil,

protokol peruasan dan penyambungan-semula (SAR) dilihat mampu mengesan

penyebab kepada gelagat serupa-diri daripada suatu aliran trafik punca berletusan.

4.2 TRAFIK PUNCA EMPIRIKAL

Kajian tesis ini mempertimbangkan trafik berletusan yang dijanakan oleh aplikasi

multimedia interaktif dan masa-nyata. Untuk tujuan ini, surih video MPEG dipilih

sebagai punca data empirikal mewakili trafik berletusan. Trafik video dipilih atas dua

sebab, seperti yang dijelaskan oleh Fitzek dan Reisslein (2001). Pertama, video terkod

MPEG dijangka akan terus menjadi penyumbang trafik terbesar samada untuk

rangkaian berwayar mahupun tanpa wayar. Kedua, MPEG telah dikenalpasti berupaya

memberikan kecekapan pengkodan video bermula dari kadar bit rendah untuk

komunikasi tanpa wayar hinggalah kepada kadar bit tinggi dan kualiti melampaui

HDTV. Oleh itu, dapat diandaikan bahawa prestasi skim kawalan peroutan QoS pada

satu nod penghantar tidak dipengaruhi oleh proses pengkodan-penyahkodan daripada

aliran trafik video termampat tersebut.

Terdapat tiga sebab mengapa data surih digunakan, dan bukan daripada

penjanaan trafik serupa-diri atau data ujikaji. Pertama, menjanakan trafik tiruan

serupa-diri akan memakan masa yang sangat lama, dengan masa penjanaan adalah

125

berkadaran kepada bilangan paket yang dihasilkan demi untuk mendapatkan keluaran

tepat. Oleh itu, larian dalam-talian akan menjadi tidak cekap. Kedua, trafik video

adalah contoh terbaik mewakili trafik dengan kadar bit berubah dengan peristiwa-

jarang-berlaku boleh terjadi pada sebarang ketika. Oleh itu, ianya bertepatan dengan

kehendak kerja kajian untuk melihat kesan trafik berletusan. Surih video MPEG

Jurassic Park dan Soccer telah dipilih sebagai punca trafik empirikal untuk larian-

larian simulasi yang berkaitan. Kedua-dua surih video boleh diperolehi dari Universiti

Teknikal Berlin melalui domain umum di URL http://www-tkn.ee.tu-

berlin.de/research/trace/ trace.html (Wolisz, t.th). Ketiga, tiada rangkaian scatternet

sebenar dapat diwujudkan kerana spesifikasi Bluetooth yang sedia ada hanya berupaya

menyediakan rangkaian piconet sahaja. Oleh itu, tiada data ujukaji dapat

dikumpulkan.

4.2.1 Pengkodan MPEG Surih Video

Ringkasan sifat-sifat penting daripada surih video Jurassic Park dan Soccer

dinyatakan pada Jadual 4.2. Setiap surih video mengandungi sejumlah bilangan

kerangka dengan saiz bagi setiap kerangka dinyatakan di dalam data surih itu sendiri.

Jadual 4.2 Sifat-sifat penting surih video Jurassic Park dan Soccer

Sifat-sifat Video Jurassic Park Soccer

Bilangan kerangka 89998 89998 Masa (ms) 3599880 3599880 Saiz kerangka minimum (bait) 26 130 Saiz kerangka maksimum (bait) 8154 17927 Jumlah bait kerangka (bait) 69173840 497955403 Jumlah bit kerangka (bit) 553390720 3983643224 Kadar bit min (bit) 153724.768603398 1106604.44903719 Kadar bit puncak (bit) 1630800 3585400 Nisbah Puncak/Min (bit) 10.6085702051527 3.24000143241743 Min kerangka (bait) 768.615302562279 5532.9607657948 Varians kerangka (bait) 1138356.61992072 5236687.97153754 Pekali varians (bait) 1.38813000582117 0.413590693625085

Sumber: http://www-tkn.ee.tu-berlin.de/research/trace/trace.html [26 Jun 2004]

126

Jadual 4.3 mempamerkan nombor kerangka, jenis kerangka, saiz kerangka,

dan masa yang diambil oleh setiap kerangka daripada surih video Jurassic Park

apabila ianya dikodkan mengikut format MPEG. Surih video Soccer pastinya akan

mempamerkan saiz kerangka dan masa yang berlainan.

Jadual 4.3 Petikan data terkod MPEG daripada surih video Jurassic Park

No. kerangka Jenis kerangka Saiz kerangka (bait)

Masa (ms)

1 I 392 0 2 P 505 120 3 B 36 40 4 B 67 80 5 P 208 240 6 B 34 160 7 B 33 200 8 P 242 360 9 B 47 280

10 B 39 320 11 I 1064 480 12 B 72 400 13 B 78 440 14 P 76 600 15 B 41 520 16 B 46 560 . . . . . . . .

89986 B 97 3599360 89987 I 2475 3599520 89988 B 90 3599440 89989 B 89 3599480 89990 P 319 3599640 89991 B 81 3599560 89992 B 87 3599600 89993 P 368 3599760 89994 B 75 3599680 89995 B 116 3599720 89996 P 355 3599880 89997 B 92 3599800 89998 B 100 3599840

Aliran video MPEG adalah terdiri daripada beberapa groups of pictures

(GOPs), dengan setiap GOP mempunyai satu corak kerangka tertentu yang sama.

Juga, setiap GOP mempunyai bilangan kerangka yang sama. Pengkodan MPEG

menyediakan tiga skim pengkodan kerangka: I (Interpolative), P (Predictive), dan

127

B (Bi-directional). Kerangka-I adalah satu siri antara-kerangka, iaitu kerangka imej

yang setiap satunya dikodkan tanpa sebarang ramalan sementara. Kerangka-I

berdasarkan hanya kepada kerangka video semasa dan bergantung hanya kepada

pertindihan ruang untuk mencapai pemampatan. Kerangka-P adalah satu siri kerangka

teramal ke hadapan. Ini bermakna, kerangka-P memampatkan pertindihan ruang dan

pertindihan sementara di antara kerangka semasa dan kerangka berikutnya untuk

pemampatan. Kerangka-B pula adalah satu siri kerangka teramal dua-arah, yang

mengambil kesempatan ke atas kedua-dua pertindihan ruang and pertindihan

sementara di antara kerangka-kerangka yang lepas, semasa, dan yang akan datang

untuk mencapai pemampatan yang lebih tinggi. Kerangka-I, kerangka-P, dan

kerangka-B dikodkan dengan parameter pengkuantuman 10, 14, dan 18, masing-

masingnya. Pengkodan kerangka I mewakili kerangka terbesar dan B untuk kerangka

terkecil. Kadar pengkodan kerangka ialah 25 kerangka sesaat Urutan kerangka yang

biasa di dalam suatu GOP adalah berbentuk ‘IBBPBBPBBPBB’.

Rajah 4.1 memberikan gambaran corak trafik punca apabila saiz kerangka

diplotkan melawan nombor kerangka daripada surih video Jurassic Park. Dapat

diperhatikan wujudnya beberapa siri saiz kerangka yang sangat besar pada beberapa

selang masa berbanding saiz kerangka purata, yang mana kebarangkalian

kehadirannya tidak boleh diketepikan daripada keseluruhan statistik penghantaran

data. Peristiwa-jarang-berlaku inilah yang membentuk trafik berletusan di dalam

suatu trafik punca. Ia memberi kesan langsung ke atas prestasi skim kawalan peroutan

QoS yang dicadangkan. Daripada set data surih video Jurassic Park dan daripada

Rajah 4.1, dapat diperhatikan bahawa saiz kerangka terbesar ialah 8154 bait (=

65232 bit), dan ini berlaku di dalam julat nombor kerangka 40000 hingga 50000.

128

Rajah 4.1 Corak trafik berletusan daripada surih video Jurassic Park

4.2.2 Metodologi Pengesahan Trafik Serupa-diri

Adalah penting untuk menentusahkan bahawa sesungguhnya trafik punca yang

diterima oleh suatu nod adalah bertaburan ekor-berat, serupa-diri, dan LRD. Ini adalah

kerana prestasi skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan akan dipengaruhi oleh

gelagat serupa-diri yang wujud di dalam aliran trafik punca. Seperti yang didakwa

oleh Leland et al. (1994), jika telah diketahui data masukan kepada suatu baris gilir

adalah serupa-diri, maka lengah dan saiz penimbal akan meningkat. Jika ini dapat

disahkan, maka satu mekanisma penyusukan dan pencirian trafik yang bersesuaian

dapat ditentukan untuk tujuan penyediaan QoS.

Dibincangkan berikut ini adalah metodologi pengesahan ke atas trafik

bertaburan ekor-berat dan serupa-diri. Apabila kebolehubahan trafik (melalui

parameter bentuk α) dan gelagat serupa-diri (melalui parameter Hurst H) telah dapat

ditentusahkan bersekutu dengan trafik punca, maka tugas merekabentuk skim kawalan

peroutan QoS akan lebih memahami kehendak sistem, dan membenarkan pendekatan

yang bersesuaian dikenakan ke atas trafik jenis ini.

129

4.2.3 Trafik Bertaburan Ekor-berat

Berikut adalah langkah-langkah untuk pengesahan trafik bertaburan ekor-berat: i. Nombor kerangka disusun mengikut urutan tertentu. ii. Lakarkan graf log-log ccdf atau graf QQ-plot untuk saiz kerangka. iii. Tentukan julat nilai 1 < α < 2 diperolehi.

4.2.4 Trafik Serupa-diri dan LRD

Berikut adalah langkah-langkah untuk pengesahan gelagat serupa-diri dan LRD: i. Nombor kerangka disusun mengikut urutan tertentu. ii. Lakarkan graf Varians-Masa atau graf Analisis Wavelet untuk saiz kerangka. iii. Tentukan julat nilai 0.5 < H < 1 diperolehi untuk bergelagat serupa-diri.

Untuk bersifat LRD pula, julat nilai 0 < α < 1 (bersamaan dengan 0.5 < H < 1)

mesti diperolehi.

4.2.5 Kaedah Pengukuran Parameter α

Dibincangkan di sini adalah dua kaedah khusus pengukuran nilai α seperti yang

dikehendakki oleh metodologi penentuan trafik bertaburan ekor-berat. Kaedah

pertama adalah termudah, sementara kaedah kedua lebih komprehensif. Oleh itu,

terdapat peluang untuk melakukan saling-semak di antara dua kaedah tersebut.

Kaedah-kaedah ini akan membuktikan bahawa trafik punca adalah berletusan dengan

taburan ekor-berat.

i. Lakaran log-log ccdf. Berdasarkan kepada satu pembolehubah yang dipilih,

umpamanya saiz kerangka, lakaran log-log ccdf ke atas pembolehubah tersebut

dilakukan. Jika suatu garis lurus atau garis lurus asimptotik terbentuk dan

kecerunan garislurus itu berada dalam julat [1, 2], ini membuktikan kehadiran

satu taburan ekor-berat bagi trafik tersebut. Taburan berekor-berat

menggambarkan kebolehubahan yang tinggi berlaku di dalam trafik.

130

ii. Lakaran QQ-plot. Jika X1 ≥ X2 ≥ … ≥ Xk adalah sampel daripada suatu taburan

F dan k amat besar, maka fungsi taburan F pada x = Xj boleh dianggarkan

dengan P(x < Xj) = F(Xj) = 11 +− kj . Dari sini, QQ-plot ditakrifkan sebagai

berikut: Katalah X1 ≥ X2 ≥ … ≥ Xk = u ialah susunan statistik untuk suatu

taburan Pareto. Oleh itu, jika diplotkan ))log(,log(log 1+−− kjuX j dengan

1 ≤ j ≤ k, suatu garis lurus dengan kecerunan α seharusnya dihasilkan. Lakaran

QQ-plot mampu memberikan pengukuran lebih tepat untuk kecerunan garis

lurusnya berbanding dengan lakaran log-log ccdf.

4.2.6 Kaedah Pengukuran Parameter H

Sementara itu, untuk membuktikan gelagat serupa-diri dan LRD, dua kaedah

pengukuran parameter H berikut digunakan. Strategi yang sama seperti di atas

digunapakai.

i. Lakaran Varians-Masa. Kaedah ini berdasarkan kepada sifat varians yang

menyusut secara perlahan. Kecerunan β daripada suatu garis lurus dalam

lakaran log-log yang menggambarkan varians sampel ke atas saiz blok bagi

setiap agregasi digunakan secara kasar untuk menganggar nilai H. H dikirakan

dengan H = 1 - β/2. Bagaimanapun kaedah Varians-Masa memerlukan masa

pengkomputan yang lebih lama berbanding dengan kaedah-kaedah lain.

ii. Analisis Wavelet. Kaedah ini adalah berdasarkan kepada analisis multi-

resolution dan discrete wavelet transformation. Nilai H dianggarkan dengan

menetapkan suatu garis lurus kepada suatu siri tenaga ke atas octaf j

(menyatakan tahap pengskalaan dalam domain masa dan frekuensi). Kaedah

ini adalah paling komprehensif dalam menentukan gelagat pengskalaan dari

surih trafik.

131

4.2.7 Penentusahan Trafik Berletusan

Bahagian ini akan menentusahkan bahawa sesungguhnya trafik punca kepada skim

kawalan peroutan QoS yang dicadangkan adalah bertaburan ekor-berat dengan

menuruti hukum kuasa. Untuk tujuan ini, graf ccdf daripada saiz kerangka surih video

Jurassic Park dan Soccer akan diperhatikan. Jika taburan saiz kerangkanya menuruti

taburan Pareto, ia akan menyusut dengan sangat perlahan berbanding taburan

eksponensial. Seterusnya, akan ditentusahkan juga bahawa kedua-dua surih video

tersebut bergelagat serupa-diri dan LRD.

4.2.8 Lakaran log-log ccdf daripada Jurassic Park

Rajah 4.2 menunjukkan lakaran ccdf untuk saiz kerangka daripada surih video

Jurassic Park dengan varians lakaran menyusut sangat perlahan. Rajah 4.3 pula

menunjukkan lakaran log-log ccdf yang daripadanya parameter bentuk α boleh

ditentukan.

Rajah 4.2 Lakaran ccdf saiz kerangka daripada surih video Jurassic Park

Saiz kerangka, x

P(S

aiz

kera

ngka

> x

)

132

Rajah 4.3 Lakaran log-log ccdf saiz kerangka daripada surih video Jurassic Park

Dengan melakarkan satu garis lurus di atas graf Rajah 4.3, satu nilai kecerunan

yang mewakili parameter bentuk α untuk taburan Pareto daripada saiz kerangka surih

video Jurassic Park boleh diperolehi. Nilai 0 < α < 2 menggambarkan taburan Pareto

berekor-berat. Hasil lakaran mendapati α = -1.045. Ini menunjukkan bahawa trafik

punca adalah bertaburan Pareto (berdasarkan saiz kerangka). Oleh itu, trafik punca

Jurassic Park adalah berletusan.

4.2.9 Lakaran QQ-Plot daripada Jurassic Park

Sebagai perbandingan, satu kaedah pengukuran lain digunakan untuk mendapatkan

nilai α. Dengan kaedah lakaran QQ-plot, Rajah 4.4 dihasilkan dengan kecerunan

α = -1.038. Mengambil nilai positif kecerunan, maka 0 < α < 2 disediakan. Oleh itu,

trafik adalah berletusan.

log(Saiz kerangka, x)

log(

P(S

aiz

kera

ngka

> x

))

133

Rajah 4.4 Lakaran QQ-plot untuk saiz kerangka asal daripada surih Jurassic Park

4.2.10 Lakaran ccdf daripada Soccer

Sebagai usaha untuk menguatkan lagi dakwaan bahawa trafik video adalah berletusan,

lakaran ccdf dan log-log ccdf diterbitkan daripada surih video Soccer. Rajah 4.5

mewakili lakaran ccdf dan Rajah 4.6 pula mewakili lakaran log-log ccdf.

Rajah 4.5 Lakaran ccdf saiz kerangka daripada surih video Soccer

QQ-plot kerangka asal dari surih video Jurassic Park

P(S

aiz

kera

ngka

> x

)

Saiz kerangka, x (bit)

134

log(Saiz kerangka, x)

log(

P(Sa

iz k

eran

gka

>x))

Rajah 4.6 Lakaran log-log ccdf daripada surih video Soccer

Dengan melukiskan satu garis lurus di atas lakaran Rajah 4.6, ianya

memberikan kecerunan garis lurus sebagai α = -1.823. Nilai ini mentafsirkan

kebolehubahan di dalam trafik punca.

4.2.11 Lakaran QQ-Plot daripada Soccer

Rajah 4.7 adalah lakaran QQ-plot daripada surih video Soccer. Ukuran α yang

diperolehinya adalah -1.562, dan ini mentafsirkan taburan berekor-berat kepada saiz

kerangkanya.

Rajah 4.7 Lakaran QQ-plot untuk kerangka asal daripada surih video Soccer

QQ-plot kerangka asal dari surih video Soccer Park

log(

P(S

aiz

kera

ngka

> x

))

Log-log ccdf surih video Socceer

0

-2

-4

-6

-8

-10 -12

4 5 4 5 6 7 8 9 10 log(Saiz kerangka, x)

135

Daripada larian-larian simulasi ke atas kedua-dua surih video tersebut,

dapatlah disimpulkan bahawa saiz kerangka adalah penyebab kepada terjadinya

letusan di dalam aliran trafik punca dengan bertaburan ekor-berat menuruti hukum

kuasa. Lazimnya, taburan Pareto digunakan mewakili taburan berekor-berat.

4.2.12 Lakaran Varians-Masa daripada Jurassic Park

Langkah seterusnya adalah untuk menentusahkan bahawa trafik punca kepada model

sistem yang dicadangkan mempunyai sifat serupa-diri dan LRD. Secara umumnya,

boleh dikatakan bahawa apabila suatu trafik punca itu berletusan, maka aliran trafik

itu bergelagat serupa-diri dan LRD. Bagaimanapun, keputusan ini tidak selalunya

benar. Oleh itu, suatu kaedah mesti dikemukakan untuk menentusahkannya. Ukuran

darjah serupa-diri di dalam suatu aliran trafik berekor-berat boleh ditentukan melalui

parameter Hurst, H. Jika 0.5 < H < 1, maka trafik tersebut dikatakan mempunyai sifat

serupa-diri.

Dengan kaedah Lakaran Varians-Masa, hubungan H = 1 - β/2 digunakan

untuk mengirakan parameter H, dimana β adalah kecerunan garislurus asimptotik

yang terbentuk daripada lakaran tersebut. Jika nilai kecerunan ini berada di antara –1

dan 0, sifat LRD adalah dianggapkan sebagai bersekutu dengan trafik punca yang

bergelagat serupa-diri tersebut. Rajah 4.8 menunjukkan garislurus asimptotik daripada

lakaran log-log tingkat agregat, m lawan varians X(m). Kecerunan garislurus ini adalah

-0.869, dan nilai ini menggambarkan sifat LRD di dalam trafiknya. Seterusnya, nilai

darjah serupa-diri boleh dikirakan sebagai H = 1 - 0.869/2 = 0.565. Nilai ini

mentafsirkan bahawa trafik punca adalah bersekutu dengan gelagat serupa-diri.

136

Rajah 4.8 Lakar Varians-Masa daripada surih video Jurassic Park

4.2.13 Analisis Wavelet daripada Jurassic Park

Untuk tujuan ini, analisis wavelet yang dibangunkan oleh Veitch dan Abry (2002)

akan digunakan untuk mengirakan parameter H melalui hubungan H = 0.5 (1 + α).

Rajah 4.9 mempamirkan lakaran Rajah Logscale daripada surih video Jurassic Park

dengan α = 0.781, H = 0.891 dalam julat monofractal/octave j [4, 13].

Rajah 4.9 Rajah Logscale daripada surih video Jurassic park

137

Rajah 4.10 mempamirkan lakaran rajah Logscale daripada surih video Soccer

dengan α = 0.900, H = 0.950 dalam julat monofractal/octave j [2, 12].

Rajah 4.10 Rajah Logscale daripada surih video Soccer

4.2.14 Kesimpulan Penentusahan

i. Simulasi mendapati bahawa saiz kerangka adalah penyebab kepada terjadinya

taburan berekor-berat ke atas trafik punca surih video Jurassic Park dan

Soccer.

ii. Ukuran-ukuran yang telah dilakukan juga menunjukkan bahawa aliran trafik

punca daripada kedua-dua surih video tersebut adalah bersekutu dengan

gelagat serupa-diri dan LRD.

4.3 PROTOKOL SAR DAN TRAFIK SERUPA-DIRI

Beran et al. (1995) telah membuktikan bahawa trafik video dengan kadar bit berubah

adalah berserupa-diri dan LRD. Beberapa kerja lain pula telah membuktikan bahawa

gelagat serupa-diri yang wujud di dalam aliran trafik tidak dapat dihilangkan

daripadanya apabila trafik tersebut didedahkan kepada beberapa teknik kawalan dan

pemultipleksan. Saito dan Tsuchiya (1996) mendapati suis ATM tidak dapat

menghilangkan gelagat serupa-diri yang ada pada trafik punca berletusan. Seperti

138

yang dibincangkan pada Bahagian 2.12 Bab II, skim pengatur trafik Token Bucket

juga didapati gagal berbuat demikian. Oleh itu, terdapat peluang dan keperluan untuk

memeriksa kesan protokol peruasan dan penyambungan-semula (SAR) ke atas trafik

punca berletusan. Untuk tujuan ini, hipotesis berikut akan dibuktikan:

Jika trafik punca/masukan adalah serupa-diri, maka trafik keluaran

daripada satu skim/peranti kawalan juga akan serupa-diri.

4.3.1 Kesan Protokol SAR ke atas Trafik Serupa-diri

Jawapan akan dicari kepada kemungkinan menghilangkan kesan serupa-diri daripada

trafik punca berletusan dengan mengenakan protokol SAR ke atas trafik video yang

diterima oleh Lapisan L2CAP dari lapisan atasnya. Jika ini dapat dilakukan, kerja

peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth akan menjadi lebih

mudah. Ini adalah kerana, sebagai contoh, saiz penimbal yang diperlukan untuk trafik

tak-serupa-diri adalah lebih kecil, dan ini tentunya bersesuaian dengan spesifikasi

Bluetooth yang rendah kuasa dan rendah kapasiti.

4.3.2 Metodologi Pengesanan

Untuk memeriksa kesan SAR ke atas gelagat serupa-diri di dalam aliran trafik punca

berletusan, algoritma SAR Best-Fit oleh Das et al. (2001) akan digunakan. Algoritma

ini akan meruaskan setiap saiz kerangka daripada satu surih video kepada beberapa

paket jalur dasar ACL mengikut jenis dan saiz paket. Rajah 4.11 mempamerkan kod-

pseudo bagi algoritma SAR Best-Fit.

139

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

begin if saiz_kerangka >= 339

saiz_kerangka / 339 baki_saiz_kerangka = mod(saiz_kerangka / 339)

else if 183 <= baki_saiz_kerangka < 339 baki_saiz_kerangka / 183 baki_saiz_kerangka = mod(saiz_kerangka / 183) else if 27 <= baki_saiz_kerangka < 183 baki_saiz_kerangka / 27 baki_saiz_kerangka = mod(saiz_kerangka / 27) else baki_saiz_kerangka = mod(saiz_kerangka / 27) end

end end end

Rajah 4.11 Algoritma SAR Best-Fit

Hasil peruasan adalah bilangan paket mengikut jenis paket, samada DH5,

DH3, DH1, DM5, DM3, atau DM1. Bagaimanapun, skim ini lebih cenderung untuk

menghasilkan jenis paket berkapasiti tinggi DHx (x = 1, 3 atau 5) berbanding jenis

paket berkapasiti rendah DMx, walaupun paket DHx tidak disediakan dengan

kemudahan FEC. Jenis paket DMx didapati memberikan kecekapan yang sangat

rendah sehinggakan manafaat dari FEC ditidakkan daripadanya. Ertinya, kecekapan

penghantaran dengan penggunaan paket berkapasiti besar dilihat sebagai lebih penting

berbanding ralat yang diterimanya. Kajian oleh Zurbes, et al. (2000), Kim, et al.

(2001), dan Das, et al. (2001) telah menyediakan bukti-bukti yang menyokong

dakwaan ini. Oleh itu, penghasilan paket DHx daripada proses peruasan trafik lebih

digemari berbanding penghasilan paket DMx.

Di dalam simulasi ini, demi untuk mendapatkan statistik yang lebih dipercayai,

jumlah penghasilan keseluruhan paket tanpa mengira jenisnya adalah lebih penting

berbanding penghasilan untuk sejumlah kecil sesuatu jenis paket tertentu sahaja.

Statistik berdasarkan jenis paket tertentu adalah sangat lemah dan tidak boleh

dipercayai kerana setiap kerangka asal hanya mampu menghasilkan beberapa bilangan

paket sahaja. Oleh itu, untuk menentukan nilai α yang lebih tepat, sampel kerangka

akan digunakan.

140

4.3.3 Kesan Peruasan

Rajah 4.12 melakarkan graf log-log ccdf untuk kerja peruasan kerangka daripada surih

video Soccer kepada paket-paket jalur dasar ACL yang dilakukan oleh algoritma SAR

Best-Fit. Dengan kaedah pemerhatian, satu garis lurus asimptotik dengan kecerunan

α = 1.798 dapat dibentuk dari titik-titik tersebut. Nilai α ini berada di dalam julat

[0, 2], dan yang demikian taburannya adalah berekor-berat Pareto. Oleh kerana

taburan ini dibentuk daripada bilangan paket terhasil, maka α diterima sebagai

petunjuk bahawa bilangan paket terhasil adalah penyebab kepada terjadinya letusan di

dalam aliran trafik punca.

Rajah 4.12 Lakaran log-log ccdf daripada peruasan surih video Soccer

Rajah 4.13 pula adalah lakaran QQ-plot hasil kerja peruasan SAR Best-Fit ke

atas kerangka-kerangka surih video Soccer. Satu garis lurus dihasilkan dengan kaedah

regrasi lelurus dan menghasilkan kecerunan α = -1.113. Mengambil nilai positifnya,

nilai α berada di dalam julat [0, 2] dan ini menunjukkan bahawa bilangan paket

terhasil adalah penyebab kepada terjadinya letusan di dalam aliran trafik punca.

141

Rajah 4.13 Lakar QQ-plot daripada peruasan surih video Soccer

Kesemua simulasi di atas memperlihatkan kesan SAR ke atas hanya satu punca

trafik tunggal. Dengan kaedah yang sama seperti terdahulu untuk memecahkan fungsi

sekaitan di dalam trafik, punca kerangka teragregat di kemukakan kepada protokol

SAR dan kesan teragregatnya diperhatikan. Soalannya, adakah gelagat serupa-diri di

dalam trafik teragregat masih dikekalkan?

Untuk menjawab soalan ini, simulasi dilakukan ke atas gabungan surih video

Jurassic Park dan Soccer dengan 44999 kerangka pertama daripada Jurassic Park

diselangselikan ke atas 44999 kerangka pertama daripada Soccer. Oleh itu, bilangan

keseluruhan kerangka gabungan adalah sebanyak 89998. Di sini, taburan berekor-

berat bagi kedua-dua punca trafik ini boleh dianggapkan sebagai serbasama tak-

bersandar. Set data ini kemudiannya dikemukakan kepada protokol SAR untuk tujuan

peruasan kerangka kepada paket. Rajah 4.14 menunjukkan lakaran graf log-log ccdf

daripada peruasan trafik teragregat surih video Jurassic Park dan Soccer.

QQ-plot dari surih video Soccer

142

Rajah 4.14 Lakar log-log ccdf daripada peruasan surih video Jurassic Park +

Soccer

Garis lurus asimptotik ke atas titik-titik lakaran dapat menghasilkan kecerunan

α = 1.692. Nilai ini berada di dalam julat [0, 2], dan ini menunjukkan bahawa trafik

punca teragregat tersebut adalah bertaburan ekor-berat Pareto. Seperti kes-kes di atas,

dapat disimpulkan bahawa bilangan paket terhasil adalah penyebab kepada letusan

daripada aliran trafik punca.

4.3.4 Kesimpulan Peruasan

Terdapat dua kesimpulan yang boleh diperolehi daripada larian simulasi-simulasi

yang telah dilakukan:

i. Bilangan paket terhasil adalah penyebab kepada taburan berekor-berat untuk

trafik yang diruaskan oleh protokol SAR.

ii. Protokol SAR tidak dapat menghilangkan gelagat serupa-diri daripada trafik

masukan asal. Keputusan ini selari dengan dan mengesahkan kepada

penemuan-penemuan terdahulu yang menyatakan bahawa skim kawalan ke

atas trafik selalunya gagal untuk menghilangkan kesan serupa-diri yang wujud

pada sesuatu trafik. Oleh itu, hipotesis telah dibuktikan.

143

Dengan bukti daripada trafik berletusan ini, maka cadangan penyelesaian

kepada masalah peroutan QoS di dalam rangkaian ad hoc Bluetooth mestilah

mengambilkira gelagat serupa-diri supaya tempahan sumber rangkaian dapat

dilakukan dengan tepat demi memenuhi tuntutan QoS yang diminta, dan dalam masa

yang sama mengopimumkan penggunaan sumber rangkaian. Kesan akhir yang

diperolehi ialah kecekapan penggunaan sumber rangkaian dan kebolehpercayaan

penghantaran paket-paket data melalui suatu pautan atau laluan di dalam topologi

Bluetooth yang dinamik tetapi terbatas-sumber.

4.4 PENGIRAAN PANTAS PARAMETER BENTUK α

Untuk tujuan mendapatkan nilai tepat parameter bentuk α, pengiraan luar-talian mesti

dilakukan kerana ia akan melibatkan saiz sampel yang sangat besar dan tentunya akan

mengambil masa pengkomputan yang lama. Bagaimanapun, apabila skim kawalan

peroutan QoS yang dicadangkan dipasangkan kepada peranti bergerak sebenar,

pengiraan nilai α mesti dilakukan secara dalam-talian demi mencapai kecekapan

pengkomputan dan masa prosesan yang singkat untuk suatu tugas peroutan. Oleh itu,

satu kaedah amat diperlukan untuk mengirakan nilai α dengan pantas supaya

matlamat kecekapan prestasi skim kawalan peroutan QoS dapat dicapai. Lebih

daripada itu, kecekapan pengkomputan ini perlu disediakan kerana peranti Bluetooth

adalah peranti yang berkuasa rendah dan terbatas sumbernya. Bagaimanapun,

ketepatan yang tinggi adalah diharapkan daripada pengiraan dalam-talian ini.

Kaedah yang dikenali sebagai Method of Moments boleh digunapakai untuk

memberikan kecekapan pada mengirakan nilai α. Kaedah ini dikemukakan oleh Silva

dan Mateus (2003) dengan tidak mengambil maklumat luaran atau persekitaran, tetapi

hanya menggunakan maklumat dalaman sahaja. Hasilnya adalah masa pengkomputan

yang singkat dengan mengorbankan sedikit ketepatan. Ia diterbitkan daripada min

sampel yang dinyatakan sebagai:

1

)(−

=ααxM . (4.1)

144

Oleh itu,

1)(

)(−

=xM

xMα (4.2)

dengan M(x) ialah min kepada sampel trafik data.

Sebagai perbandingan, Jadual 4.4 memberikan nilai α untuk surih video

Jurassic Park dan Soccer yang dikirakan secara luar-talian (QQ-plot dan Analisa

Wavelet) dan dalam-talian. Banyak kepustakaan telah memperakui bahawa analisis

daripada kaedah Analisa Wavelet memberikan ketepatan yang sangat tinggi

berbanding analisis daripada kaedah luar-talian lainnya. Daripada jadual, dapat

diperhatikan bahawa kaedah dalam-talian Method of Moments mampu memberikan

nilai α dengan penghampiran yang memuaskan kepada Analisa Wavelet. Oleh itu,

kaedah Method of Moments boleh dianggapkan sebagai tepat untuk mengirakan nilai

α secara dalam-talian bagi menyokong kerja pembinaan skim kawalan peroutan QoS

yang dicadangkan.

Jadual 4.4 Perbandingan hasilan nilai α

Nilai α Kaedah pengiraan α Jurassic Park Soccer

QQ-plot 1.0384 1.5625 Analisis Wavelet 0.8944 0.9000 Method of Moments 1.0013 1.0001

4.5 KESAN SERUPA-DIRI KE ATAS PEROUTAN QoS

Letusan di dalam suatu aliran trafik boleh berlaku pada sebarang skala masa. Kesan

umum akibat daripada berlakunya letusan-letusan ini ialah gangguan prestasi ke atas

suatu sistem. Kesan khusus yang mungkin terjadi adalah peningkatan keperluan

sumber untuk menstabilkan sistem, umpamanya meningkatkan lebar jalur ke atas

suatu pautan. Bagaimanapun, adalah suatu tugas yang sukar dan hampir mustahil

untuk dapat menentukan dengan tepat bilakah ketikanya letusan akan berlaku.

145

Merujuk kepada tugas peroutan pada suatu nod penghantar, membuat

keputusan peroutan QoS dengan maklumat tidak berketentuan ini akan menghasilkan

keputusan yang tidak tepat yang membawa kepada ketidakcekapan dan

ketidakbolehpercayaan, serta tidak mengoptimumkan sumber. Oleh itu, terdapat

keperluan untuk menghasilkan trafik berketentuan daripada suatu trafik punca

berletusan yang bersifat stokastik. Dengan adanya trafik berketentuan, nod penghantar

(melalui skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan) dijangka akan dapat

menjelaskan keperluan QoS yang diminta, menempah dan mengagihkan sumber yang

diperlukan, dan seterusnya membuat keputusan-keputusan peroutan yang tepat.

Kebarangkalian kehilangan paket adalah salah satu metrik biasa yang

digunakan untuk mengukur prestasi sistem. Seperti yang dibuktikan oleh Park et al.

(1996), terdapat hubungan di antara parameter bentuk α untuk taburan Pareto dengan

kadar kehilangan paket daripada suatu aliran trafik. Kerja oleh Choi dan Silvester

(2001) mengembangkan lagi dapatan ini dengan menyatakan bahawa terdapat

hubungan lelurus di antara kadar kehilangan paket dan darjah serupa-diri daripada

suatu aliran trafik. Oleh itu, wujud peluang untuk menggunakan parameter bentuk α

untuk mengukur kesan gelagat serupa-diri ke atas prestasi skim kawalan peroutan QoS

yang dicadangkan.

4.6 RINGKASAN

Daripada larian-larian simulasi ke atas surih video Jurassic Park dan Soccer dapat

dibuktikan bahawa trafik punca yang perlu dikendalikan oleh skim kawalan peroutan

yang dicadangkan adalah berletusan dengan gelagat serupa-diri dan LRD. Juga telah

dapat dibuktikan bahawa saiz kerangka adalah penyebab kepada terjadinya taburan

Pareto untuk trafik punca ini. Kemudiannya, apabila trafik punca ini diruaskan oleh

skim peruasan SAR Best-Fit, didapati bahawa gelagat serupa-diri yang wujud di dalam

aliran trafik tidak dapat dihilangkan. Oleh satu mekanisma perncirian diperlukan

supaya keperluan QoS dapat dipenuhi dan penggunaan sumber rangkaian Bluetooth

yang terbatas dapat dioptimumkan.

BAB V

SIMULASIAN DAN KEPUTUSAN

Bab ini membincangkan keputusan larian-larian simulasi skim kawalan peroutan QoS

ke atas trafik punca berletusan. Data empirikal adalah kerangka surih video Jurassic

Park yang diruaskan kepada paket-paket jalur dasar ACL. Penilian dibuat berdasarkan

kebolehan skim kawalan dalam menyediakan fungsi peroutan QoS yang cekap dan

boleh dipercaya, sambil mengoptimumkan penggunaan sumber rangkaian. Penilaian

dimulai dengan konfigurasi 1-hop dan disusuli dengan konfigurasi K-hop.

5.1 METODOLOGI SIMULASIAN

Menurut Shannon (1975), simulasi adalah proses merekabentuk satu model kepada

sistem sebenar dan melakukan ujikaji ke atas model ini samada untuk memahami

gelagat sistem atau menilai beberapa strategi (di dalam batasan yang dikenakan oleh

satu kriteria atau set kriteria) untuk operasi suatu sistem. Di dalam tesis ini, kaedah

simulasi peristiwa-diskret dengan pengaturcaraan MATLAB digunakan untuk menilai

prestasi skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan.

Rajah 5.1 memberikan langkah-langkah yang perlu diambil dalam

melaksanakan suatu simulasian (Banks et al. 2001). Secara ringkas, langkah pertama

adalah menyatakan masalah yang ingin diselesaikan. Ini diikuti dengan menentukan

objektif yang ingin dicapai daripada penyelesaian masalah tersebut. Penyelesaian

masalah seharusnya berdasarkan suatu model sistem, dan juga model matematik.

Model sistem pula memerlukan suatu model trafik masukan. Model sistem bersekali

dengan model trafik, kemudiannya diterjemahkan kepada perisian simulasi dengan

mengkodkannya melalui satu bahasa pengaturcaraan. Perisian simulasi ini perlu

147

disahkan bahawa ia dengan tepatnya mewakili sistem yang dikaji. Jika telah disahkan,

larian-larian simulasi boleh dilakukan. Langkah terakhir adalah membuat analisis ke

atas keluaran daripada larian-larian simulasi. Bagaimanapun, kesemua langkah yang

dinyatakan di atas sebenarnya telah dimulakan dari Bab I lagi dan diikuti oleh bab-bab

berikutnya.

- Nyatakan masalah

Bab I

- Tentukan objektif Bab I

- Bangunkan model sistem - Tentukan model matematik - Tentukan model trafik

Bab III Bab IV

- Pengaturcaraan MATLAB Bab V

- Sahkan fungsi simulasi Bab V

- Lakukan analisis keluaran Bab V

Rajah 5.1 Metodologi simulasian

Sumber: Banks et al. 2001

5.1.1 Parameter Simulasian

Satu set simulasian telah direkabentuk untuk menilai kesan parameter-parameter dari

Jadual 5.1 ke atas prestasi skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan. Nilai

batasan setiap parameter akan memastikan bahawa suatu tahap dan jaminan

perkhidmatan berkualiti dapat diberikan kepada aplikasi serta trafiknya.

Pernyataan masalah

Penentuan objektif

Permodelan sistem

Terjemahan model

Larian dan Analisis

Disahkan ? T

Y

Permodelan data masukan

T

148

Jadual 5.1 Parameter-parameter simulasian dan nilai batasannya

Parameter Keterangan Nilai batasan

i. Darjah letusan α

Menentukan darjah letusan di dalam aliran trafik bertaburan ekor-berat

0 < α < 2

ii. Darjah serupa-diri H

Menentukan darjah serupa-diri di dalam trafik berletusan.

0.5 < H < 1

iii. Kadar ralat bit BER

Spesifikasi Bluetooth telah menetapkan nilai BER maksimum yang dibenarkan di dalam rangkaian Bluetooth ialah 10-3.

BER ≤ 10-3 (Huang dan Boucouvalas 2005).

iv. Nisbah isyarat kepada hingar SNR

Nilai SNR dalam julat 10 – 20 dB boleh diterima di dalam rangkaian Bluetooth.

BER = 10-3 boleh dicapai dengan SNR ~ 11 dB (Proakis 1995).

v. Kadar bit pautan keluaran r atau R(X)

Dengan mengambilkira kualiti saluran, kadar bit r digantikan dengan kadar bit berkesan R(X).

DH5 = 57.6 ke 723.2 kbps DH3 = 86.4 ke 585.6 kbps DH1 = 172.8 kbps (Rujuk Jadual 3.3 Bab III untuk maklumat lengkap)

vi. Saiz timba b

Saiz timba minimum di tentukan oleh batasan-bawah parameter skala k melalui ungkapan p = (k/b)α.

Dengan rumus d = b/r dan keperluan lengah dalam julat 10 - 20 ms, saiz timba ialah 14500 bit.

5.1.2 Metrik Peroutan QoS

Kesan parameter-parameter simulasian (darjah serupa-diri H, kadar ralat bit BER,

nisbah isyarat kepada hingar SNR, kadar bit r atau kadar bit berkesan R(X), dan saiz

timba b) ke atas metrik-metrik peroutan pada Jadual 5.2 akan diperhatikan. Ukuran-

ukuran prestasi ini menggambarkan pencapaian kepada matlamat kecekapan dan

kebolehpercayaan ke atas suatu fungsi kawalan peroutan QoS pada satu nod

penghantar.

149

Jadual 5.2 Metrik peroutan QoS dan nilai rujukan prestasi

Metrik Takrifan Nilai rujukan prestasi

i. Kebarangkalian kehilangan paket, p

Peratusan paket tidak patuh berbanding keseluruhan paket dihantar. Merujuk kepada persamaan (3.10), pmax ialah nilai batasan atas untuk kebarangkalian kehilangan paket.

- Kehilangan paket Internet ke atas suatu laluan ialah 0.5% hingga 4.0% (Borella et al. 1998).

- Dengan penghantaran-semula, kehilangan paket Internet melebihi 5% tidak boleh diterima (Zhao et al. 2000).

- Kadar kehilangan paket di dalam MBone adalah sehingga 15% (Maxemchuk et al. 1997).

ii. Lengah

penghantaran, d

Tempoh penghantaran bermula daripada ianya dijanakan hingga sampai ke nod penerima atau destinasi. Merujuk kepada persamaan (3.11), dmax ialah nilai batasan atas untuk lengah.

- Lengah satu-hala dalam julat 10 ke 20 ms adalah boleh terima.

- Aplikasi video interaktif high-end memestikan lengah kurang daripada 10 ms (Fester 1995).

iii. Penggunaan

pautan/laluan, u

Peratus kapasiti saluran keluaran yang digunakan oleh trafik semasa peroutan. Kapasiti pautan atau laluan diukur dengan bilangan bit maksimum sesaat yang melalui pautan atau laluan tersebut.

iv. Celusan pautan/laluan, z

Jumlah data bit (tidak termasuk bit lebihan) yang berjaya dihantar melalui suatu pautan atau laluan dalam tempoh satu saat.

v. Tahap kepuasan pengguna, g

Peratusan trafik yang berjaya masuk ke dalam rangkaian berbanding kadar SLA, dengan syarat sasaran QoS dicapai.

- Ditentukan oleh pengguna. - Tahap 80% hingga 90%

mungkin bersesuaian.

150

5.2 MODEL KAWASAN SIMULASIAN

Satu model kawasan berukuran 100 m panjang x 100 m lebar digunakan untuk tujuan

larian simulasi peroutan. Bilangan nod-nod bergerak ditentukan berdasarkan

ketumpatan, dengan bilangan di antara 100 hingga 200 adalah memadai. Nod-nod

dijanakan secara rawak di dalam kawasan simulasi dengan setiap nod berjejari di

antara 10 m hingga ke 20 m, mengikut kelas kuasa yang dipilih. Rajah 5.2

menggambarkan kawasan simulasi bagi kerja peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa

wayar ad hoc Bluetooth. Lakaran garis di dalam rajah menunjukkan satu laluan

peroutan menghubungkan pasangan nod punca-destinasi. Setiap satu titik mewakili

peranti bergerak, yang setiap satunya perlu membuat keputusan peroutan QoS dengan

memilih pautan terbaik berpunca dari nod penghantar tersebut kepada nod penerima

berikutnya. Akhirnya, satu laluan penuh hujung-ke-hujung dibinakan menghubungkan

nod punca dan nod destinasi. Di atas laluan ini kesemua paket data dihantar

melaluinya.

Rajah 5.2 Model kawasan simulasian dan lakaran laluan peroutan

5.2.1 Faktor Pembentukan Laluan

Satu laluan hujung-ke-hujung adalah terdiri daripada beberapa pautan. Untuk

membentuk laluan terpanjang, nod punca ditempatkan secara tetap pada kedudukan

sebelah kiri bawah kawasan simulasian, sementara nod destinasi ditempatkan secara

Panjang (m)

Leba

r (m

)

151

rawak di dalam kawasan simulasi. Dengan itu, paket RREQ akan bergerak samada

dari kiri/bawah ke kanan atau ke atas, sementara paket RREP pula akan bergerak

secara berbalik mengikut laluan paket RREQ yang telah dipilih. Dua faktor berikut

mempengaruhi pembentukan laluan:

i. Bilangan nod - menambahkan bilangan nod akan meningkatkan ketumpatan,

iaitu menyediakan lebih banyak peluang untuk satu nod membina pautan

dengan nod-nod jirannya.

ii. Jejari liputan - memanjangkan jejari liputan akan memperluaskan kawasan

liputan dan meningkatkan kebarangkalian pautan dari satu nod kepada nod-

nod jirannya.

5.2.2 Bilangan Hop Purata

Berdasarkan algoritma kawalan peroutan QoS yang dibentangkan pada Bahagian

3.7.16 Bab III, larian-larian simulasi telah dilakukan untuk mencari bilangan hop

purata bagi laluan terpendek menghubungkan nod punca s dan nod destinasi t.

Jadual 5.3 meringkaskan bilangan hop purata yang diperolehi.

Jadual 5.3 Bilangan hop purata merentasi topologi scatternet

Bilangan nod Jejari liputan (m)

Bilangan larian Bilangan hop dari s ke t

50 10 20 4 100 10 20 6 150 10 20 7 200 10 20 8 50 20 20 5

100 20 20 6 150 20 20 7 200 20 20 8

Purata 6.35

152

Pemerhatian daripada Jadual 5.3 menunjukkan:

i. bagi kebanyakan kerja peroutan, bilangan hop purata yang dilalui oleh paket

ialah 6. Walaupun tidak tepat sepenuhnya, sekurang-kurangnya penemuan ini

disokong oleh Toh et al. (2004) yang menyatakan bahawa dengan penggunaan

protokol peroutan ABR di dalam rangkaian ad hoc WLAN, prestasi terbaik

penghantaran fail dapat dicapai dengan 4 bilangan hop. Bukti lain adalah kerja

oleh Kallo et al. (2004), yang menunjukkan celusan tidak lagi signifikan

apabila bilangan hop melebihi 4. Tschudin et al. (2004) pula telah

melaksanakan LUNAR sebagai satu perlaksanaan sebenar protokol peroutan ad

hoc Bluetooth, yang membataskan bilangan hop hanya kepada 3 sahaja.

Melebihi bilangan ini, fungsi peroutan telah didesak hingga kepada had

kemampuannya, dan mengakibatkan protokol peroutan gagal berfungsi dengan

sewajarnya.

5.3 PEROUTAN QoS TANPA PENCIRIAN TRAFIK – 1 hop

Model matematik pada Bahagian 3.7.1 Bab III adalah dirujuk. Kos penghantaran-

semula ke atas suatu pautan diungkapkan sebagai C = 1/(1 – PER), dengan PER ialah

kadar ralat paket. Semakin tinggi PER, semakin meningkat kos penghantaran-semula

ke atas suatu pautan. Oleh itu, kecekapan dan kebolehpercayaan peroutan QoS boleh

dicapai dengan mengambilkira kualiti semasa melalui PER bagi saluran

penghantarannya.

Bagaimanapun, model matematik ini tidak berupaya memperihalkan corak

trafik punca yang bergelagat serupa-diri. Juga, beberapa faktor prestasi lainnya tidak

dapat disekutukan ke dalam perihalan-trafik kerana model matematiknya tidak

mempunyai parameter bersesuaian yang membenarkan penyekutuan berlaku. Dengan

ketidakupayaan ini, beberapa ciri tertentu daripada trafik punca dan persekitaran yang

boleh memberi kesan ke atas prestasi kawalan peroutan QoS telah tidak menjadi

sebahagian daripada faktor penentu tuntutan QoS dan pengagihan tepat sumber

rangkaian. Lebih daripada itu, penyesuaian QoS mungkin tidak berlaku sama sekali.

Akibatnya, keputusan peroutan QoS yang dibuat oleh suatu nod penghantar adalah

153

tidak tepat dan tidak mengoptimumkan penggunaan sumber. Keadaan ini boleh

membawa kepada ketidakcekapan dan ketidakbolehpercayaan ke atas fungsi kawalan

peroutan QoS. Sebagai satu nota, Jiang et al. (2001) menyatakan bahawa tanpa

pencirian trafik punca, dua keputusan pasti akan berlaku: jangkaan prestasi yang

terlalu optimis dan pembahagian sumber yang terkurang-agih. Berdasarkan senario

peroutan QoS tanpa pencirian ini, maka komponen-komponen simulasi peristiwa-

diskret yang terlibat pada satu nod penghantar adalah peruasan, penyusukan, dan

peroutan, seperti ditunjukkan pada Jadual 5.4.

Jadual 5.4 Komponen simulasi peristiwa-diskret bagi peroutan tanpa pencirian Sistem Entiti Sifat Aktiviti Peristiwa Pemalar

keadaan

Peruasan trafik

Kerangka video

Saiz kerangka

Meruaskan kerangka kepada paket

Peruasan Bilangan paket terhasil

Penyusukan trafik

Paket teruas

Berletusan Menyeragamkan trafik

Kawalan trafik

Kebarangkalain kehilangan paket, Lengah penghantaran

Peroutan QoS

Paket teruas

Sedar-QoS Membuat keputusan peroutan

Keputusan peroutan QoS

Kos pautan terendah

5.3.1 Kos Pautan sebagai Fungsi PER

Telah dibincangkan pada Bahagian 3.7.2 Bab III, PER boleh diterbitkan dari BER dan

SNR. Di dalam rangkaian Bluetooth, nilai BER tidak boleh melebihi 10-3 untuk

tafsiran isyarat yang jelas. Telah dibuktikan oleh Huang dan Boucouvalas (2005),

paket DH5 sangat mudah terusik kepada BER apabila BER > 10-3. Untuk larian-

larian simulasi ini, nilai SNR dijanakan secara rawak di dalam julat nilai 10 dB hingga

11 dB kerana nilai ini bersamaan dengan BER ~ 10-3.

Lampiran A memberikan dua nilai kos C daripada dua pautan yang setiap

satunya 1-hop berpunca daripada satu nod penghantar. Kos C dikira berdasarkan

ungkapan kos penghantaran-semula ke atas setiap satu kerangka daripada surih video

154

Jurassic Park. Kerangka-kerangka surih video hanya melalui proses peruasan sahaja

oleh protokol SAR Best-Fit dan tidak dicirikan oleh nod penghantar sebelum

penghantaran. Nilai C yang ditebalkan merujuk kepada nilai kos penghantaran-semula

terendah, yang mana ianya dipilih sebagai pautan penghantaran menghubungkan nod

penghantar kepada nod penerima berikutnya. Graf C melawan PER dilakarkan pada

Rajah 5.3. Sebagai perbandingan, graf analitik juga dilakarkan di atasnya.

Rajah 5.3 Kos pautan C sebagai fungsi PER – tanpa pencirian

Pemerhatian daripada Rajah 5.3 menunjukkan:

i. untuk menyediakan kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas satu tugas

peroutan data, nilai PER ke atas suatu pautan mestilah rendah supaya pautan

juga mempunyai kos penghantaran-semula C yang rendah. PER terhubung

dengan BER melalui persamaan (3.2) dan (3.3) untuk paket jenis DHx dan

DMx, masing-masingnya.

ii. nilai kos pautan C daripada data empirikal adalah lebih besar sedikit

berbanding nilai analitik. Peningkatan ini menunjukkan bahawa nilai PER juga

telah meningkat menerusi rumus C = 1/(1 – PER). Peningkatan PER

membawa erti bahawa pautan adalah bersekutu dengan kualiti yang kurang

baik. Akibatnya, darjah kebolehpercayaan dan kecekapan peroutan ke atas

pautan tersebut menurun, kerana bilangan penghantaran-semula paket-paket

pembetulan semakin meningkat demi untuk menyediakan pembaikan kepada

Kos pautan tanpa pencirian trafik

155

paket-paket ralat. Kesan pasti daripada kerja penghantaran-semula adalah

penggunaan lebar jalur dan lengah prosesan yang meningkat.

Usaha telah dibuat untuk mengambilkira kualiti saluran penghantaran (melalui

PER) demi memberikan suatu tahap jaminan QoS kepada aplikasi apabila trafik

dihantar melalui rangkaian. Bagaimanapun, dengan trafik empirikal tanpa pencirian,

didapati kos penghantaran-semula adalah lebih tinggi berbanding kos penghantaran-

semula analitik. Oleh itu, jaminan QoS tidak dapat diberikan kepada aplikasi pada

tahap kecekapan dan kebolehpercayaan yang tinggi. Kesan akhirnya adalah kegagalan

memenuhi tahap kepuasan pengguna.

5.3.2 Kos Pautan sebagai Fungsi SNR

Satu metrik lain yang memberi kesan ke atas kos pautan C ialah SNR. Nilai SNR yang

tinggi diperlukan untuk kerja peroutan yang boleh dipercaya kerana ia mentafsirkan

penerimaan isyarat yang lebih jelas pada nod penerima. Dari Lampiran A, graf kos

pautan C melawan SNR dilakarkan pada Rajah 5.4.

Rajah 5.4 Kos pautan C sebagai fungsi SNR – tanpa pencirian

Pemerhatian daripada Rajah 5.4 menunjukkan:

i. graf yang dihasilkan ini sebenarnya tidak membuat perbandingan prestasi di

antara data empirikal dan data analitik seperti yang telah dilakukan oleh

DH5

DH1 DH3

Kos pautan mengikut jenis paket ACL

156

Rajah 5.3. Bagaimanapun, menarik untuk diperhatikan bahawa tiga garis

lengkuk telah kelihatan apabila kesemua nilai C dilakarkan melawan SNR,

yang setiap satunya mewakili paket jenis DH5, DH3 dan DH1, masing-

masingnya. Bilangan titik-titik yang mewakili paket DH3 adalah sedikit

kerana skim peruasan SAR Best-Fit lebih cenderung menghasilkan paket-paket

DH5 dan DH1 berbanding DH3.

ii. apabila nilai SNR meningkat, nilai kos pautan C menurun, mengikut jenis

paket. Ini bererti, semakin rendah kualiti saluran penghantaran, semakin

meningkat kos penghantaran-semula. Oleh itu, untuk penghantaran paket data

yang boleh dipercayai, nilai SNR mestilah tinggi supaya setiap bit yang

diterima dapat ditafsirkan dengan tepat oleh nod penerima.

iii. kos pautan bagi paket DH5 menurun dengan kadar lebih cepat apabila nilai

SNR meningkat. Untuk jenis-jenis paket lainnya, kos pautan menurun dengan

kadar yang hampir mendatar. Ini bermakna, paket DH5 mempunyai keupayaan

penyesuaian yang lebih cepat bertindakbalas apabila pautan dikesan berubah

dari nilai SNR rendah ke nilai SNR tinggi. Oleh itu, paket jenis DH5 sangat

sesuai untuk suatu kerja peroutan data.

Analisis ini memberikan gambaran awal kepada perkhidmatan terbeza yang boleh

diberikan oleh paket-paket jalur dasar ACL untuk peroutan QoS di dalam rangkaian

tanpa wayar ad hoc Bluetooth.

5.3.3 Ringkasan daripada Peroutan QoS Tanpa Pencirian

Terdapat dua isu yang timbul akibat daripada peroutan tanpa pencirian. Pertama,

model matematik yang dibincangkan di atas telah tidak berupaya memperihalkan

corak trafik punca berletusan. Ini adalah kerana tidak wujud hubungan matematik di

antara kos penghantaran-semula C dengan corak trafik punca berletusan. Tuntutan

QoS oleh aplikasi ke atas pautan dinyatakan menerusi kos C yang bertujuan

mengurangkan penghantaran-semula paket-paket ralat dan paket-paket kawalan,

dengan tidak menghubungkaitkannya dengan corak trafik punca. Dengan model

157

matematik yang sedemikian rupa, perihalan-trafik tidak dapat menyatakan dengan

tepat tuntutan QoS dari aplikasi kepada Pengurus Sumber. Akibatnya, sumber

diperuntuk dan diagih hanya berdasarkan pemetaan tuntutan QoS dan tidak

dioptimumkan. Terdapat juga kemungkinan di mana tuntutan QoS itu tidak dapat

dipenuhi sama sekali dan ditolak. Kedua, tanpa pencirian trafik punca, nilai kos

penghantaran-semula didapati lebih tinggi berbanding nilai kos penghantaran-semula

analitik. Kedua-dua isu ini memberikan kesan ketidakcekapan dan

ketidakbolehpercayaan ke atas keputusan-keputusan peroutan QoS yang dibuat oleh

satu nod penghantar. Dengan demikian, terdapat keperluan untuk mencirikan trafik

punca berletusan. Untuk tujuan ini, satu model matematik baru perlu diterbitkan. Isu

ini telah dibincangkan secara mendalam pada Bab III dan akan disentuh semula secara

ringkas pada Bahagian 5.4 berikut.

5.4 PEROUTAN QoS DENGAN PENCIRIAN TRAFIK – 1 hop

Fungsi peroutan QoS akan mempergunakan model matematik pada Bahagian 3.7.6

hingga 3.7.10 Bab III yang berupaya mencirikan trafik punca berletusan. Trafik

dicirikan oleh Token Bucket dan hasilnya adalah perihalan-trafik yang menjelaskan

corak trafik punca, yang dengannya pemetaan QoS, tempahan sumber, dan

pengagihan tepat sumber rangkaian ke atas satu pautan dapat dilakukan. Penyesuaian

ke atas tuntutan QoS akan dibuat jika diperlukan. Berdasarkan senario peroutan QoS

dengan pencirian dan dengan merujuk Rajah 3.5 (carta aliran kawalan peroutan

QoS), komponen simulasi peristiwa-diskret pada Jadual 5.5 akan digunakan untuk

menilai prestasi skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan. Penilaian dibuat

dengan urutan berikut:

i. Model pencirian trafik punca – Bahagian 5.4.2.

ii. Skim kawalan peroutan QoS – Bahagian 5.4.11 dan Bahagian 5.5.

158

Jadual 5.5 Komponen simulasi peristiwa-diskret bagi peroutan dengan pencirian Sistem Entiti Sifat Aktiviti Peristiwa Pemalar

keadaan

Peruasan trafik

Kerangka video

Saiz kerangka

Meruaskan kerangka kepada paket

Peruasan Bilangan paket terhasil

Penyusukan trafik

Paket teruas

Berletusan Menyeragamkan trafik

Kawalan trafik

Kebarangkalain kehilangan paket, Lengah penghantaran

Pencirian trafik

Paket teruas

Serupa-diri Mencirikan trafik

Pengagihan sumber

Kadar bit pautan, Saiz timba

Peroutan QoS

Paket teruas

Sedar-QoS Membuat keputusan peroutan

Keputusan peroutan QoS

Kos pautan optimum

Penyesuaian QoS

Paket teruas

Sedar-QoS Menyesuai tuntutan QoS

Penyesuaian Kos pautan boleh terima

5.4.1 Penentuan Parameter Token Bucket (r, b) – 1 hop

Simulasi pada bahagian ini akan mendapatkan pasangan optimal parameter Token

Bucket (r, b) yang memperihalkan corak trafik punca. Dengan perihalan-trafik (r, b),

tempahan dan agihan sumber untuk penyediaan QoS adalah berdasarkan ciri trafik

punca yang berletusan. Juga, simulasi ini digunakan untuk menentusahkan bahawa

model sistem yang dicadangkan dapat mewakili sistem sebenar pada tahap ketepatan

yang tinggi.

Lampiran B memberikan keputusan larian simulasi untuk keputusan peroutan

QoS pada suatu nod penghantar (2-pautan, 1-hop), berdasarkan pasangan optimal

parameter (r, b). Setiap jenis paket jalur dasar ACL mempunyai kadar bit

maksimumnya yang tersendiri (rujuk Jadual 3.3 Bab III). Oleh itu, saluran

penghantaran akan mempunyai kadar bit r mengikut jenis paket yang dihantar

melaluinya. Dikirakan juga kos ke atas pautan penghantaran melalui kebarangkalian

kehilangan paket p dan lengah penghantaran satu-hala d. Dengan mempuratakan saiz

159

timba b dan mengkelaskannya mengikut jenis paket, keputusan simulasi diringkaskan

pada Jadual 5.6.

Jadual 5.6 Pasangan optimal parameter (r, b) – 2-pautan, 1-hop

Jenis paket Kadar bit, r (bps)

Saiz timba, b (bit)

Kehilangan paket, p (%)

Lengah, d (ms)

DH5 723200 26868 3.72 37.2 DH3 585600 24130 4.12 41.2 DH1 172800 13098 7.58 75.8

Pemerhatian daripada Jadual 5.6 menunjukkan:

i. pasangan optimal parameter (r, b) telah diperolehi mengikut jenis paket, iaitu

DH5 - (723200, 26868), DH3 - (585600, 24130), dan DH1 - (172800, 13098).

Pasangan nilai ini memperihalkan keperluan QoS oleh trafik punca berletusan

untuk dikemukakan kepada rangkaian sebagai tempahan sumber. Dari setiap

pasangan nilai ini, kebarangkalian kehilangan paket p dan lengah

penghantaran satu-hala d yang dialami oleh pautan mengikut jenis paket yang

dikendalikan telah dikirakan. Nilai pasangan ini adalah optimum yang

memberikan kecekapan dan kebolehpercayaan terhadap satu tugas membuat

keputusan peroutan QoS pada satu nod penghantar. Bagaimanapun,

bergantung kepada nilai praktikal atau realisitik yang ingin dicapai untuk

kehilangan paket dan lengah penghantaran, penyesuaian mungkin perlu dibuat

dari titik optimal ini sehingga satu titik boleh terima diperolehi, tetapi di dalam

julat atau batasan nilai yang dibenarkan (rujuk Jadual 5.1). Penyesuaian boleh

dilakukan samada ke atas kadar bit r atau saiz timba b. Bagaimanapun, oleh

kerana r adalah tetap mengikut jenis paket, maka penyesuaian hanya boleh

dilakukan ke atas b. Isu ini dibincangkan pada Bahagian 3.7.10 Bab III.

ii. nilai-nilai kehilangan paket p yang dikirakan berada di dalam julat yang

realistik, kecuali kehilangan paket dari paket DH1 yang dianggap tinggi.

Bagaimanapun, nilai-nilai lengah penghantaran d adalah terlalu tinggi

160

(melebihi 20 ms) dan tidak praktikal untuk aplikasi video. Oleh itu, lengah

penghantaran memerlukan penyesuaian.

iii. kadar bit r yang tinggi dan saiz timba b yang besar menghasilkan

kebarangkalian kehilangan paket p dan lengah penghantaran d yang rendah.

Ini ditawarkan terutamanya oleh paket DH5 dan DH3, sementara paket DH1

memberikan kebarangkalian kehilangan paket dan lengah penghantaran yang

jauh lebih tinggi. Oleh itu, paket DH5 dan DH3 lebih sesuai digunakan untuk

tugas peroutan berbanding paket DH1.

iv. bahawa seperti yang telah dibincangkan pada Bahagian 3.7.10 Bab III,

penyesuaian ke atas nilai optimal parameter (r, b) mungkin perlu dilakukan

atas sebab-sebab tertentu, contohnya apabila keperluan QoS sebenar tidak

menepati kehendak seperti mana yang dikirakan dari nilai optimal. Daripada

Jadual 5.6, didapati kesemua nilai lengah penghantaran satu-hala d adalah

melebihi 20 ms. Nilai lengah ini tidak dapat memberikan jaminan kualiti ke

atas masa penghantaran bagi kebanyakan aplikasi video. Oleh itu, nilai lengah

d mesti diturunkan kepada 20 ms atau ke bawah. Tindakan ini akan

mengakibatkan saiz timba b menurun menuruti rumus d = b/r, dengan

andaian kadar bit r adalah tetap mengikut jenis paket. Keputusan mengecilkan

saiz timba untuk mengurangkan lengah adalah selari dengan analisis Bahagian

3.7.9 Bab III. Bagaimanapun, menuruti kehendak persamaan (3.10), untuk

meminimumkan lengah, saiz timba mestilah disesuaikan supaya

kebarangkalian kehilangan paket tidak melebihi nilai batasan-atasnya.

Penyesuaian saiz timba akan dibincangkan pada Bahagian 5.4.7.

Hingga ke tahap ini, kerja simulasi telah memberikankan penyelesaian kepada

masalah pertama yang dihadapi oleh skim kawalan peroutan QoS. Model matematik

yang diterbitkan telah dapat menentukan pasangan optimal parameter QoS Token

Bucket (r, b) yang mencirikan trafik punca berletusan. Proses pencirian menghasilkan

perihalan-trafik, yang dengannya tempahan sumber oleh aplikasi dapat disampaikan

kepada rangkaian. Jika diperlukan, penyesuaian terhadap tuntutan QoS dilakukan oleh

161

Pengawal Penghantaran. Pasangan (r, b) ini juga telah disahkan dapat mewakili model

sistem yang dicadangkan dengan memberikan julat nilai yang bersesuaian.

Bagaimanapun, kadar bit r bagi jenis paket yang melalui suatu pautan tidak

sepenuhnya mencirikan trafik punca kerana sifat tertentu yang ada pada suatu jenis

paket, yang mana ianya boleh memberi kesan terhadap prestasi skim kawalan

peroutan, telah tidak dapat diperihalkan. Setiap jenis paket jalur dasar ACL

mempunyai tahap kecekapannya yang tersendiri yang boleh dipergunakan untuk

meningkatkan kecekapan dan kebolehpercayaan peroutan QoS. Kadar bit r juga tidak

mengambilkira kualiti saluran. Oleh itu, kadar bit berkesan R(X) yang mengambilkira

kecekapan jenis paket dan kualiti semasa saluran penghantaran pada ketika keputusan

peroutan QoS hendak dibuat adalah dicadangkan. Kesan R(X) ke atas beberapa metrik

peroutan dibincangkan pada Bahagian 5.4.2.

5.4.2 Prestasi Model Pencirian Trafik – 1 hop

Objektif pencirian trafik adalah untuk menentukan pasangan optimal parameter Token

Bucket. Oleh itu, prestasi model pencirian trafik boleh dinilai dengan membandingkan

hasil simulasi (r, b) kepada (R(X), b) melalui beberapa metrik peroutan QoS.

5.4.3 Kesan R(X) ke atas Kehilangan Paket p dan Lengah d

Pada bahagian ini, kecekapan jenis paket dan kualiti semasa saluran penghantaran

(yang diukur melalui SNR, PER, atau BER) diambilkira dalam menentukan prestasi

skim kawalan peroutan QoS. Pencirian trafik punca dan pemetaan tuntutan QoS

dilakukan oleh Token Bucket, sementara keputusan peroutan dan penyesuaian

dilakukan oleh Pengawal Penghantaran. Daripada surih video dan dengan kaedah

penentuan yang sama seperti pada Bahagian 5.4.1, simulasi akan mencari titik

optimal parameter (R(X), b). Kebarangkalian kehilangan paket p dan lengah

penghantaran satu-hala d berdasarkan R(X) juga dikirakan. Lampiran C memberikan

keputusan larian simulasi peroutan pada satu nod penghantar (2-pautan, 1-hop).

Dengan mempuratakan saiz timba b dan mengkelaskannya mengikut jenis paket,

keputusan larian simulasi diringkaskan pada Jadual 5.7.

162

Jadual 5.7 Pasangan optimal parameter (R(X), b) – 2-pautan, 1-hop

Jenis paket

Kadar bit berkesan, R(X) (bps)

Saiz timba, b (bit)

Kehilangan paket, p (%)

Lengah, d (ms)

DH5 700740 26456 3.78 37.8 DH3 581430 24044 4.14 41.4 DH1 169630 12991 7.65 76.5

Pemerhatian daripada Jadual 5.7 menunjukkan:

i. dengan membandingkan Jadual 5.7 ini kepada Jadual 5.6, didapati bahawa

apabila kadar bit berkesan R(X) digunakan, peningkatan berlaku ke atas

kebarangkalian kehilangan paket p dan lengah penghantaran d, mengikut jenis

paket. Keputusan ini menepati penemuan oleh Leland et al. (1994) yang

menyatakan bahawa jika telah diketahui bahawa data masukan kepada satu

baris gilir adalah serupa-diri, maka dua keputusan pasti akan berlaku: lengah

penghantaran dan saiz penimbal meningkat. Di dalam larian simulasi ini

didapati lengah telah meningkat. Ini bermakna, dengan mencirikan trafik

punca hingga ke peringkat yang lebih mendalam (ke peringkat kecekapan

paket, dalam kes ini), pemetaan tuntutan QoS telah dapat dinyatakan dengan

lebih tepat.

ii. nilai-nilai kebarangkalian kehilangan paket p yang diperolehi masih berada di

dalam julat boleh terima, kecuali kehilangan paket daripada paket DH1 yang

dianggap tinggi. Oleh itu, paket-paket DH5 dan DH3 lebih sesuai digunakan

untuk tugas peroutan, tetapi tidak untuk paket DH1.

iii. oleh kerana kadar bit r pada Jadual 5.6 tidak mengambilkira kecekapan jenis

paket dan kualiti pautan pada ketika keputusan peroutan dibuat, maka keadaan

terkurang-agih sumber rangkaian mungkin telah berlaku apabila perbincangan

QoS dimuktamadkan. Dengan R(X), walaupun telah berlaku peningkatan

kehilangan paket dan lengah penghantaran, tetapi penggunaan sumber telah

dioptimumkan melalui pengagihan amaun sebenar dan tepat ke atas sumber

yang diperlukan oleh parameter-parameter QoS. Hasilnya, fungsi peroutan

163

berlaku pada tahap kecekapan dan kebolehpercayaan yang lebih baik dan

jaminan QoS dapat diberikan kepada aplikasi.

iv. Jadual 5.7 juga memberikan nilai-nilai lengah penghantaran satu-hala d yang

melebihi 20 ms, sama seperti Jadual 5.6. Penyesuaian perlu dilakukan supaya

lengah diturunkan kepada 20 ms dan ke bawah sesuai dengan permintaan QoS

daripada aplikasi video yang tidak toleran kepada lengah. Dengan lengah yang

rendah, sistem rangkaian berupaya memberikan tahap QoS yang memuaskan,

walaupun terpaksa mengorbankan aspek kualiti video yang diterima.

5.4.4 Peningkatan Kadar Kehilangan Paket dan Lengah

Jadual 5.8 memberikan peratus kenaikan ke atas kebarangkalian kehilangan paket dan

lengah penghantaran satu-hala untuk setiap jenis paket apabila kecekapan paket dan

kualiti saluran penghantaran diambilkira dalam tugas peroutan QoS.

Jadual 5.8 Peningkatan kehilangan paket dan lengah kesan daripada R(X)

Kesan daripada R(X) DH5 DH3 DH1

Peningkatan kehilangan paket, p (%) +1.6129 +0.4800 +0.9234 Peningkatan lengah penghantaran, d (%) +1.6135 +0.4854 +0.9241

Pemerhatian daripada Jadual 5.8 menunjukkan:

i. kadar bit berkesan R(X) menyebabkan peningkatan kebarangkalian kehilangan

paket ke atas semua jenis paket. Paket DH5 mengalami peningkatan tertinggi,

iaitu sebanyak 1.6129 % berbanding jenis paket lainnya. Bagaimanapun, paket

DH3 mengalami peningkatan terendah berbanding paket DH1.

ii. lengah penghantaran juga meningkat dalam julat yang lebih kurang sama.

Harus diingat bahawa R(X) adalah ukuran yang lebih tepat dan realistik

berbanding r kerana ia mengambilkira kecekapan paket dan kualiti saluran

apabila paket dihantar melalui saluran penghantaran yang terdedah ralat.

164

Rajah 5.5 diterbitkan daripada Jadual 5.6 dan Jadual 5.7, yang

membandingkan di antara r dan R(X) untuk kebarangkalian kehilangan paket,

mengikut jenis paket.

Rajah 5.5 Perbandingan di antara r dan R(X) ke atas kehilangan paket

Pemerhatian daripada Rajah 5.5 menunjukkan:

i. kadar bit pautan yang dinyatakan sebagai R(X) untuk semua jenis paket adalah

kurang berbanding kadar bit pautan yang dinyatakan sebagai r. Ini tentunya

disebabkan oleh pengaruh BER yang wujud pada saluran keluaran.

Bagaimanapun, ukuran R(X) adalah ukuran yang lebih realistik kerana keadaan

persekitaran telah diambilkira dalam menentukan prestasinya.

ii. apabila kadar bit pautan (r atau R(X)) ditingkatkan, kebarangkalian kehilangan

paket p menurun mengikut jenis paket. Ini bermakna, untuk menghantar paket

pada kadar bit yang tinggi, penggunaan paket DH5 dan DH3 adalah disyorkan.

Ini adalah kerana pada kadar bit yang tinggi, paket-paket DH5 dan DH3

memberikan kebarangkalian kehilangan paket yang sangat rendah berbanding

paket DH1, disamping kapasitinya yang lebih besar.

165

5.4.5 Kadar Bit r melawan Kadar Bit Berkesan R(X)

Dari Jadual 5.6 dan Jadual 5.7, perbandingan dibuat di antara kadar bit r dan kadar bit

berkesan R(X). Didapati bahawa kadar bit bagi pautan menurun apabila R(X)

digunakan. Peratus penurunan, mengikut jenis paket, ditunjukkan pada Jadual 5.9.

Jadual 5.9 Penurunan kadar bit pautan r kesan daripada R(X)

Kesan daripada R(X) DH5 DH3 DH1

Penurunan kadar bit pautan, r (%) -3.1056 -0.7120 -1.8344

Pemerhatian daripada Jadual 5.9 menunjukkan:

i. dengan kadar bit r, keadaan ‘terlebih-agih’ sumber rangkaian telah berlaku

apabila perbincangan QoS dimuktamadkan. Ketiadaan perihalan-trafik telah

menyebabkan terjadinya keadaan ini berlaku.

ii. dengan memperkenalkan R(X) kepada fungsi peroutan, kadar bit pautan untuk

semua jenis paket telah menurun di antara 0.7120% hingga 3.1056%. Paket

DH5 mengalami penurunan kadar bit terbesar (3.1056%), paket DH3 dengan

penurunan terkecil (0.7120%), dan paket DH1 mengalami penurunan sebanyak

1.8344%. Ini menunjukkan bahawa paket DH5 memberikan tindakbalas

terbaik berbanding paket-paket lainnya apabila paket data didedahkan kepada

proses penyesuaian (daripada r kepada R(X)). Bagaimanapun, penurunan ini

sebenarnya telah mengurangkan peluang untuk terjadinya keadaan ‘terlebih-

agih’, dan oleh itu telah mengoptimumkan penggunaan sumber rangkaian

apabila kecekapan jenis paket dan kualiti pautan diambilkira dalam keputusan

peroutan QoS.

5.4.6 Kesan R(X) ke atas b

Kadar bit berkesan R(X) juga memberikan kesan penurunan ke atas saiz timba b yang

diperlukan untuk mengendalikan suatu letusan. Jadual 5.10 memberikan peratus

166

penurunan ke atas saiz timba b apabila kadar bit berkesan R(X) digunakan. Rajah 5.6

diterbitkan daripada Jadual 5.6 dan Jadual 5.7, yang melakarkan kehilangan paket

melawan saiz timba untuk kadar bit r dan kadar bit berkesan R(X).

Jadual 5.10 Penurunan saiz timba kesan daripada R(X)

Kesan daripada R(X) DH5 DH3 DH1

Penurunan saiz timba, b (%) -1.5334 -0.3546 -0.8169

Rajah 5.6 Kesan kadar bit berkesan R(X) ke atas saiz timba b

Pemerhatian daripada Jadual 5.10 dan Rajah 5.6 menunjukkan:

i. akibat daripada penggunaan kadar bit berkesan R(X), saiz timba b juga

menurun. Saiz timba untuk penghantaran paket DH5 mengalami penurunan

paling ketara (sebanyak 1.5534%) berbanding penurunan saiz timba untuk

paket-paket lainnya (DH3 - 0.3546% dan DH1 - 0.8169%). Juga, paket DH5

memberikan tindakbalas terbaik berbanding paket-paket lainnya apabila paket

tersebut didedahkan kepada suatu proses penyesuaian (daripada r kepada

R(X)). Ertinya, paket DH5 memberikan kecekapan tertinggi untuk suatu fungsi

peroutan.

ii. dengan saiz timba yang besar, paket-paket DH5 dan DH3 memberikan

kebarangkalian kehilangan paket yang rendah, sementara paket DH1 dengan

167

saiz timba yang kecil memberikan kebarangkalian kehilangan paket yang

sangat besar. Oleh itu, untuk kerja peroutan yang cekap dan boleh percaya,

penggunaan paket-paket jenis DH5 dan DH3 adalah disyorkan.

Jelas didapati R(X) memberi kesan ke atas kehilangan paket p, lengah

penghantaran d, dan saiz timba b. Secara tepatnya, dengan menggunakan perihalan-

trafik (R(X), b), didapati kebarangkalian kehilangan paket menambah, lengah

penghantaran meningkat, dan saiz timba menurun. Manfaat utama yang diperolehi

daripada (R(X), b) adalah penurunan saiz timba, sementara peningkatan kehilangan

paket dan lengah penghantaran adalah kesan yang sememangnya dijangkakan

daripada trafik serupa-diri, seperti yang dijelaskan oleh Leland et al. (1994). Ini

bermakna, apabila trafik punca tidak dicirikan dengan mendalam, keadaan ‘terlebih-

agih’ ke atas saiz timba telah berlaku. Dalam lain perkataan, R(X) dengan pencirian

mendalam telah mengecilkan saiz timba b. Saiz timba yang besar telah didapati

menyebabkan lengah penghantaran. Oleh itu, kadar bit berkesan R(X) telah

memberikan kecekapan peroutan QoS melalui saiz timba.

Berdasarkan bukti kecekapan dan kebolehpercayaan daripada kadar bit

berkesan R(X), maka larian-larian simulasi seterusnya akan hanya mempertimbangkan

penggunaan R(X) sahaja. Ini bererti, kualiti semasa bagi saluran penghantaran dan

kecekapan jenis paket ACL yang dikendalikan akan diambilkira dalam menentukan

prestasi skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan.

5.4.7 Penyesuaian Saiz Timba b – 1 hop

Apabila diperlukan, penyesuaian saiz timba akan dilakukan oleh Pengawal

Penghantaran dengan menghantar isyarat suap balik kepada Token Bucket. Bahagian

5.4.1 menyatakan bahawa prestasi skim kawalan peroutan QoS sangat bergantung

kepada saiz timba. Berdasarkan Jadual 5.11, saiz timba boleh berubah dari 12000 bit

hingga ke saiz MTU 512000 bit. Bagaimanapun, mengikut jenis paket yang

dikendalikan, saiz timba maksimum mungkin dihadkan hanya kepada 27000 bit.

Berikut ini dibincangkan penyesuaian saiz timba melalui beberapa metrik peroutan

yang akan membawa kepada kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas fungsi kawalan

168

peroutan QoS. Akhirnya, Bahagian 5.4.8 akan memberikan jawapan kepada

permasalahan (ii) yang dinyatakan pada Bahagian 1.4 Bab I.

5.4.8 Penyesuaian Mengikut Kebarangkalian Kehilangan Paket

Untuk tujuan penyusukan trafik punca berletusan, satu nilai kecil kehilangan paket-

paket mesti dibenarkan. Untuk tujuan ini, titik paket-patuh 14500 bit telah ditetapkan

supaya paket dengan saiz kurang daripada atau bersamaan dengan titik paket-patuh

ini dibenarkan memasuki rangkaian, iaitu apabila L ≤ b. Sebaliknya, jika saiz paket

adalah lebih besar daripada titik paket-patuh, iaitu apabila L > b, paket akan dibuang.

Ini bermakna, titik paket-patuh L boleh dikawal dan diubahsuai mengikut saiz timba b.

Seperti yang disarankan pada Bahagian 3.7.10 Bab III, untuk mengurangkan

kebarangkalian kehilangan paket, saiz timba mestilah dibesarkan. Semakin besar saiz

timba b, semakin besar saiz paket L yang boleh dilepaskan memasukki rangkaian.

Seterusnya, proses pencirian trafik seharusnya menghasilkan pasangan

(R(X), b) yang optimal. Bagaimanapun, pasangan optimal yang dikirakan itu mungkin

tidak praktikal. Contohnya, kebarangkalian kehilangan paket ke atas suatu pautan

melebihi 10%. Oleh itu, saiz timba perlu disesuaikan supaya kehilangan paket dapat

dikurangkan. Secara analitiknya, saiz timba perlu dibesarkan supaya kehilangan paket

menurun. Rajah 5.7 diterbitkan daripada Jadual 5.7 yang memberikan kebarangkalian

kehilangan paket mengikut saiz timba (yang menentukan jenis paket).

Rajah 5.7 Kehilangan paket melawan saiz timba mengikut jenis paket

DH1

DH3 DH5

169

Pemerhatian daripada Rajah 5.7 menunjukkan:

i. paket DH1 memerlukan timba dengan saiz 12991 bit (berdasarkan Jadual 5.7).

Saiz ini berada di bawah titik paket-patuh 14500 bit. Dari graf, penyediaan

saiz timba ini juga bersekutu dengan kebarangkalian kehilangan paket yang

tinggi, mencecah hingga ke 7.65%. Oleh itu, paket DH1 sangat tidak sesuai

digunakan untuk suatu tugas peroutan QoS. Sementara itu, saiz timba

pelepasan paket untuk paket-paket DH5 dan DH3 adalah 26456 bit dan

24044 bit, masing-masingnya. Saiz-saiz timba ini berada di atas titik paket-

patuh dan dapat pula menyediakan kebarangkalian kehilangan paket yang

rendah (DH5 - 3.78% dan DH3 - 4.14%). Oleh itu, paket DH5 dan DH3 adalah

disyorkan untuk suatu tugas peroutan yang cekap dan boleh percaya.

ii. apabila saiz timba b dibesarkan, kebarangkalian kehilangan paket p menurun

dengan banyaknya mengikut jenis paket. Ertinya, untuk menghantar paket

bersaiz besar (dengan sokongan saiz timba yang bersesuaian), penggunaan

paket DH5 dan DH3 adalah disyorkan kerana paket-paket tersebut

memberikan kebarangkalian kehilangan paket yang sangat rendah berbanding

paket DH1.

Analisis daripada Bahagian 3.7.10 Bab III mencadangkan bahawa jika ingin

mengurangkan kebarangkalian kehilangan paket, penyesuaian boleh dibuat dengan

membesarkan saiz timba dari saiz optimal yang telah dikenalpasti, dan bukan dengan

mengecilkannya. Dengan saiz timba b yang besar, saiz paket-paket berletusan L akan

dapat dikendalikan pada tahap pelepasan yang lebih tinggi. Ini bermakna, lebih

banyak paket-patuh dapat dihasilkan dan kesannya adalah pengurangan

kebarangkalian kehilangan paket. Analisis daripada bahagian yang sama juga

mendapati bahawa kebarangkalian kehilangan paket akan mendekati 0 apabila saiz

timba mencecah ke titik-potong 64000 bait (51200 bit). Bagaimanapun, pembesaran

saiz timba mestilah tidak terlalu besar sehingga kesan lengah penghantaran akan

menjadi begitu ketara. Oleh itu, timbul satu persoalan: apakah titik ambang bagi saiz

timba yang boleh mewakili kecekapan dan kebolehpercayaan fungsi kawalan peroutan

QoS ini?

170

Untuk menentukan titik ambang saiz timba, Jadual 5.11 memberikan hasil

larian simulasi untuk kebarangkalian kehilangan paket berdasarkan beberapa saiz

timba berbeza dari paket-paket DH5 dan DH3. Paket DH1 mungkin tidak perlu

dipertimbangkan kerana paket ini tidak mampu memberikan prestasi peroutan QoS

yang memuaskan. Rajah 5.8 melakarkan kebarangkalian kehilangan paket melawan

saiz timba mengikut jenis paket DH5 dan DH3 tersebut.

Jadual 5.11 Kehilangan paket lawan saiz timba untuk paket DH5 dan DH3

Kebarangkalian kehilangan paket, p (%) Saiz timba, b (bit)

DH5 DH3 24000 4.012 4.011 25000 3.891 3.992 26000 3.724 3.499 27000 3.692 3.794 29000 3.437 3.120 30000 3.322 2.532 35000 2.847 3.421 40000 2.491 3.432 45000 2.214 2.790 50000 2.214 1.701 55000 1.811 1.584 60000 1.660 1.483 65000 1.532 1.401 70000 1.422 1.279 75000 1.327 1.188 80000 1.244 1.086 90000 1.106 1.061 95000 1.048 0.998

100000 0.995 0.684 105000 0.948 0.517 150000 0.663 0.429 200000 0.497 0.378 250000 0.397 0.328 300000 0.331 0.299 350000 0.284 0.261 400000 0.248 0.245 450000 0.220 0.243 500000 0.201 0.230 512000 0.194 0.185

171

Rajah 5.8 Kehilangan paket melawan saiz timba

Pemerhatian daripada Rajah 5.8 menunjukkan:

i. penurunan kadar kehilangan paket p begitu ketara dari saiz timba 24000

hingga ke 200000 bit. Melepasi saiz ini, kadar kehilangan paket menjadi stabil

pada nilai 0.1% hingga 0.5%. Oleh itu, penyesuaian saiz timba berdasarkan

kadar kehilangan paket hanya berkesan pada saiz b < 200000 bit. Pada julat

ini, kadar kehilangan paket akan begitu bertindakbalas terhadap sedikit

pengubahan saiz timba.

ii. Berdasarkan (i), maka titik ambang boleh ditetapkan pada nilai 200000 bit.

Titik ambang saiz timba mungkin boleh diperhatikan sebagai knee-point

lengkuk graf. Ia boleh ditentukan dengan menggerakkan satu titik saiz timba

ke kiri dari knee-point yang akan menyebabkan kebarangkalian kehilangan

paket meningkat dengan mendadak. Sebaliknya, dengan menggerakan satu

titik saiz timba ke kanan dari knee-point akan menyebabkan kebarangkalian

kehilangan paket berada pada nilai hampir tetap.

iii. Walaupun saiz paket MTU adalah sehingga 512000 bit, tetapi untuk

mendapatkan p < 10% yang sesuai bagi kebanyakan aplikasi multimedia

interaktif, saiz timba 14500 hingga 200000 bit adalah diperlukan.

DH3

DH5

172

Analisis daripada bahagian ini telah memberikan jawapan kepada masalah (ii)

yang dinyatakan pada Bahagian 1.4 Bab I. Secara tepatnya, saiz timba b adalah

parameter kawalan yang dicari yang secara langsung mengawal prestasi skim kawalan

peroutan QoS yang dicadangkan. Lebih daripada itu, titik ambang b telah dapat

ditentukan supaya kebarangkalian kehilangan paket tidak melebihi nilai batasan atas

yang dibenarkan untuk suatu aplikasi video.

5.4.9 Penyesuaian Mengikut Lengah Penghantaran

Satu lagi penyesuaian saiz timba adalah terhadap lengah penghantaran. Penyesuaian

ini bertepatan dengan kehendak Bahagian 3.7.12 Bab III melalui persamaan (3.10)

supaya lengah penghantaran dapat dikurangkan demi mencapai kecekapan dan

kebolehpercayaan penghantaran. Daripada Bahagian 3.7.7 pula, graf garis lurus

analitik dihasilkan daripada lakaran lengah d lawan saiz timba b, yang mentafsirkan

lengah akan meningkat apabila saiz timba dibesarkan.

Bagaimanapun, daripada Jadual 5.7, lakaran graf d lawan b tidak

menghasilkan fungsi lelurus seperti yang diharapkan. Dengan lengah penghantaran

melebihi 20 ms, graf yang dihasilkan mempamerkan kelakuan bertentangan dari graf

Rajah 3.10, iaitu untuk menurunkan lengah, saiz timba perlu dibesarkan. Secara

praktiknya, lengah penghantaran satu-hala paket-paket video tidak seharusnya

melebihi 20 ms demi menjamin peroutan QoS dapat diberikan. Nilai lengah ini adalah

had tertinggi yang boleh diterima oleh pengguna. Atas dasar ini, d perlu ditetapkan

pada julat di antara 10 hingga 20 ms, R(X) ditetapkan mengikut jenis paket (diambil

dari Jadual 5.7 di atas), sementara b berubah sebagai pembolehubah. Pengiraan

semula menghasilkan Jadual 5.12. Dengan cara ini, graf garis lurus dapat dihasilkan

dan ditunjukkan pada Rajah 5.9.

173

Jadual 5.12 Penyesuaian saiz timba menurut lengah dalam julat 10 – 20 ms

Saiz timba, b (bit) Lengah, d (ms) DH5

R(X) = 700740 bps DH3

R(X) = 581430 bps DH1

R(X) = 169630 bps 10 7007 5814 1696 15 10511 8721 2544 20 14015 11629 3392

Rajah 5.9 Kesan saiz timba ke atas paket-paket ACL mengikut lengah satu-hala yang ditetapkan pada 10, 15 dan 20 ms

Pemerhatian-pemerhatian daripada Rajah 5.9 menunjukkan:

i. graf ini menepati kehendak graf garis lurus analitik Rajah 3.10 Bahagian 3.7.9

Bab III, dengan lengah penghantaran satu-hala meningkat sejajar dengan

peningkatan saiz timba. Ini bermakna, untuk menurunkan lengah, saiz timba

mestilah dikecilkan. Semakin besar saiz timba semakin lama masa prosesan.

ii. untuk mendapatkan lengah penghantaran di dalam julat 10 hingga 20 ms sesuai

untuk penghantaran trafik video, saiz timba yang diperlukan adalah di dalam

julat 1696 hingga 14015 bit, mengikut jenis paket yang dikendalikan.

Contohnya, untuk penghantaran trafik video menggunakan paket DH5 dengan

lengah 10 ms, saiz timba yang diperlukan adalah 7007 bit pada kadar bit

berkesan 700740 bps (Lihat Jadual 5.12).

174

iii. kadar peningkatan lengah yang dialami oleh paket DH1 adalah mendadak

apabila saiz timba dibesarkan, sementara paket-paket DH3 dan DH5

menawarkan kadar peningkatan lengah yang lebih perlahan. Jelas bahawa

paket DH1 tidak menawarkan kecekapan kerana hanya dengan membesarkan

sedikit sahaja saiz timba boleh mengakibatkan lengah penghantaran yang

sangat besar. Oleh itu, paket DH1 tidak sesuai digunakan untuk menyokong

kerja peroutan QoS. Sebaliknya, penggunaan paket-paket DH5 dan DH3 boleh

diharapkan untuk memberikan kecekapan ke atas fungsi peroutan.

Tanpa penyesuaian praktikal ke atas lengah penghantaran, julat saiz timba

12000 hingga 200000 bit adalah diperlukan untuk menyediakan kecekapan dan

kebolehpercayaan terhadap fungsi kawalan peroutan QoS. Bagaimanapun, dengan

keperluan untuk menyesuaikan lengah supaya berada di bawah 20 ms, maka saiz

timba b yang diperlukan untuk menyediakan kecekapan dan kebolehpercayaan

terhadap fungsi peroutan QoS adalah di dalam julat 1600 hingga 200000 bit.

5.4.10 Penyesuaian Mengikut Kadar Bit Berkesan

Penyesuaian saiz timba juga boleh dibuat apabila saluran penghantaran didedahkan

kepada kadar bit berkesan R(X). Dari Jadual 5.7, graf kadar bit berkesan lawan saiz

timba, mengikut jenis paket, dilakarkan pada Rajah 5.10.

Rajah 5.10 Kadar bit berkesan R(X) melawan saiz timba b mengikut jenis paket

DH5

DH3

DH1

175

Pemerhatian daripada Rajah 5.10 menunjukkan:

i. untuk penghantaran paket data pada kadar bit yang tinggi, penggunaan paket

jenis DH5 dan DH3 adalah digemari, tetapi mesti disokong oleh penggunaan

saiz timba yang besar. Oleh itu, bergantung kepada jenis paket yang

dikendalikan, saiz timba b yang diperlukan adalah pada julat 12000 hingga

27000 bit. Bagaimanapun, seperti yang dibincangkan terdahulu, kesan

daripada membesarkan saiz timba adalah peningkatan lengah penghantaran.

ii. secara umumnya, saiz timba b dan kadar bit berkesan R(X) adalah tak-

terhingga. Bagaimanapun, secara praktiknya b dibatasi dari atas oleh saiz MTU

dan R(X) dibatasi dari atas oleh kadar bit maksimum jenis paket yang

dikendalikan. Nilai R(X) boleh diukur melalui PER. Dengan mengukur SNR

atau BER ke atas suatu pautan penghantaran, nilai PER boleh ditentukan.

Rangkaian Bluetooth memerlukan BER ≤ 10-3 supaya isyarat data boleh

diterima dan ditafsirkan dengan jelas oleh nod penerima.

Daripada perbincangan di atas, dapat disimpulkan bahawa untuk menyokong

suatu fungsi kawalan peroutan QoS yang cekap dan boleh dipercaya, saiz timba b

boleh berubah dari serendah 1600 hingga ke 27000 bit.

5.4.11 Prestasi Skim Kawalan Peroutan QoS – 1 hop

Bahagian ini membincangkan penilaian prestasi ke atas skim kawalan peroutan QoS

yang dicadangkan. Empat perkara akan diperhatikan, iaitu kesan serupa-diri ke atas

skim kawalan, kadar kejayaan penyusukan trafik, penggunaan pautan, dan celusan

rangkaian. Peroutan 1-hop turut dibincangkan.

5.4.12 Kesan Serupa-diri ke atas Pemilihan (R(X), b)

Kesan gelagat serupa-diri ke atas pemilihan optimal parameter Token Bucket (R(X), b)

boleh diukur melalui parameter bentuk α. Hadzi dan Gavrilovska (1999) menyatakan

bahawa α memberi petunjuk kepada tahap letusan di dalam trafik punca. Dengan

176

mengirakan nilai H melalui kaedah Analisis Wavelet daripada kerangka-kerangka

surih video, nilai α berbeza boleh dikirakan daripada rumus H = (3 - α)/2. Jadual 5.13

memberikan kesan tahap serupa-diri ke atas pemilihan optimal parameter (R(X), b)

untuk penghantaran paket DH5. Kebarangkalian kehilangan paket dan lengah

penghantaran juga dikirakan. Sebagai perbandingan, secara analitiknya diketahui

bahawa mengecilkan nilai α akan meningkatkan kehilangan paket.

Jadual 5.13 Kesan letusan trafik ke atas (R(X), b) – paket DH5

Kerangka Parameter Hurst, H

Parameter bentuk, α

(R(X), b) Kehilangan paket, p (%)

Lengah, d (ms)

5,000 1.0410 0.9180 719374, 30870 4.29 42.9 10,000 1.0348 0.9305 718976, 30184 4.19 41.9 15,000 1.0370 0.9260 718931, 30424 4.23 42.3 20,000 1.0315 0.9370 719381, 29849 4.14 41.4 25,000 1.0238 0.9523 718714, 29051 4.04 40.4 30,000 1.0164 0.9673 719116, 28323 3.93 39.3 35,000 1.0082 0.9837 719177, 27552 3.83 38.3 40,000 1.0026 0.9949 719356, 27047 3.75 37.5 45,000 0.9991 1.0017 718025, 26721 3.72 37.2 50,000 0.9958 1.0084 719300, 26453 3.67 36.7 55,000 0.9937 1.0127 719196, 26267 3.65 36.5 60,000 0.9905 1.0191 715380, 25927 3.62 36.2 65,000 0.9879 1.0242 718904, 25778 3.58 35.8 70,000 0.9856 1.0289 714636, 25510 3.56 35.6 75,000 0.9840 1.0320 718406, 25450 3.54 35.4 80,000 0.9826 1.0349 719346, 25349 3.52 35.2 85,000 0.9814 1.0372 715426, 25189 3.51 35.1 89,998 0.9808 1.0384 719136, 25205 3.50 35.0

Pemerhatian daripada Jadual 5.13 menunjukkan:

i. dengan meningkatkan nilai α, saiz timba b menurun di dalam pasangan

optimal (R(X), b) yang diperolehi, sementara R(X) berada pada nilai purata.

Oleh itu, saiz timba b sangat bertindakbalas terhadap perubahan tahap letusan

α. Semakin α meningkat menuju 2 dan mejauhi 1, saiz timba b mengecil. Ini

bererti, semakin rendah kebolehubahan di dalam trafik punca, semakin kecil

saiz timba yang diperlukan untuk mengendalikan letusan trafik tersebut.

177

Keputusan simulasi ini selari dengan kehendak analitik Bahagian 3.7.8 Bab III.

Oleh itu α → 2 atau H → 0.5 sangat digemari agar trafik punca dengan tahap

letusan yang lebih rendah dapat dihasilkan, yang dengannya prestasi skim

kawalan peroutan QoS berketentuan dapat diukur. Hubungan di antara tahap

letusan α dan saiz timba b digambarkan pada Rajah 5.11.

Rajah 5.11 Hubungan di antara tahap letusan α dan saiz timba b

ii. sementara saiz timba sangat bertindakbalas terhadap peningkatan tahap letusan

trafik punca, kadar bit berkesan R(X) pula hanya berada pada nilai purata.

Nilai R(X) untuk paket DH5 berubah pada julat yang kecil dengan

min = 718380 bps dan sisihan piawai = 1535 bps.

iii. telah dapat disahkan bahawa dengan mengecilkan nilai α (meningkatkan tahap

letusan), kebarangkalian kehilangan paket p meningkat. Malah, lengah

penghantaran d juga meningkat dengan pengecilan α. Oleh itu, kawalan perlu

dibuat ke atas α supaya tidak mendekati 1 (seelok-eloknya menjauhi 1 dan

mendekati 2) demi mendapatkan prestasi sistem yang berketentuan dan stabil,

yang dengannya QoS dapat dijaminkan kepada aplikasi. Kawalan α boleh

dilakukan dengan mengawal saiz timba b (iaitu, mengecilkan b akan

membesarkan α), seperti yang dibincangkan pada (i) di atas.

178

iv. daripada Jadual 5.13, dapat diperhatikan bahawa α mula menjauhi 1 dan

mendekati 2 apabila saiz timba mengecil bermula dari 27000 bit. Oleh itu, saiz

timba b = 27000 bit boleh dipilih sebagai titik ambang untuk prestasi peroutan

paket DH5. Titik ambang ini juga boleh digunapakai untuk paket jenis DH3

dan DH1 yang memerlukan saiz timba lebih kecil. Ini bermakna, b ≤ 27000 bit

diperlukan untuk prestasi sistem yang stabil.

Terdapat kesan langsung daripada trafik punca bergelagat serupa-diri ke atas

pemilihan optimal pasangan parameter Token Bucket (R(X), b) dan ke atas prestasi

skim kawalan peroutan QoS. Ini adalah kerana wujud hubungan di antara tahap

letusan α daripada taburan Pareto dan saiz timba b yang digunakan untuk mengatur

dan mencirikan trafik punca. Di samping itu, penyelesaian kepada masalah kedua

seperti yang dinyatakan pada Bab I telah dapat diberikan. Berdasarkan analisis (iii) di

atas, saiz timba b yang diperlukan untuk sistem kawalan yang stabil adalah di dalam

julat 1600 hingga 27000 bit. Kestabilan membawa kepada kecekapan dan

kebolehpercayaan untuk keputusan-keputusan peroutan QoS yang dibuat.

5.4.13 Kadar Kejayaan Penyusukan Trafik Berletusan

Trafik berletusan bersekutu dengan peristiwa-jarang-berlaku, yang mana

kebarangkalian terjadinya peristiwa itu tidak dapat diketepikan daripada keseluruhan

statistik prestasi suatu sistem. Akibatnya, sejumlah paket akan dibuang dari baris gilir

untuk membenarkan peratus kehilangan paket yang kecil kerana tidak mungkin setiap

saiz timba mampu menampung saiz letusan. Dengan memperkenalkan penyusukan

trafik, aliran trafik terkawal akan dapat dihasilkan. Merujuk kepada proses

penyusukan trafik punca oleh skim Token Bucket, Jadual 5.14 memberikan peratus

kejayaan penyusukan ke atas julat-julat kerangka mengikut saiz timba. Pengukuran

dibuat dengan mengirakan peratus paket-patuh berbanding jumlah keseluruhan paket

dihantar. Setiap kerangka diruaskan oleh protokol SAR Best-Fit kepada paket-paket

bersaiz kecil jalur dasar ACL.

179

Jadual 5.14 Kadar kejayaan penyusukan trafik mengikut saiz timba

Peratus kejayaan penyusukan (%)

12000 12991 14500 17000 20000 24044 26456 27000

Julat

kerangka (DH1) (DH3) (DH5)

1 – 50 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 1 – 100 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 1 – 300 95.00 95.00 96.66 98.66 98.66 99.00 99.00 99.00 1 – 500 86.60 86.60 91.40 96.40 96.40 96.60 96.60 96.60 1 – 1000 84.40 84.60 88.90 92.30 93.60 94.80 95.30 95.30 1 – 2000 88.25 88.55 91.20 93.40 94.50 95.40 96.60 96.60 1 – 5000 89.00 89.36 91.54 93.40 95.08 95.96 96.62 96.62 1 – 10000 87.42 87.85 90.51 92.40 93.76 94.73 95.77 95.77 1 – 20000 87.34 87.72 89.73 91.19 92.41 93.44 94.41 94.41 1 – 30000 87.11 87.55 89.60 91.15 92.41 93.31 94.22 94.22 1 – 40000 85.92 86.40 88.79 90.59 92.10 93.18 94.16 94.16 1 – 50000 85.88 86.32 88.62 90.37 91.79 92.97 93.95 93.95 1 – 60000 85.99 86.43 88.66 90.45 91.91 93.13 94.19 94.19 1 – 70000 86.18 86.62 88.73 90.46 91.89 93.16 94.21 94.21 1 – 80000 86.17 86.63 88.75 90.48 91.91 93.20 94.24 94.24 1 – 89998 86.85 87.28 89.27 90.97 92.42 93.73 94.75 94.75

Rajah 5.12 melakarkan graf peratus kejayaan penyusukan lawan julat kerangka

(dari julat kecil kepada julat besar) mengikut saiz timba untuk paket DH5, DH3 dan

DH1. Saiz-saiz timba lainnya tidak dilakarkan, tetapi boleh dirujuk daripada judual

sebagai perbandingan.

Rajah 5.12 Peratus kejayaan penyusukan trafik lawan julat kerangka

Peratus kejayaan penyusukan trafik

180

Pemerhatian daripada Jadual 5.14 dan Rajah 5.12 menunjukkan:

i. secara umumnya didapati peratus kejayaan penyusukan trafik menurun dengan

pembesaran julat kerangka. Dengan julat awalan kerangka yang sangat kecil,

peratusan paket-patuh adalah tinggi sehingga mencapai 100%. Bagaimanapun,

apabila julat kerangka dibesarkan, peratus kejayaan menurun dengan agak

ketara untuk beberapa julat kecil awalan dan kemudiannya kekal pada

peratusan yang sama untuk beberapa julat pertengahan, tetapi meningkat

sedikit untuk beberapa julat terakhir.

ii. dengan jelas bahawa kesemua paket mengalami penurunan menjunam pada

julat awal 1 hingga 1000 kerangka pertama. Paket DH1 mengalami penurunan

paling teruk hingga ketahap 84.6%. Bagaimanapun, ia kemudiannya

meningkat mendadak untuk kesemua jenis paket. Ini menunjukkan bahawa

paket tidak-patuh boleh berlaku pada urutan awal kerangka sebaik sahaja

kerangka mula disusukkan. Pada julat berikutnya, penurunan berlaku secara

konsisten untuk semua urutan kerangka, kecuali paket DH1 yang seterusnya

menunjukkan penurunan pada julat kerangka 30000 hingga 40000. Didapati

bahawa paket tidak-patuh wujud pada semua julat kerangka.

iii. secara purata, paket DH5 memberikan kejayaan sebanyak 95.88%, DH3

sebanyak 95.17%, dan DH1 sebanyak 89.19%. Oleh itu, paket-paket DH5 dan

DH3 amat sesuai digunakan untuk kerja peroutan QoS kerana kedua-duanya

menawarkan kadar kejayaan pencirian yang tinggi berbanding paket DH1 yang

jauh lebih rendah prestasinya.

iv. dengan memerhatikan setiap baris pada setiap julat kerangka daripada

Jadual 5.14 adalah didapati dengan membesarkan saiz timba, jaminan

penghantaran menjadi lebih baik yang diwakili oleh peningkatan kadar

kejayaan penyusukan (iaitu penurunan kadar kehilangan paket). Rajah 5.12

juga menunjukkan hasil yang sama. Keputusan ini selari dengan analisis awal

bahawa untuk mengurangkan kebarangkalian kehilangan paket, saiz timba

mestilah dibesarkan. Keputusan ini juga menepati hasil kerja Li dan Stol

181

(2001) yang menyatakan bahawa kebarangkalian kehilangan paket menurun

apabila saiz timba dibesarkan.

Jadual 5.14 juga boleh diringkaskan mengikut jenis paket (DH5, DH3 dan

DH1), dan hasilnya ditunjukkan pada Jadual 5.15. Peratus kegagalan mewakili jumlah

paket-tidak-patuh yang tidak dapat dilepaskan oleh nod penghantar ke dalam

rangkaian, dan mesti dibuang dari baris gilir. Oleh itu, amat penting untuk memilih

jenis paket yang menawarkan peratus kejayaan penyusukan tertinggi demi menjamin

fungsi peroutan yang cekap dan boleh dipercayai.

Jadual 5.15 Peratus kejayaan/kegagalan penyusukan trafik mengikut jenis paket

DH5 DH3 DH1 Saiz timba 12991 24044 26456 Peratus kejayaan penyusukan (%) 95.88 95.17 89.19 Peratus kegagalan penyusukan (%) 4.12 4.83 10.81

Pemerhatian daripada Jadual 5.15 menunjukkan:

i. peratus kegagalan penyusukan trafik ini menunjukkan penghampiran kepada

keputusan yang diperolehi daripada kerja penghantaran dengan penggunaan

R(X), seperti yang dinyatakan pada Jadual 5.7. Mengikut jenis paket yang

dikendalikan, paket DH5 menawarkan peratus kegagalan penyusukan (atau

kebarangkalian kehilangan paket) terendah, diikuti oleh paket DH3. Paket

DH1 mungkin tidak perlu lagi difikirkan sebagai salah satu pilihan kerana

ianya memberikan peratus kegagalan yang sangat tinggi (10.81%).

Perbandingan ini diringkaskan pada Jadual 5.16.

Jadual 5.16 Perbandingan peratusan kehilangan paket

Jenis paket

Kegagalan penyusukan (%)

Kehilangan paket (%)

Perbezaan (%)

DH5 4.12 3.78 0.34 DH3 4.83 4.14 0.69 DH1 10.81 7.65 3.16

182

Dapat diperhatikan bahawa peratus perbezaan yang diberikan oleh

paket DH5 adalah terendah dengan nilai 0.34%, diikuti oleh paket DH3

dengan nilai 0.69%. Paket DH1 tidak menunjukkan keupayaannya, dimana

perbezaan peratus kehilangan paketnya adalah yang tertinggi, iaitu 3.16%.

ii. walaupun paket DH5 adalah terbesar dari segi saiz tetapi mampu memberikan

peratus kegagalan terendah, sementara paket DH1 mengalami peratus

kegagalan yang sangat tinggi. Oleh itu, paket DH5 dan DH3 mampu

menawarkan kecekapan dan kebolehpercayaan ke atas fungsi kawalan

peroutan QoS yang dicadangkan.

iii. dengan mencirikan trafik punca, kadar kehilangan paket adalah lebih rendah

berbanding jika trafik hanya disusukkan sahaja.

5.4.14 Penggunaan Pautan, u

Penggunaan pautan, u ditakrifkan sebagai peratus kapasiti saluran keluaran yang

digunakan oleh trafik. Ia diungkapkan sebagai u = f / q, dengan f ialah kadar bit

sebenar trafik dan q ialah kapasiti pautan mengikut jenis paket. Kapasiti saluran

diperolehi dari kadar bit maksimum sesaat yang boleh dikendalikan oleh saluran

mengikut jenis paket (rujuk Jadual 3.3). Dari Jadual 5.7, kadar bit berkesan R(X)

untuk penghantaran paket DH5 ialah 700740 bps. Sedia diketahui bahawa kadar

penghantaran bit maksimum yang dibenarkan bagi paket DH5 ialah 723200 bps. Oleh

itu penggunaan kapasiti pautan untuk penghantaran paket DH5 ialah

700740/723200% = 96.89%. Penggunaan pautan untuk kesemua paket ditunjukkan

pada Jadual 5.17.

Jadual 5.17 Penggunaan pautan (2-pautan, 1-hop)

DH5 DH3 DH1 Kapasiti, s (bps) 723200 585600 172800 Trafik, f (bps) 700740 581430 169630 Penggunaan, u (%) 96.89 99.28 98.16

183

Pemerhatian daripada Jadual 5.17 menunjukkan:

i. bahawa penggunaan kapasiti pautan untuk paket DH3 adalah tertinggi, diikuti

oleh paket DH1, dan akhirnya oleh paket DH5. Bagaimanapun, penggunaan

kapasiti pautan adalah tinggi bagi kesemua jenis paket. Ini mentafsirkan

kecekapan fungsi peroutan dan kebolehpercayaan pautan dalam

mengendalikan tugas peroutan QoS tersebut. Harus diingat bahawa Bluetooth

hanya membenarkan satu pautan ACL sahaja berlaku di antara dua nod yang

sedang berkomunikasi pada sesuatu ketika. Oleh itu, penggunaan kapasiti

pautan dengan kadar yang tinggi amatlah diperlukan.

5.4.15 Celusan pautan, z

Celusan pautan menyatakan bilangan bit yang berjaya dihantar melalui satu pautan

dan berjaya diterima oleh nod penerima, tidak termasuk bit lebihan, dalam satu

tempoh unit masa. Jadual 5.18 memberikan celusan pautan 1-hop mengikut jenis

paket. Sebagai perbandingan, Rajah 2.15 daripada Bahagian 2.16.4 Bab II

memberikan maklumat celusan ke atas setiap jenis paket mengikut bilangan hop

dilalui.

Jadual 5.18 Celusan pautan 1-hop

Celusan, z (bps)

Bilangan hop

DH5 DH3 DH1 1-hop 282198 232354 150043

Didapati bahawa paket DH5 memberikan celusan tertinggi, diikuti oleh paket

DH3, dan paket DH1 pula menawarkan celusan terendah. Perbezaan nilai celusan di

antara paket DH5 dan paket DH3 tidak begitu ketara, sementara perbezaan celusan

dengan paket DH1 begitu jauh, iaitu sebanyak 132155 bps. Oleh itu, paket DH5 dan

DH3 sesuai digunakan untuk menyokong kerja peroutan paket data merentasi topologi

Bluetooth yang dinamik dan terdedah kepada ralat.

184

5.4.16 Ringkasan Penilaian Peroutan QoS 1-hop

Pencirian ke atas trafik punca berletusan dan penyesuaian ke atas permintaan QoS

berdasarkan kekangan, membenarkan kecekapan dan kebolehpercayaan dicapai.

Didapati bahawa saiz timba b memainkan peranan penting dalam menentukan

pencapaian matlamat kecekapan dan kebolehpercayaan suatu tugas peroutan QoS.

Juga, melalui beberapa ujian dengan berbagai strategi penyesuaian, paket-paket DH5

dan DH3 telah memberikan prestasi yang lebih baik berbanding paket DH1. Dalam

keadaan tertentu, paket DH1 didapati langsung tidak memberikan apa-apa jaminan

QoS, apatah lagi kecekapan dan kebolehpercayaan dalam peroutan. Dalam hal yang

sebegini rupa, paket DH1 mungkin patut diketepikan daripada tugas peroutan QoS.

5.5 PEROUTAN QoS DENGAN PENCIRIAN TRAFIK – K-hop

Dari Bahagian 5.4, didapati bahawa kawalan (R(X), b) ke atas pautan 1-hop untuk satu

tugas peroutan mampu memberikan suatu tahap jaminan QoS kepada aplikasi. Oleh

itu, kaedah penilaian prestasi yang sama boleh dikembangkan untuk menilai prestasi

fungsi kawalan peroutan QoS ke atas topologi K-hop. Juga, komponen-komponen

simulasi peristiwa-diskret pada Jadual 5.5 digunapakai.

5.5.1 Prestasi Skim Kawalan Peroutan QoS – K-hop

Prestasi skim kawalan peroutan QoS juga dinilai berdasarkan larian-larian simulasi ke

atas topologi K-hop. Secara teorinya, semakin banyak bilangan hop dilalui oleh paket-

paket data, semakin meningkat nilai kos laluan tersebut.

5.5.2 Kadar Kehilangan Paket, p

Telah dibuktikan pada Bab IV bahawa trafik akan tetap berserupa-diri pada setiap nod

di sepanjang satu laluan penuh. Oleh itu, adalah dijangkakan bahawa kadar kehilangan

paket akan meningkat dengan bertambahnya bilangan hop. Ini adalah kerana setiap

nod mengenakan proses penyusukan dan pencirian trafik ke atas trafik yang

diterimanya. Jadual 5.19 memberikan kadar kehilangan paket apabila paket-paket

185

dihantar melalui beberapa nod di dalam scatternet. Rajah 5.13 menggambarkan

peningkatan kehilangan paket sejajar dengan bertambahnya bilangan hop dilalui.

Jadual 5.19 Kadar kehilangan paket menurut bilangan hop

Kadar kehilangan paket, p (%) Bilangan hop DH5 DH3 DH1

1-hop 3.77 4.20 7.63 2-hop 11.39 12.05 15.54 3-hop 15.20 16.23 18.71 4-hop 18.23 19.45 21.12 5-hop 22.00 22.54 24.01 6-hop 25.21 25.79 26.71 7-hop 26.62 26.80 27.03

Rajah 5.13 Peningkatan kadar kehilangan paket mengikut bilangan hop

Pemerhatian daripada Jadual 5.19 dan Rajah 5.13 menunjukkan:

i. kadar kehilangan paket meningkat sejajar dengan pertambahan bilangan hop.

Ini adalah kerana setiap nod mengenakan proses penyusukan dan pencirian ke

atas trafik punca yang diterimanya. Mudahnya, semakin jauh laluan ditempuhi

oleh paket, semakin meningkat peluang untuk kehilangan paket di dalam

perjalanan tersebut. Pemerhatian ini selari dengan kehendak Kallo et al. (2006)

yang menyatakan bahawa scatternet dengan bilangan hop yang rendah

menawarkan kecekapan penghantaran yang tinggi.

DH5 DH3 DH1

186

ii. peningkatan kadar kehilangan paket berlaku dengan ketara apabila bilangan

hop bertambah dari 1-hop kepada 2-hop, dengan peningkatan mencecah

hingga ke 202% untuk paket DH5. Bagaimanapun, dengan melihat nilai

sebenar kadar kehilangan paket, ianya masih lagi dalam julat boleh terima,

iaitu lebih kurang daripada 10%. Peningkatan juga berlaku pada hop-hop

berikutnya pada kadar menurun. Jelas bahawa semakin banyak bilangan hop

ditempuhi semakin menurun tahap kebolehpercayaan dalam penghantaran

paket data. Jadual 5.20 meringkaskan kenaikan kadar kehilangan paket ke atas

setiap hop berbanding hop sebelumnya.

Jadual 5.20 Peratus kenaikan kadar kehilangan paket melalui K-hop

Peratus peningkatan kehilangan paket (%) Bilangan hop DH5 DH3 DH1

1-hop - - - 2-hop 202.12 186.90 103.66 3-hop 33.45 34.68 20.39 4-hop 24.60 19.83 12.88 5-hop 16.15 15.88 13.68 6-hop 20.95 14.41 11.24 7-hop 5.59 3.91 3.21

iii. Paket-paket DH5 dan DH3 memberikan kadar kehilangan yang rendah pada 2

hop pertama, sedangkan paket DH1 sudah memberikan kehilangan paket yang

tinggi (hampir kepada 10%) walaupun untuk hop yang pertama. Kehilangan

paket seterusnya meningkat untuk hop-hop berikutnya. Oleh itu, paket DH5

dan DH3 amat sesuai digunakan untuk suatu tugas peroutan QoS.

iv. Kadar kehilangan paket didapati cenderung untuk mencapai suatu nilai stabil

apabila bilangan hop meningkat. Ini bermakna, apabila bilangan hop dilalui

sudah terlalu banyak, jumlah kehilangan paket akan berada pada satu nilai

yang sama. Dalam kes ini, kelihatan nilai stabil kehilangan paket mula dicapai

pada hop ke-7.

187

Oleh itu, untuk mencapai kecekapan dan kebolehpercayaan peroutan QoS,

bilangan hop perlu dikurangkan. Bagaimanapun, jarak terpendek bukanlah

penyelesaian terbaik tetapi hanyalah penyelesaian optimal, kerana setiap hop

bersekutu dengan beberapa kekangan dan batasan.

5.5.3 Lengah Penghantaran, d

Prestasi skim kawalan peroutan QoS untuk laluan berbilang hop juga boleh dianalisis

berdasarkan lengah penghantaran satu-hala untuk laluan hujung-ke-hujung. Oleh

kerana setiap nod mengenakan proses peruasan, pengaturan, penyusukan, dan

pencirian trafik, maka lengah penghantaran dijangka meningkat dengan jarak yang

dilalui oleh paket. Jadual 5.21 memberikan lengah penghantaran untuk beberapa hop

berdasarkan jenis paket, dan Rajah 5.14 adalah lakaran grafnya.

Jadual 5.21 Lengah penghantaran satu-hala paket DH5 melalui berbilang hop

Lengah, d (ms)

Bilangan hop DH5 DH3 DH1

1-hop 37.7 41.6 76.1 2-hop 88.7 92.5 123.8 3-hop 128.6 132.8 160.2 4-hop 161.3 165.3 193.3 5-hop 190.7 196.9 210.7 6-hop 212.9 216.5 230.1 7-hop 225.7 230.1 240.7

188

Rajah 5.14 Peningkatan lengah penghantaran menurut bilangan hop

Pemerhatian daripada Rajah 5.14 menunjukkan:

i. semakin banyak bilangan hop dilalui oleh paket, semakin meningkat lengah

penghantaran paket tersebut. Boleh hampir dikatakan bahawa perkaitan di

antara lengah dan bilangan hop adalah berkadar terus.

ii. kesemua nilai lengah ini melebihi 20 ms dan tidak praktikal untuk aplikasi

video. Oleh itu, penyesuaian ke atas lengah perlu dilakukan agar matlamat

kecekapan penghantaran dapat dicapai oleh skim kawalan peroutan QoS.

Penyesuaian lengah telah dibincangkan pada Bahagian 5.4.9 di atas.

iii. untuk setiap hop yang dilalui, paket DH5 dan paket DH3 menawarkan lengah

penghantaran yang lebih kurang sama nilainya, sementara paket DH1

memberikan lengah penghantaran yang jauh lebih tinggi. Oleh itu, paket DH5

dan DH3 sesuai diguna untuk menyokong kerja peroutan QoS.

5.5.4 Penggunaan Laluan, u

Jadual 5.22 adalah keputusan daripada larian simulasi ke atas surih video Jurassic

Park dengan K-hop untuk mendapatkan penggunaan laluan.

DH5 DH3 DH1

189

Jadual 5.22 Penggunaan pautan daripada Jurassic Park - K-hop

DH5 DH3 DH1 Kapasiti kadar bit, q (bps) 723200 585600 172800 Kadar bit trafik, f (bps) 717630 578870 169930 Penggunaan laluan, u (%) 99.23 98.85 98.34

Pemerhatian daripada Jadual 5.22 menunjukkan:

i. paket DH5 memberikan tahap penggunaan laluan tertinggi, iaitu sebanyak

99.23%. Ini diikuti oleh paket DH3 dan kemudiannya oleh paket DH1. Oleh

itu, paket jenis DH5 lebih sesuai digunakan untuk tugas peroutan dengan

berbilang hop.

ii. nilai keseluruhan penggunaan laluan adalah tinggi. Juga dapat diperhatikan

bahawa urutan tahap penggunaan laluan adalah mengikut urutan DH5-DH3-

DH1.

5.5.5 Celusan Laluan, z

Celusan laluan dikira daripada bilangan bit yang berjaya dihantar dalam satu tempoh

unit masa melalui satu laluan menghubungkan pasangan nod punca-destinasi.

Jadual 5.23 memberikan celusan bagi paket DH5, DH3 dan DH1. Rajah 5.15

memberikan celusan melawan bilangan hop mengikut jenis paket. Sebagai

perbandingan, Rajah 2.15 oleh Kallo et al. (2004) memberikan maklumat celusan

purata mengikut bilangan hop di dalam scatternet untuk paket DH5 dan DM5.

Jadual 5.23 Celusan laluan berbilang hop

Celusan laluan, z (bps)

Bilangan hop

DH5 DH3 DH1 1-hop 282198 232354 150043 2-hop 150155 131100 99872 3-hop 100683 90300 73657 4-hop 73806 67178 58865

bersambung …

190

… sambungan 5-hop 62876 58054 50975 6-hop 57159 54200 46931 7-hop 53780 52099 45076 8-hop 52190 51152 44165 9-hop 51527 49872 43906

10-hop 51500 49802 43900

Rajah 5.15 Celusan melawan bilangan hop mengikut jenis paket

Pemerhatian daripada Rajah 5.15 menunjukkan:

i. celusan menurun dengan bilangan hop yang dilalui untuk kesemua jenis paket.

Celusan menurun dengan begitu ketara untuk 4 hop pertama, dan menjadi

stabil bermula dari hop ke-6 dengan nilai celusan purata 52763 bps. Ini

bermakna, semakin jauh jarak dilalui oleh paket-paket data, kehilangan paket

akan menjadi konsisten pada setiap nod berikutnya.

ii. Paket DH5 memberikan celusan tertinggi, sementara paket DH1 memberikan

celusan terendah untuk semua bilangan hop yang dilalui. Paket DH3

memberikan celusan yang menghampiri prestasi paket DH5 dengan perbezaan

celusan yang tidak begitu ketara di antara mereka. Oleh itu, untuk suatu tugas

peroutan merentasi topologi scatternet, paket DH5 dan DH3 boleh menjadi

pilihan terbaik walaupun nilai celusan akan menjadi stabil untuk beberapa hop

ke hadapan.

DH5

DH3

DH1

191

iii. Jadual 5.24 mengirakan peningkatan celusan yang diberikan oleh skim

kawalan peroutan QoS berbanding celusan daripada Kallo et al. (2004) untuk

paket DH5. Peningkatan nilai celusan menggambarkan bahawa skim kawalan

peroutan QoS yang dicadangkan mampu memberikan satu tahap kecekapan

yang lebih baik untuk tugas penghantaran paket data beberapa hop ke hadapan.

Secara purata, peningkatan celusan sebanyak 9.73% telah dicapai oleh skim

kawalan peroutan QoS yang dicadangkan berbanding celusan Kallo.

Jadual 5.24 Peningkatan celusan laluan berbilang hop

Celusan, z (bps)

Bilangan hop DH5 DH5 (Kallo) Peningkatan celusan

(%) 1-hop 282198 260000 8.53 2-hop 150155 132000 13.75 3-hop 100683 83000 21.30 4-hop 73806 68000 8.53 5-hop 62876 59000 6.56 6-hop 57159 52000 9.92 7-hop 53780 50000 7.56 8-hop 52190 49000 6.51 9-hop 51527 48000 7.34 10-hop 51500 48000 7.29

iv. Celusan terbaik hanya diperolehi dari 3 atau 4 hop pertama. Oleh itu, fungsi

peroutan mungkin boleh menghadkan jumlah hop dilalui oleh paket hanya

kepada bilangan ini sahaja demi memperoleh kecekapan dan

kebolehpercayaan peroutan QoS di dalam rangkaian Bluetooth.

5.5.6 Tahap Kepuasan Pengguna, g

Untuk memberikan suatu tahap perkhidmatan yang lebih berkualiti, tempahan sumber

boleh dinyatakan dalam bentuk ‘tuntutan QoS’, dan tidak lagi sebagai parameter asas

Token Bucket. Umpamanya, ‘kehilangan paket tidak melebihi 10%’ atau ‘lengah

penghantaran satu-hala tidak melebihi 20 ms’. Jika tuntutan QoS tidak dapat dipenuhi,

penyesuaian QoS perlu dilakukan supaya bersesuaian dengan kekangan sumber. Oleh

itu, pencapaian peroutan QoS boleh diukur menerusi tahap kepuasan pengguna. Dari

192

perspektif permodelan trafik, tahap kepuasan pengguna diukur melalui peratusan

trafik berjaya masuk ke dalam rangkaian berbanding jumlah trafik yang dipersetujui

melalui SLA, dengan syarat sasaran QoS dicapai. Bagaimanapun, larian simulasi pada

bahagian ini menggunakan kehilangan paket p untuk mengukur tahap kepuasan.

Jadual 5.25 Capaian kepuasan pengguna mengikut tahap kepuasan disasarkan dan mengikut kadar kehilangan paket yang diminta (paket DH5)

Sasaran

kepuasan (%)

Permintaan pp

(%)

Optimal po

(%)

Optimal bo

(bit)

Penyesuaian bp

(bit)

Capaian Kepuasan

g (%)

Keputusan pautan

95 0.0100 0.0373 2.6698e4 9.9562e4 26.8045 x 95 0.0150 0.0372 2.6775e4 6.6400e4 40.2755 x 95 0.0200 0.0373 2.6690e4 4.9814e4 53.6214 x 95 0.0250 0.0373 2.6746e4 3.9859e4 67.0256 x 95 0.0300 0.0372 2.6764e4 3.3222e4 80.5375 x 95 0.0350 0.0373 2.6758e4 2.8480e4 93.9870 x 95 0.0400 0.0373 2.6694e4 - 107.1702 √

90 0.0100 0.0373 2.6666e4 9.9562e4 26.8178 x 90 0.0150 0.0372 2.6778e4 6.6400e4 40.2630 x 90 0.0200 0.0373 2.6653e4 4.9814e4 53.6632 x 90 0.0250 0.0373 2.6697e4 3.9859e4 67.0673 x 90 0.0300 0.0373 2.6730e4 3.3222e4 80.4920 x 90 0.0350 0.0372 2.6769e4 - 93.9402 √ 90 0.0400 0.0372 2.6769e4 - 107.3058 √

85 0.0100 0.0372 2.6777e4 9.9562e4 26.8235 x 85 0.0150 0.0373 2.6754e4 6.6400e4 40.2571 x 85 0.0200 0.0373 2.6722e4 4.9814e4 53.6768 x 85 0.0250 0.0372 2.6781e4 3.9859e4 67.0893 x 85 0.0300 0.0373 2.6776e4 3.3222e4 80.4726 x 85 0.0350 0.0373 2.6736e4 - 93.9222 √ 85 0.0400 0.0373 2.6770e4 - 107.3037 √

Nota: x - pautan tidak dibina, √ - pautan dibina

193

Rajah 5.16 Kadar kehilangan paket diminta melawan pencapaian kepuasan pengguna mengikut tahap kepuasan yang disasarkan

Pemerhatian daripada Jadual 5.25 dan Rajah 5.16 menunjukkan:

i. bahawa sebenarnya wujud perbezaan, walaupun sangat kecil, untuk peratus

pencapaian kepuasan apabila sasaran kepuasan diubah dari 95% ke 90% ke

85% bagi setiap permintaan kadar kehilangan paket p. Perbezaan kecil ini

tidak dapat dilihat daripada Rajah 5.16. Perbezaan kecil peratus kepuasan ini

berlaku disebabkan oleh perbezaan nilai p yang juga kecil. Akan tetapi,

perbezaan kecil p ini mengakibatkan perbezaan yang sangat besar ke atas saiz

timba b. Umpamanya untuk mencapai sasaran kepuasan 95% dan dengan p =

0.0100, b menyesuai kepada 9.9562x104, sementara dengan p = 0.0150, b

menyusut kepada 6.6400x104. Perbezaan penyesuaian saiz timba ini sangat

besar. Oleh itu, perbezaan kecil ke atas peratus kepuasan ini adalah sangat

signifikan.

ii. terdapat perhubungan di antara peratus sasaran kepuasan dengan penyesuaian

saiz timba. Bagi setiap sasaran kepuasan, terdapat saiz timba yang bersesuaian

yang membolehkan penyambungan pautan diterima.

Kehilangan paket, p (%)

Taha

p ke

puas

an (%

)

Capaian kepuasan pengguna

194

5.5.7 Ringkasan Penilaian Peroutan QoS K-hop

Dapat disimpulkan bahawa semakin panjang jarak ditempohi oleh paket data yang

dihantar dari nod punca ke nod destinasi melalui beberapa hop, semakin meningkat

nilai kos peroutan yang perlu ditanggung oleh suatu laluan. Kebanyakan metrik

peroutan akan mengenakan kekangan jenis bertambahan yang akan bertambah dari

hop ke hop, yang akhirnya pada jarak tertentu nilai stabil akan dicapai oleh metrik

tersebut. Kebarangkalian kehilangan paket dan lengah penghantaran adalah dua metrik

peroutan yang memang telah diduga meningkat, sementara celusan menurun

merentasi laluan penuh. Untuk kepuasan pengguna pula, tahap yang ditetapkan

menentukan capaian yang diperolehi. Semakin tinggi tahap kepuasan yang ditetapkan,

semakin mengurang peluang menyediakan jaminan QoS kepada aplikasi.

5.6 RINGKASAN PENYELESAIAN PEROUTAN QoS

Berikut ini disenaraikan keputusan-keputusan penting daripada larian-larian simulasi

ke atas skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan:

i. Pasangan optimal parameter Token Bucket (R(X), b) telah dapat dihasilkan

daripada proses pencirian terhadap corak trafik punca berletusan yang diterima

oleh satu nod penghantar. Titik optimal ini dikenali sebagai perihalan-trafik

yang menyatakan permintaan QoS oleh aplikasi kepada rangkaian, dan yang

demikian sumber ditempah dan diagih supaya jaminan QoS dapat diberikan.

ii. Kadar bit berkesan R(X) telah mengambilkira kecekapan jenis paket yang

dikendalikan dan juga kualiti semasa saluran penghantaran pada ketika

keputusan peroutan QoS akan dibuat oleh satu nod penghantar. Ini dapat

dicapai dengan adanya model matematik yang bersifat lengkap (parsimony)

terhadap model matematik yang mewakili sistem yang dikaji.

iii. Saiz timba b memberi kesan secara langsung ke atas prestasi skim kawalan

peroutan QoS. Membesarkan saiz timba mampu mengurangkan kehilangan

paket, kerana dengan saiz timba yang besar lebih banyak letusan paket dapat

195

diserap dan dibenarkan masuk ke dalam rangkaian. Disatu pihak yang lain

pula, mengecilkan saiz timba boleh memendekkan lengah penghantaran

kerana dengan saiz timba yang kecil lengah prosesan dapat dikurangkan. Oleh

itu, julat saiz timba b yang mampu memberikan kecekapan dan

kebolehpercayaan ke atas suatu fungsi peroutan QoS di dalam rangkaian tanpa

wayar ad hoc Bluetooth adalah dari 1600 bit hingga 200000 bit. Bahagian ini

menjawab pernyataan masalah (ii) yang dinyatakan pada Bahagian 1.4 Bab I.

iv. Dari perspektif kejuruteraan trafik, untuk memberikan perkhidmatan terbeza,

prestasi setiap jenis paket jalur dasar ACL telah dapat dikenalpasti. Urutan

prestasinya dapat dinyatakan sebagai DH5-DH3-DH1, dengan paket DH5

memberikan pretasi tertinggi, paket DH1 memberikan prestasi terendah,

sementara paket DH3 berada pada kedudukan purata tetapi lebih mendekati

prestasi paket DH5, untuk kesemua metrik peroutan yang dinyatakan.

BAB VI

KESIMPULAN DAN CADANGAN

Bab akhir ini membincangkan kesimpulan-kesimpulan yang boleh dibuat hasil

daripada kerja kajian. Objektif kajian akan disemak dengan melihat semula soalan-

soalan kajian yang telah dikemukakan dan juga hipotesis yang telah dibentangkan

pada Bab I. Akhirnya, beberapa cadangan kerja penambahbaikan serta kerja masa

hadapan ke atas fungsi kawalan peroutan QoS diketengahkan.

6.1 PENEMUAN

Disenaraikan di bawah ini adalah penemuan-penemuan penting yang telah diperolehi

hasil dari kerja penyelidikan tesis ini.

6.1.1 Penyebab Gelagat Serupa-diri

Dari Bab IV, didapati bahawa bilangan paket yang terhasil daripada peruasan

kerangka-kerangka surih video oleh skim peruasan SAR adalah penyebab kepada

terjadinya letusan trafik di dalam aliran trafik punca. Peruasan ke atas setiap satu

kerangka menghasilkan bilangan paket yang rawak. Daripada bilangan paket yang

rawak ini, terdapat sebilangan paket yang jumlah paketnya sangat besar berbanding

jumlah bilangan paket purata. Di dalam tesis ini, algoritma SAR Best-Fit telah

digunakan untuk meruaskan kerangka-kerangka surih video terpilih. Penemuan ini

membawa dua faedah berikut:

i. Menambahkan satu lagi punca kepada senarai penyebab terjadinya letusan di

dalam aliran trafik punca berletusan. Apabila punca penyebab diketahui,

197

gelagat yang ditimbulkan oleh trafik ini akan lebih difahami. Dengannya,

model matematik bersesuaian yang dapat mengendalikan trafik jenis ini dapat

dibinakan. Kesannya adalah kecekapan, kebolehpercayaan, dan penggunaan

sumber rangkaian yang optimal.

ii. Mengesahkan kehadiran gelagat serupa-diri di dalam aliran trafik berletusan.

Telah dibuktikan bahawa trafik akan tetap bergelagat serupa-diri walaupun

protokol SAR dikenakan ke atasnya. Oleh kerana gelagat serupa-diri memberi

kesan langsung ke atas prestasi sistem rangkaian, maka keputusan dari proses

peruasan oleh protokol SAR mestilah diambilkira dalam merekabentuk suatu

sistem kawalan.

6.1.2 Hubungan Parameter Bentuk α dan Saiz Timba b

Parameter bentuk α dari suatu taburan Pareto mempunyai hubungan dengan saiz

timba b dari skim Token Bucket yang digunakan untuk mencirikan trafik punca. Telah

diketahui umum bahawa α → 1 menggambarkan tahap letusan yang tinggi, iaitu

trafiknya berkebolehubahan tinggi. Didapati, b sangat bertindakbalas terhadap α.

Perubahan yang sedikit pada nilai α menyebabkan perubahan yang besar pada saiz

timba b. Sebagai contoh, semakin α mendekati 2 dan menjauhi 1, saiz timba semakin

mengecil pada kadar yang cepat. Ini bermakna, untuk mengurangkan tahap letusan,

saiz timba b perlu dikecilkan untuk membesarkan α. Dengan kata lain, semakin

rendah kebolehubahan di dalam trafik punca, semakin kecil saiz timba yang

diperlukan untuk mengendalikan letusan trafik tersebut. Oleh itu, tahap letusan di

dalam aliran trafik boleh dikawal oleh saiz timba b.

6.2 PENCAPAIAN OBJEKTIF TESIS

Objektif (i) seperti yang dinyatakan pada Bahagian 1.6 Bab I telah dicapai melalui

kajian kepustakaan dan telah dibincangkan pada Bab II. Objektif (ii) juga telah dapat

dicapai dengan perbincangan mendalam pada Bab III dan Bab IV. Sementara itu,

pencapaian objektif (iii) dan (iv) dibincangkan pada Bab V, dan diringkaskan di

bawah ini. Keputusan hipotesis juga akan disemak.

198

6.2.1 Kesan Pencirian Trafik ke atas Skim Kawalan Peroutan QoS

Dari Bab V, jelas terdapat keperluan untuk mencirikan trafik punca yang berletusan.

Dengan mencirikan trafik punca, suatu perihalan-trafik dihasilkan, dan dengannya

pemetaan tuntutan QoS oleh aplikasi kepada rangkaian dapat dilakukan dengan tepat.

Ini bermakna, sumber rangkaian Bluetooth yang terbatas dapat ditempah dan

diagihkan dengan tepat berdasarkan corak trafik punca. Oleh itu, keputusan peroutan

yang dibuat oleh satu nod penghantar melalui skim kawalan peroutan QoS adalah

optimum. Kesannya adalah kecekapan dan kebolehpercayaan terhadap keputusan-

keputusan peroutan QoS yang dibuat pada satu nod penghantar. Jika trafik tidak

dicirikan, penggunaan sumber yang optimum tidak akan dapat dicapai. Untuk

melaksanakan tugas ini, model matematik yang mengambilkira kecekapan jenis paket

yang dikendalikan dan yang juga mengambilkira kualiti semasa saluran penghantaran

telah diterbitkan. Dua elemen ini telah disekutukan ke dalam (R(X), b) melalui proses

pendimensian parameter Token Bucket. Didapati bahawa prestasi pasangan optimal

parameter (R(X), b) adalah lebih baik berbanding pasangan (r, b) berdasarkan saiz

timba b. Oleh itu, objektif (iii) telah dapat dicapai.

6.2.2 Kesan Serupa-diri ke atas Pemilihan Optimum Parameter Token Bucket

Darjah serupa-diri diukur melalui parameter H. Nilai H berbeza dikirakan melalui

rumus H = (3 - α)/2. Sementara itu, prestasi ke atas skim kawalan peroutan QoS boleh

diperhatikan melalui pasangan optimal parameter Token Bucket (R(X), b). Apabila

penyesuaian QoS diperlukan, isyarat suap balik akan dihantar oleh Pengawal

Penghantaran kepada (R(X), b) melalui Token Bucket. Simulasian pada

Bahagian 5.4.12 Bab V mendapati terdapat perbezaan kesan dari H berlainan ke atas

pemilihan optimum parameter Token Bucket. Peningkatan nilai H menyebabkan

pasangan optimal parameter (R(X), b) menaik, dengan R(X) berada pada nilai purata.

Ini bermakna, H (atau juga α) memberi kesan langsung ke atas b. Seterusnya,

kebarangkalian kehilangan paket p dan lengah penghantaran satu-hala d juga menaik

dengan peningkatan nilai H. Oleh itu, dapat disimpulkan bahawa trafik punca

berletusan dengan gelagat serupa-diri memberi kesan langsung ke atas pemilihan

optimum parameter Token Bucket. Bagaimanapun, kesan gelagat serupa-diri (iaitu

199

tahap letusan) yang ada pada suatu aliran trafik boleh diserap, diatur dan dicirikan

dengan saiz timba b yang bersesuaian. Sebagai rumusan, objektif (iv) telah dapat

dicapai.

6.2.3 Keputusan Hipotesis

Pada Bab I, hipotesis berikut telah dinyatakan.

Dengan mencirikan trafik punca serta mengambilkira kecekapan jenis

paket dan kualiti semasa saluran penghantaran, maka keputusan

peroutan QoS oleh skim kawalan peroutan pada satu nod penghantar

akan memberikan satu tahap kecekapan dan kebolehpercayaan

peroutan yang lebih baik.

Dua model matematik untuk skim kawalan peroutan QoS telah dikemukakan.

Model pertama tidak mencirikan trafik punca, sementara model kedua mencirikan

corak trafik punca di samping mengambilkira kecekapan jenis paket dan kualiti

saluran penghantaran. Didapati bahawa model kedua telah dapat memberikan

kecekapan dan kebolehpercayaan terhadap fungsi kawalan peroutan QoS melalui

penggunaan rangkaian dan celusan pautan atau laluan yang lebih tinggi berbanding

model pertama. Walaupun kebarangkalian kehilangan paket dan lengah penghantaran

dari model kedua telah meningkat, tetapi kekurangan ini telah diberikan pampasan

dengan celusan laluan yang meningkat. Peningkatan celusan minimum dan maksimum

masing-masingnya ialah 6.51% dan 21.30%, sementara peningkatan celusan purata

ialah 9.73%. Nilai peningkatan celusan purata ini boleh dikatakan telah berlaku secara

sederhana sahaja. Apa yang lebih penting adalah peningkatan celusan ini boleh

dianggap sebagai mewakili pencapaian matlamat kecekapan dan kebolehpercayaan

untuk skim kawalan peroutan QoS yang dicadangkan.

Oleh yang demikian, melalui keputusan-keputusan yang telah diperolehi ini,

maka hipotesis telah dapat dibuktikan kebenarannya.

200

6.3 KESIMPULAN

Secara keseluruhannya boleh dikatakan bahawa penggunaan kadar bit berkesan R(X)

dan pengawalan saiz timba b ke atas suatu pautan atau laluan untuk satu tugas

peroutan di dalam rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth mampu memberikan satu

tahap jaminan QoS kepada aplikasi. Prestasi celusan dari skim kawalan peroutan QoS

yang dicadangkan didapati lebih baik berbanding prestasi celusan dari Kallo. Oleh itu,

rangkaian tanpa wayar ad hoc Bluetooth berada pada kedudukan lebih baik untuk

menjadi penyelesai kepada masalah meter-terakhir.

Pembinaan topologi scatternet sentiasa menjadi satu batasan kepada

perlaksaaan protokol peroutan yang cekap dan boleh dipercaya. Ini adalah kerana satu

protokol peroutan hanya boleh dilaksanakan jika topologi scatternet telah terlebih

dahulu dibina. Merujuk kepada masalah ini, skim kawalan peroutan QoS yang

dicadangkan boleh mengambil dua pendekatan berbeza untuk meningkatkan

kecekapan dan kebolehpercayaan fungsi peroutan. Pertama, dengan mempergunakan

topologi yang cekap yang terlebih dahulu dibinakan oleh suatu protokol pembinaan

topologi. Kedua, dengan membina sendiri topologi scatternet dan laluan peroutannya.

Bagaimanapun, dengan matlamat pembinaan skim kawalan yang boleh-pindah dan

boleh-laksana pada apa juga protokol peroutan asas yang digunakan, pendekatan

pertama dirasakan lebih sesuai untuk skim kawalan peroutan QoS yang dibincangkan

dalam tesis ini.

6.4 CADANGAN MASA HADAPAN

Berikut ini adalah kerja penambahbaikan masa hadapan yang boleh dilakukan ke atas

skim kawalan peroutan QoS.

i. Kaedah penentuan nilai α atas-talian dan dengan bilangan sampel yang

minimum, tetapi mampu memberikan ketepatan dan kepantasan pengiraan,

perlu diterbitkan. Jika ini dapat dilakukan, nilai α ini akan mewakili corak

trafik pada tahap yang lebih tepat. Dengan demikian, keputusan-keputusan

201

peroutan QoS yang dibuat oleh suatu nod penghantar akan berada pada tahap

yang lebih cekap dan lebih boleh dipercaya.

ii. Kualiti saluran di bawah pengaruh pemudaran (Rayleigh, Rice, Nakagami,

dll.) diambilkira dalam menyediakan perihalan-trafik untuk trafik punca

berletusan. Jika kualiti saluran ini dapat diambilkira, perihalan-trafik yang

dihasilkan akan lebih lengkap (parsimony) untuk mewakili persekitaran yang

praktikal dan realistik.

RUJUKAN

Achir, M. & Ouvry, L. 2005. A Routing Protocol for Wireless Ad Hoc Sensor Networks: Multi-Path Source Routing Protocol (MPSR). Springer Lecture Notes in Computer Science 31: 442-453.

Adas, A. 1997. Traffic Models in Broadband Networks. IEEE Communications

Magazine: 82-89. Addie, R.G., Neame, T.D. & Zukerman, M. 2002. Performance Evaluation of a Queue

Fed by a Pareto Burst Process. Computer Networks 40(3): 377-397. AhleHagh, H., Michalson, W.R. & Finkel, D. 2003. Statistical Characteristics of

Wireless Network Traffic and Its Impact on Ad Hoc Network Performance. Proceedings of the Advanced Simulation Technologies Conference, hlm. 66-71.

Alam, M.F., Atiquzzaman, M. & Karin, M.A. 2000. Traffic Shaping for MPEG Video

Transmission over the Next Generation Internet. Computer Communications 23: 1336-1348.

Alkahtani, A.M.S., Woodward, M.E. & Al-Begain, K. 2003. An Overview of QoS and

QoS Routing in Communication Network. Proceedings of the 4th Convergence of Telecommunications, Networking and Broadcasting Symposium (PGNet ’03), hlm. 236-244.

Anastassi, G., Grillo, D., Lenzini, L. & Mingozzi, E. 1996. A Bandwidth Reservation

Protocol for Speech/Data Integration in TDMA-based Advanced Mobile Systems. Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Communications (INFOCOM’ 96) 2, hlm. 722-729.

Ashok, R.L & Agrawal, D.P. 2003. Next Generation Wearable Networks. IEEE

Computer Society : 31-39 Banerjee, S. & Misra, A. 2003. Adapting Transmission Power for Optimal Energy

Reliable Multi-hop Wireless Communication. Proceedings of the Wireless Optimization Workshop (WiOpt ’03).

Banks, J., Carson, J.S., Nelson, B.L. & Nicol, D.M. 2001. Discrete-Event System

Simulation. Ed. ke-3. New Jersey: Prentice Hall. Barua, G. & Chakraborty, I. 2002. Adaptive Routing For Ad Hoc Wireless Networks

Providing QoS Guarantees. Proceedings of the International Conference on Personal Wireless Communications, hlm. 196-200.

203

Bashforth, B.N. & Williamson, C.L. 1998. Statistical Multiplexing of Self-Similar Video Streams: Simulation Study and Performance Results. Proceedings of the Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems (MASCOT ’98), hlm. 119-126.

Beran, J. 1994. Statistics for Long-Memory Processes. Ed. 1. New York: Chapman &

Hall/CRC, Beran, J., Sherman, R., Taqqu, M.S., & Willinger, W. 1995. Long-Range Dependence

in Variable Bit Rate Video Traffic. IEEE Transactions on Communication 43(2/3/4): 1566-1579.

Bhagwat, P. & Rao, S.P. 1999. On the Characterization of Bluetooth Scatternet

Topologies. Technical Report, Department of Computer Science, University of Maryland.

Bhagwat, P. & Segall, A. 1999. A Routing Vector Method (RVM) for Routing in

Bluetooth Scatternet, Proceedings of the 6th IEEE Mobile Multimedia Communications, hlm. 375-379.

Blake, S., Black, D., Carlson, M., Davies, E., Wang, Z. & Weiss, W. 1998. An

Architecture for Differentiated Services. Internet RFC 2475. Bluetooth SIG. 1999. Spesifikasi Bluetooth v1.0B. http://www.bluetooth.com [12 Jun 2003] Bluetooth SIG. 2001. Spesifikasi Bluetooth v1.1. http://www.bluetooth.com [24 Disember 2003] Bluetooth SIG. 2003. Spesifikasi Bluetooth v1.2. http://www.bluetooth.com [9 Mac 2004] Bluetooth SIG. 2004. Spesifikasi Bluetooth v2.0 + EDR. http://www.bluetooth.com [3 November 2005] Bluetooth SIG. 2004. Spesifikasi Bluetooth v2.0. http://www.bluetooth.com [3 November 2005] Borella, M.S., Swider, D., Uludag, S. & Brewster, G.B. 1998. Internet Packet Loss:

Measurement and Implications for End-to-End QoS. Proceedings of the International Conference on Parallel Processing, hlm. 3-12.

Bruno, R., Garroppo, R.G. & Giordano, S. 2000. Estimation of Token Bucket

Parameters of VoIP Traffic. Proceedings of the IEEE Conference of High Performance Switching and Routing, hlm. 353-356.

Caglar, M. 2000. Simulation of Fractional Brownian Motion with Micropulses.

Advances in Performance Analysis 3: 43-69.

204

Cambridge Silicon Radio. http://www.csr.com [26 Jun 2004]. Chen, L.J., Kapoor, R., Sanadidi, M.Y. & Gerla, M. 2004. Enhancing Bluetooth TCP

Throughput via Link Layer Packet Adaptation. Proceedings of the IEEE International Conference on Communications (ICC ’04) 7, hlm. 4012-4016.

Chen, T.M. & Oh, T.H. 1999. Reliable Services in MPLS. IEEE Communications

Magazine 37(12): 58-62. Chen, T.M. 1999. Characterization of ATM On-Off Traffic from cell Traffic

Measurement. Proceedings of the 3rd IEEE Workshop on Broadband Switching System (BSS ’99).

Chen, Y.P. & Liestman, A.L. 2005. Maintaining Weakly-Connected Dominating Sets

for Clustering Ad Hoc Networks. Ad Hoc Networks 3(2005): 629–642. Chen, Y.S. & Lin, T.H. 2005. A Centralized Time-Slot Leasing-Based QoS Routing

Protocol over Bluetooth WPANs. International Journal of Ad Hoc and Ubiquitous Computing 2(1-2): 92-108.

Chen, Y.S., Liu, K.S. & Lin, Y.W. 2005. A Credit-Based On-Demand QoS Routing

Protocol over Bluetooth WPANs. Proceedings of the 10th IEEE Symposium on Computers and Communications, hlm. 807-812.

Cheong, F. & Lai, R. 1999. QoS Specification and Mapping for Distributed

Multimedia Systems: A Survey of Issues. The Journal of Systems and Software 45(2): 127-139.

Chlamtac, I., Conti, M. & Liu, J.J.N. 2003. Mobile Ad Hoc Networking: Imperatives

and Challenges. Journal of Ad Hoc Networks 1: 13-64. Choi, C.S. & Choi, H.W. 2002. DSR-based Bluetooth Scatternet. Proceedings of the

ITC-CSCC’02. Choi, Y. & Silvester, J.A. 2001. Observing the Effect of TCP Congestion Control on

Network Traffic. Applied Telecommunications Symposium: 63-68. Cordeiro, C.M. & Agrawal D.P. 2002. Enhancing Performance of the Bluetooth

Wireless Channel Through Dynamic Segmentation, Proceedings of the 20th Brazilian Symposium on Computer Networks.

Cordeiro, C.M., Abhyanker, S. & Agrawal, D.P. 2004. Design and Implementation of

QoS-Driven Dynamic Slot Assignment and Piconet Partitioning Algorithms over Bluetooth WPANs. International Journal of Ad Hoc and Ubiquitous Computing 2(1/2): 92-108.

205

Crawley, E., Nair, R., Rajagopalan, B. & Sandick, H. 1998. A framework for QoS-based Routing in the Internet. RFC 2386.

Crovella, M.E. & Bestavros, A. 1997. Self-Similarity in World Wide Web Traffic:

Evidence and Possible Causes. IEEE/ACM Transactions on Networking 5(6): 835-846.

Crovella, M.E. & Lipsky, L. 1997. Long-Lasting Transient Conditions in Simulations

with Heavy-Tailed Workloads. Proceedings of the Winter Simulation Conference, hlm. 1005-1012.

Cruz, R.L. 1987. A Calculus for Network Delay and a Note on Topologies of

Interconnection Networks. PhD Thesis, University of Illinois, Issued as Report UILU-ENG-87-2246.

Cuomo, F. & Melodia, T. 2002. A General Methodology and Key Metrics for

Scatternet Formation in Bluetooth. Proceedings of the IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM ‘02) 1, hlm. 941 – 945.

Curado, M. & Monteiro, E. 2004. A Survey of QoS Routing Algorithm. International

Journal of Information Technology 1(1):1-4. Dahlgren, F. 2001. Future Mobile Phones – Complex Design Challenges from an

Embedded Systems Perspective. Proceedings of the 7th IEEE International Conference on Engineering of Complex Computer Systems, hlm. 92-94.

Das, A., Ghose, A., Gupta, V., Razdan, A., Saran, H. & Shorey, R. 2000. Adaptive

Link-Level Error Recovery Mechanism in Bluetooth. Proceedings of the IEEE International Conference on Personal Wireless Communications, hlm. 85-89.

Das, A., Ghose, A., Razdan, A., Saran, H. & Shorey, R. 2001. Enhancing Performnace

of Asynchronous Data Traffic over the Bluetooth Wireless Ad Hoc Network. Proceedings of the 20th Annual Joint Conference of IEEE Computer & Communications Society (INFOCOM ‘01), hlm. 591-600.

De Couto, D.S.J., Aguayo, D., Bisket, J. & Morris, R. 2003. A High-throughput Path

Metric for Multihop Wireless Routing. Proceedings of the 9th ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom), hlm. 134-146.

de Siqueira, M.A., Figueiredo, F.L., Rocha, F.M.F., Martins, J.A. & de Castro, M.C.

2005. Policy-Based Dynamic Recon.guration of Mobile Ad Hoc Networks. Springer Lecture Notes in Computer Science 3421: 116–124.

Dinh, T.D., Molnar, S. & Vidacs, A. 1998. Investigation of Fractal Properties in Data

Traffic. Journal of Communications XLIX: 12-18.

206

Downey, A.B. 2001. Evidence for Long-Tailed Distributions in the Internet. Proceedings of the 1st ACM SIGCOMN Workshop on Internet Measurement, hlm. 229-241.

Erramilli, A. & Singh, R.P. 1995. Application of deterministic chaotic maps to

characterize broadband traffic. Journal of Queueing Systems 20: 171–206. Erramilli, A., Narayan, O. & Willinger, W. 1996. Experimental Queueing Analysis

with Long-Range Dependence Packet Traffic. IEEE/ACM Transactions on Networking 4(2): 209-223.

Feldmann, A., Gilbert, A.C., Huang, P. & Willinger, W. 1999. Dynamics of IP

Traffic: A Study of the Role of Variability and the Impact of Control. Proceedings of the ACM SIGCOMM: hlm. 301-313.

Fernandes, S., Kamienski, C. & Sadok, D. 2003. Accurate and Fast Replication on the

Generation of Fractal Network Traffic Using Alternative Probability Models. Proceedings of the SPIE International Symposium ITCom 5244, hlm. 154-163.

Fester, M. 1995. Performance Issues for High-End Video over ATM. http://www.cisco.com/warp/public/cc/sol/mkt/ent/atm/vidat_wp.htm [13 September 2005]. Fitzek, F.H.P. & Reisslein, M. 2001. MPEG-4 and H.263 Video Traces for Network

Performance Evaluation. IEEE Network 15(6): 40-54. Foerster, J., Green, E., Somayazulu, S. & Leeper, D. 2001. Ultra-Wideband

Technology for Short- or Medium-Range Wireless Communications. Intel Technology Journal Q2.

Ford, B. 2003. Scalable Internet Routing on Topology-Independent Node Identities.

Technical Report MIT-LCS-TR-926, MIT Laboratory for Computer Science, Massachusetts Institute of Technology.

Frost, V.S. & Melamed, B. 1994. Traffic Modeling for Telecommunications

Networks. IEEE Communications Magazine: 70-81. Galli, S., Wong, K.D., Koshy, B.J. & Barton, M. 2000. Bluetooth Technology – Link

Performance and Networking Issues, Proceedings of the European Wireless Conference (EW 2000).

Garroppo, R.G., Giordano, S., Niccolini, S. & Russo, F. 2001. A Simulation Analysis

of Aggregation Strategies in WF2Q+ Schedulers Network. Proceedings of the 2nd IP Telephony Workshop.

207

Glasmann, J., Czermin, M. & Riedl, A. 2000. Estimation of Token Bucket Parameters for Videoconferencing Systems in Corporate Networks. Proceedings of the International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks (SoftCom 2000).

Goldsmith, A.J. & Wicker, S.B.. 2002. Design Challenges for Energy-Constrained Ad

Hoc Wireless Networks. IEEE Wireless Communications 9(4): 8-27. Gong, W.B., Liu, Y., Misra, V. & Towsley, D. 2005. Self-Similarity and Long Range

Dependence on the Internet-A Second Look at the Evidence, Origins and Implications. Computer Networks 48(3): 377-409.

Gu´erin, R., Kim, E. & Sarkar, S. 2001. Bluetooth Technology Key Challenges and

Initial Research. Proceedings of the Conference on Network and Distributed Simulations.

Gu´erin, R., Rank, J., Sarkar, S. & Vergetis, E. 2003. Forming Connected Topologies

in Bluetooth Ad-hoc Networks – An Algorithmic Perspective. Proceedings of the International Teletraffic Congress, hlm. 1011-1020.

Guffens, V., Bastin, G. & Mounier, H. 2003. Hop-by-hop Congestion Control with

Token Bucket in Feedback – Compartmental Analysis and Experimental Validation with UML. Proceedings of the Benelux Meeting on Systems and Control.

Guffens, V., Bastin, G. & Mounier, H. 2003. Using Token Leaky Buckets for

Congestion Feedback Control in Packets Switched Networks with Guaranteed Boundedness of Buffer Queues. Paper 175 in CD-ROM, Proceedings of the European Control Conference (ECC’03).

Haartsen, J., Allen, W., Inouye, J., Joeressen, O.J. & Naghshineh, M. 1998. Bluetooth:

Vision, Goals and Architecture. ACM Mobile Computing and Communications Review 1(2): 1-8.

Hadzi-Velkov, Z. & Garrilovska, L. 1999. Performance of the IEEE802.11 Wireless

LANs and Influence of Hiden Terminals, Telsiks’99: 102-105. Handle, R. Anber, M. & Schroder, S. 1996. ATM Networks Concepts, Protocols and

Applications. New York: Addison-Wesley. Harmantzis, F. C., Hatzinakos, D. & Katzela I. 2001. Shaping and Policing of Fractal

α-Stable Broadband Traffic. Proceedings of the Canadian Conference on Electronic and Computer Engineering (CCECE), hlm. 697-702.

Harpantidou, Z. & Paterakis, M. 1998. Random Multiple Access of Broadcast

Channels with Pareto Distributed Packet Interarrival Times. IEEE Personal Communications 5(2): 48-55.

208

Hassin R. 1992. Approximation Schemes for the Restricted Shortest Path Problem. Mathematics of Operations Research 17(1).

Hellstern, K.M. & Wirth, P. 1991. Traffic Models for ISDN Data Users: Office

Automation Application. Proceedings of the 13th International Teletraffic Congress (ITC-13).

Huang, C.J., Lai, W.K., Hsiao, S.Y. & Liu, H.Y. 2005. A Self-Adaptive Zone Routing

Protocol for Bluetooth Scatternets. Computer Communications 28(1): 37-50. Huang, P. & Boucouvalas, A.C. 2005. Delay Analysis for Bluetooth Baseband ACL

Packets. Proceedings of the Convergence of Telecommunications, Networking and Broadcasting Symposium (PGNet ’05), hlm. 396–401.

IEEE 802.11 Standards. IEEE 802.11 Wireless Local Area Network. http://grouper.ieee.org/groups/802/11/ [6 Julai 2003]. ITU-TS.

http://www.itu.int/home/index.html [26 Feb 2004]. Jadoon, T.M. & Harle, D.A. 1995. On Mean Rate Policing with a Bursty Traffic

Specification and Allocation (BTSA) Policer Function. Proceedings of the IFIP ’95 23, hlm. 1-9.

Jaffe, J.M. 1984. Algorithms for Finding Paths with Multiple Constraints. Networks

14: 95-116. Jain, R. 1991. The Art of Computer Systems Performance Analysis. New York: John

Wiley & Sons, Inc. Jamjoom, H., Padmanabhan & Shin, K.G. 2004. Re-synchronization and

Controllability of Bursty Service Requests. IEEE/ACM Transaction on Networking 12(4): 582-594.

Jeong, H.D.J, McNickle, D. & Pawlikowski, K. 1999. Fast Self-Similar Teletraffic

Generation Based on FGN and Wavelets. Proceedings of the IEEE International Conference on Networks (ICON ’99), hlm. 75-82.

Jiang, M., Nikolic, M., Hardy, S. & Trajkovic, L. 2001. Impact of Self-similarity on

Wireless Data Network Performance. Proceedings of the International Conference on Communications (ICC ’01) 2, hlm. 477-481.

Jin, X., Wang, H., Zhang, Y. & Meng, B. 2004. Springer Lecture Notes in Computer

Science 2928: 271-284. Johansson, P., Kapoor, R., Kazantzidis, M. & Gerla, M. 2002. Personal Area Network

– Bluetooth or IEEE 802.11?. International Journal Wireless Information Network 9(2).

209

Ju, M.C., Park, C.H., Hong, D.K., Youn, K.J. & Cho, J.W. 2002. Electronics Letters 38(15): 789-790.

Jubin, J. & Tornow, J. 1987. The DARPA Packet Radio Network Protocols.

Proceedings of the IEEE 75(1), hlm. 21-32. Jung, S., Gerla, M., Kallo, C.K. & Brunato, M. 2005. Decentralized Optimization of

Dynamic Bluetooth Scatternets. Proceedings of the 2nd Annual International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems (MobiQuitous ‘05), hlm. 305- 313.

Kalia, M. Garg, S & Shorey, R. 2000. Scatternet Structure and Inter-Piconet

Communications in Bluetooth System. Proceedings of the IEEE National Conference on Communications.

Kalia, M., Bansal D. & Shorey, R. 2000. Data Scheduling and SAR for Bluetooth

MAC. Proceedings of the IEEE Vehicular Technology Conference 2, hlm. 716-720.

Kallo, C.K., Brunato, M., Jung, S., Chen, L.J. & Gerla, M. 2004. Throughput, Energy

and Path Length Tradeoffs in Bluetooth Scatternets. UCLA CSD Technical Report TR040031 09-28-2004.

Kallo, C.K., Chiasserini, C.F., Jung, S., Brunato, M. & Gerla, M. 2006. Hop Count

Based Optimization of Bluetooth Scatternets. Ad Hoc Network Journal (to appear).

Kalvala, J. & Zaruba, G. 2006. Differentiated Priority Scheduling and Adaptive

Segmentation for Bluetooth Piconets. Proceedings of the 39th Hawai International Conference on System Sciences (HICSS '06) 9, hlm. 233b-233b.

Kant, K. & Won, Y. 1999. Server Capacity Planning for Web Traffic Workload. IEEE

Transaction on Knowledge and Data Engineering 11(5): 731-747. Kapoor, R. 2001. Multimedia Support over Bluetooth Piconet. ACM Workshop on

Wireless Mobile Internet: 50-55. Kargl, F., Ribhegge, S., Schlott, S. & Weber, M. 2003. Bluetooth-based Ad-Hoc

Networks for Voice Transmission. Proceedings of the 36th Annual Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS '03) 9: hlm. 314.1.

Keshav, S. 1998. An Engineerin Approach to Computer Networking, New York:

Addison-Wesley. Khan, J. Y.,Wall, J. & Rashid, M.A. 2002. Bluetooth-Based Wireless Personal Area

Network for Multimedia Communication. Proceedings of the First IEEE Computer Society International Workshop on Electronic Design, Test and Applications (DELTA ’02), hlm. 47-51.

210

Kim, J., Lim, Y., Kim, Y. & Ma, J.S. 2001. An Adaptive Segmentation Scheme for the Bluetooth-based Wireless Channel. Proceedings of the 10th IEEE International Conference on Computing Communications Network (IC3N ’01), hlm. 440-445.

Kim, Y.M., Lai, T.H. & Arora, A. 2003. A QoS-aware Scheduling Algorithm for

Bluetooth Scatternets. Proceedings of the 32nd International Conference on Parallel Processing (ICPP ‘03), hlm. 455-462.

Knightly, E. 1997. Second Moment Resource Allocation in Multi-Service Networks.

Proceedings of the ACM SIGMETRICS 97, hlm. 181-191. Knightly, E., Wrege, D., Liebeherr, J. & Zhang, H. 1995. Fundamental Limits and

Tradeoffs of Providing Deterministic Guarantees to VBR Video Traffic. Proceedings of the ACM SIGMETRICS ‘95, hlm. 98-107.

Korkmaz, T., Krunz, M. & Tragoudas, S. 2002. An Efficient Algorithm for Finding a

Path Subject to Two Additive Constraints. Journal of Computer Communications 25(3): 225-238.

Kuipers, F.A., Korkmaz, T., Krunz, M. & Mieghem, P.V. 2002. Overview of

Constraint-Based Path Selection Algorithms for QoS Routing. IEEE Communications Magazine.

Kuipers, F.A., Korkmaz, T., Krunz, M., Curado, M., Monteiro, E., Masip-Bruin, X.,

Sole-Pareta, J. & Sanchez-Lpez, S. 2003. Quality of Service Routing. Springer Lecture Notes in Computer Science 2856: 80-117.

Lee, S.J. & Gerla, M.. 2001. Split Multi-path Routing with Maximally Disjoint Paths

in Ad Hoc Networks. Proceedings of the IEEE International Conference on Communications (ICC ‘01), hlm. 3201-3205.

Leland, W.E., Taqqu, M.S., Willinger, W. & Wilson, D.V. 1994. On the Self-Similar

Nature of Ethernet Traffic (Extended version). IEEE/ACM Transactions on Networking 2(1): 1-15.

Leong, C.W. & Zhuang, W. 2002. Soft QoS in Call Admission Control for Wireless

Personal Communications. Wireless Personal Communications 20: 127-144. Li, F.Y. 2002. Local and Global QoS-Aware Token Bucket Parameters Determination

for Traffic Conditioning in 3rd Generation Wireless Networks. Proceedings of the European Wireless ’02, hlm. 362-368.

Li, S.Q. & Chong, S. 1993. Fundamental Limits of Input Rate Controls in High-Speed

Networks. Proceedings of the IEEE INFOCOMM ’93, hlm. 662-671. Lim, M.H., Greenhalgh, A., Chesterfield, J. & Crowcroft, J. 2005. Hybrid Routing: A

Pragmatic Approach to Mitigating Position Uncertainty in Geo-Routing. Technical Report UCAM-CL-TR-629.

211

Lin, C.H.R. & Huang, Y.S. 2004. Distributed Bandwidth-Constrained Routing for Data Streaming Across Multiple Routes for Improving Call Blocking Rate and Channel Utilization in Wireless Ad Hoc Networks. Journal of Information Science and Engineering 20: 85-103

Lin, C.R.. 2001. Admission Control in Time-Slotted Multihop Mobile Networks.

IEEE Journal on Selected Areas in Communications 19: 1974-1983. Lombardo, A.., Schembra, G. & Morabito, G. 2000. Traffic Specifications for the

Transmission of Stored MPEG Video on the Internet. IEEE Transactions on Multimedia 3(1): 5-17.

Maltz, D. 1999. Resource Management in Multi-hop Ad hoc Networks. Technical

Report CMU-CS-00-150. Mandelbrot, B.B & Van Ness J.W. 1968. Fractional Brownian Motions, Fractional

Noises and Applications. SIAM Review 10: 422-437. MANET (Mobile Ad hoc NETwork ). 1999. http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html. [14 Mac 2005]. Mann, S. 1995. Definition of Wearable Computing. http://www.eecg.toronto.edu/~mann/ [26 Jun 2006] Maxemchuk, N.F., Padmanabhan, K. & Lo, S. 1997. A Co-operative Packet Recovery

Protocol for Multicast Video. Proceedings of the IEEE International Conference on Network Protocols (ICNP '97), hlm. 259-266.

Mercier, A. & Minet, P. 2004. Introducing Service Differentiation in a Bluetooth

Piconet. Springer Lecture Notes in Computer Science 3042: 1401-1407 Metha, N.B. & Karandikar, A. 2005. Optimal Packet Scheduling Algorithms for

Token Bucket based Rate Control. IEEE/KICS Journal of Communications and Networks.

Mieghem, P.V. (pnyt.). 2003. Quality of Service Routing. Springer Lecture Notes in

Computer Science 2856: 80-117. Milanovic, N., Radovanovic, A., Cukanovic, B., Beric, A., Tesovic, N. & Marinkovic,

G. 2001. Bluetooth Ad-hoc Sensor Network. Proceedings of the 9th Telecommunications Forum TELFOR.

Miller, B. & Bisdikian, C. 2000. Bluetooth Revealed: The Insider’s Guide to an Open

Specification for Global Wireless Communications. New York: Prentice-Hall. Miorandi, D., Trainito, A. & Zanella, A. 2003. On Efficient Topologies for Bluetooth

Scatternets. Springer Lecture Notes in Computer Science 2775: 726-740.

212

Mitzenmacher, M. 2000. Dynamic Models for File Sizes and Double Pareto Distributions. Internet Mathematics 1(3):

Molnar, S & Vidacs, A. 1997. On Modeling and Shaping Self-Similar ATM Traffic.

Proceedings of the 15th International Teletraffic Congress (ITC15). Moustafa, H. & Labiod, H. 2003. Energy Consumption Routing for Mobile Ad Hoc

Network. Springer Lecture Notes in Computer Science 2875: 65-75. Mykoniati, E., Charalampous, C., Georgatsos, P., Damilatis, T., Goderis, D.,

Trimintzios, P., Pavlou, G. & Griffin, D. 2003. Admission Control for Providing QoS in DiffServ IP Network: The TEQUILA Approach. IEEE Communications Magazine: 38-44.

Neidhardt, A.L. & Erramilli, A. 1996. Shaping and Policing of Fractal Traffic.

Proceedings of the 10th ITC Specialist Seminar on Control in Communications, hlm. 253-264.

Norros, I. 1995. On the Use of Fractional Brownian Motion in the Theory of

Connectionless Networks. IEEE Journal on Selected Areas in Communications 13(6): 953-962.

Nossenson, R. & Attiya, H. 2004. Evaluating Self-Similar Processes for Modeling

Web Servers. Proceedings of the SPECT ’04, hlm. 805-812. Pagani, E. Rossi, G.P. & Tebaldi, S. 2004. An on-demand Bluetooth scatternet

formation algorithm. Springer-Verlag Wireless On-Demand Network Systems: 130-143.

Park, K., Kim, G. & Crovella, M. 1996. On the Relationship between File Sizes,

Transport Protocols, and Self-Similar Network Traffic. Proceedings of the IEEE International Conference Network Protocols, hlm. 171-180.

Parulekar, M & Makowski, A. M. 1997. M/G/∞ Input Process: A Versatile Class of

Models for Network Traffic. Proceedings of the IEEE Computer and Communications Societies (INFOCOM ’97) 2, hlm. 419 – 426.

Patel, A. & Williamson, C. 1997. Effective Bandwidth of Self-Similar Traffic Sources

– Theoretical and Simulation Results. Proceedings of the IASTED Conference on Applied Modeling and Simulation, hlm. 298-302.

Paxson, V. & Floyd, S. 1995. Wide Area Network Traffic: The Failure of Poisson

Modeling. IEEE/ACM Transactions on Networking 3(3): 226-244. Paxson, V. 1994. Empirically Derived Analytic Models of Wide Area TCP

Connections. IEEE/ACM Transactions on Networking 2(4): 316-336.

213

Pearlman, M.R. & Haas, Z.J. 1999. Determining the Optimal Configuration for the Zone Routing Protocol. IEEE Journal on Selected Areas in Communications 17(8): 1395 – 1414.

Prabhu, B.J & Chockalingam, A. 2002. A Routing Protocol and Energy Efficient

Techniques in Bluetooth Scatternets. Proceedings of the IEEE International Conference on Communications (ICC ’02), hlm. 3336- 3340.

Proakis, J.G. 1995. Digital Communications. Ed. ke-3. New York: McGraw-Hill. Procissi, G., Garg, A., Gerla, M. & Sanadidi, M.Y. 2002. Token Bucket

Characterization of Long-Range Dependent Traffic. Journal of Computer Communications 25: 1009-1017.

Procissi, G., Gerla, M., Kim, J., Lee, S.S. & Sanadidi, M.Y. 2001. On Long Range

Dependence and Token Buckets. Proceedings of the SPECTS ’01. Puri, A. & Tripakis, S. 2002. Algorithms for the Multi-Constrainted Routing Problem.

Springer Lecture Notes in Computer Science 2368: 338-347 Ramaswami, V. 1988. Traffic Performance Modeling for Packet Communication:

Whence, Where, and Whither. Keynote address, Proceedings of the 3rd Australian Teletraffic Seminar.

Rensfelt, O., Gold, R. & Larzon, L.A. 2001. LUNAR over Bluetooth. Uppsala

University Exjobb Report. Rincón, D. & Sallent, S. 2005. Characterizing Fractal Traffic with Redundant

Waveletbased Transforms. Proceedings of the 1st EuroNGI Workshop. Ross, S.M. 1993. Introduction to Probability Models. Ed. ke-5a. London: Academic

Press Inc. Royer, E.M. & Toh, C.K. 1999. A Review of Current Routing Protocols for Ad Hoc

Mobile Wireless Networks. IEEE Personal Communications 6(2): 46-55. Saarinen, T., Shelby, Z., Kantorovitch, J., Melpignano, D., Lucas, F., Orphanos, G.

(pnyt.), 2002. Requirements and Constraint Specification of Wireless Adaptation Framework (WAF) for Multihop Networks. Information Society Technologies IST-2001-37385 6HOP D2.1

Sahinoglu, Z. & Tekinay, S. 1999. On Multimedia Networks: Self-Similar Traffic and

Network Performance. IEEE Communications Magazine 37(1): 48-52. Saito, H. & Tsuchiya, T. 1996. Upper Bound of Loss Probability for Self-Similar

Traffic. Proceedings of the IEEE ICC’96, hlm. 1624-1629. Satyanarayana, M. 2001. Pervasive Computing: Vision and Challenges. IEEE

Personal Communications 8(4): 10-17.

214

Schollmeier, R., Gruber, I. & Finkenzeller, M. 2002. Routing in Mobile Ad-hoc and Peer-to-Peer Networks - a Comparison. Springer Lecture Notes in Computer Science 2376: 172–186.

Semeria, C. 2000. Trafiic Engineering for the New Public Network. White Paper

Jupiter Networks. Sesay, S., Yang, Z. & He, J. 2004. A Survey on Mobile Ad Hoc Wireless Network.

Information Technology Journal 3(2): 168-175. Setton, E., Yoo, T., Zhu, X., Goldsmith, A. & Girod, B. 2005. Cross-Layer Design of

Ad Hoc Networks for Real-Time Video Streaming. IEEE Wireless Communications: 59-64.

Shannon, R.E. 1975. System Simulation – The Art and Science. New York: Prentice-

Hall. Sharafeddine, S., Riedal, A., Glasmann, J. & Totzke, J. 2003. On Traffic

Characteristics and Bandwidth Requirements of Voice over IP Applications. Proceedings of the 8th IEEE International Symposium on Computers and Communications (ISCC ’03), hlm.1324-1330.

Sharony J. 1996. An Architecture for Mobile Radio Networks with Dynamically

Changing Topology using Virtual Subnets. ACM Journal of Mobile Networks and Applications: 75-86.

Shenker, S. & Wroclawski, J. 1997. General Characterization Parameters for

Integrated Services Network Elements. IETF RFC 2215. Silva, A.P. & Mateus, G.R. 2003. Performance Analysis for Data Service in Third

Generation Mobile Telecommunication Networks. Journal of the Brazilian Computer Society 8(3): 32-43.

Song, O., Lim, C. & Choi, C.H. 2004. Mobility Management in Bluetooth Ad Hoc

Networks. Proceedings of the 14th Joint Conference on Communications and Information.

Tan, G., Miu, A., Guttag, J. & Balakrishnan, H. 2002. An efficient scatternet

Formation Algorithm for Dynamic Environment. Proceedings of the IASTED Communications and Computer Network (CCN ’02).

Tanenbaum, A. S. 1996. Computer Networks. Ed. ke-3. New York: Prentice-Hall. Tang, P.P. & Tai, T.Y.C. 1999. Network Traffic Characterization Using Token Bucket

Model. Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Communications (INFOCOM ’99) 1, hlm. 51-62.

215

Taqqu, M., Willinger, W., & Sherman, R. 1997. Proof of a Fundamental Result in Self-Similar Traffic Modeling. ACM/SIGCOMM Computer Communications Review 27: 5-23.

Taralp, T., Devetsikiotis, M. & Lambadaris, I. 1998. Proceedings of the 31st Hawai

International Conference on System Sciences (HICSS ’98) 7, hlm. 485-492. Toh, C.K., Lee, E.C. & Ramos, N.A. 2004. Next-Generation Tactical Ad Hoc Mobile

Wireless Networks. Technology Review Journal: 103-116. Tschudin, C., Gold, R., Rensfelt, O. & Wibling, O. 2004. LUNAR – A Lightweight

Underlay Network Ad Hoc Routing Protocol and Implementation. Proceedings of the Next Generation Teletraffic and Wired/Wireless Advanced Networking (NEW2AN ’04).

Vamvakos, S. & Anantharam, V. 1998. On the Departure Process of a Leaky Bucket

System with Long-Range Dependent Input Traffic. Queuing Systems: Theory and Applications 28: 191-214.

van der Schaar, M. 2003. Adaptive Cross-layer Protection Strategies for Robust

Scalable Video Transmission over 802.11 WLANs. IEEE Journal on Selected Areas in Communications 21(10): 1752–1763.

van der Zee, M. & Heijenk, G. 2001. Quality of Service in Bluetooth Networking.

University of Twente, Technical Report TR-CTIT-01-01. Veitch, D. & Abry, P. 1999. A Wavelet Based Joint Estimator of the Parameters of

Long-Range Dependence. IEEE Transactions on Information Theory 45(3): 878-897.

Veitch, D. & Abry, P. 2002. http://www.cubinlab.ee.mu.oz.au/~darryl/secondorder_code.html [6 Mac

2004] Vergetis, E., Guérin, R., Sarkar, S. & Rank, J. 2005. Can Bluetooth Succeed as a

Large-Scale Ad Hoc Networking Technology? IEEE Journal on Selected Areas in Communications 23(3): 644-656.

Wang, D., Ergun, F. & Xu, Z. 2005. Unicast and Multicast QoS Routing with Multiple

Constraints. Springer Lecture Notes in Computer Science 3375: 481–494. Wang, Z. & Crowcroft, J. 1996. QoS Routing for Supporting Multimedia

Applications. IEEE Journal on Selected Areas in Communications 14(7): 1228-1234.

Willekens, J.P.F. 2001. Ad Hoc Routing in Bluetooth. Springer Lecture Notes in

Computer Science 2213: 130-144.

216

Willinger, W., Taqqu, M.S., Sherman, R. & Wilson, D.V. 1997. Self-Similarity Through High-Variability: Statistical Analysis of Ethernet LAN Traffic at the Source Level. IEEE/ACM Transactions on Networking 5(1): 71-86.

Wolisz, A. MPEG-4 and H.263 Video Traces for Network Performance Evaluation.

t.th. http://www-tkn.ee.tu-berlin.de/research/trace/trace.html [26 Jun 2004]. Yang, X. 2002. Designing Traffic Profiles for Bursty Internet Traffc. Proceedings of

the IEEE Global Internet, hlm. 2149-2154. Yousefi’zadeh, H. 2002. Neural Network Modeling of Self-Similar Teletraffic

Patterns. Proceedings of the 1st Workshop on Fractals and Self-Similar Traffic. Zanella, A., Moirandi, D., Pupolin, S. & Raimondi, P. 2003. On Providing Soft-QoS

in Wireless Ad Hoc Network. Proceedings of the WPMC ’03, hlm. 91-95. Zaruba, G.V., Basagni, S. & Chlamtac, I. 2001. Bluetrees – Scatternet Formation to

Enable Bluetooth-based Ad Hoc Networks. Proceedings of the International Conference on Communications (ICC ’01) 1, hlm. 273-277.

Zhang, T. & Chen, W. 2001. Soft Mobile Ad Hoc Networking. Springer Lecture

Notes in Computer Science 1987: 233-238. Zhao, W., Olshefski, D. & Schulzrinne, H. 2000. Internet Quality of Service.

Columbia University Technical Report CUCS-003-00. Zurbes, S., Stahl, W., Matheus, K. & Haartsen, J. 2000. Radio Network Performance

of Bluetooth. Proceedings of the. IEEE International Conference on Communications (ICC 2000), hlm. 1563-1567.

Zussman, G. & Segall, A. 2004. Capacity Assignment in Bluetooth Scatternets –

Optimal and Heuristic Algorithms. ACM/Kluwer Mobile Networks and Applications 9(1): 49-61.

217

LAMPIRAN A

KOS PAUTAN C DARIPADA JURASSIC PARK DENGAN SNR BERBEZA MENGIKUT NOMBOR KERANGKA (2-PAUTAN, 1-HOP) –

TANPA PENCIRIAN

Paket teruas – tanpa pencirian No. kerangka Jenis

paket SNR (dB)

Pr/N (dB)

BER PER C

1 DH5 10.8381 12.1286 4.2144e-007 0.0011 1.0011 10.0196 10.0453 3.6928e-006 0.0100 1.0101

100 DH1 10.7948 12.0083 4.7754e-007 1.0314e-004 1.0001 10.9568 12.4648 2.9732e-007 6.4219e-005 1.0001

200 DH1 10.3704 10.8903 1.5283e-006 3.3006e-004 1.0003 10.7027 11.7564 6.2043e-007 1.3400e-004 1.0001

500 DH1 10.2026 10.4777 2.3506e-006 5.0760e-004 1.0005 10.6721 11.6738 6.7603e-007 1.4601e-004 1.0001

700 DH5 10.5466 11.3412 9.5560e-007 0.0026 1.0026 10.4449 11.0787 1.2560e-006 0.0034 1.0034

DH5 10.4235 11.0243 1.3292e-006 0.0036 1.0036 1000 10.5155 11.2603 1.0395e-006 0.0028 1.0028

2000 DH5 10.6813 11.6984 6.5896e-007 0.0018 1.0018 10.3795 10.9131 1.4925e-006 0.0040 1.0041

3000 DH5 10.8318 12.1110 4.2924e-007 0.0012 1.0012 10.5028 11.2275 1.0757e-006 0.0029 1.0029

4000 DH5 10.7095 11.7746 6.0878e-007 0.0016 1.0017 10.4289 11.0380 1.3104e-006 0.0035 1.0036

DH5 10.3340 10.7993 1.6805e-006 0.0045 1.0046 5000 10.4329 11.0482 1.2965e-006 0.0035 1.0035

6000 DH1 10.3046 10.7266 1.8129e-006 3.9150e-004 1.0004 10.1897 10.4464 2.4287e-006 5.2445e-004 1.0005

7000 DH5 10.1934 10.4555 2.4057e-006 0.0065 1.0065 10.6822 11.7010 6.5722e-007 0.0018 1.0018

8000 DH5 10.3028 10.7220 1.8215e-006 0.0049 1.0050 10.5417 11.3284 9.6840e-007 0.0026 1.0026

DH5 10.2259 10.5340 2.2163e-006 0.0060 1.0060 10000 10.5798 11.4283 8.7277e-007 0.0024 1.0024

12000 DH3 10.1509 10.3535 2.6760e-006 0.0039 1.0039 10.6979 11.7433 6.2894e-007 9.2034e-004 1.0009

DH1 10.7604 11.9134 5.2701e-007 1.1383e-004 1.0001 15000 10.5298 11.2975 1.0000e-006 2.1598e-004 1.0002

17000 DH5 10.3784 10.9103 1.4968e-006 0.0041 1.0041 10.8600 12.1899 3.9546e-007 0.0011 1.0011

bersambung …

218

… sambungan

DH5 10.6405 11.5892 7.3825e-007 0.0020 1.0020 20000 10.2091 10.4932 2.3128e-006 0.0063 1.0063

23000 DH5 10.8537 12.1721 4.0284e-007 0.0011 1.0011 10.5936 11.4645 8.4046e-007 0.0023 1.0023

DH5 10.3798 10.9139 1.4912e-006 0.0040 1.0041 25000 10.7833 11.9766 4.9354e-007 0.0013 1.0013

27000 DH3 10.4966 11.2113 1.0939e-006 0.0016 1.0016 10.8998 12.3020 3.5201e-007 5.1522e-004 1.0005

DH1 10.2523 10.5982 2.0727e-006 4.4760e-004 1.0004 30000 10.8757 12.2342 3.7771e-007 8.1582e-005 1.0001

33000 DH5 10.8216 12.0827 4.4205e-007 0.0012 1.0012 10.6449 11.6009 7.2932e-007 0.0020 1.0020

DH1 10.7373 11.8503 5.6272e-007 1.2154e-004 1.0001 35000 10.1365 10.3193 2.7732e-006 5.9883e-004 1.0006

37000 DH5 10.8180 12.0725 4.4674e-007 0.0012 1.0012 10.6602 11.6419 6.9888e-007 0.0019 1.0019

DH5 10.0118 10.0271 3.7639e-006 0.0102 1.0103 40000 10.8939 12.2854 3.5814e-007 9.7080e-004 1.0010

43000 DH5 10.3420 10.8192 1.6459e-006 0.0045 1.0045 10.2897 10.6899 1.8836e-006 0.0051 1.0051

DH5 10.1991 10.4692 2.3714e-006 0.0064 1.0065 45000 10.2987 10.7120 1.8406e-006 0.0050 1.0050

47000 DH1 10.3412 10.8173 1.6492e-006 3.5617e-004 1.0004 10.5341 11.3086 9.8856e-007 2.1351e-004 1.0002

DH1 10.6614 11.6451 6.9652e-007 1.5044e-004 1.0002 50000 10.2844 10.6768 1.9095e-006 4.1237e-004 1.0004

53000 DH1 10.7271 11.8226 5.7920e-007 1.2510e-004 1.0001 10.3093 10.7381 1.7912e-006 3.8682e-004 1.0004

DH1 10.4692 11.1410 1.1771e-006 2.5421e-004 1.0003 55000 10.0648 10.1503 3.3091e-006 7.1450e-004 1.0007

57000 DH1 10.8385 12.1297 4.2098e-007 9.0928e-005 1.0001 10.5681 11.3974 9.0123e-007 1.9465e-004 1.0002

59000 DH1 10.5226 11.2787 1.0198e-006 2.2025e-004 1.0002 10.8801 12.2466 3.7288e-007 8.0538e-005 1.0001

DH3 10.9883 12.5555 2.7062e-007 3.9611e-004 1.0004 60000 10.5828 11.4361 8.6566e-007 0.0013 1.0013

63000 DH5 10.1730 10.4063 2.5325e-006 0.0068 1.0069 10.9797 12.5307 2.7767e-007 7.5276e-004 1.0008

65000 DH1 10.2714 10.6450 1.9740e-006 4.2629e-004 1.0004 10.2523 10.5982 2.0727e-006 4.4760e-004 1.0004

70000 DH5 10.8757 12.2342 3.7771e-007 0.0010 1.0010 10.7373 11.8503 5.6272e-007 0.0015 1.0015

89990 DH1 10.8939 12.2854 3.5814e-007 7.7355e-005 1.0001 10.1991 10.4692 2.3714e-006 5.1210e-004 1.0005

219

LAMPIRAN B

PASANGAN OPTIMAL PARAMETER (R, B) DARIPADA JURASSIC PARK MENGIKUT NOMBOR KERANGKA (2-PAUTAN, 1-HOP) –

DENGAN PENCIRIAN

Paket teruas – dengan pencirian No. kerangka Jenis

paket Parameter

bentuk α

Kadar bit, r (bps)

Saiz timba, b

(bit)

Kehilangan paket, p (%)

Lengah, d

(s) 1000 DH5 1.0002 723200 26883 3.72 0.0372 2000 DH5 1.0005 723200 26869 3.72 0.0372 3000 DH5 1.0005 723200 26869 3.72 0.0372 4000 DH5 1.0002 723200 26885 3.72 0.0372 5000 DH5 1.0010 723200 26847 3.71 0.0371 6000 DH1 1.0023 172800 13106 7.58 0.0758 7000 DH5 1.0001 723200 26887 3.72 0.0372 8000 DH5 1.0005 723200 26869 3.72 0.0372 10000 DH5 1.0003 723200 26878 3.72 0.0372 12000 DH3 1.0018 585600 24130 4.12 0.0412 17000 DH5 1.0009 723200 26853 3.71 0.0371 20000 DH5 1.0005 723200 26871 3.72 0.0372 23000 DH5 1.0005 723200 26869 3.72 0.0372 25000 DH5 1.0004 723200 26876 3.72 0.0372 27000 DH3 1.0013 585600 24150 4.12 0.0412 30000 DH1 1.0028 172800 13098 7.58 0.0758 33000 DH5 1.0009 723200 26853 3.71 0.0371 35000 DH1 1.0035 172800 13087 7.57 0.0757 37000 DH5 1.0004 723200 26876 3.72 0.0372 40000 DH5 1.0004 723200 26876 3.72 0.0372 43000 DH5 1.0008 723200 26855 3.71 0.0371 45000 DH5 1.0002 723200 26883 3.72 0.0372 47000 DH1 1.0047 172800 13067 7.56 0.0756 50000 DH1 1.0035 172800 13087 7.57 0.0757 53000 DH1 1.0070 172800 13028 7.54 0.0754 55000 DH1 1.0023 172800 13106 7.58 0.0758 57000 DH1 1.0028 172800 13098 7.58 0.0758 59000 DH1 1.0035 172800 13087 7.57 0.0757 60000 DH3 1.0018 585600 24130 4.12 0.0412 65000 DH1 1.0070 172800 13028 7.54 0.0754 70000 DH5 1.0003 723200 26878 3.72 0.0372 80000 DH5 1.0003 723200 26878 3.72 0.0372 89990 DH5 1.0003 723200 26878 3.72 0.0372

220

LAMPIRAN C

PASANGAN OPTIMAL PARAMETER (R(X), B) DARIPADA JURASSIC PARK MENGIKUT NOMBOR KERANGKA (2-PAUTAN, 1-HOP) –

DENGAN PENCIRIAN

Paket teruas – dengan pencirian No. kerangka Jenis

paket Parameter

bentuk α

Kadar bit berkesan,

R(X) (bps)

Saiz timba, b

(bit)

Kehilangan paket, p

(%)

Lengah, d

(s)

1000 DH5 1.0002 700740 26462 3.78 0.0378 2000 DH5 1.0005 700200 26869 3.72 0.0372 3000 DH5 1.0005 700740 26869 3.72 0.0372 4000 DH5 1.0003 700740 26544 3.77 0.0373 5000 DH5 1.0010 700740 26427 3.77 0.0377

10000 DH5 1.0003 700740 26457 3.78 0.0378 15000 DH1 1.0020 169630 12991 7.66 0.0766 20000 DH5 1.0005 700740 26451 3.77 0.0377 25000 DH5 1.0004 700740 26456 3.78 0.0378 30000 DH1 1.0028 169630 12978 7.65 0.0765 35000 DH1 1.0035 169630 12966 7.64 0.0764 40000 DH5 1.0004 700740 26456 3.78 0.0378 45000 DH5 1.0002 700740 26456 3.78 0.0378 50000 DH1 1.0035 169630 12966 7.64 0.0764 55000 DH1 1.0023 169630 12986 7.66 0.0766 60000 DH3 1.0018 581430 24044 4.14 0.0414 65000 DH1 1.0034 169630 12966 7.65 0.0765 70000 DH5 1.0009 700740 26455 3.79 0.0397 80000 DH5 1.0003 700740 26460 3.72 0.0372 89990 DH5 1.0004 700740 26452 3.78 0.0378

221

LAMPIRAN D

PENGHAMPIRAN MODULASI GFSK KE ATAS BPSK

The modulation adopted in both BT and HomeRF is GFSK. It is not straightforward to simulate precisely a GFSK link in a simple way. For this reason, in the present paper, the performance of HomeRF and BT are analyzed considering a BPSK modulation with coherent detection. The reason why a BPSK modulation format has been chosen is due to the fact that a modulation similar to GFSK, GMSK, is usually simulated as if it were a BPSK link. The theoretical basis for this approximation is that any M-ary CPM signal (an MSK signal represents a sub-class of binary partial-response CPM signals with modulation index equal to 0.5) may be exactly decomposed into the sum of a few PAM waveforms. Obviously, it is not trivial to derive the real performance of a GFSK link from that of a BPSK link. Nevertheless, the analysis of the results obtained for the BPSK case can certainly be considered indicative of the behavior of the corresponding GFSK one. Finally, if the performance of a coherent system (the BPSK link here simulated) degrades in some way when a nonzero delay spread is present in the link, it is obvious to expect a degradation also in a noncoherent system (the simple frequency discriminator receiver in Bluetooth or HomeRF), since a noncoherent system is more sensitive to intersymbol interference than a coherent one. The simulation results presented in Section 2 consider the case of a BPSK link over a Rayleigh fading channel. The transmitted bits are grouped in packets and a packet is comprised of a preamble and a payload containing the information to be transmitted. The preamble is a sequence of 200 bits known at the receiver and ensures a good estimate of the channel phase. Each packet is convolved with a different channel realization. Each channel realization is independent from the other and, within a packet, the channel is considered timeinvariant (i.e., zero Doppler spread). The considered channels are comprised of one path (flat fading) or two equal-powered paths with a delay spread τ equal to 50 and 100 nanoseconds. In order to obtain statistically meaningful results, packets necessary to ensure at least 100 errors, with a minimum of 104 packets, were generated. For the case of two paths, the following technique has been employed: 1. A Fast Fourier Transform (FFT) of the transmitted data is performed. 2. The obtained sequence is then delayed in the frequency domain by τ ns using

the well know expression: τπτ fjefXfZtxtz 2)()()()( −=→−=

3. Convolution with the channel is performed in the frequency domain by multiplying the delayed sequence obtained in step 2) with the FFT of the channel realization

4. The Inverse FFT (IFFT) operation performed on the sequence obtained in step 3) finally yields the observation sequence.

Finally, no equalization is performed at the receiver’s side. The receiver, after estimating the phase of the channel exploiting the preamble, performs a one shot coherent detection via a minimum Euclidean distance decision device that outputs the detected data.

222

LAMPIRAN E

PENERBITAN

Dua kertas-kerja telah dibentangkan di peringkat antarabangsa untuk mengemukakan idea penyelidikan. Butiran tajuk kertas kerja dan maklumat persidangan adalah seperti berikut:

Tajuk kertas-kerja Maklumat persidangan

1. Intelligent Routing in Bluetooth-based Sensor Network

International Conference on Intelligent Systems (ICIS’05), CD-ROM Paper ID ICIS-424. 1 – 3 Disember 2005, Sunway Lagoon and Resort Hotel. Universiti Teknologi PETRONAS

2. Optimal Link Cost Computation for QoS Routing in Bluetooth Ad Hoc Network

4th International Conference on Information Technology in Asia (CITA’05), hlm. 86-92. 13 – 15 Disember 2005, Hilton Hotel, Kuching, Sarawak. Universiti Malaysia Sarawak