Chương 17: Những thay đổi của giải thuật ERICA Như đã đề cập từ trước, giải thuật ERICA+ là bổ sung cho giải thuật ERICA và có những thay đổi sau: + Độ tận dụng đường truyền không còn là mục tiêu cố đònh ở mức độ tận dụng đích TU như trong ERICA. Thay vào đó dung lượng đường truyền bằng tổng dung lượng ABR và dung lượng VBR. + Dung lượng ABR đích là một phân số của dung lượng tổng ABR: Dung lượng ABR đích f (T q ) x Dung lượng tổng ABR Hàm f (T q ) phải thỏa mản các điều kiện sau: a) f (T q ) 1, khi độ trễ hàng đợi T q = 0. Lúc này hàng đợi được phép tăng và T q có thể đạt đến T0, đây là giá trò ngưỡng. Cách chọn lựa đơn giản là giữ giá trò này bằng 1. Hàng đợi tăng do các lỗi nhẹ trong đo lường. Một phương pháp khác là sử dụng một hàm tuyến tính với hệ số góc nhỏ. Chú ý rằng chúng ta không nên sử dụng hàm tăng mạnh (aggressive increase function). Do độ trễ hàng đợi là một thông số có tính biến động cao nên với một sự thay đổi nhỏ trong giá trò độ trễ có thể gây ra sự thay đổi lớn trong phân cấp tốc độ và có thể dẫn đến mất ổn đòng. b) f (T q ) < 1 , khi độ trễ hàng đợi lớn hơn T0. Lúc này hàng đợi bắt buộc phải giảm và T q xuống T0. Bởi vì chiều dài hàng đợi tăng là do các chùm lưu thông nên so với trường hợp trên (ta dự đoán dung lượng cao hơn dung lượng có sẵn) trong trường hợp này ta cần một cơ chế điều khiển cứng rắn hơn. Do chúng ta dự đoán dung lượng thấp hơn dung lượng có sẵn nên phần dung lượng còn lại sẽ được sử dụng để rút hàng đợi. c) Nếu hàng đợi tăng vô tận thì chúng ta mong muốn f (T q ) về 0. Nhưng giá trò f (T q ) bằng 0 hoặc rất thấp thì dung lượng ABR không thể chấp nhận được; vì vậy chúng ta đặt một giá trò ngưỡng (cutoff value) trên dung lượng phân cấp để rút hàng đợi. Giá trò ngưỡng này được mô tả bởi thông số gọi là “hệ số giới hạn rút hàng đợi” QDLF (Queue Drain Limit Factor). Trong thực tế, QDLF = 0.5 là thích hợp. d) Khi độ trễ hàng đợi T q = To thì f (T q ) =1. Chúng ta có thể chọn f (T q ) là hàm bước (step function), đó là hàm giảm dung lượng theo từng bước (xuống đến giá trò ngưỡng) khi độ trễ hàng đợi vượt qua giá trò ngưỡng. Hàm bước được minh họa trong hình sau: Hình mô tả hàm bước cho ERICA+ Hàm bước có thể được thay thế bằng hàm tuyến tính từng đoạn như hình sau: Queue Delay T Parameters:{{a1,T1},{a2,T2}, ,{an-1,Tn-1},an} T2 T1 a3 a2 a1 Capacity Mutiplication Factor Hàm tuyến tính từng đoạn cho ERICA+ Hàm trễ sau đây được dùng thay cho cách dùng ngưỡng đơn để tăng và giảm dung lượng. Nó dùng một ngưỡng để tăng dung lượng và một ngưỡng khác để giảm dung lượng. Tuy nhiên, các hàm này đòi hỏi đa ngưỡng (đa thông số) do độ trễ hàng đợi có tính biến đổi cao. Hơn nữa, các ngưỡng là các điểm gián đoạn, có nghóa là hồi tiếp được đưa về nguồn sẽ rất khác nhau nếu hệ thống chuyển từ ngưỡng này sang ngưỡng khác. Tuy nhiên, chúng ta có thể dùng hàm chỉ với hai thông số cho hai vùng khác nhau: (0,Qo) và (Qo, vô cực). Hai hàm cung cấp sự điều khiển cứng rắn tốt nhất khi hàng đợi tăng theo dạng của hình hyperbol vuông góc (rectangular hyperbol) và hàm mũ âm T1 T2 Queue Delay T a1 a2 a3 Capacity Multiplication Factor Parameters:{{a1,T1},{a2,T2}, ,{an-1,Tn-1},an} a1 a2 T1 T2 Hysteresis Capacity Multiplication Factor Queue Delay T Parameters: {{a1,T1},{a2,T2}, ,{an-1,Tn-1},an} (negative exponentail), trong đó hàm hyperbol vuông góc là hàm đơn giản nhất. Bởi vì phần T < T0 yêu cầu điều khiển nhẹ hơn nên chúng ta có thể có một hàm hyperbol khác cho vùng đó; hàm này yêu cầu thêm một thông số cho vùng này. Giải thuật điều khiển hàng đợi sử dụng thời gian trì hoãn hàng đợi như một giá trò ngưỡng. Vì vậy, tù thuộc vào dung lượng hàng đợi có sẵn lúc này giá trò T0 chuyển sang hàng đợi Qo như sau: Qo = Tổng dung lượng ABR x T0 Trong phần sau, chúng ta sẽ chỉ xem xét Qo và hàng đợi mà Qo là một biến phụ thuộc vào dung lượng có sẵn. Thông số cố đònh là T0 và hàm điều khiển hàng đợi như sau: Qoxqa axQo Tqf )1( )( , khi q > Qo và Qoxqb bxQo Tqf )1( )( , khi 0 q Qo Chú ý rằng f(T q ) là một số nằm giữa 1 và 0 trong khoảng từ Qo đến vô cùng và nằm giữa b và 1 trong khoảng từ 0 đến Qo. Cả hai đường này giao nhau tại Qo và khi đó f(T q ) = 1. Hàm này có cận dưới là hệ số giới hạn rút hàng đợi QDLF. ) )1( ,()f(T Qoxqa axQo QDLFMaxq , Khi q > Qo Qo Queue Length q 1.00 Capacity Multiplication Factor Qoxqb bxQo Factor )1( Qoxqa axQo Factor )1( min F minFFactor Hình mô tả hàm điều khiển hàng đợi cho ERICA+ 3.1.4.9.7 nh hưởng của sự biến động lên giải thuật ERICA: ERICA+ tính toán dung lượng ABR đích là kết quả của f(T q ) và dung lượng ABR. Đây đều là hai thông số biến đổi (biến ngẫu nhiên) và kết quả của phép tính với hai biến ngẫu nhiên (ví dụ A và B) là một biến ngẫu nhiên có độ biến động lớn hơn A và B. Hồi tiếp trở nên ít tin cậy hơn khi dung lượng tăng. Ví dụ hệ số tải phụ thuộc vào dung lượng ABR và được sử dụng trong công thức để đạt công bằng max-min. Do giải thuật ERIAC+ thay đổi dung lượng ABR dựa trên chiều dài hàng đợi, công thức này cần phải chòu chòu đựng các thay đổi nhỏ trong hệ số tải. Thật vậy, công thức áp dụng hàm trễ để loại trừ biến động do hệ thống gây ra. Các kỹ thuật như hàm trễ và lấy trung bình có thể chòu đựng độ biến động nhỏ nên chúng ta cần giảm biến động trong dung lượng ABR đích. Trước hết chúng ta xem xét thông số dung lượng ABR. Thông số này được ước lượng sau mỗi khoảng thời gian trung bình. Một quá trình ước lượng đơn giản có thể kế thừa từ việc đếm số cell VBR được gửi, tính toán dung lượng VBR và trừ nó ra khỏi dung lượng đường truyền. Quá trình này có thể bò lỗi một cell trong một khoảng thời gian trung bình. Lỗi này có thể được tối thiểu bằng cách trọn khoảng thời gian trung bình dài hơn. Tuy nhiên dung lượng ABR đo được biến động ít hơn chiều dài hàng đợi tức thời. Đó là do trung bình biến động các mẫu ít hơn chính các mẫu đó và dung lượng ABR được lấy trung bình sau mỗi khoảng thời gian trong khi chiều dài hàng đợi thì không. Giá trò Q o = dung lượng ABR x T0 biến động giống như dung lượng ABR. Bây giờ chúng ta xem xét hàm f(T q ). Hàm này bò giới hạn dưới bởi QDLF và giới hạn trên bởi b. Vì vậy giá trò của nó nằm trong khoảng (QDLF, b) hoặc trong thực tế thì nằm trong khoảng (0.5,1.05).Hơn nữa nó cũng biến động do phụ thuộc vào chiều dài hàng đợi q và Q o . bởi vì hàm này có tỉ số giữa Q o và q nên nó biến động lớn hơn hai thông số này. Một phương pháp để giảm biến động là sử dụng giá trò trung bình của chiều dài hàng đợi (q), thay thế cho chiều dài hàng đợi tức thời. Chúng ta có thể đơn giản lấy trung bình hàng đợi tại điểm đầu và điểm cuối của khoảng thời gian đo lường. Cách lấy trung bình này thích hợp khi khoảng thời gian đo lường nhỏ. Nếu khoảng thời gian đo lường dài, một phương pháp lấy trung bình tốt hơn là lấy mẫu chiều dài hàng đợi trong suốt khoảng thời gian đó và lấy trung bình các mẫu này. Việc lấy mẫu hàng đợi có thể thực hiện ở chế độ nền Một phương pháp khác để giảm biến động là xác đònh hằng số Q o thay vì xác đònh To nếu độ trễ đích nằm trong khoảng nhấtlớnABRlượngDung Q nhấtnhỏABRlượngDung Q oo , có thể chấp nhận được. . dụng đích TU như trong ERICA. Thay vào đó dung lượng đường truyền bằng tổng dung lượng ABR và dung lượng VBR. + Dung lượng ABR đích là một phân số của dung lượng tổng ABR: Dung lượng ABR đích. Qo = Tổng dung lượng ABR x T0 Trong phần sau, chúng ta sẽ chỉ xem xét Qo và hàng đợi mà Qo là một biến phụ thuộc vào dung lượng có sẵn. Thông số cố đònh là T0 và hàm điều khiển hàng đợi như. Qoxqa axQo Tqf )1( )( , khi q > Qo và Qoxqb bxQo Tqf )1( )( , khi 0 q Qo Chú ý rằng f(T q ) là một số nằm giữa 1 và 0 trong khoảng từ Qo đến vô cùng và nằm giữa b và 1 trong khoảng từ 0 đến Qo.