Nghiên cứu các phương pháp điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN

1 MỤC LỤC DANH MỤC TỪ, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Đường truyền thuê bao số bất đồng bộ API Asymmetric Digital Subcriber Line Additive Increase Additive Decrease Additive Increase Multiplicate Decrease Application Program Interface AGC Access Gateway Controller Bộ điều khiển cổng truy cập ARWND Advertised Receiver Window Cửa sổ nhận quảng bá ATM Asynchronoú Transfer Mode Mode truyền dị bộ CATV Community Antenna Television Truyền hình cáp ADSL AIAD AIMD Tăng cộng giảm cộng Tăng cộng giảm nhân Giao diện ứng dụng 2 CAVT Congestion – Avoidance Visulization Tool CSFQ Core-Stateless Fair Queueing CWND Congestion Window Công cụ mô phỏng tránh tắc nghẽn Xếp hàng bình đẳng không trạng thái ở router lõi Cửa sổ tắc nghẽn EC Efficiency Controller Bộ điều khiển hiệu quả ETCP Enhanced TCP TCP tăng cường EWA Explicit Window Adaptation Fair Bandwidth Allocation for TCP Fairness Controller IAD Sự tương thích cửa sổ rõ Phân bố băng thông hợp lý cho TCP Bộ điều khiển bình đẳng Tiện ích liên lạc không dây theo General System for Radio Service gói Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn Telecom cầu Integrated Access Decice Thiết bị truy cập tích hợp IP Internet Protocol Ipv6 Internet Protocol Version 6 Giao thức Internet phiên bản 6 Intergrated Service Digital Mạng số tích hợp đa dịch vụ Network International Telecommunication Hiệp hội viễn thông quốc tế Union FBA-TCP FC GPRS GSM ISDN ITU Từ viết tắt MGW MIAD MIMD MSS NGN PABX Tiếng Anh Giao thức Internet Tiếng việt Media Gateway Multiplicate Increase Additive Decrease Multiplicate Increase Multiplicate Decrease Maximum Segment Size Cổng truyền thông Next Generation Network Private Automatic Branch Exchange Mạng thế hệ sau PLMN Public Land Mobile Network POTS Plain Old Telephone Service Tăng nhân giảm cộng Tăng nhân giảm nhân Kích cỡ đoạn lớn nhất Tổng đài nhánh riêng tự động Mạng thông tin di động mặt đất công cộng Mạng điện thoại công cộng 3 QoS Public Switched Telephone Network Quality of Service Mạng chuyển mạch dữ liệu công cộng Mạng thoại chuyển mạch công cộng Chất lượng dịch vụ QSR Quick-Start Request Yêu cầu bắt đầu nhanh QS-TCP TCP Quick-Start TCP khởi đầu nhanh RED Random Early Detection Phát hiện sớm ngẫu nhiên RTT Round Trip Time Thời gian vòng truyền SVC Signalling Virtual Channel Kênh ảo cho báo hiệu TCP Transmission Control Protocol TDM Time Divison Multiplexing TFRC TCP-Friendly Rate Control Giao thức điều khiển truyền tải Ghép kênh phân chia theo thời gian Điều khiển tốc độ thân thiện TCP PSDN PSTN Public Switched Data Network TTL Telecommunications Management Mạng giám sát viễn thông Network Time – To –Live Thời gian tồn tại UDP User Datagram Protocol Giao thức gói người dùng VoIP Voice over IP Thoại trên IP XCP Explicit Control Protocol Giao thức điều khiển rõ TMN 4 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Quá trình diễn ra tắc nghẽn 2 Hình 1.2 Độ nhạy (responsiveness) và độ mịn (smoothness) Hình 2.1 Cửa sổ tắc nghẽn 7 12 Hình 2.2 Header chống tắc nghẽn trong gói dữ liệu/xác nhận XCP 16 Hình 2.3 Vùng router biên (E) và lõi (C) với khả năng CSFQ 21 Hình 2.4 Kết nối TCP đơn đi qua vùng router có khả năng CSFQ 24 Hình 3. 1 Hiện tượng xảy ra tắc nghẽn 28 Hình 3.2 Hiệu quả của việc điều khiển tắc nghẽn 29 Hình 3.3 Môi trường mạng hỗn tạp trong NGN 29 Hình 3.4 Hệ thống gồm n người dùng chia sẻ 1 mạng 34 Hình 3.5 AIDM hội tụ đến điểm tối ưu 39 Hình 3.6 AIAD không hội tụ 39 Hình 4.1 Tổng quan về NS dưới góc độ người dùng 41 Hình 4.2 Sơ đồ thuật toán tăng giảm 44 Hình 4.3 Giao diện công cụ mô phỏng thuật toán tăng giảm 45 Hình 4.4 Biểu đồ vector của thuật toán AIMD 46 Hình 4.5 Đồ thị biểu diễn theo thời gian 47 Hình 4.6 Biểu đồ theo vector thuật toán MIAD 47 Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn tốc độ theo thời gian 48 Hình 4.8 Thuật toán MIMD hội tụ nhanh đến đường hiệu quả 48 Hinh 4.9 Thuật toán AIMD khi RTT1 = 2 × RTT2 Hình 4.10 Topo mạng sử dụng trong quá trình mô phỏng 49 50 5 Hình 4.11 Hiệu quả sử dụng đường truyền cao 51 Hình 4.12 Hiệu quả vẫn bảo đảm khi 1 luồng ngừng truyền đột ngột. 52 Hình 4.13 cwnd hội tụ nhanh đến lượng chia sẻ hợp lý 52 Hình 4.14 Số gói tại hàng đợi nhỏ. 53 Hình 4.15 Biểu diễn cwnd của 2 loại lưu lượng TCP và XCP. 54 Hình 4.16 Hiệu quả khi có 1 luồng TCP 54 Hình 4.17 Trạng thái hàng XCP. 55 6 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây, các ngành công nghiệp đều phát triển mạnh mẽ và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ. Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng được yêu cầu cao hơn: Internet nhanh chóng được phổ biến, những đòi hỏi về dịch vụ IP (IP VPN...), xu thế tích hợp IP/ATM/MPLS cho mạng thông tin trục... đã dẫn đến sự cần thiết phải thay đổi công nghệ mạng. Đứng trước xu hướng đó, việc phát triển theo cấu trúc mạng thế hệ sau (NGN) với các công nghệ phù hợp là bước đi tất yếu của viễn thông thế giới và mạng viễn thông Việt Nam. NGN không phải là một mạng có cơ sở hạ tầng được xây dựng hoàn toàn mới mà nó được hình thành và phát triển trên nền tảng của các mạng thế hệ trước đó kết hợp với kỹ thuật chuyển mạch gói theo giao thức IP. Mạng viễn thông của các nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam đang chuyển dần đến mạng thế hệ sau NGN và tiến tới IP hóa (all-IP) với mục tiêu: mọi lúc – mọi nơi và bằng mọi phương tiện. Nhu cầu về các dịch vụ mạng ngày càng đa dạng, phong phú và đòi hỏi nhiều mức độ chất lượng dịch vụ khác nhau. Xu hướng phát triển là tiến tới hội tụ về mạng và hội tụ về dịch vụ. Tài nguyên mạng thì có giới hạn trong khi nhu cầu truyền thông tin ngày càng tăng. Chính vì vậy hiện tượng tắc nghẽn mạng là khó tránh khỏi. Để giải quyết vấn đề này có hai hướng giải quyết tổng quát nhất, đó là: • Tăng tài nguyên của mạng (mở rộng nút mạng, tăng các tuyến truyền dẫn, tăng băng thông của mạng…) • Điều khiển chống tắc nghẽn mạng. Với cách thứ nhất chi phí đầu tư lớn, làm thay đổi phần cứng của mạng và không thể thực hiện thường xuyên được. Cách thứ hai sử dụng các thuật toán, các giao thức để điều khiển chống tắc nghẽn mạng. Cách này đầu tư nhỏ, không ảnh hưởng đến phần cứng của mạng và 7 rất mềm dẻo linh hoạt và đây cũng là phương án khả thi, thích hợp với điều kiện ở Việt Nam. Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, được sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy giáo Ts. Nguyễn Chiến Trinh em đã nắm bắt được những kiến thức cơ bản về mạng NGN nói chung và vấn đề tắc nghẽn trong NGN nói riêng.Đến nay, em đã hoàn thành đồ án với đề tài “Nghiên cứu các phương pháp điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN”. Nội dung của bài được chia làm 4 phần chính: Chương 1 : Tổng quan về tắc nghẽn trong mạng Chương 2 : Các phương pháp điều khiển tắc nghẽn Chương 3 : Phương pháp điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN Chương 4: Mô phỏng phương pháp điều khiển tắc nghẽn Do đây là một đề tài phức tạp và trình độ hiểu biết còn nhiều hạn chế nên bài làm của em không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý của các thầy cô giáo để bài làm được hoàn thiện hơn. Hà Nội, tháng 8 năm 2015 Học viên Phùng Việt Phú 8 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TẮC NGHẼN TRONG MẠNG Nhu cầu về các dịch vụ mạng ngày càng đa dạng, phong phú và đòi hỏi nhiều mức độ chất lượng dịch vụ khác nhau. Xu hướng phát triển là tiến tới hội tụ về mạng và hội tụ về dịch vụ. Tài nguyên của mạng có giới hạn trong khi nhu cầu truyền thông tin ngày càng tăng, chính vì vậy mà hiện tượng tắc nghẽn mạng là khó tránh khỏi. Chương 1 trình bày về vấn đề tắc nghẽn, nguyên nhân phân loại cũng như các tiêu chí đánh giá phương pháp điều khiển tắc nghẽn. 1.1 Hiện tượng tắc nghẽn trong mạng 1.1.1 Nguyên nhân xảy ra tắc nghẽn Tắc nghẽn xảy ra do 1 số nguyên nhân sau: 1. Tràn bộ đệm: thường nút mạng được thiết kế với 1 bộ đệm lưu trữ có hạn. Nếu tình trạng nghẽn mạng kéo đủ dài, bộ đệm bị tràn, các gói sẽ bị mất hoặc trễ quá thời gian cho phép. Đây cũng là nguyên nhân giống như trong mạng truyền thống. 2. Lỗi do đường truyền vô tuyến. Các hiệu ứng môi trường như di động, che chắn, phading…gây ra mất gói, ảnh hưởng đến tắc nghẽn mạng. 3. Do nghẽn cổ chai: tại điểm đấu nối từ các mạng tốc độ thấp vào các mạng tốc độ cao. Đây là 1 trong những đặc điểm nổi bật của môi trường hỗn tạp NGN. 4. Nhu cầu băng thông cao của các dịch vụ đa phương tiện và các loại hình dịch vụ mới : dữ liệu, âm thanh và hình ảnh được tích hợp truyền trên 1 mạng duy nhất gây ra tắc nghẽn tại các đường truyền dẫn băng thông nhỏ. 5. Lưu lượng lớn, thay đổi đột biến và biến đổi động. 9 6. Tính biến động của mạng, topo mạng: Đây là một đặc tính mới của mạng NGN so với mạng truyền thống. Các nút mạng có thể dịch chuyển làm topo mạng thay đổi gây ra những biến đổi về phân chia lưu lượng trên mạng. 1.1.2 Nguyên lý chung của điều khiển tắc nghẽn Điểm gãy (knee) Điểm vách (cliff) Thông lượng (Throughput) Lưu lượng đầu vào (offered load) Hình 1.1 Quá trình diễn ra tắc nghẽn Quá tải làm thông lượng (throughput) suy biến như được chỉ ra trên hình 1.4. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa thông lượng với lưu lượng đưa vào (offered load). Ở mức lưu lượng đưa vào nhỏ (phía trái của điểm gãy - Knee), thông lượng tăng tuyến tính với lưu lượng đưa vào. Đó là lúc băng thông chưa sử dụng hết. Thông lượng lớn nhất khi lưu lượng đưa vào gần với băng thông thắt cổ chai (bottleneck bandwidth) và thông lượng tăng chậm tương ứng với kích thước dữ liệu trong bộ đệm. Khi lưu lượng đưa vào tiếp tục tăng, thông lượng giảm đột ngột từ điểm vách (Cliff) xuống một giá trị rất nhỏ, đó là lúc tất cả các luồng cùng gửi dữ liệu nhưng dữ liệu không được truyền đến phía nhận. Lúc đó, hầu hết các gói bị mất và hiện tượng tắc nghẽn xảy ra . Nguyên lý chung để điều khiển tắc nghẽn là: 10 - Duy trì điểm hoạt động của mạng luôn ở mức lưu lượng đưa vào nhỏ. - Đảm bảo cho các bộ đệm của bộ định tuyến không bị tràn. - Đảm bảo phía gửi dữ liệu nhanh mà phía nhận vẫn có thể xử lý, giúp sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả nhất. 1.2 Các phương pháp điều khiển tắc nghẽn 1.2.1 Các đặc điểm chung Các phương pháp điều khiển chống tắc nghẽn có thể được phân loại dựa trên các đặc điểm chung như sau: • Điều khiển tiếp nhận (Admission control): cho phép một kết nối mới chỉ khi mạng có thể đáp ứng một cách thích hợp. Trong pha thiết lập kết nối có chứa một tập các mô tả về lưu lượng (tốc độ truyền dẫn cực đại, tốc độ truyền dẫn trung bình, trễ cực đại cho phép…). Mạng chỉ cho phép người sử dụng truy nhập đến chỉ khi nào có đủ tài nguyên sẵn sàng trên mạng. Ngược lại, yêu cầu kết nối bị từ chối. Mạng giám sát, kiểm soát các luồng lưu lượng để xem liệu người dùng có tuân theo các mô tả về lưu lượng không. • Kiểm soát (Policing): Kiểm tra kết nối nào vi phạm các mô tả về lưu lượng để đưa ra xử lý trừng phạt bằng cách: 1) Xóa các gói vi phạm mô tả 2) Gán cho chúng quyền ưu tiên thấp hơn • Điều khiển luồng lưu lượng (Flow control) là những hoạt động của mạng để tránh xảy ra tắc nghẽn. Ngoài ra điều khiển lưu lượng còn nhằm sử dụng tối ưu tài nguyên mạng để đạt được một hiệu suất mạng thực sự. 1.2.2 Phân loại Theo các đặc điểm chung nêu trên, các phương pháp điều khiển tắc nghẽn có thể được phân loại như sau: 11 Điều khiển tắc nghẽn vòng hở (Open-loop congestion control) là sự kết hợp của điều khiển tiếp nhận, kiểm soát và nguyên lý thùng rò (leaky bucket). Trong đó không có thông tin phản hồi từ mạng hoặc phía nhận. Điều khiển chống tắc nghẽn vòng kín (Close-loop congestion control) là dựa trên trạng thái của mạng với sự giám sát tắc nghẽn và điều khiển lưu lượng dựa trên thông tin phản hồi. Trong đó, thông tin phản hồi có thể là: • Phản hồi ẩn (implicit feedback) nguồn phát sử dụng thời gian chờ (time-out) để xác định liệu có xảy ra tắc nghẽn hay không. Ví dụ: điều khiển chống tắc nghẽn trong TCP thực hiện theo kiểu này. • Phản hồi rõ (explixit feedback) một số bản tin tường minh được gửi đến nguồn phát. Điều khiển theo tốc độ: điều khiển một cách trực tiếp tốc độ truyền tại phía gửi (nguồn gửi tin). Điều khiển theo kích thước cửa sổ: điều khiển gián tiếp tốc độ truyền thông qua việc thay đổi kích thước cửa sổ (số gói tin hoặc số byte tồn tại ở đó). 1.3 Các tiêu chí đánh giá phương pháp điều khiển tắc nghẽn Trong phần này đề xuất một số tiêu chí đánh giá cơ bản nhất dựa trên cơ sở những tiêu chí truyền thống, song có xem xét đến những đặc tính của môi trường mạng mới NGN. Những tiêu chí cơ bản nhất dùng cho phân tích, đánh giá các phương pháp điều khiển chống tắc nghẽn bao gồm: 1.3.1 Tính hiệu quả (Efficient) Tính hiệu quả được định nghĩa là tỉ số giữa tổng tài nguyên phân phối cho các ứng dụng và tổng tài nguyên mong muốn tại điểm Knee của mạng [10], nghĩa là trước thời điểm mạng xảy ra bão hòa. Nếu Xgoal biểu thị mức lưu lượng đưa vào 12 mong muốn tại điểm Knee, X(t) biểu thị tổng tài nguyên phân phối cho các ứng dụng, nghĩa là X (t ) = ∑ xi (t ) , thì tính hiệu quả được xác định bởi tỉ số: η= X (t ) X goal (1.1) ( X (t ) < X ) ( X (t ) > X ) goal Quá tải goal hay dưới mức tải đều không mong muốn và được coi là không có hiệu quả như nhau. Thuật toán hiệu quả khi η tiến gần tới 1, nghĩa là X(t) tiến gần tới Xgoal. Chú ý, tính hiệu quả chỉ có liên quan đến tổng lượng phân phối và do đó 2 lượng phân phối khác nhau có thể cả hai đều hiệu quả miễn là tổng lượng phân phối là gần đến “goal”. Sự phân bố của tổng lượng phân phối giữa các người dùng được đo bởi chỉ tiêu bình đẳng. 1.3.2 Tính bình đẳng (Fairness) Khi nhiều người dùng chia sẻ tài nguyên, tất cả người dùng trong cùng một lớp dịch vụ phải có chia sẻ như nhau về tài nguyên. Thường thì sự phân bổ không bằng nhau một cách chính xác, mức độ bình đẳng được đo bởi chỉ số bình đẳng. Chỉ số bình đẳng được định nghĩa khái quát trong như sau: (∑ x ) F ( x) = n(∑ x 2 i i 2 ) (1.2) Chỉ số này có các đặc tính sau đây: 0 ≤ F ( x) ≤ 1 • . Lượng phân phối bình đẳng (với tất cả lượng xi bằng nhau) có tính bình đẳng là 1 và lượng phân phối không bình đẳng (với tất cả các tài nguyên chỉ dùng cho một người) có tính bình đẳng là 1/n đạt đến 0 khi n tiến tới vô cùng. 13 Tính bình đẳng độc lập vào thang đo, tức là, đơn vị đo là không quan • trọng. Tính bình đẳng là hàm liên tục. Một vài sự thay đổi nhỏ trong lượng phân • bố cũng thấy trong tính bình đẳng. Nếu chỉ có k trong n người dùng chia sẻ tài nguyên như nhau với (n - k) • người dùng không nhận tài nguyên nào, thì tính bình đẳng là k/n. Ta có các đặc tính khác: Thuật toán bình đẳng khi F tiến gần tới 1. Tuy nhiên, chỉ số này chỉ biểu diễn tính bình đẳng giữa các người dùng mạng nói chung mà chưa thể hiện được bản chất đa dịch vụ trong mạng thế hệ mới. Trong mạng NGN sẽ có nhiều lớp dịch vụ khác nhau, sử dụng nhiều hệ giao thức vận chuyển khác nhau. Vì vậy, cần thiết phải đưa thêm hai chỉ số bình đẳng mới [2]: − Chỉ số bình đẳng giữa các giao thức cùng họ: F1 = θ i / θ j (1.3) trong đó θi và θj là thông lượng của các giao thức i và j cùng sử dụng cho một lớp ứng dụng. − Chỉ số bình đẳng giữa các giao thức khác họ: F2 = θi ωj (1.4) trong đó θi và ωj là thông lượng của các giao thức i và j khác họ sử dụng cho các lớp ứng dụng khác nhau. 1.3.3 Tính hội tụ (Convergence) Sự hội tụ được đánh giá bởi thời gian cần để hệ thống đạt đến trạng thái mong muốn từ một trạng thái xuất phát bất kỳ. Một cách lý tưởng, hệ thống đạt tới trạng thái đích nhanh và có biên độ dao động rất nhỏ xung quanh nó [10]. 14 Như vậy, tính hội tụ được đánh giá qua 3 yếu tố: • Trạng thái cân bằng tiệm cận với Xgoal . • Thời gian cần thiết để thuật toán hội tụ đến Xgoal . • Biên độ của dao động xung quanh giá trị Xgoal nhỏ dần. Thời gian để đạt được trạng thái cân bằng (equilibrium) xác định độ nhạy (responsiveness) và độ dao động xác định độ mịn (smoothness) của phương pháp điều khiển. Một cách lý tưởng, chúng ta muốn thời gian cũng như sự dao động phải nhỏ. Do đó, điều khiển với thời gian nhỏ và biên độ nhỏ của dao động gọi là nhạy hơn và mịn hơn, như trong hình 1.5. 1.3.4 Thời gian đáp ứng nhanh (Small response time) Thuật toán phải nhanh chóng phát hiện được tắc nghẽn và thời gian kể từ khi phát hiện tắc nghẽn đến khi có tác động của điều khiển chống tắc nghẽn phải càng nhanh càng tốt: Tresp ≤ Tgoal - trong đó Tgoal là cơ sở để so sánh các thuật toán điều khiển. Độ nhạy “Goal” Độ mịn Tổng lưu lượng mạng Thời gian Hình 1.2 Độ nhạy (responsiveness) và độ mịn (smoothness). 15 1.3.5 Độ mịn trong điều khiển (Smoothness) Trong thực tế, tác động của điều khiển không thể đưa hệ thống đến trạng thái mong muốn ngay lập tức. Vì vậy, các thuật toán điều khiển chống tắc nghẽn phải thiết kế sao cho tác động điều khiển có độ mịn cần thiết, tránh đưa hệ thống vào trạng thái mất ổn định thêm. Đại lượng để đo độ mịn có thể là hiệu số giữa lưu xi (t 2 ) − xi (t1 ) lượng tại 2 thời điểm điều khiển liên tiếp t1 và t2: hoặc hiệu số giữa X (t 2 ) − X (t1 ) tổng lưu lượng mạng tại 2 thời điểm điều khiển liên tiếp t1 và t2: . 1.3.6 Tính phân tán (Distributedness) Đây là điều cần thiết bởi vì một mô hình tập trung đòi hỏi thông tin đầy đủ về trạng thái của mạng cũng như các luồng riêng lẻ, và điều này là không thể không có đối với mạng cỡ lớn. Chẳng hạn, chúng ta muốn biết về các nhu cầu cá nhân hay toàn bộ. Thông tin này có thể hữu dụng tại nguồn tài nguyên. Tuy nhiên, truyền đạt thông tin này cho nhiều người dùng làm chúng ta quan tâm đến mào đầu (overhead), đặc biệt khi một người dùng có thể dùng vài nguồn tài nguyên (resource) tại cùng một thời điểm. Do đó, chúng ta phải quan tâm hàng đầu đến phương pháp điều khiển có thể thực hiện trong hệ thống thực và giả sử rằng hệ thống có lượng phản hồi ít nhất. Nó chỉ cho ta biết nơi nào là không đủ tải hay quá tải thông qua bit phản hồi nhị phân. Thông tin khác như X goal và số lượng người dùng cùng chia sẻ nguồn tài nguyên được giả thiết là không được biết bởi người dùng. Điều này hạn chế phương pháp khả thi. Như vậy, mô hình có thể xây dựng để đánh giá các phương pháp điều khiển chống tắc nghẽn cho mạng NGN có thể được thiết kế dựa trên sáu tiêu chí cơ bản nêu trên. 16 Kết luận chương Hiện tượng tắc nghẽn xảy ra trong mạng là vấn đề khó tránh khỏi, do đó điều khiển tắc nghẽn ngày càng trở nên cấp thiết. Chương 1 đã nêu tổng quan về nguyên lý, phân loại các phương pháp điều khiển tắc nghẽn, tiêu chí đánh giá những phương pháp điều khiển. 17 CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN Trong chương này, chúng ta sẽ hệ thống hóa lại một số phương pháp điều khiển tắc nghẽn điển hình nhất, phân tích đánh giá chúng dựa trên cơ sở những tiêu chí đã đề xuất trong chương 1. Đó là các phương pháp điều khiển tắc nghẽn truyền thống như DECbit, và một vài phương pháp mới như EWA, ETCP, FBATCP, QS- TCP để cải thiện hiệu suất hoạt động mạng. Trong đó đặc biệt đi sâu vào phương pháp điều khiển tắc nghẽn sử dụng TCP phổ biến hiện nay (đặc biệt là trong mạng Internet) và XCP là ứng cử viên cho mạng dựa trên cơ sở IP sau này. 2.1 Một số phương pháp điều khiển tắc nghẽn truyền thống 2.1.1 DECbit DECbit là một trong các mô hình điều khiển tắc nghẽn sớm nhất. Phương pháp này sử dụng phản hồi ẩn. Trong DECbit, mạng cung cấp thông tin phản hồi cho phép phía gửi điều chỉnh lưu lượng vào mạng. Các bộ định tuyến giám sát kích thước trung bình của hàng đợi trong khoảng thời gian được định nghĩa. Nếu độ dài trung bình của bộ đệm vượt quá ngưỡng (threshold) thì bộ định tuyến thiết lập một bit chỉ dẫn chống tắc nghẽn (gọi là DECbit) trong các gói tin để thông báo sự tắc nghẽn của mạng. Phía nhận gửi lại bit này trong thông báo nhận được đến phía gửi. Phía gửi giám sát các bit chỉ dẫn chống tắc nghẽn này để điều chỉnh kích thước của cửa sổ gửi như sau: Nếu xảy ra tắc nghẽn thì giảm đi theo phép nhân (nhân với 18 0,875), trong trường hợp ngược lại thì kích thước cửa sổ được tăng lên theo phép cộng. DECbit là phương pháp khá đơn giản và hữu hiệu. Tuy nhiên, căn cứ vào các tiêu chí nêu trên thì thuật toán này không đạt được tính hiệu quả vì lưu lượng bị gạt bỏ đáng kể (qua hệ số 0,875) dẫn đến thông lượng rất thấp. Ngoài ra, các tiêu chí về tính bình đẳng, độ hội tụ, độ mịn điều khiển cũng không đạt được. Thuật toán không phù hợp cho các ứng dụng mới trong NGN. 2.1.2 Điều khiển tắc nghẽn trong TCP TCP (Transmission Control Protocol) [11] là giao thức phổ biến nhất hiện nay cho truyền dữ liệu tin cậy trên Internet. Ngoài điều khiển chống tắc nghẽn ra, nó còn thực hiện chức năng khôi phục dữ liệu đã mất và quản lý kết nối. Điều khiển chống tắc nghẽn trong TCP thuộc loại điều khiển vòng kín phản hồi ẩn, TCP dựa vào mất gói để phát hiện tắc nghẽn. Nó có 2 cơ cấu để phát hiện ra mất gói. Đầu tiên, khi gói được gửi, phía gửi TCP khởi tạo bộ định thời. Nếu bộ định thời hết hiệu lực trước khi gói được xác nhận, TCP xem như gói bị mất. Thứ 2, khi phía nhận TCP nhận gói không đúng trật tự. Nó gửi xác nhận ACK cho gói mà nó nhận gần nhất. Ví dụ, giả sử phía nhận nhận gói từ 1 đến 5, và gói 6 bị mất. Khi phía nhận nhận gói 7, nó gửi dupack cho gói 5. Phía gửi TCP xét các sự tới của 3 bản sao phúc đáp (3 dupack) như dấu hiệu của 1 gói mất. Kết nối TCP qua 2 pha: khởi đầu chậm và pha AIMD. Hình 2.1 cho ta thấy quỹ đạo điển hình của cửa sổ chống tắc nghẽn.  Khởi đầu chậm: TCP đi vào mô hình khởi đầu chậm khi bắt đầu kết nối. Trong suốt quá trình khởi đầu chậm, phía gửi tăng tốc độ gửi theo hàm mũ. Cụ thể, khi bắt đầu khởi đầu chậm cửa sổ tắc nghẽn thiết lập là 1 đoạn, là MSS khởi tạo bởi phía gửi trong suốt giai đoạn thiết lập kết nối. Do đó, phía gửi gửi 1 đoạn và đợi cho tới khi phía nhận xác nhận nó. Một khi ACK đến phía gửi, phía gửi tăng cửa sổ chống tắc nghẽn của nó bởi 1, gửi 2 đoạn, và đợi ACK tương ứng. Mỗi khi ack đến, phía gửi có thể gửi 2 đoạn, 4 đoạn, ... gấp đôi lên dẫn đến tăng theo hàm mũ của cửa 19 sổ chống tắc nghẽn. TCP thoát khỏi khởi đầu chậm khi đoạn bị mất. Khi đó phía gửi giảm cửa sổ tắc nghẽn đi 1 nửa và đi vào giai đoạn AIMD. Hình 2.1 Cửa sổ tắc nghẽn  AIMD: Trong mô hình này, miễn là không có đoạn nào bị mất, phía gửi TCP tăng cửa sổ tắc nghẽn của nó bởi 1 MSS mỗi RTT. Khi gói bị mất, TCP giảm cửa sổ tắc nghẽn đi một nửa. Như kết quả, thông lượng biểu thị 1 dãy tăng cộng theo sau bởi giảm nhân. Trạng thái này thường được xem như “TCP sawtooth” hình 2.1. Điều khiển chống tắc nghẽn trong TCP có những nhược điểm cơ bản là: • Thông tin phản hồi là ẩn và vì vậy cửa sổ gửi luôn giảm đi một nửa khi xảy ra tắc nghẽn là không thực sự hiệu quả. • TCP không chia sẻ thông tin điều khiển, vì vậy các kết nối cùng một thời điểm đến cùng một đích (một trường hợp thường xảy ra với lưu lượng web) sẽ phải cạnh tranh, thay vì phối hợp để sử dụng băng thông mạng một cách hợp lý. • Đối với mạng đa dịch vụ, thuật toán điều khiển chống tắc nghẽn của TCP không đem lại tính bình đẳng cần thiết cho các ứng dụng. 20 • Đối với mạng có lưu lượng biến đổi động, biến đổi nhanh, điều khiển tắc nghẽn của TCP tỏ ra bất ổn định và không hội tụ. 2.2 Một số phương pháp điều khiển tắc nghẽn mới 2.2.1 EWA (Explicit Windows Adaptation) và FEWA (Fuzzy EWA) Phương pháp EWA (Explicit Window Adaptation) [2] dùng thông báo một cách rõ ràng đến phía gửi về băng thông còn khả dụng của các đường ra bằng cách sử dụng cơ chế điều khiển lưu lượng giống như trong TCP để truyền thông tin phản hồi từ các bộ định tuyến đến phía gửi. Sau mỗi khoảng đo i với thời gian tồn tại không đổi phụ thuộc vào băng thông của tuyến mà router có khả năng EWA được nối, chẳng hạn, 10ms, router với khả năng EWA đo độ dài hàng đợi hiện thời của nó Q i và tính toán độ dài hàng trung bình hiện thời Q i Qi , Q i . và độ dài hàng trung bình trước đó Qi −1 được dùng để tính toán cửa sổ gửi mới cho mỗi kết nối TCP đi qua router: Cửa sổ gửi = max{ MSS , α . log 2 ( B − Qi ).MSS } (2.1) Trong đó, B là độ dài hàng lớn nhất trong router (tức là, tại cùng 1 thời điểm nhiều nhất B+1 gói có thể lưu trữ và được chuyển đi trong router), MSS là kích cỡ đoạn của tất cả các kết nối TCP đi qua router, và α là hệ số động được tính toán như trong phần sau. B và Qi được biểu diễn theo số gói và MSS được biểu diễn theo số byte. Biểu thức thuật toán trong (2.1) được giới thiệu để phản ánh kết nối TCP với khởi đầu chậm và có thể gửi nhiều hơn 2 lần số đoạn trong khoảng thời gian vòng truyền kế tiếp (RTT- Round Trip Time). 21 α Hệ số có thể thay đổi trong đẳng thức (2.1) được giới thiệu để sử dụng tốt đường truyền nếu chỉ 1 vài kết nối TCP được truyền đoạn qua router. nhật mỗi milli giây như sau: α + ω up  α = f α , Qi = α .ω down ( ) α được cập < Qi > Qi (2.2) với Qi = 127 1 Q i −1 + Qi 128 128 Giá trị khởi tạo của hệ số sử dụng cộng) và ω down α (2.3) ωup được thiết lập là 1, tham số (để giảm bằng cách nhân với α ( để tăng ) được thiết lập lần lượt là 1/8 và 31/32, độ dài hàng đợi ngưỡng dưới và ngưỡng trên trung bình được thiết lập đến 20% và 60% của độ dài hàng B. Cửa sổ gửi đã tính toán được truyền đến mỗi TCP phía gửi bằng cách hiệu chỉnh cửa sổ thông báo phía nhận trong xác nhận TCP. Router (có khả năng TCP) chỉ giảm cửa sổ khi cần thiết, nhưng không tăng để duy trì điều khiển luồng điểm nối điểm của TCP. Cửa sổ gửi = min{cửa sổ gửi, cửa sổ thông báo phía nhận} (2.4) Với thông tin phản hồi tắc nghẽn rõ, TCP phía gửi có thể phản ứng lại thích hợp với tải hiện thời trong router hơn nó có thể với cơ cấu khác, chẳng hạn, ECN (Explicit Congestion Notigication) hay RED (Random Early Detection). EWA cho thấy các kết quả hoạt động tốt trong các bộ định tuyến có tải lớn, nhưng có một số vấn đề trong các bộ định tuyến hoạt động ở dưới mức tải trong hầu hết thời gian. Lý do nằm ở việc tính toán α, nó đặt quá nhiều vào trọng tải trước đó 22 của bộ định tuyến, vì vậy không thể phản ứng lại đủ nhanh đối với những thay đổi lớn của các điều kiện tải. Chính vì hạn chế đó EWA mờ (FEWA – Fuzzy EWA) đã phát triển, khác với EWA cũ chủ yếu ở việc tính toán α. FEWA sử dụng một bộ điều khiển mờ để tính α dựa theo giá trị hiện tại và một giá trị gần nhất của bộ đệm bộ định tuyến. Với các thay đổi này trong việc tính toán phản hồi bên trong bộ định tuyến, hiệu suất từ đầu cuối đến đầu cuối có thể đạt được lớn hơn so với EWA. 2.2.2 ETCP (Enhanced TCP) Ý tưởng của ETCP [5] là sử dụng phản hồi FEWA (dựa trên sự điều khiển thích ứng lưu lượng-AWND) để tính cửa sổ gửi mới (SWND). ETCP phía gửi không thực hiện chu trình bắt đầu chậm (slow start) và tránh tắc nghẽn (congestion avoidance), mà bắt đầu với 1 cửa sổ gửi khởi tạo và cập nhật cửa sổ gửi theo các cách sau: - Nếu cửa sổ gửi hiện tại lớn hơn cửa sổ điều khiển lưu lượng thì cửa sổ gửi mới được thiết lập bằng cửa sổ điều khiển lưu lượng: SWND ← AWND - Nếu cửa sổ gửi hiện tại nhỏ hơn cửa sổ điều khiển lưu lượng thì cửa sổ gửi được tính như sau: SWND ← SWND.( AWND / SWND ) 1 / SWND Với tính toán này cửa sổ của phía gửi ETCP được tăng theo hàm mũ để tiệm cận với cửa sổ điều khiển lưu lượng. Với các thay đổi nhỏ này có thể thu được sự cải thiện đáng kể về khả năng thực hiện. 2.2.3 XCP (Explicit Control Protocol) XCP là giao thức truyền thông liên quan đến TCP. Không như TCP, XCP cung cấp phản hồi chống tắc nghẽn rõ từ router có khả năng XCP đến XCP phía gửi. Do đó, XCP phía gửi có thể điều khiển cửa sổ gửi thích hợp hơn để đạt được 23 tính hiệu quả, bình đẳng, điều khiển tắc nghẽn có thể mở rộng qui mô và ổn định trong toàn mạng [7]. 2.2.3.1 Mào đầu chống tắc nghẽn. Mỗi gói dữ liệu của 1 kết nối XCP mang theo phần mào đầu chống tắc nghẽn (CH) hình 2.2. Hai giá trị đầu tiên, H_cwnd và H_rtt, được thiết lập bởi XCP phía gửi là cửa sổ chống tắc nghẽn hiện thời và RTT ước lượng hiện thời và giữ nó không đổi trong suốt quá trình truyền thông. Giá trị thứ ba, H_feedback, được dùng cho phản hồi chống tắc nghẽn của router. Nó được khởi tạo bởi XCP phía gửi đến giá trị tăng theo yêu cầu cửa sổ chống tắc nghẽn và có thể được điều chỉnh bởi router dựa vào 2 giá trị đầu và thuật toán điều khiển tính hiệu quả và bình đẳng thực hiện trong router. H_cwnd H_rtt H_feedback Hình 2.2 Header chống tắc nghẽn trong gói dữ liệu/xác nhận XCP Nếu XCP phía gửi có tốc độ gửi yêu cầu γ , giá trị khởi tạo cho H_feedback trong mào đầu có thể tính toán như sau: H _ feedback = ( γ .rtt − cwnd ) / số gói trong cửa sổ tắc nghẽn (2.5) Trong gói đầu tiên của kết nối XCP, H_feedback được khởi tạo bằng 0, khi XCP phía gửi có RTT ước lượng hiện thời không hợp lệ trong đường dẫn. XCP phía nhận sao chép mào đầu chống tắc nghẽn của gói dữ liệu đến sang xác nhận ACK và gửi xác nhận bao gồm mào đầu chống tắc nghẽn đến XCP phía gửi. Sau khi xác nhận ACK đến nơi, XCP phía gửi sửa lại cửa sổ chống tắc nghẽn mới theo phản hồi router chứa trong mào đầu chống tắc nghẽn: 24 cwnd = max{cwnd + H _ feedback , s} (2.6) với s là kích cỡ gói. 2.2.3.2 Bộ điều khiển chống tắc nghẽn. Như đã đề cập, bộ điều khiển chống tắc nghẽn trong router có khả năng XCP được chia thành điều khiển hiệu quả (EC) và điều khiển bình đẳng (FC) [8]. Nhiệm vụ của bộ điều khiển hiệu quả là tận dụng kết nối lớn nhất, tốc độ mất gói nhỏ nhất và hàng của đường dẫn ổn định. Chỉ đề cập đến EC khi lưu lượng đường truyền ổn định và không quan tâm sự bình đẳng giữa các luồng có lưu lượng ổn định. Đây là nhiệm vụ của bộ điều khiển bình đẳng. Dùng thông tin phản hồi chống tắc nghẽn trên mỗi kết nối hiện thời được tính toán bởi EC, FC tính thông tin phản hồi chống tắc nghẽn trên mỗi gói hiện thời cho mỗi luồng. Thông tin chống tắc nghẽn được chứa trong trường H_feedback của mào đầu chống tắc nghẽn trong tất cả các gói và truyền lại cho mỗi XCP phía gửi. Với mỗi kết nối, router duy trì bộ định thời điều khiển được thiết lập xấp xỉ đến giá trị RTT ước lượng trung bình của XCP phía gửi trên kết nối đó. Sau khi hết thời gian chờ (time-out) của bộ định thời điều khiển mỗi luồng, EC và FC được dùng để tính giá trị hiện thời của phản hồi điều khiển chống tắc nghẽn cho luồng XCP đi qua đường dẫn này. Các thuật toán điều khiển chống tắc nghẽn và điều khiển bình đẳng của bộ định tuyến XCP có đặc điểm là không đòi hỏi thông tin trạng thái của mỗi luồng. Thay vào đó, bộ định tuyến khai thác thông tin lưu lượng tổng bằng cách tích luỹ thông tin từ tất cả các gói truyền qua bộ định tuyến trong một khoảng thời gian nhất định. Trong phần sau, biểu thức toán học của phép tính EC và FC được trình bày.  Bộ điều khiển hiệu quả (EC) [7] Mục đích của bộ điều khiển hiệu quả là tăng tính sử dụng đường truyền trong khi tối thiểu hóa tốc độ mất gói và hàng đợi ổn định. Nó chỉ xét lưu lượng tổng và không chú ý đến tính hiệu quả cũng như luồng mà gói có liên quan. 25 EC tính số byte mà lưu lượng tổng tăng hay giảm theo mong muốn trong khoảng thời gian điều khiển (RTT trung bình). Phản hồi tổng φ (tính theo byte) được tính trong mỗi khoảng điều khiển: φ = α .d .S − β .Q (2.7) Với d là RTT ước lượng trung bình cho kết nối, S là băng thông dự trữ (spare bandwidth) của đường truyền được định nghĩa là hiệu số giữa tốc độ lưu lượng vào và dung lượng đường truyền. Và Q là kích cỡ hàng ổn định của đường truyền (tính theo bytes) với kích cỡ hàng không tiêu hao trong thời gian trễ truyền (đi và về). Q được ước tính như là giá trị nhỏ nhất trong tất cả kích cỡ hàng bởi vài gói. α và β là tham số hằng có giá trị lần lượt là tắc nghẽn tổng φ α = 0 .4 và β = 0.226 trong [6]. Phản hồi chống phải tỉ lệ với S, bởi nếu đường truyền sử dụng khôg đúng mức (S>0) hay tắc nghẽn (S0, lưu lượng của tất cả các luồng tăng giống nhau. X Người dùng 2 Người dùng n i xn y goal 43 Hình 3.4 Hệ thống gồm n người dùng chia sẻ 1 mạng Trong suốt khoảng thời gian, hệ thống xác định mức tải của nó và gửi phản hồi nhị phân y(t),với Nếu Nếu y (t ) = 0 ⇒ y (t ) = 1 ⇒ tăng tải giảm tải Những người dùng cùng hoạt động trong hệ thống và thay đổi (tăng hay giảm) yêu cầu bởi một lượng u i (t ) . Do đó, xi (t + 1) = xi (t ) + u i (t ) Sự thay đổi của u i (t ) (3.1) mô tả sự điều khiển của người dùng thứ i. Nó là hàm theo yêu cầu trước đó của người dùng và phản hồi hệ thống: u i (t ) = f ( xi (t ), y (t ) ) Do đó, ta có: xi (t + 1) = xi (t ) + f i ( xi (t ), y (t ) ) (3.2) 44  aI + bI xi (t ) xi (t + 1) =   aD + bD xi (t ) y (t ) = 1 ⇒ Tăng Giảm Chú ý rằng người dùng không biết được yêu cầu của người khác, và do đó, u i (t ) không thể là hàm của x j (t ), j ≠ i . Thông thường, hàm điều khiển f có thể là tuyến tính hay không tuyến tính. Tuy nhiên, trước hết chúng ta sẽ tập trung đến điều khiển tuyến tính. Hàm trạng thái (2.1) trở thành Ở đây, aI, bI, aD, bD là hằng số. Dưới đây là 4 trường hợp của hàm điều khiển: bI xi (t ) xi (t + 1) =  bD xi (t ) • y(t ) = 1 ⇒ Tăng Giảm Tăng nhân/giảm nhân (MIMD- Multiplicative Increase/Multiplicative Decrease) Với bI > 1 và 0 < bD < 1 . Mọi người dùng tăng nhu cầu bằng cách nhân yêu cầu trước đó với hệ số hằng (constant factor). Giảm cũng bằng cách nhân. • Tăng cộng/giảm cộng (AIAD- Additive Increase/ Additive Decrease) 45  aI + xi (t ) xi (t + 1) =   aD + xi (t ) y(t ) = 1 ⇒ Tăng Giảm (3.3) Ở đây, aI > 0 và aD < 0 . Tất cả người dùng tăng nhu cầu bằng cách cộng lượng hằng với nhu cầu trước đó. Giảm cũng bằng phép cộng. • • Tăng cộng/giảm nhân (AIMD- Additive Increase/Multiplicative Decrease)  aI + xi (t ) xi (t + 1) =  bD xi (t ) y(t ) = 1 ⇒ Tăng giảm (3.4) Tăng bằng cách cộng với lượng không đổi nhưng giảm bằng nhân hệ số hằng • Tăng nhân/giảm cộng (MIAD- Multiplicative Increase/Addative Decrease). bI xi (t ) xi (t + 1) =   aD + xi (t ) y(t ) = 1 ⇒ Tăng giảm (3.5) 46 Để đánh giá hiệu quả của những phương pháp điều khiển, chúng ta đề cập trong phần tiếp theo. 3.3.2 Biểu diễn thuật toán bằng vector (1) Phân bố x2 của người dùng 2 (2) (5) X0 (3) (6) (4) Phân bố x1 của người dùng 1 Khi xác định phương pháp điều khiển khả thi, chúng ta nên xem sự chuyển đổi trạng thái hệ thống như quỹ đạo trong không gian vector n chiều. Chúng ta xét phương pháp này trong trường hợp 2 người dùng, có thể xem như không gian 2 chiều. Trong đó: (1) Đường đồng đẳng (Equi-Fairness Line) (2) Đường bình đẳng (Fairness Line) 47 (3) Điểm tối ưu (Optimal point) (4) Đường hiệu quả (Efficiency Line) (5) Quá tải (Overload) (6) Không đủ tải (underload) Như hình 2.7, tài nguyên phân bố của 2 người dùng bất kỳ {x1 (t ), x 2 (t )} có thể biểu diễn như điểm {x1, x2 } trong không gian 2 chiều. Trong hình này, trục ngang mô tả phân phối (allocation) cho người dùng 1, và trục đứng mô tả phân phối cho người dùng 2. Tất cả sự phân phối với x 1+x2=Xgoal là phân phối có hiệu quả. Nó tương ứng với đường thẳng là “đường hiệu quả” (efficiency line). Tất cả phân phối mà x1= x2 là phân bố bình đẳng. Nó tương ứng với đường thẳng được gọi là “đường bình đẳng” (fairness line). Hai đường này cắt nhau tại điểm (X goal/2, Xgoal/2) là điểm tối ưu. Mục tiêu (goal) của phương pháp điều khiển là làm cho hệ thống đến hoạt động tại điểm này mà không quan tâm đến vị trí bắt đầu. Tất cả các điểm bên dưới đường hiệu quả mô tả hệ thống “không đủ tải”(underload) và một cách lý tưởng hệ thống sẽ yêu cầu người dùng tăng tải. Theo quan sát, chẳng hạn, điểm x 0=(x10, x20). Nguyên tắc tăng cộng tăng phân phối của cả 2 người dùng bởi a 1 tương ứng với việc 0 dịch chuyển dọc đường tạo với trục ngang góc 45 . Nguyên tắc tăng nhân tăng phân phối cho cả 2 người dùng bằng hệ số b 1 tương ứng với việc dịch theo đường nối điểm đó với gốc toạ độ. Tương tự, tất cả các điểm trên đường hiệu quả mô tả hệ 0 thống quá tải (overload) và giảm cộng mô tả bởi đường tạo với trục ngang góc 45 , khi giảm nhân được mô tả bởi đường nối điểm đó với gốc. Tính bình đẳng tại điểm bất kỳ (x1, x2) được cho bởi: F= ( x1 + x2 ) 2 ( 2 x12 + x 22 ) 48 Chú ý rằng nhân cả hai phân bố với hệ số b không thay đổi tính bình đẳng. Đó là, (bx1,bx2) có cùng tính bình đẳng với (x1, x2) cho tất cả các giá trị của b. Do đó, tất cả các điểm trên đường nối điểm đó với gốc có cùng tính bình đẳng. Chúng ta, gọi đường đi qua gốc là đường “đồng đẳng” (equi-fairness). Tính bình đẳng giảm khi độ dốc của đường này hoặc tăng lên trên hoặc giảm xuống dưới đường bình đẳng. Hình 2.8 cho ta thấy quỹ đạo của hệ thống 2 người dùng bắt đầu từ điểm x 0 dùng nguyên tắc điều khiển tăng cộng/giảm nhân. Điểm x 0 nằm dưới đường hiệu quả và do đó cả hai người dùng đều được yêu cầu tăng. Chúng di chuyển dọc đường 0 tạo với trục ngang góc 45 . Nó di chuyển đến x1 nằm trên đường hiệu quả. Người dùng được yêu cầu giảm và thực hiện phép nhân, tương ứng với việc chuyển động đến điểm gốc trên đường nối x 1 và gốc. Nó di chuyển đến điểm x 2, nằm dưới đường hiệu quả và lập lại theo chu kỳ. Chú ý rằng x 2 có tính bình đẳng cao hơn x 0. Do đó, với mỗi chu kỳ, tính bình đẳng tăng chậm, và cuối cùng, hệ thống hội tụ đến trạng thái tối ưu, dao động quanh điểm “goal”. Quỹ đạo tương tự có thể vẽ cho nguyên tắc điều khiển khác. Mặc dù không phải tất cả các nguyên tắc điều khiển đều hội tụ. Chằng hạn, hình 2.9 cho ta thấy quỹ đạo của nguyên tắc điều khiển tăng cộng/giảm cộng AIAD bắt đầu từ vị trí x 0. Hệ thống giữ chuyển động lùi và đến dọc theo đường qua điểm x 0, tạo với trục 0 ngang góc 45 . Với nguyên lý như thế, hệ thống có thể hội tụ đến hiệu quả, nhưng nó không bình đẳng. Phân bố x2 của người dùng 2 Đường bình đẳng Đường hiệu quả Phân bố x1 của người dùng 1 49 Hình 3.5 AIDM hội tụ đến điểm tối ưu Điểm làm việc dao động dọc đường này Phân bố x2 của người dùng thứ 2 Đường bình đẳng Đường hiệu quả Phân bố x1 của người dùng 1 Hình 3.6 AIAD không hội tụ Kết luận chương Chương này đã hệ thống các phương pháp điều khiển tắc nghẽn. Các phương pháp đó có thể triển khai dần và liệu hiệu suất của nó có giảm khi triển khai như thế không. Mỗi phương pháp hoạt động theo một nguyên tắc khác nhau và phù hợp với từng hoàn cảnh khác nhau. Theo ưu tiên, ứng cử viên đầy hứa hẹn cho việc điều khiển tắc nghẽn trong mạng cơ sở IP là XCP. Do đó, nó nên được nghiên cứu chi tiết trong các viễn cảnh và lưu lượng tải thay đổi khác nhau. Phần tiếp theo sẽ mô phỏng điều khiển tắc nghẽn dùng thuật toán tăng giảm trong các giao thức . 50 CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN Nội dung chương 4 mô phỏng thuật toán tăng giảm. Mục đích chính là phân tích sự hội tụ đến tính bình đẳng và hiệu quả của các thuật toán. Ở đây ta chỉ đề cập đến thuật toán tăng giảm tuyến tính, từ đó thấy rằng AIMD là thuật toán đảm bảo hội tụ đến tính hiệu quả và bình đẳng so với các thuật toán tăng giảm khác. Mô phỏng cho thuật toán này được phân tích trong 4.3.1. Ngoài ra chương 4 còn mô phỏng tính bình đẳng, hiệu quả của giao thức điều khiển tắc nghẽn TCP và XCP. Trên thực tế tính bình đẳng, hiệu quả còn chịu nhiều ảnh hưởng khác nhau như thời gian vòng truyền RTT không đồng nhất, sử dụng các dịch vụ khác nhau, số lượng luồng đang truyền dữ liệu,... Công cụ mô phỏng là NS2, kết quả mô phỏng là các đồ thị và minh họa mạng NAM được phân tích trong 4.3.2. 51 4.1 Phương pháp và công cụ mô phỏng 4.1.1 Phương pháp mô phỏng Trong đề tài này, sinh viên chọn phương pháp mô phỏng trên máy tính với CAVT và NS-2 (Network Simulation v.2) [9], [11]. CAVT là ứng dụng Java nhỏ được Michael Welzl xây dựng dựa trên biểu đồ vectơ Chiu/Jain đã được đề cập trong chương 2, nó cung cấp giao diện người dùng mà ta có thể thiết lập điểm bắt đầu và quan sát quỹ đạo tương ứng bằng cách kích chuột vào biểu đồ. Hình 4.1 Tổng quan về NS dưới góc độ người dùng • OTcl Script Kịch bản OTcl • Simulation Program Chương trình Mô phỏng • OTcl Bộ biên dịch Tcl mở rộng hướng đối tượng • NS Simulation Library Thư viện Mô phỏng NS • Event Scheduler Objects Các đối tượng Bộ lập lịch Sự kiện • Network Component Objects Các đối tượng Thành phần Mạng • Network Setup Helping Modules Các mô đun Trợ giúp Thiết lập Mạng • Plumbling Modules Các mô đun Plumbling • Simulation Results Các kết quả Mô phỏng 52 • Analysis Phân tích • NAM Network Animator Minh họa Mạng NAM 4.1.2 Chuẩn bị công cụ mô phỏng NS-2 được thiết kế để chạy trong môi trường Unix. Tuy nhiên, ta vẫn có thể cài đặt NS-2 trong Windows bằng cách dùng thêm chương trình Cygwin. Ở đây, sinh viên cài NS-2 trên Windows XP với Cygwin v1.5.24. Cài đặt gói phần mềm ns-allinone-2.32 phát hành ngày 03/09/2007 tại website http://nsnam.isi.edu/nsnam [12]. Trong gói phần mềm này đã bao gồm ns2.32, nam-1.13, otcl-1.13 và tclcl-1.19. Trong thư viện đã hỗ trợ cho mô phỏng của sinh viên. 4.2 Nội dung và kết quả mô phỏng 4.2.1 Mô phỏng thuật toán tăng giảm Như trong chương 2, tài nguyên phân bố của 2 người dùng bất kỳ {x1 (t ), x 2 (t )} có thể biểu diễn như điểm {x 1, x2 } trong không gian 2 chiều. Khi chúng ta đang hoạt động tại hay gần điểm gãy (Knee) (mạng có tài nguyên X goal) mọi tài nguyên yêu cầu bởi người dùng đều được chấp nhận. Thuật toán tăng giảm mong muốn hội tụ đến bình đẳng và hiệu quả, tức là x1+x2=Xgoal /2 53 Bắt đầu Nhập phân phối cho người dùng 1 (x1), người dùng 2 (x2), mức lưu lượng đưa vào tại x1=x2=Xgoal/2 Sai x1+x2>Xgoal Sai Dùng thuật toán tăng x’1=aI+bI.x1 x’2=aI+bI.x2 x1=x’1; x2=x’2 Hình 4.2 Sơ đồ thuật toán tăng giảm 54 Trong hình 4.3, trục Y (trục đứng) mô tả phân phối (allocation) cho người dùng 1 x1, và trục X (trục ngang) mô tả phân phối cho người dùng 2 x 2. Tất cả sự phân phối với x1+x2=Xgoal là phân phối có hiệu quả. Nó tương ứng với đường thẳng là “đường hiệu quả” (đường màu đỏ). Tất cả phân phối mà x 1= x2 là phân bố bình đẳng. Nó tương ứng với đường thẳng được gọi là “đường bình đẳng” (đường màu xanh). Hai đường này cắt nhau tại điểm (Xgoal/2, Xgoal/2) là điểm tối ưu. Mục tiêu của phương pháp điều khiển là làm cho hệ thống đến hoạt động tại điểm này mà không quan tâm đến vị trí bắt đầu. Tất cả các điểm bên dưới đường hiệu quả mô tả hệ thống “không đủ tải” và một cách lý tưởng hệ thống sẽ yêu cầu người dùng tăng tải. Tương tự, tất cả các điểm trên đường hiệu quả mô tả hệ thống quá tải. Hình 4.3 Giao diện công cụ mô phỏng thuật toán tăng giảm Khi ta chọn đồng bộ ngõ vào tức là 2 người dùng sử dụng thuật toán như nhau. Ta có thể thay đổi các hệ số tăng giảm a, b, thay đổi thời gian vòng truyền (là tổng thời gian mất do mạng khi phát gói đi từ luồng đến phía nhận và phát phúc đáp đến phía gửi). Phụ thuộc vào thuật toán lựa chọn, các hệ số thay đổi đến các giá trị cho phép. Thêm vào đó ta có thể vẽ đồ thị tốc độ người dùng theo thời gian, khoảng 55 cách đến điểm tối ưu và tạo ra file dưới dạng text để dùng với các công cụ vẽ đồ thị thông thường như xgraph hay gnuplot. Mô phỏng thuật toán AIMD và MIAD với 2 người dùng có cùng thời gian vòng truyền RTT=1s, khoảng thời gian mô phỏng là 50s, các hệ số a=0.1 và b=0.5. Giá trị x, y lần lượt là tốc độ của người dùng. Hình 4.4 Biểu đồ vector của thuật toán AIMD 56 Hình 4.5 Đồ thị biểu diễn theo thời gian Như vậy hình 4.4. và 4.5 cho ta thấy AIMD hội tụ nhanh đến điểm tối ưu và dao động quanh điểm này. Hình 4.6 Biểu đồ theo vector thuật toán MIAD 57 Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn tốc độ theo thời gian Theo kết quả trong hình 4.6 cho ta thấy thuật toán MIAD có thể hội tụ đến hiệu quả nhưng không hội tụ đến bình đẳng. Tương tự cũng như đối với thuật toán MIMD trong hình 4.8 nhưng ta thấy MIMD đảm bảo hội tụ đến hiệu quả nhanh hơn. Kết quả mô phỏng trong hình 4.7 càng cho thấy rõ tốc độ của 2 người dùng càng lúc càng chênh lệch và do đó khoảng cách đến điểm tối ưu càng xa. Hình 4.8 Thuật toán MIMD hội tụ nhanh đến đường hiệu quả 58 Như vậy với điều kiện mô phỏng ở trên (ngõ vào đồng bộ, RTT như nhau) trong tất cả các thuật toán tăng giảm tuyến tính, thuật toán AIMD là tốt nhất do nó bảo đảm hội tụ đến điểm tối ưu. Tuy nhiên, môi trường mạng thực tế rất phức tạp, các điều kiện trên khó xảy ra được. Với RTT khác nhau thì sự hội tụ cũng là rất khó. Trong hình 4.9 là mô phỏng thuật toán AIMD khi người dùng 1 có RTT gấp đôi RTT của người dùng 2, điều đó có nghĩa là mỗi lần người dùng 1 cập nhật tốc độ thì người dùng 2 cập nhật 2 lần. Hinh 4.9 Thuật toán AIMD khi RTT1 = 2 × RTT2 59 4.2.2 Mô phỏng XCP Như trong chương 3, XCP là giao thức truyền thông liên quan đến TCP. Không như TCP, XCP cung cấp phản hồi chống tắc nghẽn rõ từ router có khả năng XCP đến XCP phía gửi. Do đó, XCP phía gửi có thể điều khiển cửa sổ gửi thích hợp hơn để đạt được tính hiệu quả, bình đẳng, điều khiển tắc nghẽn có thể mở rộng qui mô và ổn định trong toàn mạng. Mục đích của phần này là mô phỏng để cho ta thấy rằng:  XCP hội tụ nhanh đến lượng phân bổ băng thông bị thắt cổ chai hợp lý.  XCP đạt hiệu quả sử dụng đường truyền cao.  XCP duy trì số gói tại hàng đợi nhỏ. Trong phần này ta sẽ mô phỏng 2 trường hợp: 3 luồng đều là XCP; 3 luồng XCP và 1 luồng TCP cùng tồn tại trong cùng một mạng có topo như hình 4.10. Các thông số trong mô phỏng:  Băng thông BW = 20Mb/s  Độ trễ delay = 10 ms  Kích thước hàng đợi qSize = 100 Kbytes Hình 4.10 Topo mạng sử dụng trong quá trình mô phỏng 60 4.2.1.1 Các luồng đều là XCP 3 nguồn 0, 1, 2 là 3 nguồn XCP lần lượt xuất phát từ 3 nút 0, 1, 2. Mô phỏng trực quan được thể hiện rõ trên cửa sổ NAM. Trong đó, cửa sổ monitors cho ta kích thước cửa sổ của các nguồn. Thời gian các luồng bắt đầu truyền được thể hiện trong cửa sổ dưới cùng. Hình 4.11 Hiệu quả sử dụng đường truyền cao Hình 4.11 cho ta thấy, hiệu quả sử dụng trên đường truyền tăng nhanh và duy trì tại điểm 1 điều này cho ta thấy hiệu quả sử dụng đường truyền của các luồng XCP trong mô phỏng trên là rất cao. 61 Hình 4.12 Hiệu quả vẫn bảo đảm khi 1 luồng ngừng truyền đột ngột. Như trong hình 4.12 ta thấy, khi có 1 đường truyền nhánh từ nút 0 đến router đến đây gặp nút thắt cổ chai và ngưng truyền tải tuy nhiên hiểu quả sử dụng vẫn luôn được đảm bảo. Hình 4.13 cwnd hội tụ nhanh đến lượng chia sẻ hợp lý 62 Trong hình 4.13 ta thấy, 3 luồng cwnd xuất phát tại 3 nút khác nhau và tại những thời điểm khác nhau, tuy nhiên chúng nhanh chóng hội tụ đến cùng một điểm và điểm này là lượng chia sẻ lưu lượng hợp lý nhất. Hình 4.14 Số gói tại hàng đợi nhỏ. Trong hình 4.14 là biểu đồ thể hiện trạng thái số gói tại hàng đợi ( Droptail ) của XCP. Với trục ngang là thời gian, trục đứng biểu thị số gói tại hàng đợi, ở các thời điểm khác nhau, ta có thể dễ dàng nhận thấy số gói tại hàng đợi là tương đối nhỏ, điều này nói lên lưu lượng tại các nút cổ chai là ổn định và đường truyền XCP được đảm bảo. 4.2.2.2 Khi XCP và TCP cùng tồn tại Trong trường hợp này, ta có 3 luồng XCP xuất phát từ 3 nguồn 0, 1, 2 (lần lượt ứng với các node 0, 1, 2 trong topo mạng hình 4.10) và luồng TCP xuất phát từ nút 0. Trong đó, thời gian các luồng bắt đầu truyền các đoạn dữ liệu được đưa ra trong cửa sổ dưới cùng trong NAM. Router có khả năng XCP sẽ phân biệt các luồng TCP và XCP và xếp hàng chúng 1 cách tách biệt nhau. 63 Hình 4.15 Biểu diễn cwnd của 2 loại lưu lượng TCP và XCP. Trong hình 4.15 thì màu vàng biểu thị cho luồng TCP được truyền đi tại nút 0. Các luống màu đỏ, xanh nhạt và danh dương biểu thị cho luồng XCP được truyền đi tại các nút lần lượt là 0,1,2. Ta có thể thấy 3 luồng XCP nhanh chóng hội tụ đến 1 điểm và đường truyền ổn định, trong khi đó luồng TCP không ổn định và biến thiên qua các thời điểm khác nhau. Hình 4.16 Hiệu quả khi có 1 luồng TCP 64 Khi có thêm 1 luồng TCP truyền từ nút 0, hiệu quả sử dụng router XCP được biểu thị trong hình 4.16 ở trên. So sánh với hình 4.12 thì có thể thấy, hiệu quả sử dụng không cao và ổn định như khi truyền 3 luồng XCP. Hình 4.17 Trạng thái hàng XCP. Như vậy, qua các kết quả mô phỏng như trên ta thấy XCP cho ta hiệu quả sử dụng đường truyền cao trong khi đảm bảo số gói tại hàng đợi nhỏ. Ngoài ra nó còn đảm bảo các luồng hội tụ nhanh đến điểm tối ưu. Giống như TCP, XCP là một giao thức điều khiển tắc nghẽn dựa trên cửa sổ. Phía nhận XCP tương tự như trong TCP chấp nhận khi thực hiện báo nhận gói tin, nó sẽ sao chép tiêu đề tắc nghẽn vào báo nhận của nó tuy nhiên luồng XCP nhanh chiếm băng thông đường truyền nhanh hơn TCP. Thực hiện XCP trong hệ thống đầu cuối là tương đối đơn giản. Chỉ thay đổi 1 ít trong mã nguồn của TCP phía gửi và TCP phía nhận để làm cho chúng có khả năng XCP. Trang bị bộ định tuyến với khả năng XCP khá tốn kém, sự phức tạp của XCP trong bộ định tuyến là tương đối cao. Tuy nhiên, XCP là ứng cử đầy hứa hẹn trong việc cải thiện điều khiển tắc nghẽn trong mạng cơ sở IP trong tương lai. 65 Kết luận chương Trong chương này, sinh viên mô phỏng thuật toán tăng giảm truyền thống để cho thấy thuật toán AIMD sử dụng trong các giao thức hiệu quả như thế nào. Từ đó sinh viên mô phỏng XCP với các ưu điểm về tính bình đẳng và hiệu quả trong khi sự mất gói là rất hiếm. Mặc dù XCP là một phương pháp hứa hẹn nhất trong số các phương pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến nhưng sự triển khai của XCP trong các mạng trên cơ sở IP hiện nay gặp khó khăn, bởi vì các hệ thống đầu cuối và các bộ định tuyến cần phải được trang bị các thuật toán điều khiển tắc nghẽn mới XCP. Hiệu năng của XCP trên mạng chỉ có thể đạt được nếu phần lớn các bộ định tuyến và các điểm đầu cuối được triển khai giải thuật XCP. 66 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỂ TÀI Đề tài đã trình bày được những khái niệm cơ sở về mạng NGN, các đặc trưng cũng như cấu trúc mạng. Bài toán điều khiển tắc nghẽn sử dụng các giao thức, thuật toán để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, đạt được hiệu suất mạng thực sự. Đặc biệt, đề tài tập trung nhiều vào các khía cạnh như sau:  Các tiêu chí đánh giá phương pháp điều khiển tắc nghẽn.  Các phương pháp điều khiển tắc nghẽn truyền thống và mới. Xây dựng các kịch bản mô phỏng từ phương pháp điều khiển tắc  nghẽn sử dụng XCP để đánh giá hiệu quả khi sử dụng giao thức này. Đây thực sự là ứng cử viên cho mạng dựa trên cơ sở IP. Tuy nhiên, điều khiển chống tắc nghẽn là 1 vấn đề phức tạp, nhất là khi mạng ngày càng phát triển rộng lớn, dịch vụ gia tăng nhanh, các dịch vụ mới ngày càng nhiều, số lượng người sử dụng tăng vọt và biến đổi động…Vì vậy đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót, cụ thể là:  Một số khái niệm, thuật ngữ mới chưa được thống nhất khi dịch thuật.  Chưa đề cập đến thuật toán tăng giảm phi tuyến và các thuật toán cải thiện thuật toán tăng giảm tuyến tính, chẳng hạn như EIMD.  Trong khuôn khổ đề tài, chỉ nêu mô phỏng XCP mà chưa đi sâu vào mô phỏng tất cả các phương pháp điều khiển tắc nghẽn  Chưa đề cập nhiều vấn đề khi sử dụng XCP trong thực tế như bảo mật, triển khai, ...  Phần mềm mô phỏng mạng NS-2 rất khó can thiệp một cách đầy đủ mà thường chỉ kế thừa và sử dụng tập lệnh của nó cung cấp. Một số hàm, thủ tục trong thư viện do NS-2 hỗ trợ không ổn định và không mô phỏng đầy đủ các hoạt động của giao thức thật sự; do vậy, kết quả mô phỏng thu được chỉ đạt được độ tin cậy tương đối. 67 Qua đề tài này, sinh viên mong muốn nắm bắt được nền tảng kiến thức về mạng thế hệ sau, điều khiển tắc nghẽn và sử dụng các giao thức điều khiển tắc nghẽn. Hiện nay, giao thức được sử dụng rộng rãi là TCP. Tuy nhiên, nó còn phù hợp khi tích hợp các dịch vụ vào một mạng thống nhất, yêu cầu của người dùng về chất lượng dịch vụ ngày càng cao. XCP là giao thức được cho là ứng cử viên sáng giá cho sự phát triển sau này, tuy nhiên còn có 2 câu hỏi lớn là: Liệu XCP có đảm bảo hiệu quả cho tất cả các dịch vụ hay không? Yêu cầu về router khi sử dụng XCP là rất cao, liệu chúng ta có nên triển khai XCP trong thực tế hay không? Khái niệm FXCP được đưa ra với FXCP dùng bộ điều khiển mờ (fuzzybased controller) liên quan đến bộ điều khiển dùng trong FEWA để thay thế cho bộ điều khiển hiệu quả trong router XCP. Liệu FXCP có tối ưu hơn XCP? Ngoài ra nhất thiết phải nghiên cứu sâu hơn nữa về các phương pháp điều khiển tắc nghẽn khác để ngày càng nâng cao hơn nữa hiệu quả của việc điều khiển tắc nghẽn trong NGN. Đó cũng là những hướng phát triển mà đề tài này vươn tới. 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cao Huy Phương, Hoàng Đăng Hải (2005), “Điều khiển chống tắc nghẽn trong các mạng NGN- toàn IP”. [2] Đoàn Trung Kiên (2012), All IP, công nghệ mạng thế hệ tiếp theo. [3] Bài giảng NGN, Học viện bưu chính viễn thông. [4] Hồ Đức Lĩnh (2011), Điều khiển tránh tắc nghẽn trong mạng IP. [5] Nguyễn Quý Minh Hiền, Mạng viễn thông thế hệ sau, Viện khoa học kỹ thuật bưu điện. [6] A. K. Jain and S. Floyd (2002) “Quick-start for TCP and IP”. [7] Dr.Subarna Shakya, Anup Sainju (2010), “ECN Congestion Control Mechanism in IP Networks”. [8] H.M. Shirazi (2009), “Smart Congestion Control in TCP/IP Networks”, “Journal of Information and Communication Technology”. [9] Michael Welzl CAVT (2003), “A Congestion Avoidance Visualization Tool ACM SIGCOMM Computer Communications Review”. [10] Peter Lang (2003) “Quality of Service Control in the Mobile Wireless Environments” [11] The NS Manual (VINT ProJect 05/2007). [12] The network simulator ns-2. http://www.isi.edu/nsnam/ns. [...]... cơ sở các phương pháp điều khiển tắc nghẽn trình bày trong chương 2, học viên sẽ trình bày khái quát về mạng NGN hiện nay từ đó đề xuất một phương pháp điều khiển tắc nghẽn có khả năng triển khai với hạ tầng mạng hiện nay Đồng thời nghiên cứu thuật toán được sử dụng trong phương pháp đó 36 3.1 Điều khiển tắc nghẽn trong môi trường mạng NGN 3.1.1 Khái niệm mạng NGN Khái niệm mạng NGN được nêu trong. .. đánh giá các phương pháp điều khiển chống tắc nghẽn cho mạng NGN có thể được thiết kế dựa trên sáu tiêu chí cơ bản nêu trên 16 Kết luận chương Hiện tượng tắc nghẽn xảy ra trong mạng là vấn đề khó tránh khỏi, do đó điều khiển tắc nghẽn ngày càng trở nên cấp thiết Chương 1 đã nêu tổng quan về nguyên lý, phân loại các phương pháp điều khiển tắc nghẽn, tiêu chí đánh giá những phương pháp điều khiển 17... nguyên tắc khác nhau và phù hợp với từng hoàn cảnh khác nhau Theo ưu tiên, ứng cử viên đầy hứa hẹn cho việc điều khiển tắc nghẽn trong mạng cơ sở IP là XCP Do đó, nó nên được nghiên cứu chi tiết trong các viễn cảnh và lưu lượng tải thay đổi khác nhau Phần tiếp theo sẽ mô phỏng điều khiển tắc nghẽn dùng thuật toán tăng giảm trong các giao thức 35 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG NGN Trong. .. CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN Trong chương này, chúng ta sẽ hệ thống hóa lại một số phương pháp điều khiển tắc nghẽn điển hình nhất, phân tích đánh giá chúng dựa trên cơ sở những tiêu chí đã đề xuất trong chương 1 Đó là các phương pháp điều khiển tắc nghẽn truyền thống như DECbit, và một vài phương pháp mới như EWA, ETCP, FBATCP, QS- TCP để cải thiện hiệu suất hoạt động mạng Trong đó... sâu vào phương pháp điều khiển tắc nghẽn sử dụng TCP phổ biến hiện nay (đặc biệt là trong mạng Internet) và XCP là ứng cử viên cho mạng dựa trên cơ sở IP sau này 2.1 Một số phương pháp điều khiển tắc nghẽn truyền thống 2.1.1 DECbit DECbit là một trong các mô hình điều khiển tắc nghẽn sớm nhất Phương pháp này sử dụng phản hồi ẩn Trong DECbit, mạng cung cấp thông tin phản hồi cho phép phía gửi điều chỉnh... toán điều khiển chống tắc nghẽn của TCP không đem lại tính bình đẳng cần thiết cho các ứng dụng 20 • Đối với mạng có lưu lượng biến đổi động, biến đổi nhanh, điều khiển tắc nghẽn của TCP tỏ ra bất ổn định và không hội tụ 2.2 Một số phương pháp điều khiển tắc nghẽn mới 2.2.1 EWA (Explicit Windows Adaptation) và FEWA (Fuzzy EWA) Phương pháp EWA (Explicit Window Adaptation) [2] dùng thông báo một cách...11 Điều khiển tắc nghẽn vòng hở (Open-loop congestion control) là sự kết hợp của điều khiển tiếp nhận, kiểm soát và nguyên lý thùng rò (leaky bucket) Trong đó không có thông tin phản hồi từ mạng hoặc phía nhận Điều khiển chống tắc nghẽn vòng kín (Close-loop congestion control) là dựa trên trạng thái của mạng với sự giám sát tắc nghẽn và điều khiển lưu lượng dựa trên thông tin phản hồi Trong đó,... chống tắc nghẽn của gói dữ liệu đến sang xác nhận ACK và gửi xác nhận bao gồm mào đầu chống tắc nghẽn đến XCP phía gửi Sau khi xác nhận ACK đến nơi, XCP phía gửi sửa lại cửa sổ chống tắc nghẽn mới theo phản hồi router chứa trong mào đầu chống tắc nghẽn: 24 cwnd = max{cwnd + H _ feedback , s} (2.6) với s là kích cỡ gói 2.2.3.2 Bộ điều khiển chống tắc nghẽn Như đã đề cập, bộ điều khiển chống tắc nghẽn trong. .. - trong đó Tgoal là cơ sở để so sánh các thuật toán điều khiển Độ nhạy “Goal” Độ mịn Tổng lưu lượng mạng Thời gian Hình 1.2 Độ nhạy (responsiveness) và độ mịn (smoothness) 15 1.3.5 Độ mịn trong điều khiển (Smoothness) Trong thực tế, tác động của điều khiển không thể đưa hệ thống đến trạng thái mong muốn ngay lập tức Vì vậy, các thuật toán điều khiển chống tắc nghẽn phải thiết kế sao cho tác động điều. .. (số gói tin hoặc số byte tồn tại ở đó) 1.3 Các tiêu chí đánh giá phương pháp điều khiển tắc nghẽn Trong phần này đề xuất một số tiêu chí đánh giá cơ bản nhất dựa trên cơ sở những tiêu chí truyền thống, song có xem xét đến những đặc tính của môi trường mạng mới NGN Những tiêu chí cơ bản nhất dùng cho phân tích, đánh giá các phương pháp điều khiển chống tắc nghẽn bao gồm: 1.3.1 Tính hiệu quả (Efficient) ... Chương : Tổng quan tắc nghẽn mạng Chương : Các phương pháp điều khiển tắc nghẽn Chương : Phương pháp điều khiển tắc nghẽn mạng NGN Chương 4: Mô phương pháp điều khiển tắc nghẽn Do đề tài phức... PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG MẠNG NGN Trong chương 3, sở phương pháp điều khiển tắc nghẽn trình bày chương 2, học viên trình bày khái quát mạng NGN từ đề xuất phương pháp điều khiển tắc nghẽn. .. dụng tài nguyên cách hiệu 1.2 Các phương pháp điều khiển tắc nghẽn 1.2.1 Các đặc điểm chung Các phương pháp điều khiển chống tắc nghẽn phân loại dựa đặc điểm chung sau: • Điều khiển tiếp nhận