Phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn RED (Phát hiện sớm ngẫu nhiên) thực hiện phát hiện tắc nghẽn và loại bỏ gói tin ngẫu nhiên từ bộ đệm. Hình 3.3 mô tả nguyên lý hoạt động của hàng đợi RED. Hàng đợi RED chứa một module dự
báo tắc nghẽn và module hiện trạng (Profile) loại bỏ gói tin là các thành phần trung tâm của RED [4]
Hình 3. 3. Nguyên lý hoạt động của hàng đợi RED
Chức năng chính của module dự báo tắc nghẽn là làm thế nào để ƣớc lƣợng đƣợc hay đánh giá đƣợc hành vi của lƣu lƣợng trong bộ đệm theo thời gian và phát hiện khả năng tắc nghẽn. Cách tiếp cận đơn giản nhất là dựa vào chiều dài hàng đợi (N) và xác định trạng thái tắc nghẽn dựa trên cơ sở hàng đợi bị đầy hay không bằng cách so sánh với kích thƣớc bộ đệm hàng đợi (B).
Một phƣơng pháp khác đƣợc sử dụng để dự đoán tắc nghẽn dựa trên thuật toán thời gian trung bình của hàng đợi, đầu ra của module dự đoán tắc nghẽn là chiều dài hàng đợi trung bình trọng số (ηN). Mặc dù nó phản ánh độ dài hàng đợi hiện thời, nhƣng ηN không phải là chiều dài hàng đợi thực tế mà là phép đo cho hiện tƣợng tắc nghẽn. Gọi α là phần trăm bộ đệm bị đầy và đƣợc tính theo công thức sau: B N (3.1)
x Gói tin bị loại bỏ ngẫu nhiên
Module dự đoán tắc nghẽn (Congestion Prediction Module)
Module hiện trạng loại bỏ gói tin (Packet Drop Profile)
Loại bỏ gói (Packet Drop) x x Chiều dài hàng đợi (N) % bộ đệm đầy (α) Xác suất loại bỏ gói tin (p) Chiều dài hàng đợi N Kích thƣớc bộ đệm B Các gói tin đi vào
Các gói tin đi ra
Hiện trạng loại bỏ gói tin là module tiếp theo của hàng đợi RED. Một gói tin có khả năng bị loại bỏ đƣợc xác định dựa trên “hiện trạng loại bỏ gói tin”. Hình 3.4 minh họa hiện trạng loại bỏ gói tin trong RED.
Hình 3. 4. Loại bỏ gói tin RED theo xác suất p
Hệ trục tọa độ bao gồm phần trăm bộ đệm đầy α, và khả năng loại bỏ gói tin p. Các gói tin không bị loại bỏ và RED chƣa đƣợc kích hoạt khi α nhỏ hơn giá trị chặn dƣới αmin thì xác suất loại bỏ là 0, thêm gói tin mới vào hàng đợi. RED đƣợc kích hoạt khi α vƣợt quá αmin.Nếu α vƣợt quá giá trị chặn trên αmax thì xác suất loại bỏ gói là 1, gói tin mới đến bị loại bỏ, hàng đợi bắt đầu thực hiện chế độ “cắt bớt phần đuôi” ảo. Chế độ “cắt bớt phần đuôi” là “ảo” trên hàng đợi có nghĩa là hàng đợi thực thi chế độ này trong khi bộ đệm có thể chƣa đầy hoàn toàn, bởi vì α không phải là phần trăm bộ đệm đầy thực sự. Nếu α nằm trong giới hạn αmin và αmax thì đánh dấu hoặc loại bỏ gói tin ngâu nhiên tùy theo hàm xác suất p.
Hiện trạng loại bỏ gói tin có 3 thừa số: αmin, αmax, và hàm khả năng loại bỏ gói p = f(α). Mức độ của các tham số loại bỏ gói tin có thể điều khiển bởi 3 thừa số này. Để cho RED hoạt động tốt thì phải chọn các giá trị αmin và αmax và hàm xác suất p cho phù hợp. Giá trị αmin phải đủ lớn để đảm bảo rằng đƣờng liên kết dữ liệu đi đƣợc sử dụng với hiệu suất cao.
Xác suất loại bỏ gói tin p Không loại bỏ gói tin Loại bỏ ngẫu nhiên
Loại bỏ gói tin mới đến (đuôi)
αmin αmax
RED kích hoạt RED kết thúc
% bộ đệm đầy α % bộ đệm
Mặc dù mô hình tuyến tính là cơ sở của phép tính xác suất cho RED, cần phải có những hiệu chỉnh để tránh tình trạng phản ứng quá vội. Sở dĩ cần có những thay đổi là vì lƣu lƣợng trên mạng có thể đến theo kiểu burst (cụm) và gây ra những thay đổi quá nhanh của hàng đợi trong bộ định tuyến. Nếu RED sử dụng một mô hình tuyến tính đơn giản, những gói tin đến sau trong mỗi cụm sẽ bị gán xác suất cao cho khả năng bị loại bỏ (do chúng đến khi hàng đợi đã có nhiều gói tin). Tuy nhiên, bộ định tuyến không nên hủy bỏ những gói tin này một cách không cần thiết vì làm vậy sẽ tác động xấu đến hiệu suất của TCP. Nếu gặp một cụm ngắn, ít có khả năng phải loại bỏ các gói tin, do hàng đợi chƣa bị đầy. Tuy nhiên, RED không thể tạm hoãn việc hủy bỏ vô thời hạn bởi một cụm
dài sẽ làm đầy hàng đợi, kết quả chẳng khác nào chiến lƣợc cắt bớt phần đuôi và sẽ gây ảnh hƣởng đến toàn bộ mạng.