Thuật toán lập lịch vòng có trọng số (WRR - Weighted Round Robin) [19] là thuật toán lập lịch mở rộng của thuật toán Round Robin, được thực hiện với những nguồn tài nguyên của các mạng là khác nhau. Thuật toán WRR là nền tảng cho một loạt các thuật toán lập lịch hàng đợi được thiết kế để giải quyết các hạn chế của thuật toán PQ (Priority Queuing) và thuật toán FQ (Fair Queuing).
Thuật toán WRR phục vụ một số lượng lớn các gói tin đã được tính toán trọng số (weight) của dữ liệu được chia theo trung bình kích thước gói tin từ hàng đợi kết nối không rỗng và được sử dụng để phân bổ băng thông giữa các trạm thuê bao SS.
Trong hàng đợi WRR, các gói tin đầu tiên được chiavào các lớp dịch vụ khác nhau (ví dụ, thời gian thực, tương tác và chuyển giao tập tin) và sau đó được gán vào một hàng đợi đặc biệt dành riêng cho lớp dịch vụ. Mỗi hàng đợi có thể được chỉ định một tỷ lệ khác nhau về băng thông và được phục vụ theo vòng thứ tự. Sau khi băng thông được chia theo trọng số, để tránh bị cạn kiệt băng thông, thuật toán WRR đảm bảo rằng hàng đợi có độ ưu tiên thấp hơn không bị từ chối truy cập vào bộ đệm và băng thông của đầu ra. Trongthuật toán WRR, mỗi hàng đợi sẽ có ít nhất một gói tin được lấy ra trong mỗi vòng dịch vụ. Để cung cấp các tỷ lệ chính xác của băng thông cho mỗi lớp dịch vụ, tất cả các gói tin trong hàng đợi phải có kích thước giống nhau hoặc kích thước trung bình các gói tin được biết trước. [19]
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Các gói tin được chia vào các lớp dịch vụ (hàng đợi) khác nhau. - Bước 2: Gán cho các hàng đợitỷ lệ băng thôngkhác nhau.
- Bước 3: Xử lý các gói tintheothuật toán lập lịch vòng RR.
Hàng đợi WRR hỗ trợ việc phân bổ băng thông khác nhau cho các lớp dịch vụ khác nhau:
- Cho phép hàng đợi băng thông cao hơn gửi nhiều hơn một gói đơn mỗi khi nó được truy cập trong một vòng dịch vụ.
- Cho phép mỗi hàng đợi chỉ được gửi một gói đơn mỗi khi nó được truy cập, nhưng để hàng đợi có băng thông cao hơn được truy cập nhiều lần hơn trong một vòng dịch vụ.
47
Hình 2.4: Minh họa thuật toán lập lịchWRR
Trong hình trên, hàng đợi lưu lượng thời gian thực và hàng đợi lưu lượng tương tác đều được phân bổ 25% băng thông đầu ra, còn hàng đợi lưu lượng chuyển giao tập tin được phân bổ 50%. Hàng đợi WRR hỗ trợ phân bổ băng thông có trọng số này bằng cách truy cập vào hàng đợi chuyển giao tập tin hai lần trong mỗi vòng dịch vụ.
- Để điều chỉnh nguồn tài nguyên mạng cho mỗi lớp dịch vụ, một số tham số có thể được điều chỉnh:
Độ trễ của các gói tin được đặt vào hàng đợi: được xác định bởi sự kết hợp của tỷ lệ mà các gói tin được đặt vào hàng đợi, độ dài hàng đợi, số lượng lưu lượng được lấy ra khỏi hàng đợi cho mỗi vòng dịch vụ, và số lượng các lớp dịch vụ khác được cấu hình trên cổng ra.
Độ trễ biến thiên jitter của các gói tin trong hàng đợi: được xác định bởi các biến đổi của sự chậm trễ trong hàng đợi, các thay đổi của sự chậm trễ trong các hàng đợi khác, và sự biến động của khoảng thời gian giữa các vòng dịch vụ.
Số lượng gói tin bị mất của mỗi hàng đợi: được xác định bởi sự kết hợp của tỷ lệ mà các gói tin được đặt vào hàng đợi, độ dài hàng đợi, sự xung đột, và lưu lượng được lấy ra từ hàng đợi tại mỗi vòng dịch vụ.
- Ưu điểm:
Khắc phục được hạn chế của FQ bằng cách lập lịch cho các lớp dịch có yêu cầu băng thông khác nhau.
Khắc phục được hạn chế của PQ bằng cách đảm bảo rằng tất cả các lớp dịch vụ có quyền truy cập cấu hình băng thông mạng để tránh bị thiếu băng thông, kể cả các hàng đợi có độ ưu tiên thấp hơn.
Điều khiển trên tỷ lệ phần trăm băng thông cổng đầu ra được phân bổ cho mỗi lớp dịch vụ.
48
Cung cấp cơ chế hiệu quả hỗ trợ việc cung cấp các lớp dịch vụ khác nhau cho một số dòng lưu lượng cao.
Công bằng và ổn định hơn cho các ứng dụng mạng so với sử dụng độ ưu tiên. Hàng đợi WRR dựa trên việc giảm tài nguyên là một cơ chế tốt hơn để kiểm soát tắc nghẽn từ chối. Từ chối cấp tài nguyên không chi chặn tất cả lưu lượng truy cập từ các lớp dịch vụ có độ ưu tiên thấp hơn mà còn gây trở ngại cho tất cả các tín hiệu liên quan.
- Hạn chế:
Hàng đợi WRR không hỗ trợ lập lịch phân bổ chính xác băng thông với các gói tin có chiều dài thay đổi. WRR chỉ có thể cung cấp chính xác tỷ lệ phần trăm băng thông cho mỗi lớp dịch vụ khi tất cả các gói dữ liệu trong tất cả các hàng đợi có cùng kích thước hoặc kích thước gói tin trung bình được biết trước. [19]
Ví dụ 1, giả sử có 4 hàng đợi sử dụng dịch vụ WRR, hàng đợi 1 được gán 40% băng thông đầu ra, hàng đợi 2 là 30%, hàng đợi 3 là 20% và hàng đợi 4 là 10%. Giả sử các gói dữ liệu trong tất cả các hàng đợi là 100 byte.
Hình 2.5: Minh họa thuật toán lập lịchWRR khi các gói tin có chiều dài cố định Cuối mỗi vòng dịch vụ, hàng đợi 1 đã truyền 4 gói (400 byte), hàng 2 truyền 3 gói (300byte), hàng 3 truyền 2 gói (200 byte) và hàng 4 truyền 1 gói (100 byte). Tức là tổng cộng 1000 byte được truyền đi trong vòng dịch vụ, hàng đợi 1 nhận được 40% băng thông, hàng đợi 2 nhận được 30%, hàng đợi 3 nhận được 20% và hàng đợi 4 nhận được 10%. Như vậy, hàng đợi WRR cung cấp một phân phối hoàn hảo của băng thông cổng đầu ra.
Tuy nhiên, nếu một lớp dịch vụ có chứa một gói tin có kích thước trung bình lớn hơn của lớp dịch vụ khác, các lớp dịch vụ với các gói kích thước trung bình lớn hơn có được nhiều băng thông cổng đầu ra hơn.
49
Hình 2.6: Minh họa thuật toán lập lịchWRR khi các gói tin có chiều dài thay đổi Ví dụ 2, giả sử có hàng đợi WRR được cấu hình chính xác như ví dụ 1. Giả sử, các gói trong hàng đợi 1 có kích thước trung bình là 100 byte, hàng đợi 2 là 200 byte, hàng đợi 3 là 300 byte và hàng đợi 4 là 400 byte. Vào cuối mỗi vòng dịch vụ, hàng đợi 1 đã truyền được 4 gói (400 byte), hàng đợi 2 truyền 3 gói (600 byte), hàng đợi 3 truyền 2 gói (600 byte) và hàng đợi 4 truyền 1 gói (400 byte). Như vậy, tổng cộng 2000 byte đã được truyền đi trong một vòng dịch vụ, vậy thực tế, hàng đợi 1 nhận được 20% băng thông, hàng đợi 2 nhận 30%, hàng đợi 3 nhận được 30%, và hàng đợi 4 nhận 20%. Kết quả này không đúng với thông tin đầu vào.