3.4.1.1 Round Robin (RR)
Bên cạnh FIFO, Round Robin [6] có thể đƣợc xem nhƣ là kỹ thuật lập lịch đơn giản nhất. Round Robin công bằng gán sự cấp phát cho lần lƣợt từng kết nối một trong tất cả các kết nối. Bộ lập lịch Round Robin, cũng có thể đƣợc gọi là bộ lập lịch vòng tròn, phân chia công bằng các tài nguyên kênh cho tất cả các thành phần: các gói, các dữ liệu hay các cuộc gọi.
Kỹ thuật này phù hợp nếu các thuê bao có cùng lƣu lƣợng và các đặc điểm vô tuyến. Thực tế thì dựa vào các đặc điểm vô tuyến, sẽ xác định phƣơng pháp điều chế và mã hoá MCS (Modulation and Coding Scheme) đƣợc sử dụng. Vì thế nếu tất cả các thuê bao có cùng MCS và có cùng lƣu lƣợng, thì chúng cần lƣợng tài nguyên giống nhau và khi đó, bộ lập lịch RR có thể phù hợp trong các điều kiện đó. Tuy nhiên các điều kiện đó thƣờng không áp dụng trong ngữ cảnh WiMAX.
Hình 3.6 Bộ lập lịch Round Robin.
Khi xem xét đến sự công bằng cần phải quan tâm tới sự cấp phát là cho một số lƣợng gói một hay là cho một số lƣợng byte một. Trong trƣờng hợp sự cấp phát dựa trên các gói, thì các trạm với các gói lớn có một lợi thế không công bằng.
Ngoài ra, RR có thể không hoạt động đảm bảo trong trƣờng hợp khi mà sự cấp phát vẫn đƣợc tạo ra cho các kết nối mà có thể không có gì cả để truyền. Một vấn đề khác là khoảng thời gian đảm bảo công bằng nên là bao nhiêu ? Ví dụ nhƣ
Số hóa bởi Trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ để đạt đƣợc cùng một tốc độ dữ liệu trung bình, bộ lập lịch có thể cấp phát 100 byte cho mỗi khung trong vòng 10 khung, hay là cứ 1000 byte cho mỗi khung thứ 10.
3.4.1.2 Weighted Round Robin (WRR)
Bởi vì RR không thể đảm bảo QoS cho các lớp dịch vụ khác nhau, RR kết hợp với trọng lƣợng, Weighted Round Robin (WRR) [6], đƣợc áp dụng cho việc lập lịch trong WiMAX. Các trọng lƣợng có thể đƣợc sử dụng để điều chỉnh theo các yêu cầu về thông lƣợng và trễ. Về cơ bản, các giá trị trọng lƣợng tuân theo luật của độ dài hàng đợi, trễ gói hay số lƣợng slot cần. Các trọng lƣợng thay đổi động theo thời gian. Thứ tự lập lịch thƣờng đƣợc tự động tạo ra tuỳ theo trọng lƣợng của mỗi hàng đợi. Một ví dụ về sự thực thi thuật toán WRR đƣợc trình bày trong hình 3.7. Trong ví dụ này, có: 3 hàng đợi : A, B, C Trọng lƣợng của các hàng đợi A, B và C lần lƣợt bằng 2, 1 và 3 Chu kỳ reset bộ đếm Bộ lập WRR
Hình 3.7 Weighted Round Robin scheduler
Trong WiMAX, các kết nối có các thông số QoS khác nhau và các thuê bao sử dụng các phƣơng pháp điều chế và mã hoá MCS khác nhau. Mặt khác, các thuê bao thƣờng không có lƣu lƣợng giống nhau. Vì thế, các kết nối không cần phải có tài nguyên giống nhau. Bộ lập lịch WRR có thể phù hợp cho WiMAX bởi vì các giá trị khác nhau của trọng lƣợng có thể đƣợc gán cho các hàng đợi khác nhau, từ
Số hóa bởi Trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ đó đƣa vào các thuê bao các tài nguyên đƣợc yêu cầu khác nhau.
3.4.1.3 Deficit Round Robin (DRR)
Bộ lập lịch Deficit Round Robin [10] kết hợp một hạn ngạch cố định Qi (quantum) và một bộ đếm dƣ thừa DCi (deficit counter) vào mỗi luồng dịch vụ i. Khi bắt đầu một vòng mới, mỗi luồng dịch vụ i đƣợc tăng thêm vào DCi một lƣợng bằng Qi. Gói ở đầu của hàng đợi i là thích hợp để giải phóng khỏi hàng đợi nếu DCi lớn hơn hoặc bằng độ dài Li của gói đó. Trong trƣờng hợp này, DCi sẽ bị giảm đi một lƣợng bằng Li. Nếu gói vừa phục vụ là gói cuối cùng của hàng đợi thì DCi sẽ bị thiết lập về 0.
Một ví dụ về sự thực thi thuật toán DRR đƣợc trình bày trong hình 3.8 và trong ví dụ này, có :
4 hàng đợi, với các gói có kích thƣớc khác nhau Lƣợng Quantum Qi của mỗi hàng đợi bằng 500
Hình 3.8 Deficit Round Robin (1)
Khi bắt đầu, tất cả các bộ đếm DC đều đƣợc thiết lập về giá trị không. Con trỏ Round Robin trỏ vào hàng đợi đầu tiên trong danh sách các hàng đợi tích cực (là hàng đợi có ít nhất một gói trong hàng đợi). Khi hàng đợi đầu tiên đƣợc phục vụ, giá trị Q = 500 đƣợc cộng thêm vào giá trị của DC. Bởi độ dài của gói đầu tiên trong hàng đợi = 200 nhỏ hơn DC nên nó đƣợc phục vụ. Phần hạn ngạch còn lại sau khi hàng đợi đƣợc phục vụ đƣợc lƣu giữ trong DC.
Số hóa bởi Trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/
Hình 3.9 Deficit Round Robin (2)
Sau khi gửi gói có kích thƣớc 200, hàng đợi #1 có 300 bytes của phần hạn ngạch còn lại của nó. Nó không đủ để sử dụng cho lƣợt hiện tại bởi vì độ dài của gói tiếp theo là 750 bytes. Vì thế lƣợng 300 đó sẽ đƣợc chuyển tiếp sang lƣợt tiếp theo, và khi đó gói 750 bytes có thể đƣợc truyền bởi vì lƣợng DC mới = 300 (DC từ lƣợt trƣớc) + 500 (hạn ngạch mới) = 800 bytes.
Bộ lập lịch DRR yêu cầu một tốc độ tối thiểu dành trƣớc cho mỗi luồng dịch vụ trƣớc khi đƣợc lập lịch. Đặc điểm này có thể hữu dụng trong WiMAX bởi vì các thuê bao thƣờng yêu cầu một sự cấp phát một lƣợng tài nguyên tối thiểu. Ngoài ra bộ lập lịch DRR có thể hỗ trợ các gói có kích thƣớc thay đổi.
Nhƣợc điểm của bộ lập lịch DRR là phải biết đƣợc kích thƣớc gói trong hàng đợi. Nên chỉ có thể áp dụng cho các lƣu lƣợng đƣờng xuống downlink ; BS không biết về kích thƣớc gói tại SS. Ngoài ra bộ lập lịch DRR có thể không công bằng trong một khoảng thời gian ngắn.
3.4.1.4 Early Deadline First (EDF)
Thuật toán EDF [3] đƣợc thiết kế đặc biệt cho các lƣu lƣợng thời gian thực nhƣ là các lớp dịch vụ UGS, ertPS và rtPS. Với các lƣu lƣợng đó giới hạn trễ là thông số QoS chính và về cơ bản các gói với trễ không chấp nhận đƣợc sẽ bị bỏ đi. EDF cấp phát tài nguyên cho ngƣời dùng m* có thời gian lƣu trữ còn lại nhỏ nhất. Sự lựa chọn ngƣời dùng đƣợc schedule trong khung n theo hàm sau:
Số hóa bởi Trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Trong đó:
DB là trễ cho phép
Age là thời gian mà gói tin của ngƣời dùng lƣu lại trong lớp MAC Tt là thời gian cần thiết để truyền xong gói tin của ngƣời dùng.
Thuật toán EDF có thể đảm bảo các yêu cầu về trễ, nhƣng nó không đảm bảo sự công bằng, một số gói không đƣợc phục vụ sẽ bị bỏ đi.
3.4.1.5 Weighted Fair Queuing (WFQ)
Weighted Fair Queuing (WFQ) [13] là một bộ lập lịch phức tạp, đƣợc sử dụng cho các gói có kích thƣớc thay đổi. Nó cung cấp sự quản lý ƣu tiên lƣu lƣợng, tự động phân loại giữa các dòng lƣu lƣợng độc lập mà không cần một danh sách cho phép. Trong WFQ, các gói đƣợc phân loại theo luồng. Các gói với cùng địa chỉ IP nguồn, địa chỉ IP đích, cổng TCP hoặc UDP nguồn, cổng TCP hoặc UDP đích sẽ xác định các luồng. Về cơ bản, mỗi kết nối có một hàng đợi FIFO riêng của nó, và giá trị trọng lƣợng đƣợc gán động cho cho mỗi hàng đợi. Các tài nguyên đƣợc chia sẻ theo tỉ lệ của trọng lƣợng nhƣ thuật toán WRR. Với sự thay đổi động của trọng lƣợng, WFQ có thể đảm bảo tốc độ dữ liệu, trễ. Nhƣợc điểm chính của WFQ là sự phức tạp của nó.
Hình 3.10 Weighted Fair Queuing (WFQ)