Lược đồ AC

phần tài liệu tham khảo thứ 3 đó mụ tả rừ về lược đồ này. Trong lược đồ này, Aad và Castelluccia đó đề xuất ba kĩ thuật:

a. Hàm truyền lại tăng (Different Backoff increase function): mỗi mức ưu tiờn cú một hàm truyền lại tăng khỏc nhau. Việc gỏn một cửa sổ tranh chấp ngắn với một trạm cú mức ưu tiờn cao hơn đảm bảo rằng trong hầu hết mọi trường hợp, trạm cú mức ưu tiờn cao sẽ được ưu tiờn truy cập kờnh hơn trạm cú mức ưu tiờn thấp. Phương phỏp này thay đổi cửa sổ tranh chấp của mức ưu tiờn j sau i lần thử truyền như sau:

old i

j

new P CW CW = 2+ *

trong đú Pj là thừa số sử dụng để đạt được sự phõn biệt dịch vụ cú giỏ trị cao hơn cho cỏc trạm cú mức ưu tiờn thấp hơn. Kinh nghiệm chỉ ra rằng lược đồ này thực hiện tốt với lưu lượng UDP nhưng lại khụng tốt đối với lưu lượng TCP bởi vỡ tất cả cỏc gúi ACK của TCP cú cựng mức ưu tiờn, điều này ảnh hưởng đến cơ chế phõn loại dịch vụ.

b. DIFS phõn biệt : mỗi trạm cú DIFS khỏc nhau tuỳ theo mức ưu tiờn của chỳng. Trong IEEE 802.11, gúi tin ACK cú mức ưu tiờn cao hơn cỏc gúi dữ liệu. Một gúi ACK được gửi sau khi cảm nhận mụi trường trong khoảng thời gian SIFS, ngược lại mụi trường lan truyền được cảm nhận trong một khoảng thời gian dài hơn (bằng DIFS) để gửi một gúi dữ liệu. Cựng một ý tưởng đú được sử dụng để thiết lập ưu tiờn cho khung dữ liệu khi sử dụng lược đồ truy cập DCF. Trong hướng tiếp cận này, mỗi mức ưu tiờn cú một DIFS khỏc nhau, vớ dụ DIFSj+1 < DIFSj . Do vậy trước khi truyền một gúi, trạm cú mức ưu tiờn j+1 sẽ đợi cho một chu kỳ rỗi với khe thời gian dài DIFSj+1 ngắn hơn của trạm với mức ưu tiờn j. Để trỏnh va chạm xảy ra giữa cỏc khung cú cựng mức ưu tiờn, cơ chế truyền lại được duy trỡ theo cỏch mà kớch thước cửa sổ tranh chấp lớn nhất được thờm vào DIFSj = DIFSj-1 – DIFSj . Điều này đảm bảo rằng khụng cú trạm cú mức ưu tiờn j nào cú khung trong hàng đợi khi trạm cú mức ưu tiờn j-1 bắt đầu truyền.

Vấn đề chớnh trong lược đồ này là cỏc lưu lượng cú mức ưu tiờn thấp sẽ phải đợi miễn là trong hàng đợi cú cỏc khung với mức ưu tiờn cao. Bởi vậy, vựng ngẫu nhiờn lớn nhất (Random Range - RRj ) sau DIFSj cú thể được tạo ra lớn hơn DIFSj-1 – DIFSj. Trong trường hợp này, một gúi thất bại khi truy cập kờnh ở lần thử thứ nhất sẽ

bị giảm mức ưu tiờn sau vài lần thử liờn tiếp tuỳ thuộc vào giỏ trị của DIFS và RR. Kinh nghiệm chỉ ra rằng, sẽ khụng cú vấn đề truyền lại với TCP nhưng TCP ACK cũng sẽ giảm hiệu quả của sự phõn loại dịch vụ bởi ACK cú cựng mức ưu tiờn.

c. Độ dài khung lớn nhất biến đổi: mỗi trạm cú một độ dài khung lớn nhất khỏc nhau tuỳ theo mức ưu tiờn của chỳng, vỡ vậy một trạm cú mức ưu tiờn cao cú thể truyền nhiờu thụng tin hơn trạm cú mức ưu tiờn thấp. Để triển khai, hai khả năng cần được thảo luận: một là để huỷ bỏ gúi tin vượt quỏ độ dài khung lớn nhất được gỏn cho trạm và vấn đề cũn lại là việc phõn mảnh gúi tin vượt quỏ độ dài khung tối đa cho phộp. Cơ chế này được sử dụng để tăng cả sự độ tin cậy và sự phõn biệt của quỏ trỡnh truyền và làm việc tốt cho cả luồng TCP và UDP. Tuy nhiờn trong mụi trường cú nhiễu, gúi tin dài thường bị lỗi nhiều hơn cỏc gúi tin cú kớch thước nhỏ hơn và điều này làm giảm hiệu quả của sự phõn loại dịch vụ.

5.3.1.1.2. Lược đồ DFS

Để đảm bảo cả sự ưu tiờn và cụng bằng, Vaidya và Al đó đề xuất một lược đồ truy cập gọi là DFS (Distributed Fair Scheduling – cơ chế lập lịch cụng bằng phõn tỏn) trong đú sử dụng ý tưởng của SCFQ (Self Clocked Fair Queueing) trong miền khụng dõy. Trong DFS, quỏ trỡnh truyền lại (backoff) luụn luụn được khởi tạo trước khi truyền khung. Sự khỏc biệt với cơ chế DCF của 802.11 ở chỗ chu kỳ truyền lại được tớnh toỏn như một hàm số của kớch thước gúi tin và trọng số của trạm. Hàm số này cú thể ở dạng tuyến tớnh, hàm số mũ hoặc bỡnh phương.

Vớ dụ, trong lược đồ tuyến tớnh, chu kỳ truyền lại được thiết lập tỷ lệ thuận với kớch thước của gúi tin (l) và tỷ lệ nghịch với trọng số của trạm (φ ). Cụng thức cú

dạng: ⎣ ⎦ ⎥⎦⎥ ⎢⎣ ⎢ = p* Scaling_ factor*l/φ B

trong đú Scaling_factor được sử dụng để điều chỉnh chu kỳ truyền lại đến một giỏ trị thớch hợp và p là một biến ngẫu nhiờn chuẩn trong khoảng [0.9, 1.1]. Điều này khiến cho những trạm cú trọng số thấp sinh ra chu kỳ truyền lại dài hơn so với cỏc trạm cú trọng số cao, bởi vậy sẽ cú mức ưu tiờn thấp hơn. Sự cụng bằng đạt được bởi việc cú tớnh đến kớch thước của gúi, điều này khiến cho những luồng với kớch thước gúi tin nhỏ hơn thường được gửi thường xuyờn hơn. Nếu va chạm xuất hiện, một chu kỳ truyền lại mới sẽ được tớnh toỏn sử dụng giải thuật truyền lại gốc của IEEE 802.11 DCF. Tuy nhiờn do sự phức tạp nờn giải thuật này gặp giới hạn trong việc triển khai.

5.3.1.1.3. Lược đồ VMAC

Dựa trờn DCF, Campbell và Al đề xuất một đỏnh giỏ về chất lượng dịch vụ hoàn toàn phõn tỏn, giỏm sỏt súng radio và tiếp cận quản lý giỏm sỏt để hỗ trợ sự phõn loại dịch vụ. Giải thuật MAC ảo (Virtual MAC – VMAC) giỏm sỏt kờnh radio và ước lượng mức dịch vụ cú thể đạt được cục bộ. VMAC tiến hành thống kờ mức MAC cú liờn quan đến chất lượng dịch vụ như trễ, biến thiờn trễ, đụng độ gúi và mất gúi. Giải thuật VMAC hoạt động ở chế độ song song trong cỏc trạm mobile nhưng nú khụng quản lý việc truyền cỏc gúi tin thực sự như trong MAC. Điều này lý giải tại sao gọi là MAC ảo. Ưu điểm của VMAC là nú cú thể ước lượng thống kờ cú sắp thứ tự so với thống kờ hiệu năng thứ nhất (first-order performance statistics) mà khụng gặp trở ngại lớn. Theo cỏch này, cỏc phương phỏp phõn tớch và quản lý lưu lượng phức tạp cú thể được ỏp dụng. Hơn nữa giải thuật nguồn ảo cú thể được ứng dụng để ước lượng chất lượng dịch vụ ở mức ứng dụng. Nguồn ảo (Virtual Source – VS) cho phộp tham số ứng dụng được tối ưu tương ứng với điều kiện động dựa trờn đường cong trễ ảo (virtual delay curves). Mục tiờu cuối cựng của VMAC là để ước lượng cỏc tham số QoS trong kờnh radio được chớnh xỏc, đảm bảo vỡ cỏc vấn đề cú liờn quan đến sự phõn loại dịch vụ là chưa đủ cho cỏc dịch vụ thời gian thực. Hơn nữa, lược đồ này sử dụng sự phõn loại định thời truyền lại: CWminhigh−pri < CWminlow−pri,

pri high

CWmax − < CWmaxlow−pri

a. Khi những giải thuật ảo phõn tỏn được ỏp dụng để quản lý giỏm sỏt kờnh radio thỡ trạng thỏi ổn định toàn cục được duy trỡ mà khụng cần đến sự quản lý tài nguyờn tập trung phức tạp.

b. Sự phõn loại trễ cú thể được tăng bởi sự tăng khe hở giữa CWminhigh−pri và

pri low

CWmin− , nghĩa là giảm CWminhigh−pri và tăng CWminlow−pri

Điều này dẫn đến việc sẽ giảm trễ với lưu lượng ưu tiờn mức cao và tăng trễ lờn với cỏc lưu lượng ưu tiờn mức thấp so với trước đú. Tuy nhiờn , một sự khụng thuận lợi với lược đồ VMAC là sự tương tỏc giữa cỏc ứng dụng và lớp MAC sẽ trở nờn phức tạp.

5.3.1.1.4. Lược đồ Blackburst

Sobriho và Krishnakumar đề xuất lược đồ Blackburst1. Mục tiờu chớnh của Blackburst là giảm thiểu trễ của lưu lượng thời gian thực. Khụng giống như cỏc lược đồ khỏc, họ đưa ra một số yờu cầu cần đỏp ứng với cỏc trạm cú mức ưu tiờn cao. Mọi trạm cú mức ưu tiờn cao cú thể truy cập mụi trường truyền với cựng một chu kỳ tsch và chu kỳ này là hằng số. Khả năng bị kẹt mụi trường cho một khoảng thời gian. Khi một trạm cú mức ưu tiờn cao muốn gửi một khung, nú sẽ cảm nhận mụi trường đến khi chắc rằng cú một chu kỳ rỗi PIFS và gửi khung. Nếu mụi trường bận, trạm đợi cho đến khi mụi trường rỗi một PIFS và sau đú bắt đầu vào một Blackburst CP (Contention Period): trạm sẽ gửi một khung gọi là black burst để làm “kẹt” kờnh (jam the channel). Độ dài của BlackBurst được xỏc định bởi thời gian trạm đó đợi để truy cập mụi trường và nú được tớnh như số lượng khe black. Sau khi truyền black burst, trạm nghe mụi trường trong một thời gian ngắn (thường nhỏ hơn 1 khe black) để xem nếu như cú trạm nào khỏc gửi một BlackBurst dài hơn hay khụng. Nếu cú điều này chỉ ra rằng cú trạm nào khỏc đó đợi lõu hơn nú và bởi vậy sẽ được truy cập mụi trường trước. Nếu như mụi trường là rỗi, trạm sẽ bắt đầu gửi khung. Ngược lại nú sẽ đợi cho đến khi mụi trường rỗi và bước vào một khoảng thời gian đụng độ

BlackBurst khỏc. Sau khi truyền thành cụng một khung, trạm lờn lịch cho lần truyền kế tiếp (sau khoảng thời gian tsch). Điều này dẫn đến một hiệu ứng tốt là cỏc luồng thời gian thực sẽ đồng bộ và chia sẻ mụi trường trong một TDMA (Time Division Multiple Access - đa truy cập phõn chia theo thời gian). Trong lược đồ Blackburst, trạm cú mức ưu tiờn thấp sử dụng cơ chế truy cập CSMA/CA bỡnh thường của chuẩn IEEE 802.11. Điều này nghĩa là trừ khi một số lưu lượng mức tiờn thấp đến và làm xỏo trộn thứ tự, rất ớt xung đột hay tranh chấp xảy ra một khi cỏc trạm đó được khởi tạo và đồng bộ với nhau. Kết quả mụ phỏng chỉ ra rằng, Blackburst cú thể hỗ trợ được số lượng nỳt dịch vụ thời gian thực nhiều hơn so với cơ chế truy cập truyền thống CSMA/CA. Ngoài ra sử dụng Blackburst, ta cũng nhận được sự ổn định hơn về dữ liệu và cỏc lưu lượng thời gian thực do khụng xảy ra va chạm. Trờn quan điểm trễ, Blackburst cho trễ và biến thiờn trễ rất thấp thậm chớ ngay cả khi tải lưu lượng ở mức cao. Trở ngại chớnh của Blackburst là nú đũi hỏi chu kỳ truy cập là hằng số cho lưu lượng mức cao, ngược lại hiệu năng giảm sỳt một cỏch đỏng kể.

5.3.1.1.5. Lược đồ DC

Deng và Chang đề xuất lược đồ phõn loại dịch vụ2 trong đú chỉ yờu cầu thay đổi tối thiểu cơ chế 802.11 DCF. Phần tài liệu tham khảo số 9 đó núi khỏ rừ về lược đồ này. Lược đồ DC sử dụng hai tham số của IEEE 802.11 MAC, chu kỳ truyền lại và IFS giữa mỗi lần truyền dữ liệu, để cung cấp sự phõn loại. Bởi vậy, thời gian truyền lại được chia thành hai phõn và mỗi chu kỳ thời gian được kết hợp với hai loại IFS cú độ dài khỏc nhau là PIFS và DIFS. Chi tiết được chỉ ra trong bảng sau:

Bảng 2. Lược đồ của DC cỏc mức ưu tiờn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Chỳ thớch: rd ở đõy là một biến ngẫu nhiờn chuẩn trong khoảng (0, 1) và |x| biểu diễn số nguyờn lớn nhất nhỏ hơn hoặc bằng x.

Như đề cập của bảng trờn, bốn phõn lớp ưu tiờn được hỗ trợ. Một trạm sử dụng PIFS sẽ cú mức ưu tiờn cao hơn so với một trạm sử dụng DIFS. Sử dụng lược đồ DC, trạm cú mức ưu tiờn cao hơn cú thời gian đợi ngắn hơn khi truy cập mụi trường. Hơn nữa, khi va chạm xuất hiện, trạm cú mức ưu tiờn cao cú thể cú nhiều cơ hội truy cập mụi trường hơn so với một trạm cú mức ưu tiờn thấp hơn. Mặt khỏc, khi khụng cú trạm ưu tiờn mức cao sử dụng mụi trường, một trạm với mức ưu tiờn thấp vẫn cú thể sinh ra một thời gian truyền lại dài. Bảng sau tổng hợp sự so sỏnh của cỏc lược đồ dựa trờn trạm khỏc nhau sử dụng cơ chế DCF cải tiến.

5.3.1.1.6. Bảng so sỏnh giữa cỏc lược đồ

Lược đồ

MAC Đặc trưng chớnh Mặt mạnh Mặt yếu

Lược đồ AC Sự phõn loại dựa trờn hàm truyền lại tăng, DIFS và độ dài khung lớn nhất

Sự phõn loại dịch vụ tốt đạt được Lược đồ này làm việc rất tốt với lưu lượng sử dụng giao thức UDP nhưng khụng thực hiện tốt với lưu lượng Lược đồ DFS Giải thuật lập lịch cụng bằng được định nghĩa dựa trờn kớch thước gúi tin và trọng số của luồng

Sự cụng bằng đạt được. Hiệu năng của luồng ưu tiờn mức cao được cải thiện

Sự phức tạp trong triển khai của lược đồ này

Lược đồ

VMAC

MAC ảo được đề xuất đểước lượng trễ, biến thiờn trễ, va chạm gúi và mất gúi. Sau đú nguồn ảo (Virtual Source) được sử dụng để tối ưu cỏc tham sốứng dụng dựa trờn kết quảước lượng

Cỏc điều kiện của kờnh được xem xột. Đường cong trễảo cú thểđược sử dụng bởi ứng dụng để tối ưu cỏc tham số

của chỳng

Sự phức tạp trong tương tỏc giữa

Lược đồ

MAC Đặc trưng chớnh Mặt mạnh Mặt yếu

Lược đồ

Blackburst

Khoảng xung đột black burst được sử

dụng. Nú chỉ ra thời gian trạm đợi để được truy cập mụi trường

Trễ của cỏc lưu lượng thời gian thực mức cao được giảm thiểu. Cú sựđồng bộ

rất cao giữa cỏc luồng ưu tiờn mức cao đạt được khi khụng cú cỏc luồng ưu tiờn mức thấp

Nếu hai yờu cầu trờn cỏc luồng

ưu tiờn mức cao khụng được thoả

món, hiệu năng sẽ giảm sỳt

Lược đồ DC

Thời gian truyền lại được chia làm hai phần. Mỗi phần kết hợp với hai loại IFS để cú bốn mức ưu tiờn Sự phõn loại dịch vụđạt được đảm bảo rằng hiệu năng tốt cho lưu lượng cú mức ưu tiờn cao Sự bỏđúi của cỏc trạm cú mức ưu tiờn thấp khi khụng cú trạm ưu tiờn mức cao bởi vỡ chỳng sinh ra thời gian truyền lại dài