S 2 S10 G1 G2 D 1 D10 TSW Tagger 100Mbps 100Mbps 35Mbps, 5ms 5ms D2
Mạng mô phỏng gồm 10 luồng TCP xuất phát từ các nút nguồn S1, S2, .. , S10 tới các nút đích D1, D2, .., D10 thông qua kênh truyền chung (còn gọi là kênh tắc nghẽn) giữa hai gateway G1, G2, ở đây chúng tôi dùng TCP phiên bản Newreno. Mỗi nút nguồn đƣợc nối với G1 bằng kênh truyền 100Mbps, với RTT đƣợc chia thành 5 cặp khác nhau nhƣ trong bảng 4.1. Mỗi nút đích nối với G2 qua kênh truyền 100Mbps, 5ms. Kênh chung nối hai gateway là 35Mbps, 5ms (có thể coi kênh này là đƣờng truyền chuẩn E3 với băng thông là 34.368 Mbps). Hàng đợi Q giữa G1, G2 có kích thƣớc tối đa 100 gói tin. Chúng tôi lần lƣợt áp dụng RED và RIO vào Q để so sánh hiệu năng của hai cơ chế. Các luồng TCP đƣợc đƣa vào mạng ở các thời điểm ngẫu nhiên từ 0-3s với kích thƣớc gói tin là 1000 bytes.
Để mô phỏng RIO, tại G1 chúng tôi áp dụng cơ chế đánh dấu TSW (Time Sliding Windows) ứng với mỗi nút nguồn và G1. TSW đƣợc trình bày trong [10], theo đó các gói tin đƣợc đánh dấu là “In” hay “Out” tuỳ theo tốc độ đến của chúng so với một tốc độ trung bình RT nào đó, nếu tốc độ của gói tin nào vƣợt quá tốc độ này thì sẽ bị đánh dấu là “Out”, ngƣợc lại là “In”. Ở đây chúng tôi sử dụng 10 bộ đánh dấu nhƣ vậy đƣợc đặt ở gateway G1 tại giao diện với từng nút nguồn (hình 4.3), trong đó có 5 bộ ứng với các nguồn 1, 3, 5, 7 có RT = 1 Mbps, và 5 bộ còn lại có RT = 5 Mbps, đây đƣợc coi nhƣ chúng ta đang phục vụ cho hai lớp ngƣời sử dụng, trong đó một lớp trả tiền nhiều hơn lớp kia 5 lần để yêu cầu đƣợc đáp ứng băng thông nhiều hơn.
Các tham số RED đƣợc sử dụng: minth = 20, maxth = 60, maxp = 0.1, wq = 0.002. Các tham số RIO đƣợc sử dụng: min_in = 40, max_in = 80, pmaxin = 0.02, wqin = 0.002; min_out = 10, max_in = 30, pmaxin = 0.1, wqout = 0.01;
Các kết quả mô phỏng đƣợc chỉ ra trên bảng 4.1 và các đồ thị ở hình 4.4 và 4.5 dƣới đây.
Kết quả mô phỏng
Bảng 4.1: So sánh RED và RIO-TSW với 10 luồng TCP
Luồng RTT (ms) RED gateway (Mbps) RT (Mbps) RIO-with TSW (Mbps) 1 5 3.59 1 2.24 2 5 4.42 5 5.26 3 10 3.33 1 1.69 4 10 3.40 5 4.44 5 15 2.89 1 1.81 6 15 2.40 5 4.32 7 20 2.69 1 1.80 8 20 3.05 5 4.64 9 25 2.33 1 1.46 10 25 2.16 5 4.58 Total 30.26 32.25
Bảng 4.1 trình bày kết quả mô phỏng với hai chiến lƣợc RED và RIO-TSW. Cột 1 là số thứ tự các luồng TCP từ 1 đến 10, cột 2 là RTT ứng với mỗi luồng, cột 3 là thông lƣợng trung bình từng luồng qua gateway G1 khi dùng RED, cột 4 và 5 liên quan đến hàng đợi RIO với thuật toán đánh dấu TSW: cột 4 là tốc độ trung bình cho trƣớc (RT) của mỗi bộ đánh dấu TSW, và cột cuối cùng là thông luợng trung bình của mỗi luồng thu đƣợc.
Dựa trên kết quả trên ta thấy, đối với RED thông lƣợng trung bình của mỗi kết nối giảm dần khi RTT tăng dần, rõ ràng là RED chống lại các luồng có RTT lớn. Mặt khác, trong trƣờng hợp các luồng có cùng RTT thì thông lƣợng của chúng cũng chênh lệch với một miền rộng, không thể dự đoán đƣợc, ví dụ hai kết nối 1 và 2 có
cùng RTT = 5ms, tuy nhiên độ chênh lệch thông lƣợng là 20.7%. Trong khi với RIO-TSW chúng ta thấy thông lƣợng các luồng gần nhƣ tỷ lệ với giá trị RT của chúng. Tuy thông lƣợng các luồng vẫn chịu ảnh hƣởng của RTT nhƣng chúng đã đƣợc giảm nhẹ đi đáng kể. So sánh thông lƣợng tổng cộng ta thấy RIO đạt đƣợc thông lƣợng cao hơn RED (32.25Mbps so với 30.26 Mbps, hay 92.14% so với 86.47%). Chúng ta có thể thấy rõ hơn hiệu năng của RIO so với RED thông qua đồ thị về kích thƣớc cửa sổ của các luồng tƣơng ứng đƣợc thể hiện nhƣ hình 4.5 dƣới đây. Ở đây chúng tôi đƣa ra đồ thị về kích thƣớc cửa sổ của hai trong số năm cặp kết nối tcp, đó là (tcp1, tcp2) và (tcp5, tcp6). Nhìn vào các đồ thị này chúng ta thấy rằng, khi sử dụng RED, kích thƣớc cửa sổ các luồng tcp tăng giảm một cách xen kẽ nhau, và nhìn chung kích thƣớc cửa sổ trung bình của chúng là nhƣ nhau; ngƣợc lại, khi dùng RIO-TSW, kích thƣớc cửa sổ các luồng có sự chênh lệch rõ rệt: tcp2 và tcp6 luôn đƣợc phát số gói tin nhiều hơn hẳn so với các luồng tcp1 và tcp5 tƣơng ứng. Điều này là hoàn toàn phù hợp với kết quả đƣa ra trong bảng 4.1: thông lƣợng các luồng tcp2 và tcp6 cao hơn hẳn so với các luồng tcp1 và tcp5 tƣơng ứng.
Hình 4.5: So sánh kích thước cửa sổ các cặp kết nối (bên trái: RED, bên phải: RIO) (bên trái: RED, bên phải: RIO)