CHƢƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX
4.2. Các thuật toán lập lịch trong hệ thống WiMAX
77
Thuật toán UGS được thiết kế để hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực có kích thước gói tin cố định. Theo định kì, trạm gốc BS cũng cấp một lượng băng thông cố định cho các thuê bao. Dung lượng và chu kì cấp phát đạt được thông qua quá trình đàm phán ban đầu trong mỗi phiên truyền tiếng nói. Lượng băng thông này là đủ để truyền các gói tin tiếng nói. Chính vì vậy, thuật toán này làm giảm overhead
tại tầng MAC và trế truy cập gây ra bởi quá trình yêu cầu băng thông.
Tuy nhiên, thuật toán này chỉ cung cấp một lượng rất ít băng thông cho dịch vụ VoIP. Và một điểm nữa, các cuộc đàm thoại luôn có những khoảng im lặng bởi vậy mà không phải lúc nào các thuê bao người dùng cũng truyền các gói tin tiếng nói. Thế nên khi trạm BS luôn gán một lượng băng thông cố định cho thuê bao có thể gây ra lãng phí tài nguyên.
Hình 4.1: Hoạt động của thuật toán UGS
Trong hình, mô tả về khả năng tận dụng tài nguyên của trạm SS: đường đứt gãy là lượng băng thông được cấp phát bởi trạm gốc và đường liền là băng thông mà trạm thuê bao SS dùng để gửi dữ liệu. Khoảng trắng là phần tài nguyên bị lẵng phí. Tóm lại, một khi trạm gốc BS cấp phát một lượng băng thông cố định cho các yêu cầu về dịch vụ tiếng nói của người dùng có thể gây ra lãng phí tài nguyên.
4.2.2 Thuật toán rtPS
Thuật toán rtPS cũng được thiết kế cho các ứng dụng thời gian thực nhưng với trường hợp các gói tin dữ liệu có kích thước biến thiên. Thuật toán sử dụng cơ chế thăm dò (polling) để xác định dung lượng băng thông cần thiết. Trước mỗi một cơ hội truyền dữ liệu thì trạm gốc lại hỏi xem trạm thuê bao cần bao nhiêu băng
78
thông và trạm thuê bao gửi lại nhu cầu về băng thông. Vì vậy nên trạm gốc thường cấp phát một lượng băng thông đủ theo yêu cầu. Giai đoạn đàm phán thường được bắt đầu trong tiến trình khởi động của phiên truyền tiếng nói. Tiến trình này làm tăng hiệu quả sử dụng băng thông hơn so với thuật toán UGS tuy nhiên cũng là nguyên nhân gây ra overhead và trễ truy cập.
Hình 4.2: Hoạt động của thuật toán rtPS.
Trong hình các đường nét đứt là tượng trưng cho tài nguyên được cấp phát bởi trạm gốc, còn đường nét liền là lượng tài nguyên được sử dụng bởi trạm thuê bao. Có thể dễ dàng nhận thấy rằng khi trạm thuê bao yêu cầu chính xác dung lượng băng thông cần để truyền gói dữ liệu tiếng nói, các đường chấm và đường liền gần như là trùng nhau. Tài nguyên cấp phát được sử dụng một cách tối đa. Và ta cũng giả sử rằng, tiến trình thăm dò có thể được bỏ qua trong trường hợp phiên tiếng nói là khoảng lặng.
Trong thuật toán rtPS, trạm thuê bao có thể sử dụng cơ chế piggyback để yêu cầu băng thông cho dịch vụ VoIP nhưng vì là dịch vụ đòi hỏi yêu cầu cao về độ trễ do vậy tốt nhất là nên tránh sử dụng cơ chế piggyback cho VoIP.
4.2.3 Thuật toán ertPS.
Thuật tóan ertPS là một thuật toán ra đời sau nhằm hỗ trợ cho dịch vụ VoIP có sử dụng cơ chế phát hiện khoảng im lặng. ertPS đã được đưa ra và chấp nhận trong tiêu chuẩn IEEE 801.16e. Vì được ra đời sau và chủ yếu tập trung cho dịch vụ VoIP nên thuật toán đã cải thiện được một số nhược điểm của thuật toán rtPS là overhead và trế truy cập, đồng thời cũng ngăn chặn được nguy cơ lãng phí tài
79
nguyên như trường hợp thuật toán UGS. Quá trình hoạt động của thuật toán ertPS có thể được mô tả như sau:
Trường hợp khi gói dữ liệu tiếng nói giảm, trạm thuê bao thông báo cho trạm gốc thông tin về trạng thái của mình thông qua tiêu đề con quản lí cấp phát GM (Grant Management). Trạm thuê bao yêu cầu băng thông bằng cách sử dụng các bít mở rộng piggyback nằm trong gói tiêu đề con quản lí cấp phát. Để phân biệt các bít mở rộng với các bít piggyback thông thường, trạm sẽ thiết lập bít MSB của chuỗi bít piggyback lên 1. Khi trạm gốc nhận được yêu cầu, nó sẽ định kì gán một lượng băng thông vừa đủ cho thuê bao cho đến khi có một yêu cầu khác thay đổi về dung lượng.
Trường hợp khi gói dữ liệu tăng, trạm thuê bao lại sử dụng gói tiêu đề yêu cầu băng thông (Bandwidth Request Header) để thông báo cho trạm gốc biết về trạng thái của mình. Cũng giống như trong trường hợp gói tin giảm kích thước, ta thiết lập bít MSB của chuỗi bít yêu cầu băng thông BR (Bandwidth Request) cho gói tin tiếng nói lên 1 để phân biệt với các bít BR thông thường. Quá trình cấp phát sẽ được lặp lại cho tới khi có yêu cầu khác về băng thông. Và dễ thấy rằng, trạm gốc BS sẽ chỉ cung cấp được sự phân bổ băng thông cho frame tiếp theo sau khi tiến tình yêu cầu xảy ra.
Hình 4.3: Họat động của thuật toán ertPS.
Tóm lại, trong trường hợp dịch vụ VoIP sử dụng thuật toán ertPS, trạm gốc sẽ nhận ra gói tin tiêu đề con quản lí cấp phát và gói tin tiêu đề yêu cầu băng thông
80
tin tiếng nói, thì trạm gốc sẽ thay đổi kích thước gói tin dự định cấp phát gửi trong quá trình thăm dò cho phù hợp yêu cầu. Đồng thời sẽ giữ lại kích thước này cho đến khi có yêu cầu khác. Sử dụng thuật tóan này cho phép trạm gốc truyền dữ liệu hiệu quả hơn hai thuật toán đã đề cập ở trên là UGS và rtPS.
Hình 4.3 chỉ rõ hoạt động của thuật toán ertPS khi trạm thuê bao sử dụng cơ chế EVRC với tốc độ dữ liệu biến thiên và ngắt khoảng im lặng. Trong trường hợp tốc độ dữ liệu tiếng nói giảm, thì trạm thuê bao sử dụng lượng tài nguyên còn thừa để gửi kèm gói tin tiêu đề con quản lí cấp phát GM và vì vậy sẽ giảm được khả năng lãng phí tài nguyên.