Khi thay đổi kích thước gói tin
Kịch bản mô phỏng như hình 4.8: Với 3 luồng dịch vụ UGS và 1 luồng BE, với kích thước gói tin lần lượt là: 60byte, 150byte, 1500byte, 1500byte, áp dụng cho thuật toán RR.
Bảng thông lượng trung bình qua 10 lần chạy:
Luồng dịch vụ Kích thước gói Thông lượng (kbps) Ghi chú
Luồng UGS 1 60byte 12.69
Luồng UGS 2 150byte 26.89
Luồng UGS 3 1500byte 241.48
Luồng BE 1500byte 160.27
Bảng 4.4 Bảng thông lượng cho các luồng dịch vụ khi thay đổi kích thước gói tin Hình 4.6 là đồ thị thông lượng khi kích thước gói tin thay đổi.
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Luồng UGS 1 Luồng UGS 2 Luồng UGS 3 Luồng BE Luồng BE1
Luồng UGS 1 Luồng UGS 2 Luồng UGS 3 Luồng BE Luồng BE1 D el a y ( m s)
Hình 4.11 Đồ thị thông lượng các luồng dịch vụ BE và UGS với thuật toán RR khi kích thước gói tin thay đổi
Nhận xét: Khi kích thước gói tin tăng lên, thông lượng sẽ tăng, có sự thay đổi lớn, với thời gian mô phỏng là tương tự nhau.
Độ trễ (delay) trung bình gói tin, khi kích thước gói tin thay đổi: Tên luồng Độ trễ trung bình
(ms)
Luồng UGS 1 1.0194
Luồng UGS 2 1.0258
Luồng UGS 3 1.2248
Luồng BE 1.2490
Bảng 4.5 Độ trễ trung bình cho các luồng dịch vụ với kích thước gói thay đổi Đồ thị độ trễ được mô tả như hình 4.7
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00
Luồng UGS 1 Luồng UGS 2 Luồng UGS 3 Luồng BE Luồng BE1
Luồng UGS 1 Luồng UGS 2 Luồng UGS 3 Luồng BE Luồng BE1 T h ô n g l ư ợ n g ( k b p s) Kịch bản Luồng BE
Hình 4.12 Đồ thị độ trễ gói tin cho các luồng dịch vụ với kích thước gói thay đổi Nhận xét: Khi kích thước gói tin tăng lên, độ trễ trung bình cũng tăng lên, nhưng độ trễ tăng không đáng kể.
4.5 Kết luận
Khi áp dụng thuật toán RR vào lập lịch gói tin cho luồng dịch vụ UGS, kết quả là, thông lượng chỉ công bằng khi các gói tin trong các luồng có kích thước bằng nhau và không công bằng thông lượng khi kích thước gói tin trong các luồng thay đổi. Các giá trị về độ trễ delay, vẫn trong khoảng chấp nhận được. Vậy không đảm bảo các thông số QoS.
4.6 Thuật toán DRR
Căn cứ vào nhược điểm của thuật toán lập lịch RR: Phục vụ xoay vòng cho các luồng dịch vụ, không có sự phận biệt độ ưu tiên cho các luồng dịch vụ khác nhau. Chỉ hiệu quả khi gói tin có cùng kích thước. Với luồng có độ dài gói tin lớn sẽ chiếm lợi thế băng thông, các hàng đợi khác sẽ phải chờ trong thời gian dài hơn.
Giải pháp được đưa ra, để khắc phục nhược điểm của thuật toán RR, với các luồng UGS của các dịch vụ trong WiMAX, đề xuất áp dụng thuật toán DRR, các connection cùng lớp dịch vụ UGS thay vì áp dụng thuật toán RR, áp dụng thuật toán DRR.
Có thể áp dụng cải tiến này để xây dựng những hệ thống hỗ trợ VoIP, mạng phục vụ chăm sóc khách hàng.
Mô hình thuật toán RR như hình 4.1: Cơ chế lập lịch xoay vòng cho các luồng của dịch vụ UGS, công bằng với các gói tin có kích thước cố định, và không công bằng khi gói tin có kích thước thay đổi. Và mô hình thuật toán cải tiến DRR áp dụng
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Luồng UGS 1 Luồng UGS 2 Luồng UGS 3 Luồng BE Luồng BE1
Luồng UGS 1 Luồng UGS 2 Luồng UGS 3 Luồng BE Luồng BE1 D el a y ( m s) Kịch bản
cho WiMAX cho dịch vụ UGS như hình 4.8 và 4.9, luồng dịch vụ UGS được tách biệt khỏi các luồng dịch vụ khác, công bằng hơn khi gói tin có kích thước thay đổi.
Hình 4.13: Mô hình thuật toán DRR cho dịch vụ UGS (1)
Hình 4.14: Mô hình thuật toán DRR cho dịch vụ UGS (2)
Áp dụng thuật toán DRR cho các luồng dịch vụ UGS, ứng với lượt đầu tiên, luồng 1 được gửi 1 gói tin có kích thước 60byte, với thiết lập giá trị Quantum là 150, DC (Deficit Counter) = 90 (Vì 150byte-60byte=90byte). Vì luồng 1 có kích thước gói tin 60byte<150byte nên luồng 1 được gửi 2 gói (2*60byte=120byte), giá trị DC=150- 120=30 được lưu lại cho lần sau. Luồng 2 gói tin có kích thước 150byte=1500byte nên luồng 2 được gửi 1 gói (1*150byte=150byte), DC=0. Luồng 3, gói tin có kích thước 1500byte > 150byte, luồng không được gửi gói, DC=150 được lưu lại cho lần sau. Các lượt tiếp theo là hoàn toàn tương tự.
Khi áp dụng thuật toán DRR vào các luồng dịch vụ UGS, làm cho sự cấp phát băng thông cho các luồng này được công bằng hơn, khi kích thước gói tin thay đổi. Khi kích thước gói tin không khác nhau nhiều, thuật toán sẽ cho kết quả tương tự như thuật toán RR.
Đới với 5 luồng dịch vụ được hỗ trợ trong WiMAX, luồng dịch vụ UGS luôn được ưu tiên cao nhất, được cấp một lượng băng thông cố định. Khi những ứng dụng
(Video, FTP, HTTP) của các luồng dịch vụ khác đang hoạt động. Nếu luồng ứng dụng VoIP của dịch vụ UGS có yêu cầu cấp phát băng thông, thì bộ lập lịch ngay lập tức sẽ cấp phát một lượng băng thông (cố định) cho dịch vụ UGS, và băng thông cho các dịch vụ khác sẽ giảm xuống.
Sau đây là thuật toán DRR sử dụng giả mã: Trong đó:
// Q[i] = Giá trị lượng tử Quantumi của luồng thứ i;
// DC[i] = Giá trị Deficit Counter của luồng i; // n = Số luồng đang hoạt động;
// P[i] = Số gói tin trong luồng i;
// NoP = Số thứ tự của gói tin; Sử dụng con trỏ, trỏ đến gói tin đầu tiên của luồng; // Khi một gói tin được gửi đi, con trỏ sẽ trỏ đến gói tin kết tiếp;
// pS = Kích thước gói;
int n = m =get_num_conn(UGS); // Lấy số lượng UGS đang hoạt động
int DC[n]; int Q[n];
bool chk = true;
while (chk) // Kiểm tra số kết nối UGS đang hoạt động
for (int i = 1; i <= n; i++) Q[i] = 150;
if (P[i] > 0) // Đảm bảo luồng i không rỗng
DC[i]= DC[i] + Q[i];
pS = getDataSize(i); // Kích thước gói tin của luồng thứ i
while (DC[i] >= pS) and (P[i] > 0) DC[i] = DC[i] – pS;
// [Serve Packet] (Lập lịch cho gói tin này)
// Bao gồm: Lấy gói tin ra khỏi luồng, và thao tác gửi đi // Và kiểm tra xem luồng có rỗng không
end while
if (DC[i]>=0 && P[i] == 0)
m--; //Khi luồng thứ i gửi hết gói tin, thì số luồng giảm đi 1
DC[i] = 0; //Khi đã truyền hết dữ liệu, thì DCi được khởi gán lại bằng 0
end if end if end for if (m = 0)
chk = false;// Khi các gói tin trong các luồng lần lượt được phục vụ hết
end if end while
4.7 Kết luận và đánh giá
Với mô hình hóa các luồng như hình 4.13 và áp dụng thuật toán DRR, ta giả sử trong các luồng chứa một số lượng lớn các gói tin.
Với thuật toán RR, xét với 100 lượt xoay vòng của thuật toán RR, vì mỗi vòng chỉ có một gói tin được gửi đi, nên ta có:
Luồng UGS 1: Tổng kích thước gói tin được gửi đi là 60*100=6000 byte Luồng UGS 2: Tổng kích thước gói tin được gửi đi là 150*100=15000 byte Luồng UGS 3: Tổng kích thước gói tin được gửi đi là 1500*100=15000 byte Với thuật toán DRR, xét với 100 lượt xoay vòng của thuật toán DRR và giá trị Quantum=150, ta có:
Vòng 1: Luồng 1 có 2 gói tin được gửi đi (DC=30, lưu lại cho vòng sau), luồng 2 có 1 gói tin được gửi đi (DC=0), luồng 3 có 0 gói tin được gửi đi (DC=150, lưu lại cho các vòng sau)
Vòng 2: Luồng 1 có 3 gói tin được gửi đi (DC=0), luồng 2 có 1 gói tin được gửi đi (DC=0), luồng 3 có 0 gói tin được gửi đi (DC=300, được lưu lại cho các vòng sau)
Tương tự như vậy cho các vòng 3, 4, 5…
Vòng 10: Tương tự như vậy, đến vòng thứ 10, luồng 1 có tổng 25 gói tin được gửi đi, luồng 2 có tổng 10 gói tin được gửi đi, luồng 3 có tổng 1 gói tin được gửi đi
Tương tự như vậy cho các vòng 11, 12, …
Vòng thứ 100: Tương tự như vậy, đến vòng thứ 100 ta có:
Luồng UGS 1: Tổng kích thước gói tin được gửi đi là 25*60*10=15000 byte Luồng UGS 2: Tổng kích thước gói tin được gửi đi là 10*150*10=15000 byte Luồng UGS 3: Tổng kích thước gói tin được gửi đi là 1*10*1500=15000 byte Ta có bảng tổng kích thước gói tin được gửi đi theo thuật toán RR và DRR như sau (đơn vị tính theo byte):
Bảng 4.6: Tổng kích thước gói tin được gửi đi (byte)
Ta có đồ thị tổng kích thước gói tin được gửi đi theo từng luồng với thuật toán RR và DRR là như sau: