Các tốc độ luồng

Một phần của tài liệu mạng ip và vấn đề quản lý bộ đệm (Trang 45 - 50)

Dạng nguồn đơn giản nhất sử dụng một sự mô tả tốc độ là dòng đi đến theo chu kỳ. Chúng ta thấy một ví dụ của dạng này trong điện thoại 64 kbit/s, có tốc độ gói là 167 gói/s. Bước tiếp theo là xem xét một nguồn Bật-Tắt, nơi mà quá trình chuyển mạch giữa một trạng thái im lặng, không tạo ra gói, và một trạng thái cung cấp một tốc độ cố định riêng của gói. Những nguồn với những khoảng thời gian (trong các trạng thái Bật và Tắt) được phân bố như số mũ âm được nghiên cứu thường xuyên nhất, và được áp dụng cho lưu lượng dữ liệu, cho lưu lượng thoại gói, và như một mẫu chung cho lưu

Hình 2.17 đưa ra một mẫu lưu lượng từ xa điển hình cho một nguồn Bật-Tắt. Trong khoảng thời gian nguồn bật (gọi là “thời gian lưu lại trong trạng thái hoạt động), nguồn phát các gói với tốc độ R. Sau mỗi gói, gói khác được phát với xác suất a, hoặc nguồn chuyển sang trạng thái tắt với xác suất 1 – a. Tương tự, trong trạng thái tắt, nguồn phát khe thời gian rỗng khác với xác suất s hoặc chuyển sang trạng thái hoạt động với xác suất 1 – s. Kiểu nguồn này phát các gói trong những mẫu giống như trong Hình 2.18. Đối với mẫu này, R bằng một nửa của tốc độ khe gói. Lưu ý rằng có các khe rỗng trong khoảng thời gian trạng thái hoạt động; chúng xuất hiện nếu tốc độ đi đến của gói, R, nhỏ hơn tốc độ khe gói, C.

Chúng ta có thể quan sát nguồn Bật-Tắt theo cách khác. Thay vì đưa ra quá trình phát gói và quá trình khe thời gian rỗng rõ ràng như quá trình Bernoulli, chúng ta có thể mô tả đơn giản trạng thái hoạt động giống như có một phân bố hình học với số lần đi đến của gói, và trạng thái tắt như có một phân bố hình học số các khe gói. Số các gói có nghĩa là một trạng thái hoạt động, E[on], bằng nghịch đảo của xác suất để thoát khỏi trạng thái hoạt động, tức là 1/(1 – a) gói. Số khe gói có nghĩa là trạng thái im lặng, E[off], bằng 1/(1 – s) khe gói. Tại điểm cuối của một chu kỳ lưu lại trong trạng thái, quá trình chuyển mạch đến một trạng thái khác với xác suất bằng 1. Hình 2.19 chỉ ra sự trình diễn lựa chọn này của mẫu nguồn Bật-Tắt.

Một lưu ý quan trọng là các phân bố hình học cho những trạng thái hoạt động và tắt có cơ sở thời gian khác nhau. Đối với trạng thái hoạt động đơn vị thời gian là 1/R, tức là thời gian liên đi đến của một gói. Do vậy khoảng thời gian có nghĩa trong trạng thái hoạt động là

[ ]on E R Ton = 1.

Đối với trạng thái tắt, đơn vị thời gian là 1/C, với C là tốc độ khe gói; bởi vậy khoảng thời gian có nghĩa trong trạng thái tắt là

[ ]off E C Toff = 1.

Trình diễn lựa chọn của Hình 2.19 khi đó có thể được khái quát hoá bằng cách cho phép các phân bố tuỳ ý đối với các gói được phát trong một chu kỳ hoạt động, và còn đối với số những khe rỗng được phát trong một chu kỳ tắt.

Trước khi rời nguồn Bật-Tắt, chúng ta sẽ áp dụng nó vào một ví dụ thực tế: thoại tránh im lặng (không phát gói trong những chu kỳ mà người nói im lặng). Các con số điển hình (tìm được bằng phép đo) đối với những chu kỳ Bật và Tắt có nghĩa lần lượt là 0.96s và 1.69s. Các gói được phát từ nguồn thoại 64 kbit/s tại tốc độ R = 167 gói/s và tốc độ khe gói của một liên kết là 155.52 Mb/s là C = 353208 gói/s. Do đó số gói có nghĩa được cung cấp trong một trạng thái hoạt động là

E[on] = R × 0.96 = 160 gói Và số các khe rỗng có nghĩa trong một trạng thái im lặng là

Chúng ta còn có thể tính toán các giá trị của những thông số as đối với mẫu ở Hình 2.17. Chúng ta biết rằng [ ] 160 1 1 = − = a on E vậy 99375 . 0 160 1 1− = = a Và [ ] 596921 1 1 = − = s off E vậy 9999983247 . 0 596921 1 1− = = s

Nguồn Bật-Tắt là một ví dụ cụ thể của một mẫu trên cơ sở trạng thái mà tốc độ đi đến trong một trạng thái là cố định, có hai trạng thái, và chu kỳ thời gian bỏ ra trong một trạng thái (thời gian lưu lại) là phân bố số mũ âm, hình học hoặc tuỳ ý. Chúng ta có thể khái quát hoá điều này tới N trạng thái, với các tốc độ cố định trong mỗi trạng thái. Các mẫu đa trạng thái này (được gọi là “các quá trình quyết định điều chế”) rất hữu ích cho việc tạo ra một số nguồn Bật-Tắt được ghép cùng nhau, hoặc một nguồn lưu lượng đơn lẻ, phức tạp hơn, như video.

Nếu chúng ta cho phép thời gian lưu lại có phân bố tuỳ ý, quá trình kết quả sẽ được gọi là một Quá trình Quyết định Điều chế Chung (GMDP – Generally Modulated Deterministic Process). Nếu khoảng thời gian trong trạng thái được phân bố theo số mũ thì quá trình được gọi là Quá trình Quyết định Điều chế Markov (MMDP). Trong trường hợp này, mỗi trạng thái tạo ra một phân bố hình học cho số các gói trong chu kỳ lưu lại bất kỳ. Đó là do, khi đã có phát sự đi đến i, nó phát sự đi đến i + 1 với một xác suất được tính bằng xác suất để thời gian lưu lại không kết thúc trước thời điểm của lần đi đến kế tiếp. Xác suất này không đổi nếu các chu kỳ thời gian lưu lại được phân bố theo số mũ âm bởi vì thuộc tính “không nhớ” của phân bố số mũ âm.

Chúng ta không cần hạn chế mẫu để có một tốc độ đi đến không đổi trong mỗi trạng thái: nếu quá trình đi đến trên trạng thái là một quá trình Poisson, và ý nghĩa của phân bố Poisson được quyết định bằng trạng thái của mẫu trong đó, thì chúng ta có một MMDP hữu ích đối với việc trình diễn một quá trình đi đến tổng của gói.

Đối với tất cả quá trình trạng thái này, tại điểm cuối của một sự lưu lại trong trạng thái i, tạo ra một sự quá độ sang trạng thái khác j; sự quá độ này được chi phối bởi một ma trận N×N của các xác suất quá độ, p(i,j) ij. Hình 2.21 minh hoạ một mẫu đa trạng thái, với ba trạng thái, và với các xác suất quá độ từ trạng thái i sang trạng thái

Một phần của tài liệu mạng ip và vấn đề quản lý bộ đệm (Trang 45 - 50)