Trong cá c mạng ATM, các nguồn có thể tạo ra nhiều tế bào tại tốc độ đính trong suốt cá c chu kỳ hoạt động của nó nhưng lại không có lế bào nào khi không hoạt động, hiện tượng này gọi là bùng phát. C ác nguồn điều khiển lưu lượng bùng phát có thể không cần yêu cầu băng thông tương ứng tốc độ đỉnh.
Khi một mạng ATM có thể cung cấp nhiều nguồn điều khiển bùng phát khi đó có thể dùng hợp kcnh thống kê để các nguồn có thể chia xẻ sử dụng băng thông hiệu quả. Tuy nhiên, khi nhiều nguồn bùng phát hoạt động đồng thời thì nghẽn mạng có thể xảy ra.
Trễ phát trong các mạng A TM lớn hơn nhiều lần so với thời gian truyền đi của một tế bào. Chẳng hạn, thời gian truyền m ột tế bào trên m ột liên kết có dung lượng 150 M bps là 2,8 |HS. G iả thiết khoảng cách vật iý giữa hai nút A TM là 1000 km khi đó trễ khứ hồi khoảng 10 ms. Trong khoảng thời gian đó có thể truyền đi gần 3 5 0 0 tế bào. Sự gia công tế bào tại chuyển mạch A T M có thể so sánh với thời gian truyền của nó. Trong những trường hợp như vậy chuyển mạch bằng phần mềm lại chậm và chuyển m ạch phần cứng chuyên dụng lại rất đắt.
Sử dụng cá c giao thức điều khiển nhằm mục đích nhanh, đơn giản, hiệu quả, linh động và tích hợp là giải pháp ch o những bài toán này. Các kỹ thuật điều khiển dòng truyền thống được sử dụng trong cá c m ạng chuyển m ạch gói hay chuyển m ạch vòng trở nên không phù hợp. Gần đây, m ột số công nghệ mới như điều khiển dựa trên tốc độ RBC, quản lí nguồn m ạng NRM, điều khiển chấp nhận liên kết CAC, quyền tổn thất tế bào PLC đã được ứng dụng.
Tắc nghẽn xảy ra khi tổng tốc độ lối vào lớn hơn dung năng liên kết cho phép. Phần lớn cá c kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn là điểu chính các tốc độ phù hợp với dung năng liên kết thay đổi.
Hình 2.6.1 : C ác cấp điều khiển chất lượng dịch vụ
M ột phương pháp phân loại các kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn là thông qua mô hình tham chiếu ISO /O SI nơi mà cá c kỹ thuật này hoạt động (điều khiển tắc nghẽn lớp chuyển vận, định tuyến, liên kết dữ liệu). Sự lựa chọn tuỳ thuộc vào tính nghiêm trọng và độ kéo dài của tắc nghẽn. Thông thường người ta kết hợp nhiều phương pháp điều khiển với nhau. Hình (2 .6 .2 ) thể hiện độ kéo dài tắc nghẽn ảnh hưởng tới sự lựa chọn phương pháp như th ế nào.
Độ kéo dài Kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn Dài
Ngắn
Kế hoạch dung năng và thiết kế mạng Điểu khiển quản lí liên kết
Định tuyến đổng Nén động
Phản hổi đầu cuô'i-đầu cuối Phản hồi liên kết-liên kết
Hình 2.6.2: C ác công nghệ điều khiển tắc nghẽn
Đ ối với c á c tắc nghẽn mà thời gian kéo dài tắc nghẽn bé hơn thời gian tổn tại của liên kết có thể được sử dụng kỹ thuật điẻu khiển đầu cuối-đầu cuối.
Chảng hạn, trong quá trình thiết lập liên kết, tốc độ đỉnh và tốc độ ổn định có thể đã được thoả thuận. Sau đó, nguồn hoặc m ạng dùng thuật toán gáo rò để đảm bảo rằng lối vào phù hợp với các tham số đã thoả thuận. C ác thuật toán điều khiển lưu lượng là các vòng lặp mở, có nghĩa là cá c tham số không thể tự động thay đổi nếu tắc nghẽn được phát hiện sau khi đã thoả thuận tham số. Mặt khác, trong kỹ thuật vòng lặp đóng, cá c nguồn được thông báo về trạng thái tắc nghẽn của m ạng và sẽ được quyết định là cần tăng hay giảm tốc độ tại lối vào của chúng. Trong một số trường hợp, việc cung cấp cá c bộ đệm tại các chuyển m ạch là giải pháp hiệu quả.
Thuật toán điều khiển dòng tổng quát G C R A dùng để xác định mối quan hệ giữa PC R và C D V T cũng như giữa SC R và BT . (T a biết rằng B T có thể tính được từ PCR, SC R và M B S). Hàm ƯPC có thể thực hiện thuật toán G C R A hoặc một hay một số thuật toán tương đương khác để đảm bảo hiệu suất. Cho dù hiệu suất được xác định theo G C R A nhưng mạng không yêu cầu sử dụng thuật toán này (hoặc cá c giá trị tham số tươnẹ đương).
Thuật toán G C R A có hai dạng: thuật toán lịch trình ảo (Viturl Scheduling Algorithm) và thuật toán gáo rò liên tục (constinous-state L eaky Bucket Algorithm) như trên hình (2 .6 .3 ) với hai tham số I và L.
K í hiệu G C R A (I,L ) có nghĩa là thuật toán G C R A có giá trị tham sô' ban đầu tăng cho đến khi bằng I và giá trị giới hạn ban đầu là L , cả I và L không đòi hỏi phải là c á c số nguyên.
2.6.1. Thuật toán lịch trình ảo.
Thuật toán lịch trình ảo cập nhật T A T , đây là thời gian trên danh nghĩa của một tế bào với giả thiết rằng nguồn gửi đi tương ứng với khoảng thời gian của cá c tế bào. Nếu thời điểm của một tế bào không sớm hơn so với TAT, đặc biệt khi thời điểm đến thực tế của tế bào là sau TAT - L, thì tế bào là hợp lệ, trong cá c trường hợp khác là không hợp lệ. Q uá trình xảy ra như sau: tại thời điểm đến của tế bào đầu tiên t.,( 1 ), thời điểm đến theo lý thuyết TAT được thiết
lạp làm thời điểm hiện hành 1,(1). Đối với các tế bào đến tiếp theo, nếu thời điểm đến của tế bào thứ k là t;,(k) thực sự xảy ra sau thời điểm hiện hành của T A T thì tế bào là hợp lệ thì TAT được gán bằng ta(k) và sau đó được tăng thêm 1. Nếu thời điểm đến của tế bào thứ k là lớn hơn hay bằng TAT - L nhưng bé hơn TAT (nghĩa là nếu TAT bé hơn hay bằng ta(k) 4- L thì tê bào đến là hợp lệ và TAT được tăng thêm I). Cuối cùng, nếu thời điểm đến của tế bào thứ k là bé hơn TAT - L (nghĩa là TAT lớn hơn ta(k) + L) thì tế bào đến là không hợp lệ và TAT không thay đổi giá trị.
Thuật toán lịch trình ảo Thuật toán gáo rò các trạng thái liên tục TAT: Theorical Arrival Time X : Giá trị của bộ đếm gáo rò
(Thời điểm đến theo lý thuyết) X ’: Biến phụ
ta(k): Time of aưival of a cell LCT: Last Compliance Time
(Thời điểm đến của một tế bào) (Thời điểm thoả thuận cuối cùng) I: increment (tăng) L: limit (giới hạn)
Hình 2.6.3: Thuật toán ẹ á o rò và lịch trình ả o
2.6.2. Thuật toán gáo rò.
Thuật toán gáo rò trạng thái liên tục có thể được xem như thủ tục rót nước vào gáo có một cái lỗ ở đáy, thông qua cái lỗ đó nước chảy ra ngoài.
Người ta phải quan sát xem khi nào thì có thể thêm từng lượng I vào trong gáo.
Khi một tế bào đến, nếu thể tích của gáo rò bé hơn hay bằng thể tích giới hạn L thì tế bào là hợp lệ, trường hợp khác tế bào là không hợp lệ. Thể tích của gáo rò (cận trên của bộ đếm) là L + I. Quá trình của thuật toán như sau: tại thời điểm của tế bào đến đầu tiên, thể tích của gáo rò là X được đặt bằng 0 và thời điểm thoả thuận cuối cùng LCT được đặt bằng ta( l ) . Tại thời điểm của tế bào thứ k là ta(k), đầu tiên thể tích của gáo rò tạm thời được cập nhật thành X ’ , sau khi tế bào hợp lệ cuối cùng đến trừ đi tổng số thể tích đã chảy ra ngoài. T iếp theo, nếu X ’ nhỏ hơn hay bằng giá trị giới hạn L thì tế bào đến là hợp lệ và thể tích X được gán thành X ’ trừ đi biến tăng I đối với tế bào hiện hành và thời điểm thoả thuận cuối cùng LCT được gán bằng ta(k). Ngược lại, nếu X ’ lớn hơn giá trị giới hạn L thì tế bào là không hợp lệ, khi đó các giá trị X và LCT không thay đổi.
2 .7 . K ết luận.
Chương này nhằm xác định các tham số kỹ thuật cũng như cá c tham số trung gian ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ (Ọ oS) trong mạng A T M . Dựa trên đó, một số hàm và thủ tục như CA C (điều khiển chấp nhận liên kết), ƯPC (điều khiển tham số sử dụng) được dùng để đảm bảo chất lượng kết nối. Phần cuối chương, trên cơ sở thuật toán điều khiển dòng tổng quát đã giới thiệu thuật toán lịch trình ảo và thuật toán gáo rò. Các thuật toán này đã và đang được quan tâm nhằm điều khiển dòng trong mạng A TM .
Chương 3
Đ IỂ U K H IỂ N L Ư U LƯ Ợ N G T R O N G M Ạ N G A T M
X á c định trạng thái hệ thống Xị(t) khó khăn hơn xác định lưu lượng lối vào hay lun lượng lối ra. C ác mô hình phân tích mạng viễn thông được dùng phổ biến cho cá c thuật toán thiết k ế tuyến và điều khiển luồng dựa trên mô hình luồng tĩnh. V ì lưu lượng được cấp đến một m ạng viễn thông, đặc biệt tổng lưu lượng từ các dịch vụ đa phương tiện vê mặt bản chất là tăng đột biến, giá trị trung bình dài hạn không thể hiện đầy đủ sự biến động lớn về lưu lượng. Một đơn vị lưu lượng lớn có thể suy hao trong thời gian tắc nghẽn mặt dù giá trị trung bình dài hạn của suy hao có thể nhỏ. Sự thay đổi trong địch tuyến và các tham số điều khiển luồng (V D : Đ iều khiển luồng và định tuyến thích nghi), sự cố ở đường truyền hay cá c tài nguyên m ạng, sự thay đổi topo m ạng, khởi động hay tắt mạng sẽ gây ra sự mất ổn định cho mạng.
Từ những kiến thức về đặc tính quá trình ngẫu nhiên trong mạng A TM ở chương 1 và c á c yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng của nó ở chương 2 cũng như một số giải pháp đảm bảo Q oS như sử dụng mô hình luồng tĩnh. Trong chương này sẽ đề cập tới việc sử dụng các mô hình luồng động trong cá c mạng viễn thông. Đây là m ột lĩnh vực mới thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu.
Phương pháp này đã được sử dụng thành công các phương pháp điều khiển luồng tối ưu hay cá c m ô hình luồng động để giải quyết việc điều khiển luồng và định tuyến tối ưu trong cá c mạng chuyển m ạch kênh và chuyển m ạch gói.
Nguyên lý lối thiểu Pontriagin thường được chọn làm cơ sở của m ô hình luồng dộng.