Trong tiểu mục 1.3.1.2 trình bày về điều khiển lưu lượng bằng cửa sổ trượt, chúng ta đã biết rằng, không nhất thiết phải biên nhận cho từng gói số liệu. Bên nhận có thể kìm nén việc biên nhận lại, vì một trong hai nguyên nhân: 1/ nó chưa sẵn sàng nhận tiếp các gói số liệu, 2/ nó chờ một khoảng thời gian nhất định, để nếu chính nó cũng có dữ liệu cần gửi cho bên kia (truyền song công) thì cho gói số liệu của nó “cõng” luôn biên nhận. Đến lúc đó bên nhận có thể đã nhận được thêm một số gói số liệu nữa, vì thế nó có thể biên nhận một lần cho tất cả các gói số liệu đã nhận được nhưng còn chưa được biên nhận.
Tại mục này, chúng ta sẽ nghiên cứu định lượng hai tham số hiệu năng là thông lượng và thời gian trễ trung bình của các gói số liệu, theo cơ chế điều khiển lưu lượng bằng cửa sổ với sự biên nhận ở cuối cửa sổ. Sau đó sẽ so sánh với các kết quả
nghiên cứu định lượng cho trường hợp biên nhận riêng rẽ từng gói số liệu.
Hình 3.10 Điều khiển lưu lượng bằng cửa sổ, biên nhận ở cuối cửa sổ
Giả sử rằng bên nguồn duy trì một con đếm C, được khởi tạo bằng w, là kích thước của cửa sổ, C được giảm đi một mỗi khi có một gói số liệu được truyền vào mạch ảo. Khi C=0, tức là đang có w gói số liệu trong mạng, nguồn S sẽ bị chặn lại, không thểđưa thêm các gói số liệu vào mạng. Mô hình mô tả cơ chế này được trình bày trên hình 3.10, trong đó hộp w-box sẽ chứa từ 0 cho đến w-1 gói số liệu cho đến khi gói thứ w đến thì tất cả w gói sẽ được “bắn” ra, chúng đi vào hàng đợi C-count lúc này chắc chắn đang rỗng, làm cho nó trở lại trạng thái ban đầu C=w. Trong mô
hình này con đếm C được biểu diễn bằng hàng đợi C-count có tốc độ phục vụ λ, là tốc độ các gói số liệu đến mạch ảo, theo phân bố Poisson.
Mô hình trên hình 3.10 chỉ khác mô hình trên hình 3.8 ở hộp w-box được thêm vào. Tuy nhiên, sự khác nhau này làm cho việc phân tích trở nên phức tạp hơn rất nhiều, bởi vì dòng các gói số liệu “bắn” ra từ hộp w-box vào hàng đợi C-count không phải là một quá trình Poisson nữa, do đó mạng trên hình 3.10 không còn có dạng tích và chỉ có thể giải xấp xỉ, các kết quả chỉđúng về mặt định lượng với M ≤
3, còn với M>3 chúng chỉ có giá trị trong việc so sánh tương đối hiệu năng với các cơ chế điều khiển khác. Người ta cũng đã cho biết rằng, các kết luận trên đã được kiểm nghiệm bằng mô phỏng [41]. 3.3.2.1 Trường hợp tải rất nặng Đó là trường hợp λ→∞. Thông lượng: γ = µw/[w + (M-1)Tw], T j w j w = = ∑1 1 (3-23) Nếu so sánh (3-23) với (3-18), là thông lượng trong trường hợp biên nhận từng gói số liệu, chúng ta thấy dạng của hai biểu thức giống nhau, với (M-1)Tw/w trong (3-23) ở vị trí tương tự (M-1)/N trong (3-18).
Thời gian trễ chuẩn hoá:
µ γ µ E T( ) E n( ) M w / = = − +1 1+ 2 (3-24)
Phương trình này có dạng giống như (3-19), với (1+w)/2 ởđây đứng ở vị trí của N trong (3-19). Điều này có thể giải thích được tương đối dễ dàng. Trong trường hợp biên nhận ở cuối cửa sổ, với tải rất nặng này, số gói số liệu nằm dọc theo mạch
ảo nằm trong khoảng 1..w, tính trung bình sẽ là (1+w)/2. Con số này có thể so sánh với N, là một số cố định, bằng số gói số liệu nằm trong mạch ảo trong trường hợp tải nặng, biên nhận từng gói số liệu.
Tại đây, chúng ta có thể nêu ra một nhận xét định tính. Trong trường hợp biên nhận ở cuối cửa sổ, vì số gói số liệu nằm dọc theo mạch ảo thăng giáng giữa 1 và w, chứ không được giữ cố định như trong trường hợp biên nhận từng gói số liệu, cho nên thông lượng qua mạch ảo sẽ thấp hơn.
Có thể kết hợp (3-23) và (3-24) để nhận được biểu thức sau: µ γ µ γ µ / 1 1 . . . 2 1 ) 2 1 ( ) ( . − − + − = M T M T E w (3-25)
Các đường cong thể hiện sự phụ thuộc của độ trễ chuẩn hoá vào tải chuẩn hoá theo phương trình (3-25) và (3-20) được vẽ trên hình 3.11 để tiện so sánh. Các đồ
thịđược vẽ với giá trị cụ thểđược tính và cho trong bảng 3.3. Bảng 3.3 Sự phụ thuộc của µE(T) vào γ/µ
γ/µ 0.33 0.50 0.60 0.67 0.71 0.75 0.78 0.80 0.82 0.83
Biên nhận từng gói số liệu 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 Biên nhận cuối cửa sổ 3.00 4.58 6.58 8.86 11.10 13.57
Hình 3.11 So sánh cơ chế biên nhận từng gói số liệu và biên nhận cuối cửa sổ trong điều khiển lưu lượng bằng cửa sổ.
3.3.2.2 Trường hợp tải xấp xỉ bằng khả năng vận chuyển của đường truyền
Đó là trường hợp λ=µ. Trong trường hợp tải đưa vào mạch ảo xấp xỉ khả năng vận chuyển của mạch ảo, chúng ta cũng có thể nhận được các kết quả tương tự, theo cách đã sử dụng ở phần trên. Điểm làm việc tối ưu sẽ là N=M, còn kích thước cửa sổ sẽ là w=2M-1. Thí dụ cho M=3, sẽ tính được kích thước cửa sổ w=5, so với trường hợp biên nhận từng gói số liệu, kích thước cửa sổ tương ứng là 3.
Nhận xét, so sánh
Cơ chếđiều khiển bằng cửa sổ trượt với việc biên nhận từng gói số liệu cho hiệu năng tốt hơn hẳn việc biên nhận ở cuối cửa sổ. Trong toàn bộ miền giá trị tải chuẩn hoá được khảo sát, cơ chế điều khiển với việc biên nhận từng gói số liệu luôn đem lại thời gian trễ chuẩn hoá thấp hơn.
Tuy nhiên, chúng ta đã giả thiết rằng, các gói số liệu biên nhận khi trở về có thời gian trễ không đáng kể và được ưu tiên ở mức cao nhất, đồng thời các gói số liệu gửi đi từ nguồn đến đích không bị lỗi. Các giả thiết này chỉ đúng khi số nút mạng nằm giữa nguồn và đích là nhỏ, các đường truyền là ngắn (thời gian trễ truyền nhỏ), ngoài ra, tỉ suất lỗi đường truyền cũng phải rất nhỏ.
Các mạng thực thường có các đặc điểm không hoàn toàn giống với các giả thiết trên, chính vì vậy người ta đã nghiên cứu và áp dụng một số cơ chế biên nhận khác trong điều khiển lưu lượng. Thí dụ, giao thức TCP sử dụng cơ chế điều khiển lưu lượng bằng cửa sổ trượt với kích thước có thể thay đổi được theo các thuật toán nhất định. Điều khiển lưu lượng trong giao thức TCP sẽđược trình bày chi tiết trong chương 4.
CHƯƠNG 4 CẢI TIẾN CƠ CHẾĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TCP
Các giao thức giao vận tin cậy như TCP đã được tinh chỉnh cho các mạng truyền thống, bao gồm các đường truyền có dây và các máy tính cốđịnh. Khi thiết kế TCP người ta giả thiết rằng tắc nghẽn trong mạng là nguyên nhân chính dẫn đến việc các gói số liệu bị mất và độ trễ tăng lên một cách bất thường. Giao thức TCP đã làm việc rất tốt trong các mạng như vậy. Theo giao thức TCP, bên gửi sử dụng những biên nhận theo kiểu tích luỹ mà nó nhận được để xác định những gói số liệu nào đã
đến tay người nhận và sử dụng cơ chế hết giờđể phát lại các gói số liệu bị mất, nhờ đó tạo ra một sự truyền thông tin cậy. Để thực hiện được chức năng giao vận đạt hiệu quả cao và tin cậy, giao thức TCP duy trì các giá trị trung bình của hai đại lượng là ước lượng thời gian trễ khứ hồi và độ biến thiên của đại lượng đó trong quá trình hoạt động. Bên gửi nhận ra sự mất gói số liệu nếu không nhận được biên nhận cho gói số liệu đó trong khoảng thời gian hết giờ, hoặc là liên tiếp nhận được biên nhận của gói số liệu trước gói số liệu mà nó đang chờ biên nhận. TCP phản ứng đối với việc mất các gói số liệu bằng cách giảm kích thước cửa sổ phát trước khi phát lại các gói số liệu đó, khởi động các cơ chế điều khiển lưu lượng hoặc tránh tắc nghẽn và lùi đồng hồ phát lại của nó. Các biện pháp này dẫn đến việc giảm tải trên các đường truyền trung gian, do đó điều khiển sự tắc nghẽn trong mạng.
Các mạng ngày nay thường bao gồm cả các đường truyền không dây và các trạm làm việc di động, như thí dụ trên hình 1.11. Trong các mạng như vậy, giao thức TCP sẽ gặp phải các kiểu mất gói số liệu và trễ tăng lên không liên quan gì đến tắc nghẽn, làm giảm hiệu năng ở một mức độ nào đó. Các sự kiện này cũng sẽ kích hoạt các thủ tục điều khiển tắc nghẽn, chúng sẽ làm giảm hiệu năng nhiều hơn nữa.
Chương này trình bày cô đọng bốn vấn đề chính: 1/ Các cải tiến đối với giao thức TCP cho mạng có dây; 2/ Đặc tính lỗi của đường truyền không dây; 3/ Ảnh hưởng của lỗi đường truyền không dây lên hiệu năng của TCP và 4/ Các cơ chế cải thiện hiệu năng TCP trong mạng có đường truyền không dây.