Để làm rõ ý nghĩa của việc phát lại cục bộ, chúng tôi xin đưa ra một thí dụ cụ thể
về kết nối TCP trong mạng không đồng nhất, có một chặng không dây, được minh hoạ trên hình 5.1.
Hình 5.1 Kết nối TCP trong mạng không đồng nhất có một chặng không dây Giả sử, tô-pô và các tham số của mạng như sau:
• Kết nối giữa S và R đi qua một chặng không dây, liên kết trạm cơ sở với người nhận trên máy tính di động. Dải thông của đường truyền này là 2Mbps, khoảng cách từ trạm cơ sởđến máy tính di động là 250m.
• Trong phần mạng có dây, kết nối đi qua 5 chặng, nút đầu là 1, nút cuối là 6; các chặng có cùng chiều dài 1000km và dải thông 1.5Mbps.
• Kích thước gói tin TCP bằng 1000 byte, gói biên nhận bằng 40 byte. Ký hiệu:
• Ttran là thời gian phát (transmit) gói tin tại mỗi nút của phần mạng có dây.
• Ttran_WL là thời gian phát gói tin lên đường truyền không dây.
• Tprop là thời gian trễ truyền (propagation delay) trên một chặng có dây.
• Tprop_WL là thời gian trễ truyền trên chặng không dây.
• Te2e là thời gian trễ của kết nối, khi gói tin đi từ S đến R.
• Te2e_ack là thời gian trễ của kết nối, khi biên nhận đi từ R trở về S.
• RTT là thời gian khứ hồi (đầu cuối - đầu cuối).
• RTTWL là thời gian khứ hồi cục bộ (trên chặng không dây). Từ các tham số trên, có thể tính được:
Ttran = 5ms (1000 byte x 8 bit/byte / (1.5 x 220 bit/s)) Ttran_WL = 3,8ms (1000 byte x 8 bit/byte / (2 x 220 bit/s)) Tprop = 5ms (1000km / 200.000km/s)
Tprop_WL = 1,25µs (0.25km / 200.000km/s)
Te2e = 5 x (5ms + 5ms) + 3,8ms + 1,25µs ≈ 54ms. (chúng tôi bỏ qua thời gian xử lý cũng như thời gian xếp hàng chờđược phát đi tại các nút). Te2e_ack = 5 x (0,2ms + 5ms) + 0,15ms + 1,25µs ≈ 26ms. (Tính tương tự nhưđối
với Te2e, nhưng lấy kích thước gói tin biên nhận là 40 byte).
RTT ≈ Te2e + Te2e_ack≈ 54ms + 26ms ≈80ms. (5-1) RTTWL = 3,8ms + 1,25µs + 0,15ms + 1,25µs ≈ 4ms (tính tương tự RTT).
Phát lại từ nguồn S theo cơ chếđiều khiển lưu lượng của TCP:
Nếu gói tin được chuyển từ S đến R không bị lỗi, R sẽ nhận được sau 54ms. Nếu gói tin bị mất trên chặng không dây, theo cơ chếđiều khiển lưu lượng của TCP, S sẽ
phát lại sau khoảng thời gian RTO = 2.RTT = 160ms. Như vậy, nếu gói tin phải phát lại một lần, thì tổng thời gian cần để gửi gói tin đó từ S đến R là 160ms + 54ms
= 214ms, gấp khoảng 2,7 lần (214/80) so với trường hợp không có lỗi đường truyền. (Chúng tôi so sánh với thời gian trễ 80ms của gói tin khi truyền không lỗi và kích thước cửa sổ bằng 1. Khi cửa sổ phát tăng lên, thời gian trễ trung bình của gói tin giảm đi, tiến tới cận dưới là 54ms).
Nếu gói tin phát lại lại bị mất hoặc lỗi, S sẽ bị hết giờ sau 2 x 160ms = 320ms (thực hiện chính sách rút lui theo hàm mũ) và thực hiện phát lại. Nếu lần phát lại thứ hai này thành công, thì thời gian tổng cộng để gửi gói tin từ S đến R là 320ms + 160ms + 54ms = 534ms, gấp khoảng 6,7 lần (534/80) so với trường hợp đường truyền không có lỗi.
Phát lại cục bộ trên chặng không dây:
Nếu trạm cơ sở thực hiện phát lại hộ bên gửi S, nó cần giữ bản sao các gói tin đã gửi cho R và tính thời gian hết giờ cục bộ trên chặng không dây. Nếu bị hết giờ, trạm cơ sở sẽ phát lại gói tin. Việc phát lại cục bộ nhờ trạm cơ sở, nếu ngay lần thứ
nhất đã thành công, cần ≈12ms (2.RTTWL + Ttran_WL=11,8ms), nếu cộng với thời gian gói tin được gửi từ S đến trạm cơ sở là 50ms, thì tổng thời gian cần thiết bằng 62ms, chứ không phải là 214ms nếu do bên gửi S thực hiện. Như vậy, thời gian cần
để phát lại giảm xuống chỉ còn bằng 29% (62/214).
Nếu lần phát lại thứ nhất thất bại, giả sử trạm cơ sở cũng thực hiện rút lui theo hàm mũ như trên; gói tin sẽ được phát lại lần thứ hai sau 2.2.RTTWLms = 16ms. Nếu lần phát lại thứ hai này thành công, thì thời gian tổng cộng để gửi gói tin từ S
đến R là 62ms + 16ms = 78ms. So với việc phải phát lại 2 lần từ bên gửi S, hết 534ms, thời gian cần để phát lại giảm xuống chỉ còn 15% (78/534).
Theo thuật toán trên, nếu một gói tin phải phát lại đến lần thứ n mới thành công, thì tổng thời gian để phát gói tin đó trên chặng không dây là:
∑ ∑ = = − + = n + i WL trans i WL n i WL trans i WLx ms T ms RTT x ms T ms xRTT 1 _ 1 _ 1 2 2 2 (5-2) Sựđụng độ với cơ chế phát lại kiểu end-to-end của TCP:
Theo (5-2), nếu trạm cơ sở phải phát lại đến lần thứ 4 và lần này thành công, thì sau 174ms (50ms + 124ms) R sẽ nhận được. Tuy nhiên, trước đó khoảng 14ms, S
đã bị hết giờ (RTO của bên gửi bằng 160ms) và phát lại chính gói tin mà trạm cơ sở
cố gắng phát lại. Sự kiện này được các nhà nghiên cứu gọi là sựđụng độ giữa cơ
chế phát lại cục bộ với cơ chế phát lại của giao thức TCP hoặc sự tương tác đồng hồ (timer interactions) [18]. Đây là một vấn đề nghiêm trọng, phá vỡ nguyên lý bảo toàn gói tin mà cơ chếđiều khiển lưu lượng của TCP cần phải tuân theo.
Nhận xét:
Thí dụ trên đã cho thấy rõ, phát lại cục bộ trên chặng không dây làm giảm thời gian phát lại gói tin bị lỗi rất nhiều lần, điều đó dẫn đến tăng thông lượng của kết nối và giảm thời gian trễ trung bình của các gói tin được vận chuyển qua kết nối. Thí dụ trên cũng đã chỉ rõ vấn đềđụng độ giữa hai cơ chế phát lại cục bộ và phát lại từ bên gửi; vì vậy cần phải có giải pháp giảm thiểu khả năng đụng độ giữa hai cơ
chế. Thực tế, còn một số vấn đề khác nữa cần phải nghiên cứu và đề ra cách giải quyết. Chẳng hạn, trên chặng không dây, do tỉ suất lỗi của đường truyền không dây liên tục thay đổi trong một miền rất rộng, vậy phải tính ước lượng thời gian khứ hồi như thế nào là tốt nhất.