PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN CỦA SỰ KHÔNG CÔNG BẰNG LUỒNG TRONG CÁC MẠNG AD HOC KHÔNG DÂY
2.2.1.1 Mô hình mạng và các vấn đề liên quan đến sự công bằng
2.2.1.1.1. Mô hình mạng
Một mạng không dây đa chặng chuyển mạch gói trong môi trường không dây được chia sẻ giữa nhiều người sử dụng đang tranh chấp được xem xét, ví dụ, một kênh vật lý đơn với dung lượng C có thể sử dụng cho việc truyền không dây. Quá trình truyền được quảng bá cục bộ và chỉ nhận trong phạm vi dải truyền của một nguồn gửi có thể nhận được các gói tin của nó. Mỗi luồng gói tin tại tầng liên kết là một chuỗi các gói tin được truyền từ nguồn tới đích, nơi mà nguồn và đích là các miền lân cận. Hai luồng được định nghĩa như các luồng đang tranh chấp nếu cả nguồn gửi hay nguồn nhận của một luồng là trong phạm vị dải truyền của nguồn gửi hoặc nguồn nhận của luồng khác.
Có ba giả định được đưa ra : miền lân cận là một thuộc tính giao hoán và từ đây tranh chấp luồng cũng có tính giao hoán, một nút không thể truyền và nhận các gói tin đồng thời, và một xung đột xảy ra khi một nguồn nhận đang nhận trong dải của hai nút đang truyền đồng thời, như vậy không thể dễ dàng nhận tín hiệu từ cả hai bên.
2.2.1.1.2. Vấn đề tranh chấp phụ thuộc vị trí và sử dụng lại không gian
Vùng để truyền không dây hàm ý rằng có các xung đột, và kể từ đây tranh chấp để chia sẻ môi trường, sẽ phụ thuộc vào vị trí. Bản chất đặc trưng
vị trí tranh chấp, được kết hợp với bản chất đa chặng trong mạng, cho phép sử dụng lại không gian kênh. Đặc biệt, bất cứ hai luồng nào mà không gây nhiễu với mỗi luồng khác đều có khả năng truyền các gói tin dữ liệu đồng thời qua kênh vật lý. Sự lựa chọn các máy truyền đồng thời như vậy xác định toàn bộ sự sử dụng kênh, kể từ đây quy tắc lập lịch gói tin cần phải thực hiện sự lựa chọn đúng đắn trong quá trình truyền đồng thời khi tính đến việc xem xét sự công bằng ngang qua các luồng.
Trong một mạng có dây và mạng tế bào gói, các gói tin được lập lịch độc lập tại mỗi liên kết, và bộ lập lịch tại một liên kết chỉ cần phải xem xét các luồng đang tranh chấp đối với liên kết đó. Sự công bằng fluid được định nghĩa cho các mạng như vậy, về bản chất, một thuộc tính cục bộ cho các luồng đang truyền trên mỗi liên kết và thuật toán lập lịch gói tin để đạt được mô hình công bằng fluid, chẳng hạn, Weighted Fair Queueing (hàng đợi công bằng có trọng số), bảo đảm sự công bằng cục bộ trong miền thời gian giữa các luồng đang tranh chấp mà chia sẻ một liên kết đơn. Trong một mạng không dây đa chặng chia sẻ môi trường, sự công bằng không thể được định nghĩa chỉ riêng đối với các luồng “cục bộ”, bởi vì khả năng sử dụng lại không gian kênh, và sự ràng buộc phụ thuộc vào vị trí trong sự lựa chọn các luồng để truyền đồng thời. Như vậy, sự công bằng phải được định nghĩa với các luồng đang tranh chấp trong cả hai miền thời gian và miền không gian.
2.2.1.1.3. Vấn đề xung đột giữa sự công bằng và sử dụng kênh tối đa
Trong một liên kết có dây hay một tế bào trong một mạng tế bào gói, một luồng nhiều nhất có thể truyền vào bất cứ thời gian nào, và sự lập lịch các gói tin ngang qua các liên kết/các tế bào khác nhau là độc lập. Trong môi trường đích, nhiều luồng có thể truyền đồng thời, nhưng việc truyền một luồng trong một miền có ảnh hưởng trên các luồng khác có thể truyền trong phần còn lại của mạng. Tính chất “ toàn bộ” của sự lập lịch gói tin trong các mạng không dây chia sẻ kênh đa bước nhảy dẫn đến xung đột giữa việc đạt được sự công bằng và tăng tối đa sử dụng toàn bộ kênh.
2.2.1.1.4. Giải pháp không gian
Mục đích của công việc này là gán địa chỉ các thoả hiệp giữa việc đạt được sự công bằng và tăng tối đa sử dụng kênh. Một giới hạn là cách tiếp cận
mà đạt được một số khái niệm xác định trước về sự công bằng không có việc lấy sử dụng kênh để tính toán. Tại một giới hạn khác là cách tiếp cận mà luôn luôn cố gắng lập lịch số lượng lớn nhất của các luồng được dự trữ không xung đột trong bất kỳ thời gian nào, bằng cách này làm tăng tối đa sử dụng toàn bộ kênh khi có khả năng hạn chế một số luồng. Trong việc này, vị trí ở giữa được xem xét và bắt buộc một khái niệm cơ sở về sự công bằng mà đảm bảo rằng mỗi luồng nhận tối thiểu sự phân bố kênh tuỳ thuộc vào sự ràng buộc này, được tìm kiếm để làm tăng tối đa sự sử dụng toàn bộ kênh. Một vấn đề cần quan tâm là sử dụng kênh cải thiện khi mô hình công bằng trở nên kém đi như thế nào. Điều này, phụ thuộc vào những yêu cầu của hệ thống, người quản trị mạng có khả năng lựa chọn một điểm đặc biệt trong giải pháp không gian.
Đặc biệt, hai điểm trong giải pháp không gian được xem xét là:
Một luồng i với trọng số ri nhận cận dưới trên sự phân bố kênh của
jB(t1) j
i r r
C(t1,t2) trên một chu kỳ thời gian rất nhỏ (t1,t2), ở đó B(t) là tập hợp các luồng được dự trữ trong toàn bộ mạng vào thời điểm t. Với giả thuyết là cận dưới này ở trên sự phân phối kênh, phương pháp lập lịch được dùng để tăng tối đa sự phân phối toàn bộ kênh. Mô hình công bằng này là toàn bộ và không phụ thuộc cấu trúc liên kết theo ý nghĩa đó nó cho rằng trong trường hợp xấu nhất tất cả các luồng đang tranh chấp lẫn nhau.
2. Một luồng i với trọng số ri nhận cận dưới trên sự phân bố kênh của
(1). . t B j j i r k r
C(t1,t2) trên một chu kỳ thời gian rất nhỏ (t1,t2), ở đó B(i,t) là tập hợp các luồng được dự trữ trong phạm vi khoảng cách hai bước nhảy (trong đồ thị nút) của luồng i tại thời điểm t và k là một hằng số. Với giải thuyết là cận dưới này ở trên sự phân phối kênh, quy tắc lập lịch được dùng để tăng tối đa sự phân phối toàn bộ kênh. Mô hình công bằng này là toàn bộ và phụ thuộc cấu trúc liên kết bởi vì nó cung cấp một cận dưới trên sự phân phối kênh đối với sự tranh chấp hiện tại trong một vị trí của luồng.
Cách tiếp cận đầu tiên cung cấp sự công bằng kém hơn mô hình thứ hai, yêu cầu toàn bộ thông tin luồng được dự trữ để hoàn tất lập lịch, nhưng cung
cấp theo cách suy diễn trường hợp xấu nhất các ranh giới trên sự phân phối kênh là không làm thay đổi về cấu trúc liên kết mạng và kết quả là có thể cao hơn sự sử dụng toàn bộ kênh.