4. Cấu trúc nội dung của luận án
2.7.4.2. Đánh giá khả năng đáp ứng của chuyển mạch mới
Ta định nghĩa một số khái niệm sau:
Ta (k) là thời gian đến (arrival time ) của gói tin thứ k. Thời gian đến của một gói tin là thời gian mà bit cuối cùng của gói tin đó đến hàng đợi đầu vào (RX Queue).
Td (k) là thời gian đi (Departed time) của gói tin thứ k. Thời gian đi của một gói tin là thời gian mà bit cuối cùng của gói tin đó đến hàng đợi đầu ra (TX Queue).
L (k) là chiều dài của gói tin thứ k.
C là tốc độ truyền (link rate)
Khi đó, thời gian xử lý (processing time) của gói tin thứ k trong hệ thống được tính theo công thức sau:
Tprocess (k) = Td (k) – Ta (k) (2.4) Thời gian trống giữa các gói tin được gọi là interpacket gap (IPG). Đối với gói tin thứ k, interpacket gap (IPG) là khoảng cách từ thời gian bít cuối cùng của gói tin thứ k vào hàng đợi đầu ra (output queue) đến thời gian bít đầu tiên của gói tin thứ k+1 vào hàng đợi đầu vào (input queue). Do đó, interpacket gap (IPG) giữa gói tin thứ k và k+1 được tính theo công thức sau:
62
Từ đó ta thấy, nếu thời gian trống giữa các gói tin TIPG (k) lớn hơn thời gian xử lý Tprocess (k) thì chuyển mạch của chúng tác giả sẽ sleep để tiết kiệm năng lượng. Theo đánh giá chung thì thời gian này nhỏ nhất chỉ cỡ μs. Điều này mang lại hiệu quả rất cao trong việc tiết kiệm năng lượng.
Đánh giá thời gian trễ
Chế độ High Performance
Ở chế độ này, ta cấu hình cho số lượng gói tin trong hàng đợi lớn nhất Max Packet Number = 1, tức là khi chuyển mạch nhận đủ 1 gói tin trong hàng đợi thì hệ thống sẽ bật và hoạt động bình thường. Khoảng thời gian hệ thống bật chỉ mất khoảng 3-4 chu kì clock, tức là khoảng 24ns – 32ns. Do đó chuyển mạch hoạt động ở chế độ High Performance có thời gian trễ bằng thời gian hệ thống bật, khoảng 24ns – 32ns. Mặt khác, khi gói tin trong mạng có kích thước khoảng 1000 bytes. Một chu kì chuyển mạch sẽ nhận 8 bit (1 byte) vào hàng đợi, nên với gói tin có kích thước là 1000 bytes sẽ có thời gian trễ hàng đợi là 1000 chu kỳ. Từ đó, ta thấy được thời gian trễ của chuyển mạch khi bật là không đáng kể so với trễ hàng đợi.
Chế độ Save Power
Ở chế độ này khi ta cấu hình các giá trị kích thước hàng đợi lớn nhất và số gói tin lớn nhất trong hàng đợi là lớn nhất có thể: Max Queue Length: 5120 bytes, Max Number packet: 127 gói tin. Thời gian Wait Timeout được cấu hình bằng 12500000 clock = 100ms. Khi số gói tin đi vào hàng đợi vượt ngưỡng Max Queue Length hoặc Max Number packet hoặc Wait Timeout thì chuyển mạch sẽ bật về chế độ hoạt động bình thường. Tại chế độ này, trễ lớn nhất có thể bằng tổng thời gian chờ wait timeout và thời gian xử lý gói tin của chuyển mạch.
T delay = T wait timeout + T process (2.6)
Trong trường hợp này, ta có thể giảm thời gian chờ wait timeout cho phù hợp với chất lượng dịch vụ yêu cầu.
Đánh giá mất gói tin
Chế độ High Performance
Ở chế độ này, ta cấu hình cho số lượng gói tin trong hàng đợi lớn nhất Max Packet Number = 1, tức là khi chuyển mạch nhận đủ 1 gói tin trong hàng đợi thì hệ thống sẽ bật và hoạt động bình thường. Mặt khác, gói tin lớn nhất có thể bằng Maximum Transmission Unit (MTU) - 1500 bytes, trong khi kích thước hàng đợi bằng 8192 bytes. Do vậy, ở chế độ này sẽ không xảy ra hiện tượng tràn hàng đợi nên không làm mất gói tin.
63 Chế độ Save Power
Ở chế độ này khi ta cấu hình các giá trị Max Queue Length: 5120 bytes, Max Number packet: 127 gói tin, thời gian Wait Timeout là 12500000 clock = 100ms. Khi số gói tin đi vào hàng đợi vượt ngưỡng Max Queue Length hoặc Max Number packet hoặc Wait Timeout thì chuyển mạch sẽ bật về chế độ hoạt động bình thường. Mặt khác, khi kích thước lớn nhất hàng đợi của chuyển mạch NetFPGA-1G bằng 8192 bytes lớn hơn giá trị
Max Queue Length. Do vậy, ở chế độ này cũng sẽ không xảy ra hiện tượng tràn hàng đợi
nên không làm mất gói tin.
Tổng kết đánh giá chuyển mạch mới
Từ các kết quả đo đạc, tác giả đã đánh giá trễ và mất gói tin của các chế độ hoạt động mới đã đề xuất cho chuyển mạch, có thể tổng kết các kết quả theo Bảng 2.15.
Bảng 2.15. Đánh giá thời gian trễ và mất gói tin so với chuyển mạch thường
Tham số High Performance Save Power
Thời gian trễ Khoảng 16ns – 24ns Twait timeout + Tprocess
Mất gói tin Không Không