Điều khiển chống tắc nghẽn trong mạng ngn toàn...
TRANSCRIPT
Điều khiển chống tắc nghẽn trong
mạng NGN toàn IP
Bùi Thị Kim Hoa
Trường Đại học Quốc gia Hà Nội; Trường Đại học Công nghệ
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử; Mã số: 60 52 70
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đinh Thế Cường
Năm bảo vệ: 2012
Abstract. Tổng quan về điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN
toàn IP. Nghiên cứu nguyên lý điều khiển tắc nghẽn trong mạng
NGN toàn IP. Trình bày các phương pháp điều khiển tắc nghẽn
trong mạng NGN toàn IP. Phân tích các phương pháp điều khiển
tắc nghẽn và ứng dụng.
Keywords: Kỹ thuật điện tử; Mạng truyền thông; Mạng NGN;
Tắc nghẽn mạng
Content.
Mở đầu
Khái niệm mạng thế hệ sau (NGN - Next Generation Network)
hiện không còn mới mẻ trên thế giới như một vài năm trước đây. Xu
hướng phát triển của viễn thông là tiến tới hội tụ về mạng, hội tụ về dịch
vụ, ứng dụng. Tài nguyên của mạng có giới hạn trong khi nhu cầu truyền
thông tin ngày càng tăng. Hiện tượng tắc nghẽn mạng là khó tránh khỏi.
Để giải quyết vấn đề này có hai cách đó là: Tăng tài nguyên của mạng và
điều khiển để chống tắc nghẽn mạng. Việc tăng tài nguyên mạng chi phí
đầu tư lớn và không thể thường xuyên được. Trong khi đó, việc điều
khiển chống tắc nghẽn mạng sử dụng các giao thức, các thuật toán để
điều khiển chống tắc nghẽn mạng. Tuy nhiên, vấn đề điều khiển chông
tắc nghẽn mạng rất phức tạp nhất là khi mạng ngày càng phát triển rộng
lớn, dịch vụ gia tăng nhanh, các dịch vụ mới ngày càng nhiều, số lượng
người sử dụng tăng lên nhanh chóng kèm theo vấn đề lưu lượng tăng vọt
và biến đổi động. Vì vậy, vấn đề điều khiển chống tắc nghẽn ngày càng
trở nên cấp thiết.
Đề tài “Điều khiển chống tắc nghẽn trong mạng NGN toàn IP”
tập trung nghiên cứu các vấn đề về mạng NGN toàn IP, các vấn đề về
điều khiển tắc nghẽn và hệ thống các phương pháp điều khiển chống tắc
nghẽn cũng như khả năng ứng dụng của những phương pháp này trong
mạng NGN toàn IP.
Cấu trúc của luận văn gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về
điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN toàn IP. Chương 2: Nguyên lý
điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN toàn IP. Chương 3: Các phương
pháp điều khiển tắc nghẽn trong mạng NGN toàn IP. Chương 4: Phân
tích các phương pháp điều khiển tắc nghẽn và ứng dụng.
CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TẮC NGHẼN TRONG
MẠNG NGN TOÀN IP
1.1. Cơ sở kỹ thuật mạng IP
Mạng IP được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn toàn cầu của
IETF. Do đó, thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau có thể dễ dàng
tương hoạt. Hiện nay, nếu nói tới tiêu chuẩn truyền thông phổ biến nhất
thì đó chính là giao thức IP.
1.1.1. Bộ giao thức TCP/IP
TCP/IP là bộ giao thức được phát triển bởi Cục các dự án nghiên
cứu cấp cao (ARPA) của bộ quốc phòng Mỹ. Chồng giao thức TCP/IP
được chia thành bốn tầng: giao diện mạng (network interface), liên mạng
(internet), giao vận (transport) và ứng dụng (application).
1.1.2. Địa chỉ IP
Địa chỉ IP là số hiệu nhận dạng được sử dụng ở tầng liên mạng
của bộ giao thức TCP/IP hay IP là một địa chỉ của một trạm khi tham gia
vào mạng nhằm giúp cho các trạm có thể chuyển thông tin cho nhau một
cách chính xác, tránh thất lạc. Đối với phiên bản IPv4, địa chỉ này là một
số nhị phân 32 bít. Địa chỉ IP theo phiên bản IPv6 sử dụng 128 bit
(16octet) để mã hoá dữ liệu, nó cho phép sử dụng nhiều địa chỉ hơn so
với IPv4.
1.2. Mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network)
1.2.1. Sự cần thiết phải chuyển đổi sang mạng NGN
Mạng PSTN dựa trên nền tảng công nghệ TDM và hệ thống báo
hiệu số 7 (CCS7). Về cơ bản, mạng này vẫn có khả năng cung cấp tốt các
dịch vụ viễn thông bình thường như thoại hay Fax với chất lượng khá ổn
định. Song nhu cầu của bản thân nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng
ngày càng tăng làm bộc lộ những hạn chế không thể khắc phục được của
mạng hiện tại. Với yêu cầu về thay đổi công nghệ mạng như trên, mạng
thế hệ sau NGN đã được giới thiệu và ứng dụng ở một số quốc gia.
1.2.2. Khái niệm mạng NGN
Khái niệm mạng NGN được nêu trong khuyến nghị Y.2001 của
ITU-T như sau: Mạng thế hệ sau (NGN) là mạng gói có khả năng cung
cấp các dịch vụ viễn thông và tạo ra nhiều ứng dụng băng thông rộng,
các công nghệ truyền tải đảm bảo chất lượng dịch vụ và trong đó các
chức năng dịch vụ độc lập với các công nghệ truyền tải liên quan phía
dưới. Nó cho phép truy nhập không giới hạn tới mạng, các nhà cung cấp
dịch vụ và/hoặc các dịch vụ theo ý muốn. Nó hỗ trợ tính di động cho các
dịch vụ cung cấp tới người sử dụng sao cho đồng nhất và đảm bảo.
1.2.3. Đặc điểm của mạng NGN
Mạng NGN có bốn đặc điểm chính:
- Nền tảng là hệ thống mạng mở.
- Dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng.
- NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một bộ giao thức thống
nhất.
- NGN là mạng có dung lượng ngày càng tăng và tính thích ứng
cao, có đủ năng lực để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.
1.2.4. Nguyên tắc tổ chức và cấu trúc của mạng NGN
Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên những nguyên tắc cơ bản
sau:
- Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong
phú, đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện.
- Mạng có cấu trúc đơn giản.
- Nâng cao hiệu quả sử dụng chất lượng mạng lưới và giảm thiểu
chi phí khai thác, bảo dưỡng.
- Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới.
- Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh.
Cấu trúc mạng NGN được đưa ra có đặc điểm chung là bao gồm
các lớp chức năng sau:
- Lớp kết nối (truy nhập và truyền dẫn)
- Lớp trung gian hay lớp truyền thông
- Lớp điều khiển
- Lớp quản lý
1.2.5. Lợi ích của mạng NGN
Mạng NGN cho phép triển khai các dịch vu một cách nhanh
chóng và đa dạng, đáp ứng sự hội tụ giữa các thông tin thoại, truyền dữ
liệu và Intemet, giữa cố định và di động với giá thành hợp lý.
Ứng dụng mạng NGN cho phép giảm thiểu thời gian đưa dịch vụ
mới ra thị trường; nâng cao hiệu suất sử dụng và truyền dẫn với công
nghệ ghép kênh bước sóng quang DWDM chiếm lĩnh ở lớp vật lý và
công nghệ IP/MPLS làm nền tảng cho lớp mạng.
Mạng NGN cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tăng cường khả
năng kiểm soát, bảo mật thông tin của khách hàng.
Mạng NGN là có thể được phát triển bởi các nhà khai thác mới
không yêu cầu có sẵn cơ sở hạ tầng hay chỉ cần nâng cấp, mở rộng trên
cấu trúc mạng sẵn có.
1.2.6. Mạng NGN toàn IP
Trung tâm của mạng NGN toàn IP chính là sự hội tụ của 3 yếu tố:
hội tụ mạng (Application Convergence), hội tụ dịch vụ (Service
Convergence), hội tụ ứng dụng (Network Convergence). đồng thời cho
phép cung cấp các dịch vụ tích hợp với IP là công nghệ nền tảng. Đó
chính là lý do cho sự ra đời của mạng NGN toàn IP.
1.2.7. Vấn đề đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trong mạng NGN
1.2.7.1. Các tham số đánh giá chất lƣợng mạng NGN
Mạng NGN là mạng hạ tầng thông tin dựa trên công nghệ chuyển
mạch gói nên việc đánh giá chất lượng mạng chủ yếu dựa trên 4 tham số
cơ bản là: băng thông, độ trễ gói, trượt (jitter) và tỉ lệ mất gói.
1.2.7.2. Các mô hình đảm bảo chất lƣợng dịch vụ
Để triển khai QoS trong mạng viễn thông, các mô hình QoS (hay
kỹ thuật QoS) khác nhau đã được đề xuất bao gồm:
Mô hình Best Effort: Mô hình Best Effort là mô hình đơn và
phổ biến trên các mạng IP nói chung, cho phép ứng dụng gửi dữ liệu bất
cứ khi nào với bất cứ khối lượng nào nó có thể thực hiện và không đòi
hỏi sự cho phép hoặc thông tin về mạng, nghĩa là mạng phân phối dữ liệu
nếu nó có thể mà không cần sự đảm bảo về độ tin cậy, độ trễ hoặc khả
năng thông mạng.
Mô hình tích hợp dịch vụ (IntServ): Mô hình này không những
đáp ứng các dịch vụ Best Effort mà còn hỗ trợ các ứng dụng thời gian
thực ngày càng tăng trên mạng IP. Việc đưa ra mô hình IntServ có vẻ
như giải quyết được nhiều vấn đề liên quan đến QoS trong mạng IP. Tuy
nhiên trong thực tế mô hình này đã không đảm bảo được QoS từ đầu cuối
tới đầu cuối (end to end). Đã có nhiều cố gắng nhằm thay đổi điều này
nhằm đạt một mức QoS cao hơn cho mạng IP, và một trong những cố
gắng đó là sự ra đời của DiffServ.
Mô hình phân biệt dịch vụ (DiffServ): DiffServ sử dụng việc
đánh dấu gói và xếp hàng theo loại để hỗ trợ dịch vụ ưu tiên qua mạng
IP. Mục tiêu phát triển của mô hình Diffserv là cung cấp cơ chế phân biệt
các dịch vụ thành các lớp dịch vụ khác nhau tương ứng với yêu cầu QoS
khác nhau. Diffserv chỉ phân biệt đối xử tới các lớp lưu lượng khác nhau
nên không cung cấp mức QoS cụ thể. Ưu điểm của mô hình DiffServ so
với mô hình IntServ là khả năng mở rộng mạng cao và phục vụ đa dịch
vụ, phù hợp với môi trường mạng NGN.
1.3. Các vấn đề về tắc nghẽn mạng
1.3.1. Tắc nghẽn là gì?
Tắc nghẽn là một hiện tượng rất quen thuộc trên mạng, mà
nguyên nhân nói chung là do tài nguyên mạng giới hạn trong khi nhu cầu
truyền thông tin của con người là không có giới hạn.
1.3.2. Nguyên nhân gây ra tắc nghẽn
Nguyên nhân chính là do bản chất tự nhiên của dữ liệu người
dùng đưa vào mạng. Khi mạng không kịp ứng phó với sự gia tăng đột
ngột của lưu lượng tắc nghẽn sẽ xảy ra. Tốc độ xử lý chậm, cấu hình bộ
định tuyến kém cũng là một nguyên nhân quan trọng gây nên tắc nghẽn,
bởi vì chúng có thể sẽ làm hàng đợi bị tràn ngay cả khi lưu lượng gói số
liệu đến nút mạng nhỏ hơn năng lực vận tải của đường truyền đi ra.
1.3.3. Vấn đề tắc nghẽn trong mạng NGN toàn IP
Gồm các nguyên nhân cơ bản sau:
- Tràn bộ đệm.
- Lỗi do đường truyền vô tuyến
- Do nghẽn cổ chai
- Nhu cầu băng thông cao của các dịch vụ đa phương tiện và các loại
hình dịch vụ mới
- Lưu lượng lớn, thay đổi đột biến và biến đổi động.
- Tính biến động của mạng, hình trạng mạng.
CHƢƠNG 2- NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG
MẠNG NGN TOÀN IP
2.1. Vấn đề điều khiển tắc nghẽn nói chung
Điều khiển tắc nghẽn liên quan đến kỹ thuật và cơ chế để có thể
ngăn ngừa tắc nghẽn trước khi xảy ra hoặc loại bỏ tắc nghẽn sau khi xảy
ra. Mục tiêu của cơ chế điều khiển tắc nghẽn chỉ đơn giản là để sử dụng
mạng một cách hiệu quả nhất có thể.
2.2. Nguyên lý điều khiển tắc nghẽn
- Nguyên lý chung để điều khiển tắc nghẽn là:
- Duy trì điểm hoạt động của mạng luôn ở mức lưu lượng đưa vào
nhỏ.
- Đảm bảo các bộ đệm của bộ định tuyến không bị tràn.
- Đảm bảo phía gửi dữ liệu nhanh mà phía nhận vẫn có thể xử lý,
giúp sử dụng tài nguyên mạng một cách hiệu quả nhất.
2.3. Phân loại các phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn
2.3.1. Phân loại theo lý thuyết điều khiển
Theo quan điểm của lý thuyết điều khiển, các hệ thống điều khiển
có thể được chia thành 2 loại: Điều khiển mạch vòng hở (Open loop
control) và điều khiển mạch vòng đóng (Close loop control).
2.3.1.1. Điều khiển chống tắc nghẽn vòng hở
Trường hợp này sử dụng các thiết kế tốt để cố gắng ngăn chặn tắc
nghẽn xảy ra. Để không xảy ra tắc nghẽn, các hệ thống đầu cuối cần phải
đàm phán với mạng để lưu lượng đưa vào mạng không được lớn hơn khả
năng xử lý của mạng, tránh xảy ra tắc nghẽn.
2.3.1.2. Điều khiển chống tắc nghẽn vòng đóng
Điều khiển chống tắc nghẽn vòng đóng được thực hiện dựa trên
cơ sở thông tin phản hồi (feedback-based). Trong trường hợp này, các
thiết bị đầu cuối cần nhận được thông tin phản hồi từ mạng về tình trạng
tắc nghẽn hiện tại. Khi đó, hệ thống đầu cuối sẽ phản ứng với các dấu
hiệu tắc nghẽn bằng cách hạn chế lượng tải đưa vào mạng, phù hợp với
dung lượng hiện có của mạng để giảm bớt tình trạng tắc nghẽn. Điều
khiển tắc nghẽn vòng đóng bao gồm điều khiển phản hồi ẩn và điều
khiển phản hồi rõ.
2.3.2. Điều khiển tắc nghẽn trên cơ sở cửa sổ hay tốc độ
Điều khiển dựa trên tốc độ: điều khiển một cách trực tiếp tốc độ
truyền tại phía gửi (nguồn gửi tin). Người nhận hoặc thiết bị định tuyến
thông báo cho người gửi thông tin phản hồi để điều chỉnh tốc độ gửi dữ
liệu không vượt quá tốc độ cho phép.
Điều khiển dựa trên kích thước cửa sổ: điều khiển gián tiếp tốc độ
truyền thông qua việc thay đổi kích thước cửa sổ. Người gửi thực hiện
gửi số lượng nhất định các gói tin hoặc byte được phép trước khi có
thông tin phản hồi mới đến. Phía nhận sẽ nhận và đếm các gói tin đến và
thông báo cho người gửi biết rằng được phép tăng kích thước cửa sổ lên
một số lượng nhất định.
2.4. Các tiêu chí đánh giá phƣơng pháp điều khiển chống tắc
nghẽn
Những tiêu chí cơ bản nhất dùng cho phân tích, đánh giá các
phương pháp điều khiển chống tắc nghẽn bao gồm:
2.4.1. Tính hiệu quả (Efficient)
Tính hiệu quả được định nghĩa là tỉ số giữa tổng tài nguyên phân
phối cho các ứng dụng và tổng tài nguyên mong muốn tại điểm gãy knee
của mạng, nghĩa là trước thời điểm mạng xảy ra bão hòa.
2.4.2. Tính bình đẳng (Fairness)
Khi nhiều người sử dụng chia sẻ tài nguyên, tất cả người sử dụng
trong cùng một lớp dịch vụ phải có chia sẻ như nhau về tài nguyên. Chỉ
số này chỉ biểu diễn tính bình đẳng giữa các người sử dụng mạng nói
chung mà chưa thể hiện được bản chất đa dịch vụ trong mạng thế hệ mới.
2.4.3. Tính hội tụ (Convergence)
Sự hội tụ được đánh giá bởi thời gian cần để hệ thống đạt đến
trạng thái mong muốn từ một trạng thái xuất phát bất kỳ. Một cách lý
tưởng, hệ thống đạt tới trạng thái đích nhanh và có biên độ dao động rất
nhỏ xung quanh nó.Thời gian để đạt được trạng thái cân bằng xác định
độ nhạy và độ mịn của phương pháp điều khiển.
2.4.4. Tính phân tán (Distributedness)
Đây là điều cần thiết bởi vì một mô hình tập trung đòi hỏi thông
tin đầy đủ về trạng thái của mạng cũng như các luồng riêng lẻ, và điều
này là không thể không có đối với mạng cỡ lớn.
2.5. Thuật toán tăng giảm
Nguyên lý chủ đạo của điều khiển chống tắc nghẽn là dựa trên
thuật toán tăng giảm. Thuật toán tăng cộng/giảm nhân (AIMD) đã trở
thành thuật toán được lựa chọn rộng rãi nhất để điều khiển chống tắc
nghẽn. Hầu hết các phương pháp dựa trên nguyên lý điều khiển chống tắc
nghẽn tuyến tính truyền thống này. Tuy nhiên, thực tế cho thấy thuật toán
AIMD đã được xây dựng trên giả thiết biến đổi lưu lượng rất ít và mạng
chỉ có dịch vụ truyền tải dữ liệu thuần tuý như TCP. Rõ ràng nguyên lý
điều khiển tuyến tính không còn đáp ứng đầy đủ để thể hiện đặc tính
động của mạng, sự biến thiên của lưu lượng trong mạng NGN với những
ứng dụng đa phương tiện và các ứng dụng mới.
2.6. Phƣơng pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến
2.6.1. Các đặc điểm của phƣơng pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ
định tuyến
Hai phương pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến khá phổ biến
hiện nay là RED và ECN. Một số phương pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ
định tuyến khác (EWA, FEWA, CSFQ..) có thể điều khiển tốt hơn các
cửa sổ gửi TCP trong trường hợp xảy ra tắc nghẽn trong mạng.
2.6.2. Các nguyên tắc thiết kế và các cơ chế liên quan
2.6.2.1. Định hƣớng truyền tải thông tin mạng
Một vài phương pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến, ví dụ
RED và ECN, truyền thông tin mạng chỉ theo một chiều từ các bộ định
tuyến đến phía gửi. Các phương pháp này có thể được xem các phương
pháp phản hồi tắc nghẽn một chiều. Tuy nhiên, cũng có các phương pháp
phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến khác thực hiện chia sẻ thông tin
mạng hai chiều giữa các bộ định tuyến và phía gửi, được phân loại là các
phương pháp phản hồi chống tắc nghẽn hai chiều.
2.6.2.2. Cơ chế để truyền tải thông tin mạng
Các cơ chế có thể được sử dụng để triển khai các phương pháp
phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến:
- Thông tin mạng có thể được truyền bằng cách sử dụng các cơ chế
của giao thức truyền tải TCP.
- Thông tin mạng cũng có thể được truyền trong các bản tin giao
thức bổ sung. Các bản tin giao thức mới này có thể được truyền kèm với
các bản tin giao thức chuẩn, hoặc tách riêng thành gói dữ liệu mới.
Phương pháp này đòi hỏi các giải thuật TCP tiêu chuẩn trong các hệ
thống đầu cuối phải có sự thay đổi ít nhiều để hỗ trợ các chức năng phản
hồi chống tắc nghẽn mới.
- Phát triển một giao thức truyền thông hoàn toàn mới, có thể trên
cơ sở TCP..
2.6.2.3. Thông tin phản hồi
Thông tin mạng có thể chia sẻ rõ hoặc ẩn giữa các bộ định tuyến
và các hệ thống đầu cuối.
2.6.2.4. Độ phức tạp
Độ phức tạp bao gồm thời gian và không gian chiếm dụng bộ nhớ
của bộ điều khiển phản hồi tắc nghẽn nằm trong các bộ định tuyến và các
bộ điều khiển tắc nghẽn thích ứng nằm trong các hệ thống đầu cuối.
CHƢƠNG 3 - CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN
TRONG MẠNG NGN TOÀN IP
Trong môi trường mạng NGN, các phương pháp điều khiển tắc
nghẽn hiệu quả không thể không thực hiện trên cơ sở tập hợp và đánh giá
các thông tin mạng. Các cơ chế và đặc điểm của các phương pháp phản
hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến được đề cập đến trong chương này bao
gồm: RED (Random Early Detection), ECN (Explicit Congestion
Notification); EWA (Explicit Window Adaptation); FEWA (Fuzzy
Explicit Window Adaptation), XCP (Explicit Control Protocol), CSFQ
(Core-Stateless Fair Queueing), FBA-TCP (Core-Stateless Fair
Bandwidth Allocation for TCP), QS-TCP (TCP Quick-Start), ETCP
(Enhanced TCP). Trước hết, nội dung đề cập đến vấn đề cơ bản về cơ
chế điều khiển tắc nghẽn của giao thức TCP.
3.1. Điều khiển tắc nghẽn trong TCP
Quản lý chống tắc nghẽn TCP dựa trên thuật toán tăng cộng giảm
nhân (AIMD). Điều khiển chống tắc nghẽn trong TCP thuộc loại điều
khiển vòng kín phản hồi ẩn [5].
3.1.1. Các pha điều khiển tắc nghẽn
Điều khiển chống tắc nghẽn trong TCP được thực hiện theo hai
pha như sau:
Pha 1: Pha bắt đầu chậm (SS - Slow Start):
Pha 2: Pha chống tắc nghẽn (CA - Congestion Avoidance):
3.1.2. Cơ chế cửa sổ trƣợt
Việc điều khiển tắc nghẽn trên được thực hiện dựa trên cơ chế
điều khiển luồng đầu cuối bằng cửa sổ trượt. Cơ chế cửa sổ trượt cho
phép TCP truyền nhiều gói tin trước khi dừng lại đợi ACK, do đó tăng
tốc độ truyền tin.
3.1.3. TCP Tahoe (Fast Retransmit)
Khi phát hiện mất gói tin, Tahoe phát lại gói tin bị mất, đặt thresh
= ½ cwnd hiện tại và khởi động lại SlowStart với cwnd bằng 1.
3.1.4. TCP Reno (Fast Recovery)
Khi phát hiện mất gói tin bằng ACK lặp thứ 3, Reno phát lại gói
tin bị mất và khởi động lại Congestion Avoidance với cwnd bằng 1/2
hiện tại khi nhận được ACK của gói tin này (một ACK mới).
3.1.5. TCP NewReno
TCP NewReno cải tiến kĩ thuật fast Recovery của Reno, thoát
khỏi fast Recovery và khởi động Congestion Avoidance khi toàn bộ gói
tin đã truyền trước khi khởi động Fast Recovery đã nhận được ACK
tương ứng.
3.1.6. TCP Vegas
Vegas là một thuật toán tác động trước (proactive), cho phép dự
đoán tắc nghẽn trước khi nó xảy ra để điều chỉnh hoạt động nhằm tránh
xảy ra tắc nghẽn.
3.2. RED (Random Early Detection)
Phương pháp điều khiển tắc nghẽn RED (Phát hiện sớm ngẫu
nhiên) thực hiện phát hiện tắc nghẽn và loại bỏ gói tin ngẫu nhiên từ bộ
đệm. Trong hình 3.4, hệ trục tọa độ bao gồm phần trăm bộ đệm đầy α, và
khả năng loại bỏ gói tin p. Các gói tin không bị loại bỏ và RED chưa
được kích hoạt khi α nhỏ hơn giá trị chặn dưới αmin thì xác suất loại bỏ là
0, thêm gói tin mới vào hàng đợi. RED được kích hoạt khi α vượt quá
αmin. Nếu α vượt quá giá trị chặn trên αmax thì xác suất loại bỏ gói là 1, gói
tin mới đến bị loại bỏ, hàng đợi bắt đầu thực hiện chế độ “cắt bớt phần
đuôi” ảo. Nếu α nằm trong giới hạn αmin và αmax thì đánh dấu hoặc loại bỏ
gói tin ngâu nhiên tùy theo hàm xác suất p.
Hình 3. 1. Loại bỏ gói tin RED theo xác suất p
3.3. ECN (Explicit Congestion Notification)
Phương pháp thông báo tắc nghẽn hiện ECN là một phương pháp
điều khiển tắc nghẽn được ứng dụng cho các lưu lượng TCP. Trong
ECN, dấu hiệu bắt đầu tắc nghẽn được truyền thông tới hệ thống đầu cuối
bằng cách đánh dấu các trường tiêu đề gói tin IP và TCP cùng với dấu
hiệu tắc nghẽn được thêm vào gói tin thay vì loại bỏ các gói tin. Điểm
Xác suất loại
bỏ gói tin p
Không loại bỏ
gói tin
Loại bỏ
ngẫu nhiên
Loại bỏ gói tin
mới đến (đuôi)
αmin αmax
RED kích hoạt RED kết thúc
% bộ đệm
đầy α % bộ đệm
hiện thời
khác biệt chủ yếu giữa RED và ECN là trong RED các gói tin bị loại bỏ
ngẫu nhiên trong khi đó trong ECN các gói tin được lựa chọn ngẫu nhiên
để cho phép truyền đi cùng với dấu hiệu tắc nghẽn được đánh dấu để
thông báo cho hệ thống đầu cuối biết. Một thuật toán tương tự như thuật
toán loại bỏ gói tin sớm RED được sử dụng để lựu chọn các gói tin có
dấu hiệu tắc nghẽn.Để thực hiện, các bộ định tuyến cần phải có khả năng
thông báo cho phía gửi rằng tắc nghẽn sắp xảy ra để phía gửi điều chỉnh
tốc độ gửi để tránh hoặc tối thiểu hóa việc xảy ra tắc nghẽn và mất gói
tin. ECN truyền những thông tin này trong dữ liệu đặc biệt bao gồm
trong tiêu đề mạng của các gói tin.
3.4. EWA (Explicit Window Adaptation)
Phương pháp EWA (Explicit Window Adapation) được phát triển
để gửi thông báo rõ ràng về băng thông khả dụng trên mỗi liên kết có nút
cổ chai dựa trên phương pháp điều khiển luồng của giao thức TCP để
tăng hiệu năng tổng thể của việc điều khiển tắc nghẽn từ đầu cuối – đầu
cuối. Nó được thực hiện một cách trong suốt để truyền thông tin phản hồi
từ bộ định tuyến đến phía gửi. Vì vậy, phương pháp EWA yêu cầu việc
định tuyến đối xứng trong mạng để đảm bảo các phân đoạn dữ liệu (data
segments) và các báo nhận ACK của một kết nối TCP đi qua cùng các bộ
định tuyến trong đường đi.
EWA cho thấy các kết quả hoạt động tốt trong các bộ định tuyến
trọng tải lớn, nhưng giải thuật EWA không xem xét các trường hợp hàng
đợi tại bộ định tuyến EWA nhỏ hơn ngưỡng thấp trong một khoảng thời
gian dài. Lý do nằm ở việc tính toán , nó đặt quá nhiều vào trọng tải
trước đó của bộ định tuyến, vì vậy nó không thể phản ứng lại đủ nhanh
đối với những thay đổi lớn của các điều kiện tải trong bộ định tuyến.
3.5. FEWA (Fuzzy Explicit Window Adaptation)
3.5.1. Đặc điểm của FEWA
Một biến thể EWA mới, được gọi là EWA mờ (FEWA – Fuzzy
EWA), được nghiên cứu phát triển, nó khác chủ yếu là việc tính toán .
Trong EWA, do việc tính toán α đặt quá nhiều trọng số vào tải trước đó
của một Bộ định tuyến nên nó không thể phản ứng lại nhanh khi có sự
thay đổi lớn của các điều khiển tải. FEWA (Fuzzy EWA) ra đời để khắc
phục hạn chế trên của EWA bằng cách sử dụng một bộ điều khiển mờ để
tính α dựa trên độ dài hiện tại và gần nhất của một hàng đợi trên bộ định
tuyến. Với việc thay đổi cách tính giá trị α này đem lại hiệu suất từ đầu
cuối đến đầu cuối có thể đạt được lớn hơn so với EWA.
3.6. CSFQ (Core-Stateless Fair Queueing)
Ý tưởng của CSFQ (Core-Stateless Fair Queueing) là phân đoạn
mạng trong một vùng bộ định tuyến và phân biệt giữa biên và lõi trong 1
vùng (miền). CSFQ nhằm mục đích đạt được một sự phân bổ băng thông
hợp lý trong bộ định tuyến mà không yêu cầu sự tính toán cho mỗi luồng
hoặc trạng thái mỗi luồng trong bộ định tuyến lõi của phần mạng CSFQ.
Các bộ định tuyến nằm ở biên ước lượng tốc độ đến của mỗi luồng đưa
vào miền, và dán nhãn thông tin này vào mỗi gói. Các bộ định tuyến lõi
tính toán một độ rộng băng thông hợp lý chia sẻ cho tất cả các luồng dựa
trên sự kết hợp của tốc độ đến và chuyển tiếp.
Tuy nhiên, CSQF không giống một cơ chế phản hồi tắc nghẽn rõ.
Chỉ các gói tin bị mất tại các bộ định tuyến lõi và biên của phần mạng
CSQF được sử dụng như thông báo ẩn tới người gửi về tình trạng tắc
nghẽn sắp xảy ra trong mạng. FBA-TCP là một cơ chế phản hồi tắc
nghẽn rõ được mở rộng từ cơ chế của CSQF.
3.7. FBA-TCP (Core-Stateless Fair Bandwidth Allocation for
TCP)
FBA-TCP (phân bổ băng thông hợp lý cho TCP) sử dụng cơ chế
CSFQ (Core-Stateless Fair Queueing) để cải tiến việc điều khiển tắc
nghẽn trong các kết nối TCP. Vì vậy, các đặc điểm của CSFQ đều có
trong FBA-TCP. Đặc tính mới của FBA-TCP so với CSFQ là bộ định
tuyến biên ở phía nhận của luồng không xoá nhãn khỏi mỗi gói. Bộ định
tuyến biên đặt nhãn của gói vào trong phần tiêu đề IPv4 (hay tiêu đề mở
rộng của IPv6) để truyền trong suốt nhãn này đến TCP phía nhận qua
phần mạng không có khả năng CSFQ. Nếu hệ thống đầu cuối phía nhận
của kết nối TCP gửi giá trị này đến TCP phía nhận để tính cửa sổ gửi
mới.
3.8. ETCP (Enhanced TCP)
Ý tưởng của ETCP (Enhanced TCP) là sử dụng phản hồi FEWA)
để tính cửa sổ tắc nghẽn mới. ETCP phía gửi không thực hiện chu trình
bắt đầu chậm (slow start) và chống tắc nghẽn (congestion avoidance), mà
bắt đầu với một cửa sổ gửi khởi tạo và cập nhật cửa sổ tắc nghẽn mới
theo cửa sổ nhận thông báo như sau:
ETCP1: Cửa sổ tắc nghẽn mới của người gửi ETCP được thiết lập
tới giá trị của cửa sổ nhận thông báo hiện thời:
cwnd = rwnd
ETCP 2: Người gửi TCP thực hiện khởi động chậm hai lần cửa sổ
tắc nghẽn sau khi nhận báo nhận cwnd. Tính năng này của TCP được mô
phỏng bởi ETCP. Vì vậy, cửa sổ tắc nghẽn mới của người gửi ETCP hội
tụ tới một giá trị gấp đôi sau khi người gửi ETCP nhận được báo nhận
cwnd:
cwnd = min{ cwnd. 21/cwnd
, rwnd}
ETCP3: Một cửa sổ tắc nghẽn mới của người gửi ETCP hội tụ tới
cửa sổ nhận thông báo sau khi người gửi ETCP nhận được báo nhận
cwnd:
1/ w
ww
w .( w / w ) c nd
r ndc nd
c nd r nd c nd
3.9. XCP (eXplicit Control Protocol)
Giao thức điều khiển chống tắc nghẽn XCP là khái quát hóa các
đề xuất trong Explicit Congestion Notification (ECN). Thay vì một bít
thông báo tắc nghẽn sử dụng trong ECN, XCP đề xuất sử dụng báo hiệu
tắc nghẽn rõ, mạng thông báo cho phía gửi về tình trạng tắc nghẽn trong
mạng và cách thức phản ứng lại với tắc nghẽn. Nếu TCP sử dụng giải
thuật AIMD (đáp ứng chậm nhưng hội tụ đến sự công bằng) đề điều
chỉnh tốc độ gửi gói tin thì XCP sử dụng giải thuật MIMD với đáp ứng
nhanh và mức độ sử dụng cao hơn.
Giống như TCP, XCP là một giao thức điều khiển tắc nghẽn dựa
trên cửa sổ. Phía nhận XCP tương tự như trong TCP chấp nhận khi thực
hiện báo nhận gói tin, nó sẽ sao chép tiêu đề tắc nghẽn vào báo nhận của
nó.
nếu cwnd > rwnd
khác
Thực hiện XCP trong hệ thống đầu cuối là tương đối đơn giản.
Chỉ thay đổi 1 ít trong mã nguồn của TCP phía gửi và TCP phía nhận để
làm cho chúng có khả năng XCP. Trang bị bộ định tuyến với khả năng
XCP khá tốn kém, sự phức tạp của XCP trong bộ định tuyến là tương đối
cao. Tuy nhiên, XCP là ứng cử đầy hứa hẹn trong việc cải thiện điều
khiển tắc nghẽn trong mạng cơ sở IP trong tương lai.
3.10. QS-TCP (Quick Start TCP)
Bắt đầu nhanh cho TCP (QS-TCP) đã được đề xuất năm 2002 bởi
Jain và Floyd như là một cách để tăng cửa sổ khởi tạo của một kết nối
TCP. Trong thủ tục thiết lập kết nối TCP (TCP SYN và TCP SYN/ACK)
phía gửi TCP chèn một yêu cầu QS (QS Request) vào gói TCP nó bao
gồm tốc độ khởi tạo mà phía gửi muốn truyền. Mỗi bộ định tuyến dọc
theo đường truyền xác nhận liệu nó có thể đáp ứng yêu cầu lưu lượng
mới này. Nếu nó có thể đáp ứng yêu cầu mới này thì nó sẽ truyền yêu cầu
QS Request đi, ngược lại nó sẽ giảm tốc độ dữ liệu đến một giá trị mà nó
có thể hỗ trợ. Khi yêu cầu QS tới TCP phía nhận, một đáp ứng QS (QS
response) tương ứng được tạo ra và chèn vào một thông báo nhận được
gửi trở về phía gửi. Nhận được đáp ứng QS, TCP phía gửi điều chỉnh cửa
sổ chống tắc nghẽn khởi tạo theo tốc độ dữ liệu chỉ ra trong đáp ứng QS..
Trong khi đề xuất QS-TCP ban đầu nhằm mục đích xác định cửa
sổ TCP khởi tạo, một cập nhật gần đây của QS-TCP cũng đề cập đến
một sự mở rộng đầy tiềm năng cho phát triển QS. Các sự mở rộng có thể
khác cho phép một kết nối đưa ra một là nó đi lên hay đi xuống, hoặc
kích hoạt một tín hiệu khi điểm đính kèm vào một nút đầu cuối thay đổi,
ví dụ do IP di động (mobile IP).
CHƢƠNG 4 – PHÂN TÍCH CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
TẮC NGHẼN VÀ ỨNG DỤNG
4.1. Phân tích một số kết quả mô phỏng
Phần này giới thiệu chương trình và kết quả mô phỏng đã được
thực hiện bởi Dr. Subarna Shakya và Anup Sainju để so sánh hiệu năng
của các gói tin ECN so với các phương pháp khác như Droptail và RED.
Kết quả của mô phỏng đã chỉ ra rằng, khi các điều kiện tiên quyết của
mạng được đáp ứng, ECN hạn chế việc loại bỏ gói tin và vì vậy tối ưu
hóa mức độ sử dụng tài nguyên mạng và thông lượng dữ liệu. Droptail là
ít hiệu quả nhất trong cả ba phương pháp. ECN khác RED bằng việc sử
dụng đánh dấu gói tin để thông báo cho các node mạng về tình trạng tắc
nghẽn. Đó là một hệ thống phản hồi thông minh, thực hiện tối ưu hóa
thông lượng mạng và mức độ sử dụng tài nguyên trong khi giảm thiểu
việc loại bỏ gói tin.
4.2. So sánh các phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn
Các thuộc tính và chức năng chính của các cơ chế này được tổng
kết và so sánh trong Bảng 4.2. Phương pháp nào được sử dụng trong
mạng NGN còn tuỳ thuộc vào mức độ tương thích với các giao thức
truyền tải TCP và UDP trong các hệ thống đầu cuối.
XCP là một phương pháp mạnh nhất để cải thiện hoạt động tổng
thể của các mạng tốc độ cao. Tuy nhiên, XCP yêu cầu sự đáp ứng cần
thiết của giao thức lớp truyền tải trong các hệ thống đầu cuối.
Khác với XCP, (F)EWA không đòi hỏi bất kỳ sự thay đổi nào ở
các hệ thống đầu cuối. Nhưng (F)EWA không mạnh bằng XCP, vì với
(F)EWA cửa sổ gửi của phía gửi TCP không thể được điều khiển một
cách chính xác như là XCP.
ETCP có thể xem như một sự mở rộng của (F)EWA để khắc phục
điều này.
CSFQ không cung cấp phần hồi rõ cho phía gửi. Vì vậy, hiệu
năng của phương pháp này tăng lên ở mức hạn chế. Nhưng FBA-TCP là
một mở rộng của CSFQ có thể là ứng cử viên sáng giá cho việc cải thiện
điều khiển chống tắc nghẽn trên mạng NGN. Các thiết kế của FBA-TCP
cho thấy, phương pháp này khả năng so sánh được với (F)EWA trong
việc tăng hiệu năng của mạng. Nhược điểm chính của FBA-TCP là các
bộ định tuyến biên trong miền CSFQ phải lưu thông tin trên mỗi luồng
để nhãn cho các gói tin trong luồng.
Có thể thấy mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng của
nó, tuy nhiên nếu căn cứ vào các tiêu chí áp dụng cho mạng NGN, ta có
thể thấy được hầu hết các phương pháp còn dựa trên nguyên lý điều
khiển chống tắc nghẽn tuyến tính truyền thống, cụ thể là tăng cộng - giảm
nhân. Duy có XCP có đề xuất theo hướng sử dụng tăng nhân - giảm nhân
nhằm tăng tốc độ truyền dữ liệu và tận dụng hiệu quả tài nguyên. Rõ ràng
nguyên lý điều khiển tuyến tính không còn đáp ứng đầy đủ để thể hiện
đặc tính động của mạng, sự biến thiên của lưu lượng trong mạng NGN
với những ứng dụng đa phương tiện và các ứng dụng mới.
Bảng 4. 1. So sánh các phương pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến.
(F)EWA ETCP XCP CSFQ FBA-TCP QS-TCP ECN
Hỗ trợ các luồng TCP/UDP có/không có/không không/ không có/có có/không có/không có/không
Trong suốt đối với phía
gửi/nhận có/có không/ có không/ không có/có có/ không không/ không không/không
Định hướng truyền tải thông
tin mạng một chiều một chiều hai chiều một chiều một chiều một chiều một chiều
Cung cấp phản hồi rõ/ẩn có/có có/có có/có không/có có/có có/có có/có
Được sử dụng để tăng/giảm
tốc độ gửi không/có có/có có/có không/có không/ có có/có không/có
Cung cấp phản hồi liên tục có có có có có không có
Cần trạng thái mỗi luồng tại
một vài bộ định tuyến không không không có có không Không
Cần định tuyến đối xứng có có không không không không Không
Có cơ chế phát triển từng
bước không có không không không có Không
Khả năng ứng dụng trong
mạng hiện tại có không không có có không có
Độ phức tạp trong hệ thống
đầu cuối/bộ định tuyến
thấp/trung
bình
thấp/trung
bình thấp/cao thấp/cao thấp/ cao thấp/ trung bình
thấp/ trung
bình
Hiệu năng mong muốn tăng
so với TCP chuẩn (+)++ ++++ +++++ ++ +++ + +
4.3. Khả năng ứng dụng của các phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn trong môi trƣờng mạng
NGN toàn IP
4.3.1. (F)EWA
Ưu điểm chính của (F)EWA được so sánh với các phương pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ
định tuyến khác là (F)EWA có thể được triển khai từng bước trên mạng. Nếu triển khai thành công,
thì hiệu năng mong muốn tăng lên của (F)EWA sẽ không bị giảm đi. Ngoài ra, mức độ phức tạp của
thuật toán (F)EWA trong các bộ định tuyến thấp, có thể so sánh với XCP.
4.3.2. ETCP
Khả năng ứng dụng của ETCP phụ thuộc vào việc triển khai của (F)EWA trong tất cả các bộ
định tuyến hoặc tối thiểu là tại bộ định tuyến thắt cổ chai trên mạng. Vì vậy, các khả năng ứng dụng
của (F)EWA đều có giá trị cho ETCP. Một nhược điểm của ETCP là không thể triển khai ETCP ở
phía gửi trong mạng nếu không phải tất cả bộ định tuyến thắt cổ chai được trang bị (F)EWA. Do
ETCP đòi hỏi các thay đổi nhỏ nhưng cơ bản trong thuật toán điều khiển chống tắc nghẽn của phía
gửi TCP, khó để có thể triển khai một cách toàn diện phương pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định
tuyến này trong các mạng trên cơ sở IP hiện nay.
4.3.3. XCP
Mặc dù XCP là một trong các phương pháp hứa hẹn nhất trong số các phương pháp phản hồi
tắc nghẽn tại bộ định tuyến nhưng sự triển khai của XCP trong các mạng trên cơ sở IP hiện nay gặp
khó khăn, bởi vì các hệ thống đầu cuối và các bộ định tuyến cần phải được trang bị các thuật toán
điều khiển tắc nghẽn mới XCP. Hiệu năng của XCP trên mạng chỉ có thể đạt được nếu phần lớn các
bộ định tuyến và các điểm đầu cuối được triển khai giải thuật XCP.
XCP sử dụng thêm một tiêu đề chống tắc nghẽn mang thông tin điều khiển tắc nghẽn từ phía
gửi XCP đến các bộ định tuyến có khả năng XCP và thông tin phản hồi tắc nghẽn theo hướng ngược
lại. Nếu tiêu đề chống tắc nghẽn này được phân biệt với dữ liệu trong giao thức truyền tải và loại trừ
mã hoá của dữ liệu giao thức truyền tải (chế độ truyền tải IPSec) thì XCP không bị ảnh hưởng bởi tất
cả các cơ chế bảo mật lớp truyền tải trong các mạng trên cơ sở IP hiện nay. Nhưng XCP không thể sử
dụng với chế độ IPSec đường hầm.
4.3.4. CSFQ
CSFQ được phát triển để cải thiện độ công bằng giữa các luồng lưu lượng trong mạng hoặc
phần mạng các bộ định tuyến có khả năng CSFQ. Vì vậy có thể triển khai từ từ CSFQ trong các
mạng trên cơ sở IP. Tuy nhiên, CSFQ không cung cấp thông tin phản hồi tắc nghẽn rõ ràng từ bộ
định tuyến để cải thiện hơn nữa hiệu năng của các luồng lưu lượng từ đầu cuối – đầu cuối. Như vậy,
khả năng sử dụng của phương pháp này có một số giới hạn. Các bộ định tuyến biên của miên CSFQ
cần lưu trữ trạng thái của luồng để xác định các luồng, để đo tốc độ luồng hiện tại và để đánh dấu các
gói tin của luồng theo tốc độ luồng hiện tại đo được. Vì vậy, khả năng mở rộng và khả năng ứng
dụng của CSFQ bị hạn chế đối với các phần mạng có một phần nhỏ của luồng lưu lượng đi qua bộ
định tuyến biên.
4.3.5. FBA-TCP
Vì FBA –TCP là phương pháp mở rộng của CSFQ, cung cấp thông tin phản hồi rõ từ miền
CSFQ để cải thiện điều khiển tắc nghẽn của người gửi TCP. Vì vậy, các đặc tính và giới hạn của
CSFQ đều đúng với FBA –TCP. Thêm vào đó, khi thông tin phản hồi rõ từ miền CSFQ được truyền
dẫn tới phía nhận TCP, phương pháp FBA-TCP không thể cùng hoạt động với chế độ mã hóa IPSec
đường hầm.
4.3.6. QS-TCP
Phương pháp QS-TCP không xác định bất kỳ giải thuật nào tại các bộ định tuyến mà chỉ có
một số nguyên tắc và quy định thiết kế chung được đưa ra. Nhưng có thể giả sử rằng độ phức tạp ứng
dụng của QS-TCP trong các bộ định tuyến là có thể so sánh được với (F)EWA.
QS-TCP là không trong suốt với các hệ thống đầu cuối. Nó đòi hỏi các thay đổi nhỏ hơn ở
phía nhận TCP và các thay đổi lớn ở phía gửi. Vì vậy, việc triển khai QS-TCP trên mạng trên cơ sở
IP hiện nay là khó khăn hơn so với các phương pháp khác (ví dụ (F)EWA). Và hiệu năng tăng lên
mong muốn của QS-TCP cũng hạn chế hơn so với các phương pháp phản hồi tắc nghẽn khác do QS-
TCP chỉ sử dụng trong pha bắt đầu của kết nối TCP với một cửa sổ tắc nghẽn khởi tạo lớn hơn
trường hợp TCP chuẩn. Ngoài ra, việc triển khai dần dần của QS-TCP trong mạng cũng có các hạn
chế có thể so sánh về khả năng sử dụng và hiệu năng mong muốn so với việc triển khai dần dần của
XCP.
QS-TCP có khả năng hoạt động cùng với cơ chế bảo mật IPSec trong chế độ truyền tải IPsec.
Nhưng QS-TCP không thể hoạt động cùng với các luồng IP được mã hóa trong chế độ mã hóa IPSec
đường hầm.
4.3.7. Tổng kết đặc trƣng của các phƣơng pháp điều khiển tắc nghẽn
Mặc dù XCP là phương pháp được hứa hẹn nhất trong cải thiện hiệu năng của mạng, khả năng
triển khai của XCP trong mạng cũng bị hạn chế. Vì vậy, khả năng triển khai của XCP là một nhiệm
vụ lâu dài hơn là ngắn hạn. Phương pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến tốt được kỳ vọng tiếp
theo để tăng hiệu năng mạng là ETCP. Nhưng ETCP lại yêu cầu có một số thay đổi tại phía người
gửi TCP nên khả năng triển khai toàn bộ của phương pháp này trong môi trường mạng IP cũng khó
đạt được.
Nếu xem xét cả hai khả năng về triển khai trong mạng và tăng hiệu năng mạng của một
phương pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến thì FEWA có thể được xem là lựa chọn đầu tiên.
FBA-TCP có hiệu năng mạng tăng lên có thể so sánh với FEWA nhưng thiếu sót của FBA-TCP là
một số bộ định tuyến yêu cầu trạng thái/luồng và FBA-TCP không thể sử dụng cùng cơ chế bảo mật
IPsec. CSFQ và QS-TCP hạn chế hiệu năng mong muốn so với các phương pháp khác. Thêm vào đó,
CSFQ không thể sử dụng cùng cơ chế bảo mật IPsec và việc triển khai dần của QS-TCP khó đạt
được. Vì vậy CSFQ và QS-TCP không thể được xem là lựa chọn đầu tiên của phương pháp phản hồi
tắc nghẽn tại bộ định tuyến cho mạng trên cơ sở IP hiện nay.
Tóm lại để lựa chọn phương pháp phản hồi tắc nghẽn tại bộ định tuyến trong môi trường
mạng hiện nay cần xem xét đến 2 khía cạnh: (a) triển khai dễ dàng trong môi trường mạng mới; (b)
hiệu năng đạt được tối đa. Do đó, các phương pháp FEWA (ETCP, QS-TCP + FEWA) và XCP sẽ là
các ứng cử viên sang giá cho triển khai điều khiển tắc nghẽn trong môi trường mạng mới.
KẾT LUẬN
Điều khiển chống tắc nghẽn là một vấn đề phức tạp, nhất là khi mạng ngày càng phát triển
rộng lớn, dịch vụ gia tăng nhanh, các dịch vụ mới ngày càng nhiều, số lượng người sử dụng tăng vọt
và biến đổi động. Đây là một lĩnh vực đang rất được quan tâm nhằm tìm ra giải pháp tối ưu trong
việc sử dụng hiệu quả tài nguyên mạng, đặc biệt quan trọng khi ứng dụng trong quy hoạch, thiết kế,
điều hành và quản lý mạng.
Luận văn đã tập trung vào việc tìm hiểu và trình bày các vấn đề về mạng NGN, các nguyên lý
điều khiển tắc nghẽn và các kỹ thuật, phương pháp điều khiển tắc nghẽn trong môi trường mạng hiện
nay. Các kiến thức được tổng hợp và phân tích trong luận văn có thể làm tiền đề cho các kết quả
nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp điều khiển tắc nghẽn trong môi trường mạng mới.
Trên cơ sở những kết quả đã đạt được của luận văn, hướng phát triển là nghiên cứu sâu hơn
về các phương pháp điều khiển tắc nghẽn, xây dựng các công cụ để mô phỏng và thực nghiệm trong
phạm vi nội dung này.
Do kiến thức còn hạn hẹp nên nội dung luận văn không thể tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong
được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô và những người quan tâm đến lĩnh vực này.
References.
Tiếng Việt
1. Nguyễn Tiến Ban (2007), Giáo trình kỹ thuật viễn thông, Học viện công nghệ Bưu chính Viễn
thông.
2. Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông, Bài giảng NGN.
3. Đoàn Trung Kiên (2012), All IP, công nghệ mạng thế hệ tiếp theo, http://www.ipmac.vn.
4. Hồ Đức Lĩnh (2011), Điều khiển tránh tắc nghẽn trong mạng IP, Tạp chí Đại học Đông A.
5. Võ Thanh Tú, Nguyễn Thúc Hải (2006), Tích hợp cơ chế điều khiển gói báo nhận và quản lý
hàng đợi trong điều khiển lưu thông mạng, Tạp chí Bưu chính Viễn thông.
Tiếng Anh
6. Bartek Peter Wydrowski (2003), Techniques in Internet Congestion Control, Electrical and
Electronic Engineering Department - The University of Melbourne.
7. Behrouz A. Forouzan (2006), Data Communications and Networking, McGraw-Hill.
8. D. Papadimitriou, Ed., M. Welzl, M. Scharf and B. Briscoe (2011), Open Research Issues in
Internet Congestion Control (RFC 6077).
9. D-M. Chiu and R. Jain (1989), “Analysis of the Increase and Decrease Algorithms for
Congestion Avoidance in Computer Networks”, Computer Networks and ISDN Systems, 17,
pp.1-14.
10. Dr.Subarna Shakya, Anup Sainju (2010), “ECN Congestion Control Mechanism in IP
Networks”, Journal of the Institute of Engineering, Vol. 8, No. 1, pp. 12-24.
11. H.Balakrishnan, S. Seshan (2001), The Congestion Manager (RFC 3124).
12. H.M. Shirazi (2009), “Smart Congestion Control in TCP/IP Networks”, Journal of Information
and Communication Technology, 2(2):73-78.
13. I.Stoica, S. Shenker, and H. Zhang (1998), “Core-stateless fair queueing: Achieving
approximately fair bandwidth allocations in high speed networks”, In Proceedings of ACM
SIGCOMM’98, pages 118–130.
14. K.Ramakrishnan, S. Floyd and D. Black (2001), A Proposal to add Explicit Congestion
Notification (ECN) to IP (RFC 3168).
15. Kenichi Hatakeyama and Shin-ichi Kuribayashi (2008), “Proposed congestion control method
for all-IP networks including NGN”, Advanced Communication Technology, ICACT 2008, 10th
International Conference on; pp.1082 – 1087.
16. L.Kalampoukas, A. Varma, and K. K. Ramakrishnan (2002), “Explicit window adaptation: A
method to enhance TCP performance”, IEEE/ACM Transactions on Networking, 10(3):338–350.
17. M. Allman, V. Paxson and W. Stevens (1999), TCP Congestion Control (RFC 2581).
18. M. Savori (2004), “Improving congestion control in IP-based networks using feedback from
routers”, Technical Report TKN-04-008.
19. M. Savori (2004), Improving Congestion Control in IP-based Networks by Information Sharing,
Dissertation of Doctor of Engineering,Technical University of Berlin.
20. M. Welzl, W. Eddy (2010), Congestion Control in the RFC Series (RFC 5783).
21. Michael Welzl (2005), Network Congestion Control- Managing Internet Traffic, John
Wiley&Son, Ltd.
22. S.Floyd (2000), Congestion Control Principles (RFC 2914).
23. S. Floyd, M. Allman, A. Jain, Pasi Sarolahti (2007), Quick - start for TCP and IP (RFC 4782).