Bài giảng Cơ sở truyền số liệu - Chương 10: Điều khiển luồng cửa sổ thích ứng và điều khiển tốc độ

Điều khiển luồng cửa sổ thích ứng và điều 
 khiển tốc độ 
 Nguyên tắc
• Phía phát điều khiển tốc độ gửi gói để phía thu có thể nhận kịp và
 đúng
• Tốc độ phát có thể khống chế bằng
 – kích thước cửa sổ: W tăng thì tốc độ tăng hay giảm ?
 – quá trình gửi ACK
• Hai cơ chế cửa sổ
 – cửa sổ trượt (sliding window)
 – cửa sổ thích ứng (adaptive window)
 Cửa sổ trượt
 • Nếu phát liên tục, tốc độ
 phát gói đạt giá trị:
 1
 TF C 
 TF
 W.TF • Nếu có khống chế kích
 Kích thước thước cửa sổ thì tốc độ
 Trtt cửa sổ W = 3
 phát gói là:
 W
 C 
 Trtt
 Trục thời Trục thời • Do đó, tốc độ phát gói
gian bên phát gian bên thu
 lớn nhất có thể đạt được
 ACK quay là :
 lại phía phát
 1 W 
 r min , 
 TF Trtt 
 Cửa sổ trượt
 Tốc độ phát cực đại
 1/TF
 r
 t
 á
 h
 p
 n
 i
 t W/Trtt
 g
 n
 ô
 h
 t
 ộ
 đ
 c Điểm bắt đầu có 
 ố
 T điều khiển luồng
 0 W.TF Trtt
• Trong điều kiện kênh truyền không có lỗi, đường truyền 
 tốt, không tắc nghẽn, nên chọn kích thước cửa sổ đủ lớn 
 để tốc độ đạt cực đại
• Có thể giảm tốc độ đường truyền bằng cách tăng thời 
 gian rtt qua việc làm trễ thời điểm gửi ACK
 Điều khiển luồng hop-by-hop
 Phía phát Đường truyền Phía thu
 bị tắc nghẽn
 W W W
 Nút nguồn Nút đích
• Mỗi nút mạng có các cửa sổ độc lập dùng cho các kênh 
 làm việc khác nhau (kênh ảo). Kích thước cửa sổ thường 
 chỉ là 2 hoặc 3 do trễ truyền lan nhỏ (trừ thông tin vệ tinh)
• Nút thu có bộ đệm với dung lượng W gói cho mỗi liên kết 
 và nó sẽ gửi ACK cho nút nguồn nếu trong bộ đệm còn 
 chỗ trống. Nút thu sẽ xóa gói tin trong bộ đệm nếu nó đã 
 được truyền thành công đến nút kế tiếp trên đường 
 truyền hay đã đi ra khỏi mạng.
 Điều khiển luồng hop-by-hop
• Trong trường hợp có tắc nghẽn xảy ra tại một nút nào đó, 
 bộ đệm của nút này bị đầy bởi W gói tin và theo hệ quả, 
 bộ đệm của các nút phía trước nút đó cũng sẽ dần dần bị 
 đầy. Hiện tượng này được gọi là backpressure 
• Khi tắc nghẽn xảy ra tại liên kết cuối cùng, tổng số gói tin 
 nằm trong mạng sẽ là n.W (n là số nút trung gian). 
• Do số lượng gói tin sẽ được phân bố đều ở bộ đệm của 
 các nút dung lượng bộ đệm cần thiết ở mỗi nút sẽ nhỏ 
 hơn trường hợp end-to-end rất nhiều 
 Cửa sổ thích ứng
 Kích thước cửa sổ 
 thích ứng lý tưởng
 g
 n
 ạ Kích thước 
 m
 cửa sổ nhỏ
 a
 ủ
 c
 g
 n
 ợ
 ư
 l
 Kích thước 
 g
 n cửa sổ lớn
 ô
 h
 T
 Lưu lượng thông tin
• Khi mạng có khả năng mang thông tin của người dùng, kích 
 thước cửa sổ sẽ được đặt ở một mức nào đó. Khi mạng 
 nặng tải và có tắc nghẽn xảy ra, phía phát sẽ giảm kích 
 thước cửa sổ để giảm số lượng gói tin đi vào mạng
• Cơ chế thay đổi kích thước cửa sổ theo trình trạng lưu 
 lượng mạng được gọi là cơ chế cửa sổ thích ứng (adaptive 
 window) 
 Cửa sổ thích ứng
• Phía phát dựa trên các thông tin phản hồi từ phía thu hoặc 
 các thiết bị trên đường truyền từ phát đến thu để thực hiện 
 điều chỉnh kích thước cửa sổ
• Thiết bị mạng thông minh có khả năng tự phát hiện tắc 
 nghẽn thông qua tỷ lệ chiếm dùng CPU, đệm rồi báo cho 
 các thiết bị thượng lưu để điều chỉnh cửa sổ 
• Các thiết bị không thông minh có thể dựa vào ACK/NACK 
 để điều chỉnh cửa sổ
 Chống tắc nghẽn
• Có thể có nhiều nút trung gian cùng tham gia vào quá trình 
 tắc nghẽn
• Có hai phương thức thông báo tắc nghẽn:
 – Nút tắc nghẽn báo cho nút trước đó để giảm kích thước cửa sổ 
 (back-pressure) 
 – Nút tắc nghẽn trực tiếp báo cho nút nguồn
• Nút mạng có hoặc không tham gia vào quá trình điều khiển:
 – Có tham gia: gửi gói độc lập để báo hiệu cho nguồn (ví dụ bản tin 
 ICMP) hoặc sử dụng bít thông tin trong gói dữ liệu
 – Không tham gia: đích gửi NACK cho nút nguồn để nó giảm kích 
 thước cửa sổ, ví dụ TCP
 Mạng không dây
• Mất gói trong mạng không dây do
 – Tắc nghẽn
 – Đường truyền có lỗi (nhiễu, giao thoa)
• Nếu mất gói xảy ra do chất lượng kênh truyền thì giảm tốc 
 độ không giải quyết được. Giao thức TCP truyền thống 
 không thích hợp
• Để giải quyết hiện tượng mất gói, cần đánh giá chất lượng 
 kênh truyền. Phải phân biệt được mất gói do tắc nghẽn hay 
 do kênh truyền để khắc phục
 Điều khiển luồng theo băng thông
• Cơ chế kiểm soát băng thông đảm bảo lượng thông tin của 
 người dùng đưa vào mạng không vượt quá một mức nào đó 
 nhằm tránh tắc nghẽn trong mạng
• Hai cơ chế kiểm soát
 – Kiểm soát chặt (strict implementation) – với tốc độ r gói/s, chỉ cho một gói 
 vào cứ sau mỗi 1/r giây
 – Kiểm soát lỏng (less-strict implementation) – với tốc độ r gói/s chỉ cho W
 gói vào mạng trong khoảng thời gian W/r giây. Cơ chế này thích hợp với các 
 ứng dụng lưu lượng không đều đặn (bursty traffic), thường đi kèm với cơ 
 chế token bucket (như leaky bucket)
 Gáo rò có thể chứa được W thẻ bài.
 Thẻ bài đến với tốc độ r thẻ/s
 Hàng đợi cho 
 gói tin đến
 Mỗi gói tin muốn đi vào mạng 
 cần phải nhận được một thẻ bài