Chương 2: Điều khiển tắc nghẽn trong NGN
Chương 2
ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG NGN
2.1 Giới thiệu chương
Nhu cầu về các dịch vụ mạng ngày càng đa dạng, phong phú và đòi hỏi nhiều
mức độ chất lượng dịch vụ khác nhau. Xu hướng phát triển là tiến tới hội tụ về mạng
và hội tụ về dịch vụ. Tài nguyên của mạng có giới hạn trong khi nhu cầu truyền
thông tin ngày càng tăng, chính vì vậy mà hiện tượng tắc nghẽn mạng là khó tránh
khỏi. Chương 2 trình bày về vấn đề tắc nghẽn, nguyên nhân phân loại cũng như các
tiêu chí đánh giá phương pháp điều khiển tắc nghẽn. Ngoài ra, thuật toán tăng giảm
tuyến tính cũng được đề cập trong chương này.
2.2 Vấn đề tắc nghẽn trong NGN
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. Hình 2.1 trình bày hiện tượng tắc nghẽn trên mạng và
hình 2.2 trình bày hiệu quả của việc có điều khiển.
Thông thường, nút mạng được thiết kế với một bộ đệm lưu trữ có hạn. Nếu
tình trạng nghẽn mạng kéo đủ dài, bộ đệm bị tràn, các gói sẽ bị mất hoặc trễ quá thời
gian cho phép. Nếu một gói bị mất trên mạng thì tại thời điểm ấy các tài nguyên
mạng mà gói đó đã sử dụng cũng bị mất theo.
18
Chương 2: Điều khiển tắc nghẽn trong NGN
Hình 2.1 Hiện tượng xảy ra tắc nghẽn
Hình 2.2 Hiệu quả của việc điều khiển tắc nghẽn [7]
Hình 2.3 minh họa môi trường mạng hỗn tạp trong NGN. Các mạng riêng lẻ
được kết nối với nhau thông qua các bộ định tuyến hay các cổng (MG), tại đây các
gói tin đến sẽ được lưu giữ (store) trong bộ đệm và chuyển tiếp (forward) theo một
trong các đường kết nối đầu ra. Tốc độ của các gói tin đầu ra bị giới hạn bởi băng
thông (bandwidth) của các đường kết nối, thường nhỏ hơn băng thông của các đường
đến do phải phân chia cho nhiều luồng.
19

MG
Mạng
dữ liệu
Mạng
cố định
Mạng
di động
Máy
chủ
MG
Mạng
truyền hình
Thông lượng
(Throughput)
Lưu lượng đầu vào (offered load)
Điểm gãy
(knee)
Điểm vách
(cliff)
Chương 2: Điều khiển tắc nghẽn trong NGN
Hình 2.4 Quá trình diễn ra tắc nghẽn [7]
Quá tải làm thông lượng (throughput) suy biến như được chỉ ra trên hình 2.4.
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa thông lượng với lưu lượng đưa vào (offered load).
Ở mức lưu lượng đưa vào nhỏ (phía trái của điểm gãy - Knee), thông lượng tăng
tuyến tính với lưu lượng đưa vào. Đó là lúc băng thông chưa sử dụng hết. Thông
lượng lớn nhất khi lưu lượng đưa vào gần với băng thông thắt cổ chai (bottleneck
bandwidth) và thông lượng tăng chậm tương ứng với kích thước dữ liệu trong bộ
đệm. Khi lưu lượng đưa vào tiếp tục tăng, thông lượng giảm đột ngột từ điểm vách
(Cliff) xuống một giá trị rất nhỏ, đó là lúc tất cả các luồng cùng gửi dữ liệu nhưng dữ
liệu không được truyền đến phía nhận. Lúc đó, hầu hết các gói bị mất và hiện tượng

của điều khiển tiếp nhận, kiểm soát và nguyên lý thùng rò (leaky bucket). Trong đó
không có thông tin phản hồi từ mạng hoặc phía nhận.
Điều khiển chống tắc nghẽn vòng kín (Close-loop congestion control) là dựa
trên trạng thái của mạng với sự giám sát tắc nghẽn và điều khiển lưu lượng dựa trên
thông tin phản hồi. Trong đó, thông tin phản hồi có thể là:
22
Chương 2: Điều khiển tắc nghẽn trong NGN
• Phản hồi ẩn (implicit feedback) nguồn phát sử dụng thời gian chờ (time-out)
để xác định liệu có xảy ra tắc nghẽn hay không. Ví dụ: điều khiển chống tắc nghẽn
trong TCP thực hiện theo kiểu này.
• Phản hồi rõ (explixit feedback) một số bản tin tường minh được gửi đến
nguồn phát.
Điều khiển theo tốc độ: điều khiển một cách trực tiếp tốc độ truyền tại phía
gửi (nguồn gửi tin).
Điều khiển theo kích thước cửa sổ: điều khiển gián tiếp tốc độ truyền thông
qua việc thay đổi kích thước cửa sổ (số gói tin hoặc số byte tồn tại ở đó).
2.4 Các tiêu chí đánh giá phương pháp điều khiển chống tắc nghẽn
Trong phần này đề xuất một số tiêu chí đánh giá cơ bản nhất dựa trên cơ sở
những tiêu chí truyền thống [7], song có xem xét đến những đặc tính của môi trường
mạng mới NGN.
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 Knee của mạng, nghĩa là trước
thời điểm mạng xảy ra bão hòa. Nếu X
goal
biểu thị mức lưu lượng đưa vào mong
muốn tại điểm Knee, X(t) biểu thị tổng tài nguyên phân phối cho các ứng dụng, nghĩa
là

23