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).

24. Steven H. Low, Fernando Paganini and John C. Doyle (2002), “Internet Congestion Control”,

IEEE Control System Magazine.

25. Y. Pryadkin, D. Katabi (2007), Specification for the Explicit Control Protocol (XCP) (draft-falk-

xcp-spec-03.txt)