Với thông tin phản hồi tắc nghẽn rõ, TCP phía gởi có thể phản ứng lại thích
hợp với tải hiện thời trong router hơn nó có thể với cơ cấu khác, chẳng hạn, ECN
(Explicit Congestion Notigication) [9] hay RED (Random Early Detection) [4].
EWA cho thấy các kết quả hoạt động tốt trong các bộ định tuyến có tải lớn,
nhưng có một số vấn đề trong các bộ định tuyến hoạt động ở dưới mức tải trong hầu
hết thời gian. Lý do nằm ở việc tính toán α, nó đặt quá nhiều vào trọng tải trước đó
của bộ định tuyến, vì vậy không thể phản ứng lại đủ nhanh đối với những thay đổi
lớn của các điều kiện tải.
Chính vì hạn chế đó EWA mờ (FEWA – Fuzzy EWA) [10] đã phát triển,
khác với EWA cũ chủ yếu ở việc tính toán α. FEWA sử dụng một bộ điều khiển mờ
để tính α dựa theo giá trị hiện tại và một giá trị gần nhất của bộ đệm bộ định tuyến.
Với các thay đổi này trong việc tính toán phản hồi bên trong bộ định tuyến, hiệu
suất từ đầu cuối đến đầu cuối có thể đạt được lớn hơn so với EWA.
3.3.2 ETCP (Enhanced TCP)
Ý tưởng của ETCP [10] là sử dụng phản hồi FEWA (dựa trên sự điều khiển
thích ứng lưu lượng-AWND) để tính cửa sổ gởi mới (SWND). ETCP phía gởi
không thực hiện chu trình bắt đầu chậm (slow start) và tránh tắc nghẽn (congestion
avoidance), mà bắt đầu với 1 cửa sổ gởi khởi tạo và cập nhật cửa sổ gởi theo các
cách sau:
- Nếu cửa sổ gởi hiện tại lớn hơn cửa sổ điều khiển lưu lượng thì cửa sổ gởi
mới được thiết lập bằng cửa sổ điều khiển lưu lượng: AWNDSWND
- Nếu cửa sổ gởi hiện tại nhỏ hơn cửa sổ điều khiển lưu lượng thì cửa sổ gởi
được tính như sau:
SWND
SWNDAWNDSWNDSWND /1
/.
Với tính toán này cửa sổ của phía gởi ETCP được tăng theo hàm mũ để tiệm
cận với cửa sổ điều khiển lưu lượng. Với các thay đổi nhỏ này có thể thu được sự
cải thiện đáng kể về khả năng thực hiện.
3.3.3 XCP (Explicit Control Protocol)
XCP [6] là giao thức truyền thông liên quan đến TCP. Không như TCP, XCP
cung cấp phản hồi chống tắc nghẽn rõ từ router có khả năng XCP đến XCP phía
gởi. Do đó, XCP phía gởi có thể điều khiển cửa sổ gởi thích hợp hơn để đạt được
tính hiệu quả, bình đẳng, điều khiển tắc nghẽn có thể mở rộng qui mô và ổn định
trong toàn mạng.
Thuật toán điều khiển chống tắc nghẽn phản hồi trong router có khả năng
XCP được phân thành 2 phần: thuật toán hiệu quả và bình đẳng. Với phương pháp
này, tính hiệu quả và tính bình đẳng giữa các kết nối XCP trong 1 router có thể
được quản lý 1 cách tách biệt nhau.
3.3.3.1 Mào đầu chống tắc nghẽn.
Mỗi gói dữ liệu của 1 kết nối XCP mang theo phần mào đầu chống tắc nghẽn
(CH) hình 3.2. Hai giá trị đầu tiên, H_cwnd và H_rtt, được thiết lập bởi XCP phía
gởi là cửa sổ chống tắc nghẽn hiện thời và RTT ước lượng hiện thời và giữ nó
không đổi trong suốt quá trình truyền thông. Giá trị thứ ba, H_feedback, được dùng
cho phản hồi chống tắc nghẽn của router. Nó được khởi tạo bởi XCP phía gởi đến
giá trị tăng theo yêu cầu cửa sổ chống tắc nghẽn và có thể được điều chỉnh bởi
router dựa vào 2 giá trị đầu và thuật toán điều khiển tính hiệu quả và bình đẳng thực
hiện trong router.
H_cwnd
H_rtt
H_feedback
Hình 3.2 Header chống tắc nghẽn trong gói dữ liệu/xác nhận XCP
Nếu XCP phía gởi có tốc độ gởi yêu cầu
, giá trị khởi tạo cho H_feedback
trong mào đầu có thể tính toán như sau:
/._ cwndrttfeedbackH
(3.5)
Trong gói đầu tiên của kết nối XCP, H_feedback được khởi tạo bằng 0, khi
XCP phía gởi có RTT ước lượng hiện thời không hợp lệ trong đường dẫn.
XCP phía nhận sao chép mào đầu chống tắc nghẽn của gói dữ liệu đến sang
xác nhận ACK và gởi xác nhận bao gồm mào đầu chống tắc nghẽn đến XCP phía
gởi. Sau khi xác nhận ACK đến nơi, XCP phía gởi sửa lại cửa sổ chống tắc nghẽn
mới theo phản hồi router chứa trong mào đầu chống tắc nghẽn:
},_max{ sfeedbackHcwndcwnd
(3.6)
/ s
ố
g
ói
trong c
s
ổ
t
ắc
ngh
ẽn
với s là kích cỡ gói.
3.3.3.2 Bộ điều khiển chống tắc nghẽn.
Như đã đề cập, bộ điều khiển chống tắc nghẽn trong router có khả năng XCP
được chia thành điều khiển hiệu quả (EC) và điều khiển bình đẳng (FC). Nhiệm vụ
của bộ điều khiển hiệu quả là tận dụng kết nối lớn nhất, tốc độ mất gói nhỏ nhất và
hàng của đường dẫn ổn định. Chỉ đề cập đến EC khi lưu lượng đường truyền ổn
định và không quan tâm sự bình đẳng giữa các luồng có lưu lượng ổn định. Đây là
nhiệm vụ của bộ điều khiển bình đẳng. Dùng thông tin phản hồi chống tắc nghẽn
trên mỗi kết nối hiện thời được tính toán bởi EC, FC tính thông tin phản hồi chống
tắc nghẽn trên mỗi gói hiện thời cho mỗi luồng. Thông tin chống tắc nghẽn được
chứa trong trường H_feedback của mào đầu chống tắc nghẽn trong tất cả các gói và
truyền lại cho mỗi XCP phía gởi.
Với mỗi kết nối, router duy trì bộ định thời điều khiển được thiết lập xấp xỉ
đến giá trị RTT ước lượng trung bình của XCP phía gởi trên kết nối đó. Sau khi hết
thời gian chờ (time-out) của bộ định thời điều khiển mỗi luồng, EC và FC được
dùng để tính giá trị hiện thời của phản hồi điều khiển chống tắc nghẽn cho luồng
XCP đi qua đường dẫn này. Các thuật toán điều khiển chống tắc nghẽn và điều
khiển bình đẳng của bộ định tuyến XCP có đặc điểm là không đòi hỏi thông tin
trạng thái của mỗi luồng. Thay vào đó, bộ định tuyến khai thác thông tin lưu lượng
tổng bằng cách tích luỹ thông tin từ tất cả các gói truyền qua bộ định tuyến trong
một khoảng thời gian nhất định.
Trong phần sau, biểu thức toán học của phép tính EC và FC được trình bày.
Bộ điều khiển hiệu quả (EC)
Mục đích của bộ điều khiển hiệu quả là tăng tính sử dụng đường truyền trong
khi tối thiểu hóa tốc độ mất gói và hàng đợi ổn định. Nó chỉ xét lưu lượng tổng và
không chú ý đến tính hiệu quả cũng như luồng mà gói có liên quan.
EC tính số byte mà lưu lượng tổng tăng hay giảm theo mong muốn trong
khoảng thời gian điều khiển (RTT trung bình). Phản hồi tổng
(tính theo byte)
được tính trong mỗi khoảng điều khiển:
QSd ...
(3.7)
Với d là RTT ước lượng trung bình cho kết nối, S là băng thông dự trữ (spare
bandwidth) của đường truyền được định nghĩa là hiệu số giữa tốc độ lưu lượng vào
và dung lượng đường truyền. Và Q là kích cỡ hàng ổn định của đường truyền (tính
theo bytes) với kích cỡ hàng không tiêu hao trong thời gian trễ truyền (đi và về). Q
được ước tính như là giá trị nhỏ nhất trong tất cả kích cỡ hàng bởi vài gói. α và β là
tham số hằng có giá trị lần lượt là 4.0
và 226.0
trong [6]. Phản hồi chống
tắc nghẽn tổng
phải tỉ lệ với S, bởi nếu đường truyền sử dụng khôg đúng mức
(S>0) hay tắc nghẽn (S<0), thông tin phản hồi dương hay âm phải được gởi đến
XCP phía gởi. Nhưng
phải tỉ lệ với –Q để tiêu hao hàng. Chẳng hạn, nếu tốc độ
lưu lượng đầu vào bằng dung lượng đường truyền, tức là, S=0, phản hồi chống tắc
nghẽn tổng
phải là giá trị âm để giảm số gói tại hàng. Đẳng thức (3.7) đảm bảo
rằng phản hồi chống tắc nghẽn tổng
của đường truyền tỉ lệ với S và –Q.