多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中插入式分組調(diào)度算法研究.pdf

1、現(xiàn)有的分組調(diào)度算法都是基于數(shù)據(jù)分組,分組的發(fā)送過程不可中斷。對(duì)于變長分組發(fā)送,如果有一個(gè)比較長的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)(低優(yōu)先級(jí))分組已經(jīng)開始發(fā)送,同時(shí)收到一個(gè)急需發(fā)送的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)(高優(yōu)先級(jí))分組,那么實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)分組只好等待發(fā)送,這就增加了實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)分組的延時(shí),并且非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)分組的長度越長,數(shù)目比例越高,實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的時(shí)延和抖動(dòng)性能越差。針對(duì)上述問題,為滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的QoS要求,降低非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)分組傳輸對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)的影響,本文提出插入式的分組調(diào)度

2、算法。實(shí)現(xiàn)此種算法的關(guān)鍵在于：分組插入和恢復(fù)控制信息的創(chuàng)建與解析、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)插入發(fā)送開始和結(jié)束時(shí)刻的確定。本文選用千兆以太網(wǎng)1000BASE-X PCS子層的8B/10B編碼預(yù)留的特殊控制碼作為分組插入和恢復(fù)控制信息。對(duì)于插入發(fā)送開始和結(jié)束時(shí)刻的確定,共提出了三種插入式分組調(diào)度方法,它們有著不同的優(yōu)劣。 基于優(yōu)先級(jí)的插入式分組調(diào)度算法,類似于“中斷”,優(yōu)先級(jí)作為判斷發(fā)送的唯一依據(jù)。當(dāng)需要發(fā)送高優(yōu)先級(jí)分組時(shí),掛起正在發(fā)送的低優(yōu)先級(jí)分

3、組,等待發(fā)送完插入的高優(yōu)先級(jí)分組后,激活掛起的低優(yōu)先級(jí)分組。高優(yōu)先級(jí)的分組在發(fā)送的過程中感覺不到低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的存在,只要它處于高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的頭部就可以發(fā)送,而不必等待低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的分組發(fā)送完畢。通過創(chuàng)建以VoIP和IPTV為代表的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和WWW為代表的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)源模型搭建OPNET仿真平臺(tái),構(gòu)建同等條件下的插入式和非插入式分組調(diào)度仿真模型,分析比較插入和非插入模式下的仿真結(jié)果定量地驗(yàn)證此種算法的可行性和有效性,但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)它在公

4、平性和獨(dú)立性方面存在一些缺點(diǎn)。 為更好地安排實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)發(fā)送機(jī)會(huì)的順序和時(shí)間長度,提出基于調(diào)度表的插入式分組調(diào)度算法。該算法根據(jù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)隊(duì)列的預(yù)約帶寬和最大分組長度建立調(diào)度表,然后利用調(diào)度表對(duì)變長分組的業(yè)務(wù)流進(jìn)行整形和調(diào)度。實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)不同的QoS要求和業(yè)務(wù)特性決定了在調(diào)度表中為其安排的發(fā)送機(jī)會(huì)的間隔和長度,但基本原則是盡量讓業(yè)務(wù)發(fā)送機(jī)會(huì)的安排和業(yè)務(wù)流的屬性一致,這樣可以保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)不同的時(shí)延或時(shí)延抖動(dòng)要求。 調(diào)度表

5、在連接到隊(duì)列的業(yè)務(wù)流建立或釋放連接時(shí),進(jìn)行更新。如果業(yè)務(wù)流建立和釋放連接頻繁,那么調(diào)度表的更新就會(huì)很頻繁,這就加大了交換節(jié)點(diǎn)的工作量,并且基于調(diào)度表的插入式分組調(diào)度算法需要和DRR-起處理變長分組的問題,對(duì)于分組長度變化范圍比較大的業(yè)務(wù),可能會(huì)凸現(xiàn)DRR的一些固有缺點(diǎn),所以提出基于ShVC的插入式分組調(diào)度算法。這種算法首先對(duì)業(yè)務(wù)流進(jìn)行流分類,粗略劃分為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)隊(duì)列組和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)隊(duì)列組。對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)隊(duì)列組采用ShVC算法,決定了實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)隊(duì)列

6、的發(fā)送機(jī)會(huì),在沒有實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)分組發(fā)送的時(shí)候,發(fā)送非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)隊(duì)列的分組,而非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)隊(duì)列采用保證帶寬的調(diào)度方法(比如WFO)等效于一個(gè)隊(duì)列。這種算法在降低ShVC算法復(fù)雜度和開銷的同時(shí),真正意義上達(dá)到實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的發(fā)送基本不受非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的影響。對(duì)于基于調(diào)度表和ShVC的插入式分組調(diào)度算法,采用相同的業(yè)務(wù)源模型搭建不同的OPNET仿真平臺(tái),驗(yàn)證算法的可行性和有效性。通過上述三種算法的仿真可以看出,插入式分組調(diào)度算法不僅較大幅度降低了高優(yōu)先級(jí)分組的