基于异步整形机制的智能变电站通信队列调度策略

时间敏感网络(TSN)因能为智能变电站关键通信业务提供确定性低延时传输服务而得到广泛关注。针对现有变电站工业以太网交换机通信队列调度策略难以从理论上保证关键通信业务的实时性和可靠性的问题,该文提出了基于TSN异步整形机制(ATS)的智能变电站通信队列调度策略。首先,基于智能变电站业务流服务质量需求及传输特点,提出了智能变电站业务流的优先级划分及整形队列分配方案;其次,建立了以业务流端到端时延最小化为目标的整形器参数最优化模型,并通过内点优化算法求解;最后,整形器采用基于令牌桶的流量整形方法对划分后的业务流进行整形,整形后的流量基于严格优先级算法调度传输。基于OMNet++进行了仿真实验,实验结果表明,该文所提方法能够保障关键通信业务的确定性低时延传输。

一种基于二级队列调度的时间敏感网络帧抢占机制

作为工业以太网、无人驾驶、航空电子等网络应用场景的核心技术之一,基于以太网的时间敏感网络(Time Sensitive Network,TSN)能够提供低时延、低抖动的确定性传输服务,一直以来广为业界关注。TSN流量调度是解决帧传输的确定性和有界时延问题的关键技术,其中帧抢占技术通过对不同实时性要求的数据进行划分且允许高优先级实时数据打断低优先级非实时数据的传输,来保证TSN网络中高优先级实时数据的超低时延。然而,帧抢占机制设置“保护带”以隔离高低优先级两类数据的传输,导致在保护带内网络链路空闲。本文针对保护带引起的链路带宽损耗问题,对帧抢占机制进行改进,提出一种基于二级队列调度(Two-Level Queue Scheduling,TLQS)的帧抢占机制。该机制通过设置两组队列,将经过基于门控的时间感知整形机制(Time-Aware Shaper,TAS)调度的非实时数据进行分流、存储与仲裁调度,并利用保护带闲置带宽进行传输选择。仿真结果表明,相较于使用标准帧抢占机制,基于TLQS的帧抢占机制在降低抢占产生的额外开销的基础上,能够有效提升网络带宽利用率。

基于SDN的多媒体流QoS队列调度机制研究

随着多媒体新兴应用的不断涌现,网络规模日益复杂.为提高不同优先级多媒体业务的传输能力,保障业务的服务质量需求,结合软件定义网络技术,设计一种基于SDN的队列调度模型.同时,为了有效提高新型队列调度模型下数据的传输质量,避免产生网络拥塞,将复杂的网络抽象为M/M/1和M/D/1排队模型,并提出一种基于SDN的排队论时延模型,分析了新模型下MLFQ分组调度算法并对不同分组调度算法性能进行对比分析.仿真结果表明,基于SDN的多媒体流QoS队列调度机制在满足网络不同多媒体业务优先级要求的基础上,降低了数据传输时延和丢包率,增加了链路带宽利用率.

多源视频优先级队列调度及流量整形方法研究

针对5G网络中多路视频并发上行传输可能因I帧冲突导致网络拥塞的问题,本文建立了多源视频I帧碰撞概率模型,提出一种基于区分服务模型(DiffServ)的多源视频业务优先级循环排队转发流量整形机制,用于优化各路视频流I帧时隙及平滑多路视频码流。之后,对差额加权轮询(DWRR)、轮询(RR)、严格优先级队列(SPQ)调度算法与双速三色令牌桶(trTCM)流量监管级联策略下各队列时延与丢包率进行联合对比,实验结果表明DWRR+trTCM在上行速率受限的情况下能更好地保障业务优先级高的视频流时延及可靠性。

E-Aalo: 面向无先验知识Coflow的高效多级队列调度

过高的Coflow调度时间将会导致数据中心性能下降,如何减小数据中心中语义相关流(Coflow)的平均完成时间是目前数据中心网络流量调度需要解决的重点问题。为了降低先验未知情况下的Coflow调度的时间,提出一种面向无先验知识Coflow的高效多级队列调度E-Aalo(Enhanced-Aalo)。采用Coflow流量放置策略选择合适的节点减少Coflow中需传输的数据量,降低Coflow调度的平均完成时间。通过提前调度多级队列中低优先级队列流量进一步优化Coflow调度的平均完成时间。实验结果表明,与已有的Aalo方法相比,Coflow调度平均完成时间降低了12.28%,更接近先验已知情况下的最优调度。

分组交换网络中队列调度算法的研究及其展望

本文主要讨论分组交换网络中的队列调度算法 ,对现有的调度算法进行了分类和比较研究 ,分析了其性能指标和技术特点 。

网络仿真软件NS2中队列调度算法的扩展

结合一个新的队列调度算法,深入全面地探讨了如何对网络仿真软件NS2(NetworkSimulator)进行扩展,特别是如何在NS2中实现复杂的队列调度算法。对在NS2中实现新算法的基本原理和过程,以及一些关键细节给出了较为详细的描述,如通过分组来携带用于调度的流状态信息,以及如何使用这些信息进行队列调度,增加对分组队列的基本操作等。最后还给出了新算法的仿真实验结果,实验结果表明新算法在公平性方面的性能良好。通过扩展NS2来验证新的网络协议和算法,大大提高了效率、降低了成本,并更具灵活性。

802.11WLAN中一种基于循环队列的分布式公平队列调度算法

该文在无线局域网现有的802.11 MAC层访问机制的基础上,运用循环队列的思想提出了一种完全分布式的队列调度算法,该算法通过修改802.11的MAC层中的DCF(Distributed Coordination Function)子协议,实现了在分布式环境下控制802.11节点的公平访问无线链路资源的目的.文中通过仿真对算法进行了分析和研究,仿真结果表明该方法可以在一定范围内实现公平队列调度。

基于改进加权公平队列的变电站局域网通信队列调度策略

智能变电站通信网络中以太网技术的发展为智能变电站的数据共享提供了更为有效的途径。局域网通信队列调度策略作为其中的关键一环,其重要性也日益凸显。针对智能变电站中现有的优先级调度策略所存在的不足,对传统的加权公平队列(WFQ)算法进行了适当的改进,并在此基础上提出了一种适用于智能变电站的局域网通信队列调度方法。以典型的智能变电站为例,通过OPNET软件建立了通信网络模型,并对所提的调度策略进行了仿真。仿真结果表明,在紧急情况下,所提的智能变电站综合局域网通信队列调度策略可在保证高优先级队列服务质量的同时改善低优先级队列的延时特性。

智能变电站通信业务优先级及其队列调度方法

电网的发展对智能变电站提出了全站一网的要求。为满足多种通信业务的不同服务质量(QoS)需求,并保证网络拥塞时关键业务的实时性与可靠性,提出了一种智能变电站业务优先级及其队列调度方法。综合考虑业务时延要求、业务对电网运行控制的重要度和业务流量大小3种因素,对站内通信业务进行了优先级划分;针对新的业务优先级,结合严格优先级队列(SPQ)算法和赤字加权轮询(DWRR)算法的优点,设计了分层级赤字加权轮询(HDWRR)队列调度算法。仿真结果表明,所提方法对恶意流量具有较好的隔离能力,在网络拥塞时仍能保证智能变电站关键业务的实时可靠传输。

一种新的加权公平队列调度算法

传统公平队列调度算法(WFQ、WRR等)普遍存在基于数据包的权重参数计算问题,由此产生的高复杂度使其难以获得广泛应用。该文提出一种新的加权公平队列调度算法,使用服务概率和随机数实现加权公平调度,显著降低了算法的复杂度。同时使用自适应服务概率计算解决了数据包变长度带来的不公平性。通过队列管理技术有效地提高了交换机的缓冲区利用率,并减小了排队延迟抖动。仿真结果证明了算法的有效性和实用性。

一种基于预测式公平队列调度算法的802.11e MAC层机制

在共享媒体的通信系统中,队列调度的公平性是很重要的。该文在研究了IEEE WLAN已有的各种队列调度算法的基础上,提出了一种预测式公平队列调度算法(Predict Fair Queuing,PFQ),并结合IEEE 802.11e的EDCF(Enhanced Distributed Coordination Function)机制提出一种基于PFQ的新的MAC层协议——P-EDCF(PFQ-based EDCF)。该协议通过引进PFQ算法来修改EDCF的优先级控制方式,提供一种公平、高效的接入机制。仿真结果表明,该机制很好地改善了EDCF的性能,为各种类型业务提供了公平的服务。

支持区分服务的自适应队列调度管理

队列调度是网络中间节点(路由器和交换机)用来支持不同的服务质量所采用的关键机制之一。讨论了DiffServ模型下的WRR算法和DWRR算法,并在DWRR基础上提出一种针对实时多媒体业务的调度算法(ADWRR),同时描述了该算法的实现过程。该算法根据各队列的延迟指数(DI)来动态调整队列的调度次序。AWDRR算法能够降低实时多媒体业务的端对端时延和传输时延抖动,能为实时多媒体业务提供更好的QoS保证。

支持多优先级多输出通道的数据队列调度方法和硬件实现

提出了一种支持多优先级多输出通道的数据队列调度方法,以满足专用集成电路ASIC芯片内多组输入数据对多个输出通道资源进行请求的需求。首先,所提出的方法适用范围广,既可以通过随机模式(Random)进行调度以达到负载均衡,也可以通过配置不同优先级以区分服务质量QoS。对于随机模式,处于空闲状态的多个输出通道轮流接收输入数据;对于区分服务质量模式,所有输入源、输出通道被划分为不同优先级,使某组输出通道只接收对应优先级的输入源的数据。其次,该方法具有硬件实现代价低的优势,这得益于多个输出通道共享同一个仲裁器对输入数据进行仲裁。基于该方法,在天河超级计算机系统的网络接口芯片中对软硬件接口数据队列的调度进行了优化,并在验证环境中进行了测试。当前测试结果显示,所提出的方法与传统的单输出队列调度器相比,仅增加3‰~2%的调度时间代价,仅增加1.5%左右的硬件资源代价,但在处理直接内存读取事务时却实现了2倍左右的速度提升;同时,配置为QoS模式时高优先级线程的执行时间仅为低优先级执行时间的1/3左右,且是灵活可配置的。

用于电力系统信息综合传输的改进加权公平队列调度算法

为保证电力系统信息综合传输中各种信息业务的服务质量,提出一种改进的最坏情况下公平的加权公平队列(improved worst-case fair weighted fair queueing plus,IWF2Q)调度算法。该算法通过在WF2Q算法的虚拟开始时间和虚拟完成时间计算公式中引入"虚拟延迟时间",解决了电力系统信息综合传输中由WF2Q算法导致的推迟传输高优先级信息业务分组的问题。以NS2为工具,建立了基于区分服务体系结构模型的IEEE 14母线系统信息综合传输网络仿真模型,运用网络仿真方法定量评估了以IWF2Q算法实现基于区分服务体系结构模型的电力系统信息综合传输时各类信息业务的实时性和公平性。仿真结果表明,IWF2Q算法降低了高优先级信息业务分组延时,同时兼顾综合传输的各类信息业务间的公平性,证明了IWF2Q算法的有效性和可行性。

一种对数自适应队列调度算法

针对Internet2研究计划提出的Scavenger服务(SS)的特点,设计了一种对数自适应带权轮转队列调度算法.该算法用滑动时间窗口算法统计活跃SS流数量,以对数的规律自适应地调整带宽在SS流和尽力而为(BE)流之间的分配.算法使用了分别对应BE流和SS流的两个虚拟队列,出队时用SS流数量和轮转时间片数量对照表的方式来确定总轮转片数,通过带权轮转的方式在队列间进行调度,并加入了对BE队列的缓冲区保护.仿真结果表明,该算法在很好地保护BE流的同时,为SS流提供更可靠的最小带宽保证,和Internet2研究计划推荐的现有队列调度算法相比,具有更好的性能和鲁棒性.

基于统计移位排序结构的高速路由器公平队列调度算法实现

高速化和多媒体化是未来网络的主要发展方向 ,为了给用户提供可靠的端到端服务质量保证 ,通常需要在网络的中继节点上引入基于流的队列调度机制 .WF2 Q+队列调度算法即是一种性能优异同时又易于实现的公平队列调度算法 .文中提出了一种基于统计移位排序结构的 WF2 Q +算法高速硬件实现方法 ,该方法充分利用队列的统计信息 ,以相对较少的硬件资源实现了统计意义上的快速完全排序 .FPGA实现的结果表明 ,该结构可以应用于端口速率为 OC- 48的高速

AFDX交换机的队列整形调度研究

AFDX交换机的静态优先级非抢占式队列调度(SPUS)算法不能消除输出分组中的随机抖动。为此,采用将虚拟时钟作为分组调度发放合法时间的方法对SPUS算法进行改进。在发往级联端口的分组输出之前,先经过整形调度使数据流均匀地输出,以确保交换机的服务质量。仿真结果表明,改进后的算法可消除输出分组随机抖动,适用于交换机级联端口。

多级队列调度的计算机的系统仿真

本文基于排队系统的仿真原理和下次事件时间推进法,提出了分时和多级队列调度相结合的计算机的系统仿真模型,并开发了仿真软件,可用于预测计算机的性能参数。

PRED:一种配合队列调度的RED算法

论文讨论了队列管理和队列调度的关系,提出了一种新的基于势的RED机制:PRED,以增强SPFQ调度机制的公平性,来达到整个报文处理系统的性能改善。通过严格的仿真验证,同其他的队列管理机制相比,PRED同SPFQ的结合能够最大限度地利用系统资源,提高服务的公平性。