[发明专利]基于分组累积效应的VOQ交换机分组调度算法

说明书

技术领域

本发明属于高性能分组交换机控制技术领域。

背景技术

高性能的虚拟输出排队(Virtual Output Queued,VOQ)结构的分组交换机因非竞争裁决的原因而导致存储在输入端口缓存中的分组较长时间不能离开输入端口，则将导致分组在输入端口中的累积。产生这种现象的原因可能是多种多样的。例如基于微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)组成的光电混合光交换机由于光路的重配置时间较长从而导致了分组在重配置期间的累积。再如在无线网络中，由于无线输出信道的干扰导致信道无法有效传输分组，从而导致信道干扰期间分组在输入端口中的累积。对于大大延时带宽积信道，例如高速同步的确轨道(Geostationary Earth Orbit，GEO)星载交换机，这种情况更加突出。

对于存在分组累积效应的VOQ交换机，目前主要采用的分组调度算法包括基于帧的LQF(Longest Queue First)+Hold和i-LQF(iterative LQF)+Hold。这类方法是基于一帧开始交换机的状态来决定一帧期间的匹配，由于在一帧中不断有新的分组到达，而匹配关系在一帧中是固定不变的，这样在帧的边界所确定的匹配有可能并不是最优的。仿真实验结果显示，i-LQF算法在非均匀业务下性能表现较差，且交换机不稳定，即不能达到100%的通过率。有人分别讨论了基于帧边界前m个时隙的最大权重，对最大端口匹配MSM算法改进以及加权三步迭代法等算法。同时还讨论了采用动态重配置来实现可变帧长调度的方法。这种方法无法预先确定帧间隔，因此实际应用中无法有效确定加速比。还有人提出了确保时延的DOUBLE算法，该算法采用复帧结构，一次确定多个不同长度帧的匹配矩阵。但该算法提供的时延界太大，不适用于大规模交换机。

本发明提供了一种新的基于轮询的最大匹配占用优先调度算法RR-LMO(RR Largest Matched Occupancy)。对于N×N端口的VOQ交换机，构建N个完全匹配矩阵，在每帧开始时计算每个匹配矩阵对应的占用，选择具有最大占用的匹配矩阵。

发明内容

本发明的目的是提供针对存在分组累积现象的VOQ交换机基于帧的具有良好平均分组时延性能且迭代复杂度为O(1)的分组调度算法。为实现上述目的，本发明采用的技术路线为：

第一步构建完全匹配矩阵。

对于一个N×N端口的交换机，依据RR匹配方式，选择N个完全匹配矩阵P^k如下，其中k=1,…,N。

其中i=1,…,N及=1,…,N,表示第k个匹配矩阵中输入端口i与输出端口j匹配。

第二步计算相应匹配矩阵的匹配占用(matched occupancy)。

令Q_ij表示VOQ_ij的在帧边界时的队长，F为帧长，则

计算相应匹配矩阵的匹配占用为

Oijk=Σi,jO‾ijπi,j]]>

第三步选择具有最大匹配占用的匹配矩阵作为下一帧的匹配矩阵，若有多个最大匹配占用的矩阵则随机选择一个。