[发明专利]一种GEO信道环境下的星载CICQ结构交换机单组播混合业务分组调度方法

摘要

本发明公布了一种GEO星载CICQ结构交换机单组播混合业务分组调度算法，其属于卫星网络与高性能分组交换技术领域。本发明的目的是在输入输出调度算法中缓解CICQ交换机分组调度中的组播HOL Blocking问题，同时对因GEO信道问题造成传输失败而需要重传的分组进行补偿。在输入调度中在使得CICQ交换机尽量工作于work‑conserving的前提下，以缓解组播队列头分组对次分组的阻塞为目标。在单组播分组裁决中，将分组在信道中重传的次数作为考虑的首要因素。在输出调度中以缓解交叉缓存对应组播队列头分组对次分组的阻塞为目标。本发明充分考虑了GEO卫星网络特点和要求，具有良好的实际应用价值。

主权项

1.一种GEO信道环境下的星载CICQ结构交换机单组播混合业务分组调度方法，其特征是：1.1交换结构本发明算法运行于一般CICQ单组播调度交换结构调整后的新结构中，即每个输入端口为单播分组配置N个重传队列RTVOQ(ReTransmission Virtual Output Queue)及为组播分组配置k个重传队列RTMVOQ(ReTransmission Multicast Virtual Output Queue)，重传队列的标号与一般CICQ结构中的VOQ队列标号及MVOQ队列标号一致；1.2输入调度第1步：设当前时隙为n₂，每个输入端口分别从队列头开始检查该输入端口中的N个单播重传队列及k个组播重传队列中的分组，直到找到符合n₂‑n₁<T的分组，其中n₁为该分组离开输出端口的时间，T为分组在GEO无线信道中传输时往返时间的时隙数；第2步：对重传队列中的头分组和第1步中找到的分组之间的所有分组，其中包含队列头分组但不包含找到的分组，进行相应处理；对于单播分组，若传输成功，则将其剔除；若传输失败，则保留，且将该分组的重传次数加1；对于组播分组，若所有去向均传输成功，则将其剔除；否则，剔除传输成功的去向，保留传输失败的去向，保留该组播分组，其重传次数加1；第3步：将剔除后所有剩余的分组分别送往该重传队列对应的单播或组播虚拟输出队列的队头之前；第4步：寻找输出端口j，其对应的列方向交叉缓存中没有分组且未传输过分组到交叉缓存的输入端口中的头分组去向包含输出端口j；若能找到，执行第5步；否则，跳到第8步；第5步：在头分组去向包含输出端口j的未传输过分组的输入端口中，选择头分组包含的目的端口个数最少的输入端口i；第6步：在输入端口i中去向包含输出端口j的队列头分组中，选择权重最大的头分组传输到交叉缓存；权重选取方法为：1.比较重传次数，重传次数多的，权重更高；2.若重传次数相同，则单播分组的权重为该分组在交换机中等待时延，而组播分组的权重等于0.5×该组播分组到达交换机扇出数/该组播分组当前扇出数×该组播分组等待时间；第7步：将输入端口i的状态更新为已传输过分组到交叉缓存，将接收输入端口i所传输分组的交叉缓存的状态更新为已有分组，回到第4步；第8步：对于未传输过分组到交叉缓存的输入端口i，首先，对组播队列次分组定义变量S_ik，即S_ik等于该次分组一类去向端口的总数，这类去向端口连接的交叉缓存中不为空的数目小于等于1；然后，在输入端口i所有能将分组传输到交叉缓存的组播头分组中，选择对应次分组S_ik最大的分组，若选择的头分组对应的次分组的S_ik>0，则调度该组播分组到交叉缓存；若S_ik＝0，则在输入端口i所有单组播头分组中，选择权重最大的分组传输到交叉缓存，其权重选取方法与第6步相同；1.3输出调度第1步：对于每个输出端口j，找出所有满足如下条件的组播队列，即该组播队列头分组去向包含输出端口j，且该组播队列所在的输入端口i与输出端口j对应的交叉缓存中有分组；第2步：在第1步选出的组播队列中找出max{S_ik}，以及其所对应的组播队列所在的输入端口i；第3步：若max{S_ik}>0，则将输入端口i与输出端口j对应的交叉缓存中的分组调度离开交换机；若该分组为单播分组，则将该单播分组复制一份送往对应的输入端口的单播重传队列队尾，并将其从输出端口离开的时隙记为n₁；若该分组为组播分组，判断其所有去向是否都已从各自对应的输出端口离开，若是，则将该组播分组复制一份到组播重传队列的队尾，入队重传队列的标号与该组播分组原来所在虚拟组播队列标号一致，并将其从输出端口离开的时隙记为n₁；否则，则标记该组播分组对应的去向已从对应的输出端口被调度离开；若max{S_ik}＝0，则执行第4步；第4步：在输出端口j对应的非空交叉缓存中，调度权重最大的分组离开交换机；同时，按照第3步中的方式复制该分组到对应重传队列；对于任意交叉缓存X_ij，其中i为该交叉缓存对应输入端口，j为该交叉缓存对应输出端口，其权重为输入端口i中所有去向包含输出端口j的单组播头分组权重之和，其中单播分组的权重等于该分组在交换机中的等待时延，组播分组的权重等于0.5×该组播分组到达交换机扇出数/该组播分组当前扇出数×该组播分组等待时间。