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.     

第三代移动通信系统QoS保障策略的原理及其实现方案

根据第三代移动通信系统的QoS实现准则，首次提出将QoS业务协商机制和QoS数据传输机制相结合的QoS保障策略；应用每种业务类对应的差分服务映射规则和逐跳行为，同时应用基于类的加权公平队列(CBWFQ)的队列调度技术和加权随机早期检测(WRED)的报文丢弃技术，给出具体的QoS保障策略实现方案。该方案应用现有的差分服务技术，极大地降低了3G系统QoS保障策略实现的复杂性，能与现有的Internet网络的QoS策略进行无缝对接，灵活地支持各种新业务的QoS要求，真正实现端到端服务，具有很强的实用价值。     

基于预测和优先级的时隙调度策略

为了提高数据传输的有效性和可靠性,针对不同业务的不同QoS(Quality of Service)要求,提出了一种基于预测和优先级的IEEE 802.16时隙调度策略。根据不同业务的不同优先级,预留出时隙,优先将时隙分配给优先权高的业务使用,以满足不同业务的不同QoS需求;同时对SS发出请求和BS响应请求时间段到达的数据进行预测,进一步优化时隙调度策略,改善时延特性。仿真结果验证了其有效性。     

带有时间约束的机载自组网自适应退避算法

针对传统媒质接入控制(MAC)层退避算法无法满足机载自组网中高优先级业务高可靠、低时延的QoS传输需求,以及重负载时算法性能下降严重的问题,提出一种带有时间约束的多优先级自适应退避算法。首先,针对不同优先级业务的QoS需求,建立相应的时间约束机制和竞争窗口自适应调整机制,当网络处于重负载时,通过限制低优先级业务接入信道来保证高优先级业务的传输;其次采用三维马尔科夫链对多优先级自适应退避算法进行建模,求解不同网络负载时各优先级分组受时间约束条件下的退避状态转移概率,理论推导出网络吞吐量和平均MAC时延的数学表达式。仿真结果表明,该算法在重负载时能够有效保障高优先级业务低时延(2ms)、高可靠(99%)的QoS需求,相比增强型分布式信道接入访问和区分企业优先级的自适应退避算法,当网络负载大于9 000包/s时,吞吐量分别提升了33.4%和21.5%。     

APON接入系统分布式分层调度算法

基于ATM的无源光网络（APON）为分布式煤质共享结构，所承载业务的QoS要求各异，如何在保证传输效率的同时满足用户对服务质量的需求，是APON接入控制算法的关键，文中提出了分布式分层调度方案，辚各类业务提供不同的QoS保证，并通过仿真对业务的时延和时延抖动特性进行了分析，结果表明，该算法优于GlobalFIFO等调度方式。     

基于节点-时隙调度的WSN传输性能提升策略

针对无线传感器网络在传输过程中存在的吞吐量不足、时延较大、能耗过高等服务质量(QoS)问题,将动态顶点染色算法进行改进并和差分进化算法结合,提出基于动态节点染色的时隙调度算法.在信息种群的传输过程中,依据节点信息的重要程度为节点划分优先级;通过顶点染色将优先级不同的节点标注,为不同优先级种群预留时隙;通过对节点-时隙的动态调度完成对网络性能的提升和优化.在Matlab平台上进行对比仿真试验,结果表明:和现有的方法相比,此方法能让网络的吞吐量最多提升44.5%,时延最多减少12.5%,能耗最多降低20.8%,有效提升了无线传感网络的传输性能.     

WFQ与WRR调度算法的性能分析与改进

不同类别的业务对时延及时延抖动的要求是不同的,为了满足不同业务的服务质量(QoS),选择一种合适的队列调度算法至关重要. 研究了分组长度对WRR及WFQ算法公平性以及时延性能的影响,并提出了一种基于分组长度及队列权重的改进型WRR算法——enhanced-WRR. 仿真结果表明,当分组长度相同时,WRR与WFQ的时延性能几乎一致;当分组长度不同时,WRR算法不能保证高优先级队列的时延要求,而E-WRR算法的时延性能逼近WFQ算法,能很好地保证高优先级队列的时延要求,并且极大降低了算法复杂度.      

一种支持实时多媒体业务的LTE无线资源调度算法

针对现有LTE下行传输调度未能保证实时多媒体业务服务质量(Quality of Service,QoS)的问题,提出一种改进的支持实时多媒体业务QoS的两层调度方案.该方案的上层根据实时业务时延门限要求从无线帧的角度采用改进算法计算每帧的数据包调度量,下层在保证实时业务QoS的基础上以提高非实时业务吞吐量为目标为混合业务分配无线资源.最后与现有经典调度算法仿真比较,结果表明该算法获得最低的实时业务丢包率,有效保障了实时业务的QoS,同时获得较高的非实时业务吞吐量.     

多载波系统中多业务QoS保障的跨层传输方法

基于多载波信道容量最大化需求以及多业务混合传输的特性与质量要求,提出一种综合考虑保证媒体业务的QoS(quality of service)和最大化传输效率的BCMEP(best channel for most emergent packet)算法.该算法根据多载波系统各个子载波的信噪比水平和性能需求,结合链路层中业务包时延特性以及发送与接收窗口信息,对发送窗口中各个业务包按照BCMEP算法进行调度,从而达到兼顾媒体业务传输质量和最大化传输效率的目的.仿真结果表明,相比单纯注水算法和AMC(adaptive modulation and coding)算法,BCMEP算法在最大化系统吞吐量的同时,还能保障媒体业务Qos.     

一种抖动窗口自适应的航空通信MAC协议QoS机制

根据面向“时敏目标”打击的航空通信系统信息传输要求,提出了一种差分服务媒质接入控制协议。协议采用多信道随机接入机制,通过信道忙闲程度自适应地调整各优先级业务的发送时延抖动窗口的方法,为各优先级业务提供差分服务。在分组排队阶段,建立了 M／G／1／K 排队模型,得到了稳定状态下发送缓冲区队列长度的概率;在分组服务阶段,建立了突发时延抖动自适应模型,得到了分组的平均服务时间;在分组传播阶段,建立了突发碰撞模型,得到了分组成功传播概率;然后推导了该协议的平均时延、传输成功率和系统吞吐量等性能指标的理论表达式,并给出了最大抖动窗口的设置原则。仿真结果表明,协议大大提高了系统重负载情况下高优先级业务的实时性和可靠性,适用于区分业务优先级且对高优先级业务的实时性和可靠性要求很高的航空通信组网系统。     

认知可用带宽下的传输控制机制

在航空通信中,传输控制技术直接影响网络的通信性能。基于优先级的传输控制机制能够保证高优先级业务的通信性能,但存在低优先级业务传输性能不佳以及带宽资源利用不足的问题。为了解决这一问题,结合绿色通信理论思想和可用带宽估计技术,提出"认知可用带宽"概念,设计基于认知可用带宽的传输控制机制,并采用多进制自适应调制技术提升网络带宽利用率。仿真结果表明,基于认知可用带宽的传输控制机制能够在保证高优先级业务时延的条件下改善低优先级业务的传输性能,并保证业务最大时延抖动小于0.02ms;同时,自适应调制技术的应用使得网络吞吐率提升3.26%。     

一种用于两跳中继网络的节能调度方案

针对两跳OFDMA中继蜂窝网络,提出一种节能比例公平调度方案.根据不同业务类型的时延需求和单位比特能耗等QoS参数来设计业务调度优先级因子,并给出一种高效的资源分配方案.数值仿真结果表明,本文给出的调度方案在保证不同类型业务QoS需求的同时,能有效降低系统能耗,提高系统吞吐量.     

一种区分优先级自适应抖动的媒质接入控制协议

针对军事航空通信系统中随机接入类协议不支持多优先级且在重负载时传输性能急剧恶化问题,提出一种区分优先级自适应抖动的多信道媒质接入控制(MAC)协议PAJ_MAC。协议基于随机接入机制,采用为各个优先级设置不同最大抖动阶段的方法来区分各优先级业务的QoS,通过估计信道忙闲程度并根据估计值调节抖动阶段转移概率自适应因子,使协议具备业务负载自适应能力。分别建立了分组等待阶段发送缓冲区的M/G/1/K排队模型、信道接入阶段抖动状态的二维马尔科夫链模型和传播阶段的突发包碰撞模型,得到了协议各项性能指标的理论表达式,并通过编程求出了自适应因子在保证最高优先级可靠性需求下随业务负载变化的最优解。仿真表明,该协议支持多优先级业务,并始终保证最高优先级业务的低时延(端到端时延10ms)、高可靠(成功传输概率≥95%)传输以及系统吞吐量的稳定。     

基于流量分割的IP over WDM业务疏导机制研究

在IP over WDM网络的业务疏导中,针对大容量的高优先级业务接入阻塞率很高的问题,提出了一种基于 流量分割的业务疏导机制。该机制将一个业务请求的总流量分割为多个部分,然后根据光路径的传输时延来选择 一组恰当的子路径作为业务路由。仿真结果表明,该机制能有效地降低目标业务的阻塞概率,并提高业务接入的 公平性     

一种应用于临近空间通信网络混合业务的MAC协议

该文提出了一种基于修改PRMA协议用于支持混合业务的临近空间通信网络MAC协议。主要对PRMA协议中的帧时隙进行最优划分组合,每帧由100个时隙组成且分为两部分,前m个时隙用于传输视频业务和数据业务,后n个时隙用于传输语音业务。通过对时隙最优划分,业务分离和业务优先级判断,系统很好地支持了语音,数据和实时变化比特速率(rt-VBR)视频混合业务。最后对数据业务包平均时延,语音和视频业务丢包率以及信道利用率等性能参数进行仿真评估,证明该协议在保证各种业务服务质量(QoS)的同时也对提高信道利用率起着重要的作用。得到了最优视频业务预留时隙数m=36和85%的信道利用率。     

面向QOS的DVB-C2两级自适应调度模型与算法

传统的调度算法大都是在链路容量恒定的情况下,考虑如何保证业务的时延、带宽等QoS要求,而DVB-C2系统采用了ACM技术,链路容量是可变的,且其数据的调度对系统的传输效率和吞吐率有一定影响.为了在链路容量变化的前提下,满足业务QoS需求同时,尽可能提高DVB-C2系统的传输效率与吞吐率,针对DVB-C2系统的特点,提出了一种应用于DVB-C2的两级调度模型,并在该模型的基础上,提出了相应的自适应调度算法.实验表明,该模型与算法适用于链路容量变化的场景,与传统调度算法相比,更好地保证了业务的时延需求,具有更高系统传输效率,提升了系统的吞吐率.     

基于流量分割的IP over WDM业务疏导机制研究

在IP over WDM网络的业务疏导中,针对大容量的高优先级业务接入阻塞率很高的问题,提出了一种基于流量分割的业务疏导机制。该机制将一个业务请求的总流量分割为多个部分,然后根据光路径的传输时延来选择一组恰当的子路径作为业务路由。仿真结果表明,该机制能有效地降低目标业务的阻塞概率,并提高业务接入的公平性。     

合理反馈机制下保证混合业务QoS的调度算法

针对正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统多用户中继场景中混合业务对时延的不同需求,提出一种基于合理反馈机制下的降低时延、保证混合业务服务质量的调度算法(mixed services with feedback scheduling , MSFS)。MSFS算法针对用户实时业务及非实时业务的不同需求分别采用不同的调度准则及反馈方式,以达到优化系统性能的目的。针对实时业务,增大其调度优先级以减少等待时延,并在其等待时延接近时延门限时,使其调度优先级迅速增加,以避免丢包;针对非实时业务,加入时延公平因子,使得该类用户业务在时延公平性方面得到改善,同时设置适当的反馈门限,在不影响业务服务质量需求的同时达到降低系统反馈量的目的。仿真结果表明,该算法在保证系统吞吐量和用户公平性的同时,不仅能够有效降低实时用户的时延,而且能够较大程度地减少系统反馈量。     

一种面向实时业务的Ad Hoc网络MAC协议

为降低Ad Hoc网络中实时业务的端到端时延,提出了基于802.11 DCF的改进协议.协议采用3种机制降低实时业务的时延:面向路径的连续转发机制将RTS中的转发信息携带在ACK中发送,给实时业务提供较高的接入优先级;标签交换机制使得中间节点可以在MAC层获取转发信息,加快了实时业务数据包的转发速度;重传控制机制减少了无效传输的超时数据包.仿真结果表明,在重负载条件下,改进协议中实时业务的时延比802.11 DCF有大幅度的下降,网络吞吐量也有所提高.     

基于模糊反馈的网络控制系统分层调度策略

针对基于工业以太网的网络控制系统中控制回路数据、非实时数据和紧急数据共享有限优先队列和网络带宽的特点,综合考虑了控制回路的控制性能要求和非实时节点的网络服务质量要求,提出了基于模糊反馈的分层调度策略。各控制回路和非实时节点的带宽范围由指定的调度节点定时集中分配。在分配的带宽范围内,控制器节点利用系统误差及其变化动态地设定采样周期和数据优先级,非实时节点利用时延和丢包率动态地调整数据包的长度及优先级。与线性最早时限优先、线性最早时限优先+死区调度策略、线性混合业务调度和线性混合业务调度+死区调度策略的对比仿真实验,验证了该调度策略的有效性。