卫星CICQ交换系统调度算法研究

联合输入交叉点排队(CICQ)交换结构由于在交叉点引入少量缓存,可以将输入端口和输出端口进行有效隔离,降低调度算法的复杂度,并适用于大容量交换。为此,研究基于交叉点缓存的各种调度算法和基于CICQ的交换结构,提出一种基于流量控制的FCSA算法,通过OPNET仿真分析表明该算法在均匀分布和突发业务源的情况下具有较好的时延性能,并且复杂度低,吞吐量大。将该算法应用于星载交换机,结果表明,该算法可以满足星载交换机多业务突发传输的特点,易于硬件实施。     

CICQ交换的流控实现机制和交叉点缓存容量分析

传统的基于crossbar的输入排队交换结构在提供良好的QOS方面存在很大的不足，而CICQ（combined input and crosspoint buffered queuing）交换结构与传统的交换结构相比，不但能在各种输入流下提供接近输出排队的吞吐率，而且能提供良好的QoS支持。文章分析了CICQ结构的流控实现机制，讨论了基于信用的流控机制的开销和实现方案，对crosspoint缓存容鼍作了分析，给出了在各种存储器写入条件下，保持交换结构100％吞吐率所需的最小缓存容量。     

一种无权重的高性能CICQ结构调度算法

在Crossbar交换单元的交叉节点加少量缓存的组合输入交叉节点排队(CICQ)结构,具有调度算法简单、性能优良、适于高速大容量路由器实现的特点。在总结现有研究成果的基础上,提出了一种避免仲裁指针同步的异步指针轮询算法。该算法将所有的输入、输出仲裁器的指针全部设置为异步,每个时隙静态地更新所有的仲裁器的指针,以达到网络指针去同步的目的。仿真结果表明,该算法在保持无权重算法简单性同时对不同业务流下的时延和吞吐率性能均有明显改善。     

一种支持DiffServ模型的CICQ调度策略

结合大规模接入汇聚路由器需要对不同汇聚业务流进行不同的处理这一实际需求,基于CICQ交换结构,该文给出了一种支持DiffServ模型的调度策略(DS),该算法以“节点行为”方式对业务流进行调度。和以往算法相比,DS采取了分布式的控制策略,并且具有较低的时间复杂度,工程上更易实现。仿真结果表明,DS不仅能够为EF和AF业务提供带宽保证,而且具有良好的时延性能。     

混合优化的CICQ交换结构调度算法

联合输入端和交叉点排队（CICQ）的Crossbar是一种性能优于传统结构的交换结构,对CICQ交换结构的特点进行了讨论并提出一种新的混合优化调度（HOPS）算法,算法在输入端调度时采取混合优化的策略,首先尽力保证系统的吞吐率性能,然后根据长队列优先的原则优化系统的时延性能。算法以轮询调度为基础,最多只在输入端进行一次比较操作,其算法复杂度仅为O(1),实现简单。通过流体模型证明该算法对满足强大数定律的许可输入流量能够达到100%的吞吐率性能。仿真结果进一步表明HOPS调度算法在各种流量模型下都能稳定运行,且具有良好的时延和吞吐率性能。     

在CICQ交换结构下实现分布式的输入排队DRR分组公平调度

传统的基于crossbar的输入排队交换结构在提供良好的QoS方面存在很大的不足,而CICQ(combined input and crosspoint buffered queuing)交换结构与传统的交换结构比,不但能在各种输入流下提供接近输出排队的吞吐率,而且能提供良好的QoS支持。基于CICQ结构,提出了在输入排队条件下实现基于流的分布式DRR分组公平调度算法的方案,并通过仿真验证了这一方案的有效性。     

高性能CICQ 仿真平台的设计与实现

交换结构与调度策略对于核心路由器的性能及网络业务流的QoS保证具有重要的意义。基于目前流行的带缓存交叉开关交换结构(CICQ),采用系统级设计方法和面向对象技术,设计并实现了用于研究基于带缓存交叉开关构建的交换结构与调度策略的仿真平台-SPES。设计上实现了业务流、交换结构和调度策略三者之间的分离,具有良好的可继承与可扩展性。最后给出了在该平台下,CICQ流行调度策略的仿真结果,展示了SPES的优良性能。     

一种基于CICQ支持组播公平服务的调度策略*

针对目前基于CICQ(combined input and crosspoint queuing)支持组播的调度策略在公平性和实时性能保障方面存在的不足,提出了一种简单、高效的支持组播公平服务的分层平滑轮询调度算法——mFGSR (multicast fair service and group smoothed round robin)。mFGSR依据组播业务流的权重进行分组和平滑调度,具有良好的可扩展性和公平性能,能够适应实时业务的性能需求。理论分析和仿真结果表明,该算法具有良好的时延、吞吐量和公平性能。     

基于交叉点缓存状态的CICQ调度算法

针对现有的联合输入交叉点排队(CICQ)调度算法在设计时未充分利用交叉点缓存状态信息的问题,提出一种CICQ状态堆调度算法。该算法分布式地运行于CICQ结构的各个输入端口和输出端口。仿真结果表明,在均匀或非均匀流量模型下,基于该算法的CICQ结构都能获得与输出排队结构相当的性能,且具有较高的时延。     

基于CICQ的动态重路由交换机制

针对现有路由交换机制存在计算复杂度过高以及端口争用问题,提出基于联合输入交叉节点排队交换结构的动态重路由交换机制。该机制依据互联网在路由拓扑层的路径多样化特点,在转发层为每个分组维护多个可选输出端口,并根据交换系统拥塞度实施分组动态重路由,从而实现网络流量的实时动态均衡。仿真结果表明,以该机制为构件的网络交换系统能获得良好的性能保障。