專利名稱：一種受約束排隊(duì)系統(tǒng)的控制方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種對(duì)流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的信息進(jìn)行控制的方案，包括實(shí)現(xiàn)方法及器件。
為適應(yīng)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)在規(guī)模上和需求容量上的迅速增長(zhǎng)，近期有一個(gè)趨勢(shì)是將快速包交換機(jī)作為新一代路由器的底層硬件。因此極需設(shè)計(jì)一種可滿足不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的數(shù)據(jù)包交換機(jī)體系結(jié)構(gòu)。采用該體系結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)包交換機(jī)可以部署在從接入網(wǎng)到骨干網(wǎng)的不同位置。為達(dá)到此目的，采用的交換機(jī)體系結(jié)構(gòu)必須要有很好的擴(kuò)展性。交換機(jī)的擴(kuò)展性主要決定于所用的排隊(duì)策略，即供排隊(duì)之用的緩沖區(qū)所處的位置及其組織機(jī)制。一般地，排隊(duì)方案可分為輸入端排隊(duì)、中央排隊(duì)、輸出端排隊(duì)或前者間之組合。在各種方案中，輸入端排隊(duì)具有最好的擴(kuò)展性。然而，一個(gè)輸入端排隊(duì)的交換機(jī)達(dá)到高性能的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一個(gè)高效控制方案來(lái)控制數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)該交換機(jī)的延遲。
本文給出一種結(jié)合流量控制及動(dòng)態(tài)調(diào)度的高性能數(shù)據(jù)交換機(jī)控制方案。該方案可用來(lái)控制各數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)輸入端排隊(duì)交換機(jī)的延遲以取得可預(yù)期的交換機(jī)性能。然而，該方案的應(yīng)用并不僅僅局限于輸入端排隊(duì)交換機(jī)，其應(yīng)用包括有線網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)、電子網(wǎng)和光纖網(wǎng)，等等。根據(jù)這些具體應(yīng)用，我們抽象出一個(gè)受約束排隊(duì)系統(tǒng)模型，并以該模型為參照展開(kāi)對(duì)本發(fā)明的論述。
一個(gè)NxM的受約束排隊(duì)系統(tǒng)有N個(gè)發(fā)送源和M個(gè)目的站。該受約束排隊(duì)系統(tǒng)的時(shí)間以離散的時(shí)間段為單位。經(jīng)過(guò)流量控制后到達(dá)該系統(tǒng)發(fā)送源的數(shù)據(jù)包(或稱顧客)在他們被調(diào)度傳送到目的站以前將在發(fā)送源的緩沖區(qū)排隊(duì)。不失一般性地，我們假設(shè)數(shù)據(jù)包僅在時(shí)間段的開(kāi)始到達(dá)該系統(tǒng)的發(fā)送源。到達(dá)發(fā)送源后的數(shù)據(jù)包將在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)被我們的DSDP方法調(diào)度其傳往各相應(yīng)目的站的次序。依據(jù)此次序，各個(gè)數(shù)據(jù)包將在各時(shí)間段的結(jié)束被傳送到相應(yīng)目的站。各個(gè)數(shù)據(jù)包的傳送時(shí)間以時(shí)間段為單位來(lái)度量。如不加說(shuō)明，每個(gè)數(shù)據(jù)包的傳送時(shí)間假設(shè)為一個(gè)時(shí)間段。每個(gè)數(shù)據(jù)包的傳送延遲定義為其到達(dá)相應(yīng)發(fā)送源及目的站的時(shí)間間隔。而有限的互連網(wǎng)絡(luò)資源僅在同時(shí)建立的路徑相互間沒(méi)有共同的發(fā)送源和目的站的情況下可同時(shí)建立連接多個(gè)發(fā)送源及目的站間的路徑。以上所述的受約束排隊(duì)系統(tǒng)是一系列網(wǎng)絡(luò)的抽象模型，例如，輸入端排隊(duì)的交換機(jī)、波分光纖網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)等等。
經(jīng)過(guò)流量控制后在同一時(shí)間到達(dá)該受約束排隊(duì)系統(tǒng)的不同發(fā)送源的數(shù)據(jù)包有可能要被送到相同的目的站，其結(jié)果是造成發(fā)送源對(duì)目的站的競(jìng)爭(zhēng)。這些競(jìng)爭(zhēng)必須用某種方法來(lái)加以解決。在競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的數(shù)據(jù)包將沿著建立的路徑被傳送到它們的目的站。而在競(jìng)爭(zhēng)中失敗的數(shù)據(jù)包則繼續(xù)在相應(yīng)的緩沖區(qū)內(nèi)排隊(duì)，以候下次調(diào)度。用來(lái)組織排隊(duì)的機(jī)制及解決發(fā)送源對(duì)目的站的競(jìng)爭(zhēng)方法是影響該受約束排隊(duì)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。解決多個(gè)數(shù)據(jù)包在發(fā)送源對(duì)目的站的競(jìng)爭(zhēng)是該受約束排隊(duì)系統(tǒng)所用調(diào)度方法的主要任務(wù)。下面，我們先討論該受約束排隊(duì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)包在發(fā)送源緩沖區(qū)內(nèi)的排隊(duì)機(jī)制，然后在第五節(jié)中再給出構(gòu)成本發(fā)明的控制該受約束排隊(duì)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期性能的控制方案。
每個(gè)發(fā)送源緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)包按它們的目的站來(lái)進(jìn)行組隊(duì)，亦即是要送到同一個(gè)目的站的數(shù)據(jù)包組成一條獨(dú)立的隊(duì)列。因此對(duì)一個(gè)NxM的系統(tǒng)而言，每個(gè)發(fā)送源緩沖區(qū)最多可有M個(gè)隊(duì)列，而整個(gè)系統(tǒng)最多可有NxM個(gè)隊(duì)列。此組隊(duì)方式可有效地解決困擾先進(jìn)先出隊(duì)列的所謂隊(duì)頭堵塞問(wèn)題。(在先進(jìn)先出排隊(duì)方式中，每個(gè)發(fā)送源在其緩沖區(qū)中僅維持一條隊(duì)列來(lái)對(duì)所有到達(dá)該發(fā)送源的數(shù)據(jù)包提供緩沖。)每個(gè)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包以它們的目的站優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行排隊(duì)。因此在每個(gè)隊(duì)列中排頭的數(shù)據(jù)包具有該隊(duì)列中所有數(shù)據(jù)包的最高目的站優(yōu)先級(jí)。關(guān)于各數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)的詳細(xì)定義及用途，我們稍后再述。


圖1給出了如上所述的一個(gè)3x3的受約束排隊(duì)系統(tǒng)。
現(xiàn)階段已有多個(gè)對(duì)一種稱之為虛擬輸出端排隊(duì)交換機(jī)的輸入端排隊(duì)交換機(jī)的調(diào)度方法[文獻(xiàn)1，3，4，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19]。這些現(xiàn)存的方法可根據(jù)它們可否控制各個(gè)數(shù)據(jù)包通過(guò)交換機(jī)的延遲大體上劃分為兩大類。
一個(gè)NxM的虛擬輸出端排隊(duì)交換機(jī)實(shí)際上也是一個(gè)受約束排隊(duì)系統(tǒng)。在一個(gè)虛擬輸出端排隊(duì)交換機(jī)中，每個(gè)輸入端(亦即是發(fā)送源)有一個(gè)緩沖儲(chǔ)存區(qū)。該(物理)緩沖區(qū)由M個(gè)(邏輯)隊(duì)列組成。每個(gè)隊(duì)列對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出端(亦即是目的站)，即該隊(duì)列被單獨(dú)用來(lái)容納所有從該發(fā)送源到所對(duì)應(yīng)的輸出端的數(shù)據(jù)包。該交換機(jī)的輸入端和輸出端間以一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)相連。調(diào)度方法的任務(wù)是在每個(gè)時(shí)間段里根據(jù)所排隊(duì)數(shù)據(jù)包的狀態(tài)來(lái)控制交換網(wǎng)絡(luò)以建立傳送相應(yīng)被選中數(shù)據(jù)包的路徑。大部分現(xiàn)存的方法都以提高交換機(jī)的吞吐量為目標(biāo)，僅極少數(shù)幾個(gè)可以控制各個(gè)數(shù)據(jù)包通過(guò)交換機(jī)的延遲。然而，這幾個(gè)方法都存在著復(fù)雜度高和實(shí)現(xiàn)難度大的問(wèn)題。
在文獻(xiàn)中，每個(gè)時(shí)間段里對(duì)排隊(duì)數(shù)據(jù)包的調(diào)度通常被描述成根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載矩陣來(lái)找出一個(gè)配對(duì)矩陣。負(fù)載矩陣及配對(duì)矩陣中的行和列分別對(duì)應(yīng)被調(diào)度虛擬輸出端排隊(duì)交換機(jī)的輸入端和輸出端。負(fù)載矩陣的每個(gè)元素是一個(gè)二元式(Wi，Wo)，該二元式中的Wi和Wo分別代表對(duì)應(yīng)隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的發(fā)送源和目的站優(yōu)先級(jí)。不失一般性，一個(gè)為“0”的元素代表其所對(duì)應(yīng)的隊(duì)列為空。如果Wi和Wo總是相等的，二元式(Wi，Wo)可用一個(gè)標(biāo)量W來(lái)表示。根據(jù)一個(gè)負(fù)載矩陣所找出的配對(duì)矩陣由值為“0”或“1”的元素組成。在每個(gè)配對(duì)矩陣中，每行或每列最多可有一個(gè)“1”。由配對(duì)矩陣中值為“1”的元素所構(gòu)成的行和列間的一一映射可用來(lái)控制交換網(wǎng)絡(luò)以建立相應(yīng)之路徑。
根據(jù)負(fù)載矩陣來(lái)找配對(duì)矩陣是圖論中的一個(gè)典型匹配問(wèn)題[文獻(xiàn)2]。以所找出的配對(duì)矩陣依其性質(zhì)可分為最大的、最優(yōu)的或穩(wěn)定的。其中又以找出最大配對(duì)矩陣的算法的復(fù)雜度最低。圖論中對(duì)各種匹配問(wèn)題已研究得相當(dāng)透澈。對(duì)將之應(yīng)用到虛擬輸出端排隊(duì)交換機(jī)而言，主要任務(wù)是如何設(shè)計(jì)具有特定性質(zhì)的匹配方案以達(dá)到所期望的交換機(jī)性能。在已有的基于數(shù)據(jù)包的發(fā)送源和目的站優(yōu)先級(jí)的匹配方法中，計(jì)算各數(shù)據(jù)包的發(fā)送源優(yōu)先級(jí)需要額外的存儲(chǔ)空間和運(yùn)行時(shí)間，因而限制了其在極高速環(huán)境下的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供對(duì)一種受約束排隊(duì)系統(tǒng)的高效控制方案以控制該系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的性能，亦即達(dá)到性能可控的目標(biāo)。
控制各個(gè)數(shù)據(jù)包的延遲是使一個(gè)受約束排隊(duì)系統(tǒng)達(dá)到此目標(biāo)的根本途徑。為達(dá)到控制各個(gè)數(shù)據(jù)包的延遲的目的，現(xiàn)存的研究已在輸入端排隊(duì)交換機(jī)的環(huán)境里作了一些努力及設(shè)計(jì)了一些方案。不同方案間的區(qū)別主要在于如何從排隊(duì)中的數(shù)據(jù)包狀態(tài)來(lái)獲得解決多個(gè)數(shù)據(jù)包對(duì)發(fā)送源和目的站的競(jìng)爭(zhēng)所需的調(diào)度信息。與其它方案不同的是，我們將調(diào)度方法與流量控制相結(jié)合的控制方案是唯一的且是創(chuàng)造性的。主要表現(xiàn)在其所達(dá)到的高效、高性能、極低復(fù)雜度以及易于在極高速下的物理實(shí)現(xiàn)。
該方案中的DSDP調(diào)度方法創(chuàng)造性地根據(jù)在各發(fā)送源緩沖區(qū)中排隊(duì)的顧客的目的站優(yōu)先級(jí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、高速的最大配對(duì)調(diào)度。將該調(diào)度方法與對(duì)到達(dá)各發(fā)送源的數(shù)據(jù)包進(jìn)行流量控制的方法相結(jié)合，形成了我們可控制各數(shù)據(jù)包通過(guò)交換機(jī)的延遲的高效方案。將其應(yīng)用到實(shí)際的受約束排隊(duì)系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)高速、性能可控和大規(guī)模的數(shù)據(jù)交換機(jī)或路由器。而實(shí)際的受約束排隊(duì)系統(tǒng)還包括其它一系列的通訊系統(tǒng)，如無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和波分光纖網(wǎng)絡(luò)，等等。
具體地，我們發(fā)明的控制方案由對(duì)到達(dá)該系統(tǒng)發(fā)送源的數(shù)據(jù)包的流量控制和對(duì)等候于發(fā)送源緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)包的動(dòng)態(tài)調(diào)度兩大部分組成。流量控制的任務(wù)是在給定的系統(tǒng)參數(shù)下，控制到達(dá)該系統(tǒng)發(fā)送源的數(shù)據(jù)包的到達(dá)過(guò)程，以使等候于各發(fā)送源緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)包數(shù)目維持在預(yù)定的范圍內(nèi)。而動(dòng)態(tài)調(diào)度的任務(wù)則是在各時(shí)間段里，對(duì)各個(gè)隊(duì)列中排頭的數(shù)據(jù)包進(jìn)行滿足以下限制的、往其目的站的傳送調(diào)度在每個(gè)時(shí)間段里，每個(gè)發(fā)送源最多可以傳出一個(gè)數(shù)據(jù)包和每個(gè)目的站最多可以接收一個(gè)數(shù)據(jù)包。詳細(xì)地，在每個(gè)時(shí)間段的開(kāi)始，調(diào)度方法對(duì)各個(gè)隊(duì)列的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包進(jìn)行滿足該限制的調(diào)度。然后在每個(gè)時(shí)間段的結(jié)束，被調(diào)度方法所選中的數(shù)據(jù)包將被傳送到它們的目的站。圖2給出了在一個(gè)受約束排隊(duì)系統(tǒng)中的調(diào)度及傳送操作的時(shí)序關(guān)系。
對(duì)到達(dá)各發(fā)送源的數(shù)據(jù)包進(jìn)行流量控制的目的，是令到在各發(fā)送源的緩沖區(qū)中排隊(duì)等候的顧客數(shù)目限制在希望的范圍內(nèi)。執(zhí)行該流量控制的任務(wù)可根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)，采用包括仿真、數(shù)學(xué)分析或兩者相結(jié)合、現(xiàn)在已有和將來(lái)出現(xiàn)的任何方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明對(duì)如何實(shí)現(xiàn)流量控制的方法和形式不加任何限制，而動(dòng)態(tài)調(diào)度的任務(wù)則由我們發(fā)明的以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在發(fā)生對(duì)目的站的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，各數(shù)據(jù)包的目的站的優(yōu)先級(jí)代表了其在解決競(jìng)爭(zhēng)時(shí)的優(yōu)先程度，即最高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包獲勝。對(duì)具有相同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包間的競(jìng)爭(zhēng)則可用任意方式來(lái)解決。本發(fā)明對(duì)如何計(jì)算及賦以各數(shù)據(jù)包其目的站優(yōu)先級(jí)不加任何限制。在各數(shù)據(jù)包已被賦以其目的站優(yōu)先級(jí)的前提下，在每次對(duì)各隊(duì)列的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包進(jìn)行的調(diào)度中，我們的調(diào)度方法找出滿足以下條件的一個(gè)調(diào)度集假設(shè)Cij是一個(gè)在發(fā)送源i的緩沖區(qū)中等候送往目的站j的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包，如果數(shù)據(jù)包Cij不在該調(diào)度集中，則該調(diào)度集至少包含一個(gè)這樣的數(shù)據(jù)包該數(shù)據(jù)包或在發(fā)送源i，或要送到目的站j且具有比Cij高的對(duì)目的站j的優(yōu)先級(jí)。
以上已對(duì)本發(fā)明所涉及的受約束排隊(duì)系統(tǒng)中的對(duì)數(shù)據(jù)包的流量控制、排隊(duì)機(jī)制、調(diào)度策略和傳送過(guò)程作了簡(jiǎn)要描述。其中的流量控制和調(diào)度策略是本發(fā)明的兩個(gè)組成部分。而調(diào)度策略作為系統(tǒng)參數(shù)之一，又是進(jìn)行流量控制的基礎(chǔ)。因此在以下的內(nèi)容里，我們將進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明的核心，即調(diào)度策略，作出實(shí)現(xiàn)方法上的探討和給出具體的例子。
設(shè)計(jì)可用于虛擬輸出端排隊(duì)交換機(jī)的調(diào)度方法是一個(gè)近期內(nèi)急待解決的問(wèn)題。不幸的是，現(xiàn)存的方法不但復(fù)雜而且難于實(shí)現(xiàn)，因而導(dǎo)致較差的交換機(jī)性能。本節(jié)給出可用于高速虛擬輸出端排隊(duì)交換機(jī)的DSDP調(diào)度方法。該方法具有一般通用性，其應(yīng)用并不僅僅局限于輸入端排隊(duì)交換機(jī)，還可用于包括有線網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)、電子網(wǎng)和光纖網(wǎng)等等的網(wǎng)絡(luò)。
首先，我們列出一些用以簡(jiǎn)明后隨論述的符號(hào)●Cij一個(gè)在發(fā)送源i的緩沖區(qū)中等候送往目的站j的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包。
●DPL[j]由在所有發(fā)送源中排隊(duì)且要送到目的站j的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包所組成的有序表。該表中的每個(gè)元素是一個(gè)變量DP。每個(gè)表中的元素對(duì)應(yīng)一個(gè)隊(duì)頭數(shù)據(jù)包。該表因而最多可有N個(gè)元素。當(dāng)一個(gè)要送到目的站j的數(shù)據(jù)包成為一個(gè)新的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包時(shí)，其對(duì)應(yīng)的元素將被加入到該有序表中。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包被傳送到目的站j后，其對(duì)應(yīng)的元素將從該有序表中刪除。
我們的DSDP方法簡(jiǎn)述如下第一步初始化，以建立優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并使系統(tǒng)處于調(diào)度狀態(tài)；第二步將對(duì)應(yīng)每個(gè)目的站的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包按其目的站優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行從高到低的排序；第三步根據(jù)各隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的狀態(tài)，找出一個(gè)發(fā)送源和目的站間的最大配對(duì)。(一個(gè)配對(duì)是最大的當(dāng)且僅當(dāng)任何未配對(duì)的發(fā)送源和目的站間沒(méi)有可供調(diào)度的數(shù)據(jù)包。)該最大配對(duì)滿足以下條件如果數(shù)據(jù)包Cij未被配對(duì)，則至少有一個(gè)這樣的數(shù)據(jù)包被配對(duì)該被配對(duì)的數(shù)據(jù)包或在發(fā)送源i，或要送到目的站j且具有比Cij高的目的站優(yōu)先級(jí)。
以上所示的DSDP方法的第三步需要執(zhí)行以下的調(diào)度任務(wù)根據(jù)排隊(duì)中的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)，通過(guò)循環(huán)配對(duì)的過(guò)程來(lái)進(jìn)行發(fā)送源和目的站間的配對(duì)。如果一個(gè)發(fā)送源和一個(gè)目的站在調(diào)度任務(wù)中被配對(duì)，一條連接該發(fā)送源和目的站的路徑將由發(fā)送源和目的站間的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建立用以傳送相應(yīng)的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包。
為敘述簡(jiǎn)單起見(jiàn)，當(dāng)我們說(shuō)一個(gè)數(shù)據(jù)包Cij被配對(duì)時(shí)，其意是指第i個(gè)發(fā)送源與第j個(gè)目的站被配對(duì)。而當(dāng)我們說(shuō)一個(gè)數(shù)據(jù)包的發(fā)送源和目的站時(shí)，其意是指該數(shù)據(jù)包所在的發(fā)送源和該數(shù)據(jù)包所要傳往的目的站。另外，我們定義一個(gè)數(shù)據(jù)包是自由的當(dāng)且僅當(dāng)該數(shù)據(jù)包的發(fā)送源和目的站都是未配對(duì)的。用于DSDP方法中第三步的最大配對(duì)過(guò)程可通過(guò)以下循環(huán)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)配對(duì)法在每次循環(huán)中，如果自由數(shù)據(jù)包Cij在所有要傳送到第j個(gè)目的站的、自由的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包中具有最高的目的站優(yōu)先級(jí)，則自由數(shù)據(jù)包Cij將被配對(duì)。
給出的DSDP方法可用任何現(xiàn)在已有或?qū)?lái)出現(xiàn)的程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用到任何所述的受約束排隊(duì)系統(tǒng)中。
現(xiàn)存的基于最大配對(duì)方法的調(diào)度方法有以下的缺陷1．所有的數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度被假設(shè)是固定的。現(xiàn)存的基于各數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)的最大配對(duì)方法沒(méi)有提供對(duì)變長(zhǎng)數(shù)據(jù)包的處理。
2．現(xiàn)存的基于最大配對(duì)方法的方案為了控制各數(shù)據(jù)包通過(guò)交換機(jī)的延遲，除了需要利用各數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)，亦需要利用各數(shù)據(jù)包的發(fā)送源優(yōu)先級(jí)。
3．現(xiàn)存的方法大多根據(jù)各數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)來(lái)計(jì)算其發(fā)送源優(yōu)先級(jí)，此舉加重了高速環(huán)境下的計(jì)算負(fù)擔(dān)，因而增加了實(shí)現(xiàn)難度。
以上所列現(xiàn)存方法的三大缺陷是設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用于極高速環(huán)境下的高性能方法時(shí)所必須克服的。我們的調(diào)度方法僅需要各數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行調(diào)度。此外，以統(tǒng)一的方式對(duì)定長(zhǎng)和變長(zhǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行不加區(qū)別的調(diào)度。
我們的調(diào)度方法對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包分配一個(gè)變量DP來(lái)代表其目的站優(yōu)先級(jí)。不失一般性，我們假設(shè)越小的DP變量值代表的目的站優(yōu)先級(jí)越大。各數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)代表對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包在解決目的站競(jìng)爭(zhēng)時(shí)的優(yōu)先次序。本發(fā)明對(duì)如何定義和計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)不作任何限制。
我們所要解決的是如何利用各數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)來(lái)控制其通過(guò)交換機(jī)的延遲。在對(duì)這一關(guān)鍵問(wèn)題的解決上，我們的方法是與眾不同的。具體表現(xiàn)在其所達(dá)到的性能上，主要有1．極高速一個(gè)調(diào)度方法的復(fù)雜度由兩大部分組成，即是，配對(duì)方法和計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)包的發(fā)送源及目的站優(yōu)先級(jí)。與現(xiàn)存的方法相比，因?yàn)椴恍枰?jì)算各數(shù)據(jù)包的發(fā)送源優(yōu)先級(jí)，所以我們的調(diào)度方法有極低的復(fù)雜度。此外，由于在配對(duì)過(guò)程中不存在要考慮各數(shù)據(jù)包的發(fā)送源優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題，配對(duì)方法的復(fù)雜度可降到最低。2．對(duì)服務(wù)質(zhì)量的有力支持對(duì)服務(wù)質(zhì)量提供支持的能力強(qiáng)弱是評(píng)價(jià)未來(lái)的交換機(jī)系統(tǒng)性能的一個(gè)主要指標(biāo)。我們將流量控制與調(diào)度方法相結(jié)合的方案可控制每個(gè)數(shù)據(jù)包通過(guò)交換機(jī)的延遲，因而為設(shè)計(jì)不同的服務(wù)質(zhì)量保證方法提供最大的自由度和支持。3．易于實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)存的其它方案相比，我們的方案可進(jìn)一步減低其所調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度。4．優(yōu)良的擴(kuò)展性我們的方案可用于從小到大、不同規(guī)模的約束排隊(duì)系統(tǒng)，而其復(fù)雜度僅隨系統(tǒng)規(guī)模的增大而緩慢增長(zhǎng)。5．可分布性我們的方法可以分布的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其分布實(shí)現(xiàn)可進(jìn)一步降低被調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、擴(kuò)展和熱維護(hù)難度。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
圖1所示的是一個(gè)有3個(gè)發(fā)送源S1[4]、S2[5]、S3[6]和3個(gè)目的站D1[8]、D2[9]、D3[10]的受約束排隊(duì)系統(tǒng)模型。發(fā)送源和目的站間以一個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)[7]相連。每個(gè)編號(hào)的方框代表一個(gè)正在排隊(duì)的數(shù)據(jù)包。方框內(nèi)的編號(hào)代表該數(shù)據(jù)包的目的站。隊(duì)列[1]、[2]、[3]分別用以緩沖儲(chǔ)存從發(fā)送源[4]到目的站[8]、[9]、[10]的數(shù)據(jù)包。每個(gè)隊(duì)頭數(shù)據(jù)包是其所在隊(duì)列的最高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包。
圖2所示的是在一個(gè)受約束排隊(duì)系統(tǒng)中的調(diào)度及傳送操作的時(shí)序關(guān)系。如圖所示，在每個(gè)時(shí)間段的開(kāi)始，調(diào)度方法對(duì)各個(gè)隊(duì)頭數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)度；然后在每個(gè)時(shí)間段的結(jié)束，被調(diào)度方法所選中的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包將被傳送到它們的目的站。
本發(fā)明所給出的控制方案可用串行、并行、流水線、軟件、固件、硬件或其組合等等的任何方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。因本發(fā)明對(duì)該方案中如何實(shí)現(xiàn)流量控制的方法和形式不加任何限制，故此處僅論述對(duì)方案中的調(diào)度方法的實(shí)現(xiàn)。
在8．1至8．2節(jié)中，我們給出一個(gè)對(duì)第5節(jié)中所述DSDP方法的軟件實(shí)現(xiàn)及對(duì)變長(zhǎng)數(shù)據(jù)包的處理。在8．3節(jié)中，我們給出運(yùn)行DSDP方法的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及硬件實(shí)現(xiàn)。
在(5．2)節(jié)中，我們給出了一個(gè)配對(duì)方法。在每個(gè)時(shí)間段的開(kāi)始，該配對(duì)方法找出發(fā)送源和目的站間的配對(duì)。然后在每個(gè)時(shí)間段的結(jié)束，相應(yīng)該配對(duì)的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包將被傳送到它們的目的站。該配對(duì)方法可有不同的實(shí)現(xiàn)。具有相同效能的配對(duì)方法可用各種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，只要被該配對(duì)方法所配對(duì)的發(fā)送源和目的站也被此新形式的方法所配對(duì)。以下給出一個(gè)基于隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)的并行循環(huán)最大配對(duì)方法。并行循環(huán)最大配對(duì)方法在此我們給出對(duì)上述配對(duì)方法的一個(gè)并行實(shí)現(xiàn)。在方法運(yùn)行的開(kāi)始，所有的發(fā)送源和目的站都是未配對(duì)的。以下的兩個(gè)步驟將被重復(fù)直到已經(jīng)執(zhí)行了min(N，M)次循環(huán)或沒(méi)有新的配對(duì)可建立步驟1每個(gè)未配對(duì)的目的站向其自由數(shù)據(jù)包中具有最高目的站優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包所在的發(fā)送源發(fā)出請(qǐng)求；步驟2每個(gè)被請(qǐng)求的發(fā)送源在向其發(fā)出請(qǐng)求的目的站中任選其一來(lái)進(jìn)行答復(fù)。
在步驟2中，我們并沒(méi)有對(duì)被請(qǐng)求的發(fā)送源如何答復(fù)請(qǐng)求中的目的站作任何限制。換言之，被請(qǐng)求的發(fā)送源可用任何特定的方式來(lái)答復(fù)請(qǐng)求中的目的站。例如，隨機(jī)，按被請(qǐng)求的數(shù)據(jù)包先進(jìn)先出或后進(jìn)先出的次序，等等。
在以上的討論里，我們一直假設(shè)所有數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度是固定的。因此將每個(gè)被調(diào)度出去的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包傳送到其目的站所需的時(shí)間也是不變的。然而在有些情況下，各數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度是可變的，因而導(dǎo)致其從發(fā)送源到目的站間傳送所需的時(shí)間也是可變的。
為了降低被調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度，對(duì)變長(zhǎng)數(shù)據(jù)包的調(diào)度通常要求每個(gè)數(shù)據(jù)包的傳送過(guò)程是連續(xù)的。亦即是對(duì)任何數(shù)據(jù)包Cij，一旦被調(diào)度開(kāi)始往其目的站的傳送，則其傳送過(guò)程不可被其它從發(fā)送源i到目的站j的數(shù)據(jù)包所中斷。然而，數(shù)據(jù)包Cij的傳送過(guò)程可以被除此而外的數(shù)據(jù)包所中斷。
為達(dá)到上述對(duì)變長(zhǎng)數(shù)據(jù)包的調(diào)度要求，我們的DSDP方法只需作如后所示的、極小的改動(dòng)當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)包于某時(shí)間段被調(diào)度要送往其目的站，如果與該數(shù)據(jù)包同隊(duì)列另有一個(gè)數(shù)據(jù)包于更早時(shí)間已開(kāi)始其傳送而尚未結(jié)束，則后者繼續(xù)其傳送過(guò)程，而前者將等待下次再被調(diào)度。
實(shí)現(xiàn)DSDP調(diào)度方法可有多種軟硬件體系結(jié)構(gòu)，不能一一列舉。以下所舉的僅是一個(gè)典型實(shí)現(xiàn)。任何對(duì)DSDP調(diào)度方法的實(shí)現(xiàn)并不要求受該典型實(shí)現(xiàn)所限。
在調(diào)度方法運(yùn)行的開(kāi)始，所有的發(fā)送源和目的站都是未配對(duì)的。DPP處理器根據(jù)各個(gè)隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)為所有的M個(gè)目的站構(gòu)造M個(gè)DPL表。一個(gè)名為排序器的器件將對(duì)每個(gè)DPL表中的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包按其目的站優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行從高到低的排序，即，按照每個(gè)三元式中的DP變量值從低到高來(lái)排序(我們假設(shè)越小的DP變量值代表的目的站優(yōu)先級(jí)越大)。該排序器可以任何軟件、固件、串行或并行硬件的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。一旦M個(gè)PL表被建立后，在其后的時(shí)間里，我們可用二叉插入法來(lái)對(duì)要加入到一個(gè)DPL表中的新隊(duì)頭數(shù)據(jù)包以每個(gè)時(shí)間段加入一個(gè)或多個(gè)的形式來(lái)完成。
接著，配對(duì)器將根據(jù)各個(gè)隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的DP變量值來(lái)進(jìn)行發(fā)送源和目的站間的配對(duì)。按照配對(duì)結(jié)果，互連網(wǎng)絡(luò)將建立發(fā)送源和目的站間的路徑來(lái)傳送被配對(duì)的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包。
本發(fā)明給出了一種受約束排隊(duì)系統(tǒng)的控制方案。該種受約束排隊(duì)系統(tǒng)是一系列網(wǎng)絡(luò)的抽象模型，例如，輸入端排隊(duì)的交換機(jī)、波分光纖網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)及有線網(wǎng)等等。與現(xiàn)存的其它方案相比，我們的方案在保證被控制系統(tǒng)具有良好性能的前提下不但更加靈活，更重要的是易于在極高速環(huán)境下實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
以上的章節(jié)已對(duì)我們發(fā)明的一種對(duì)受約束排隊(duì)系統(tǒng)中的顧客進(jìn)行控制的方案。該受約束排隊(duì)系統(tǒng)是一系列網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)包括輸入端排隊(duì)的交換機(jī)、路由器、波分光纖網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)及有線網(wǎng)等的抽象模型。與現(xiàn)存的其它方案相比，我們的方案在保證被控制系統(tǒng)具有良好性能的前提下不但更加靈活，更重要的是易于在極高速環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，因而可用以實(shí)現(xiàn)高性能價(jià)格比的網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備及系統(tǒng)。在具備本領(lǐng)域的知識(shí)和技巧的前提下，根據(jù)本發(fā)明的核心思想及范圍可作出多種變化及改動(dòng)。因此，在我們的敘述中所涉及的具體形式，只可作為幫助理解而不可作為對(duì)以下權(quán)利要求的限制。我們?cè)趯?duì)本發(fā)明的描述中所用的詞語(yǔ)，不僅包括其通常的含義，也包括就本發(fā)明的內(nèi)容而言的任何特殊含義。因此，如任何所用的詞語(yǔ)在本發(fā)明的上下文里可有多種特殊含義，則其在權(quán)利要求中的出現(xiàn)也包括了其通常的含義和在本發(fā)明里的所有特殊含義。在以下權(quán)利要求中所用的詞語(yǔ)或意義群，不僅包括其在此處的形式，也包括所有在意義和所達(dá)至效果上本質(zhì)一樣的其它形式。因此，以下權(quán)利要求中的任何詞語(yǔ)或意義群可被形式不同而本質(zhì)一樣的其它詞語(yǔ)或意義群所代替。在具備本領(lǐng)域的知識(shí)和技巧(包括已知的和將來(lái)出現(xiàn)的)的前提下，對(duì)權(quán)利要求中所涉及的內(nèi)容所作出的非本質(zhì)的修改，亦被視為在所作權(quán)利要求的范圍內(nèi)。因此，對(duì)權(quán)利要求中的任何內(nèi)容所作的替代亦被視為在所作權(quán)利要求的范圍內(nèi)。因此，此處所作的權(quán)利要求也覆蓋了以上所述的說(shuō)明包括不同的具體形式、相同的概念、對(duì)詞語(yǔ)或意義群的替代以及本質(zhì)上對(duì)本發(fā)明的根本思想的利用。我們要求(1)一種對(duì)到達(dá)一個(gè)NxM的受約束排隊(duì)系統(tǒng)的顧客進(jìn)行控制的方案，其特征在于一個(gè)NxM的受約束排隊(duì)系統(tǒng)有N個(gè)發(fā)送源、M個(gè)目的站和一個(gè)可動(dòng)態(tài)配置的互連網(wǎng)絡(luò)，有限的互連網(wǎng)絡(luò)資源僅在同時(shí)建立的路徑相互間沒(méi)有共同的發(fā)送源和目的站的情況下可同時(shí)建立連接多個(gè)發(fā)送源及目的站間的路徑，該受約束排隊(duì)系統(tǒng)的時(shí)間以離散的時(shí)間段為單位，經(jīng)過(guò)流量控制后到達(dá)該系統(tǒng)發(fā)送源的顧客在他們被調(diào)度傳送到目的站以前將在發(fā)送源的緩沖區(qū)排隊(duì)，調(diào)度方法將在各個(gè)時(shí)間段的開(kāi)始根據(jù)各隊(duì)列中排頭的顧客的目的站優(yōu)先級(jí)調(diào)度其傳往各相應(yīng)目的站的次序，依據(jù)此次序，各個(gè)顧客將在各時(shí)間段的結(jié)束被傳送到相應(yīng)目的站。
(2)權(quán)利要求1所述受約束排隊(duì)系統(tǒng)中顧客在發(fā)送源的緩沖區(qū)內(nèi)的排隊(duì)，其特征在于每個(gè)發(fā)送源緩沖區(qū)中的顧客按它們的目的站來(lái)進(jìn)行組隊(duì)，亦即是要送到同一個(gè)目的站的顧客組成一條獨(dú)立的隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列中的顧客根據(jù)他們的目的站優(yōu)先級(jí)來(lái)排序，每個(gè)隊(duì)頭數(shù)據(jù)包具有該隊(duì)列中顧客的最高優(yōu)先級(jí)。
(3)權(quán)利要求2所述各隊(duì)列中數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)，其特征在于在發(fā)生對(duì)目的站的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，各數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)代表了其在解決競(jìng)爭(zhēng)時(shí)的優(yōu)先程度，即最高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包獲勝，對(duì)具有相同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包間的競(jìng)爭(zhēng)則可用任意方式來(lái)解決，計(jì)算及賦以各數(shù)據(jù)包其目的站優(yōu)先級(jí)的方法和形式不受任何限制。
(4)權(quán)利要求1所述控制方案中的流量控制，其特征在于對(duì)到達(dá)各發(fā)送源的數(shù)據(jù)包進(jìn)行流量控制的目的，是令到在各發(fā)送源的緩沖區(qū)中排隊(duì)等候的顧客的數(shù)目限制在任意希望的范圍內(nèi)，執(zhí)行該流量控制的任務(wù)可根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)，采用包括仿真、數(shù)學(xué)分析或兩者相結(jié)合、現(xiàn)在已有和將來(lái)出現(xiàn)的任何方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)該流量控制的方法和形式不受任何限制。
(5)權(quán)利要求1所述控制方案中對(duì)各隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的調(diào)度，其特征在于在每次對(duì)各隊(duì)列的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包進(jìn)行的調(diào)度中，找出滿足以下條件的一個(gè)調(diào)度集假設(shè)Cij是一個(gè)在發(fā)送源i的緩沖區(qū)中等候送往目的站j的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包，如果數(shù)據(jù)包Cij不在該調(diào)度集中，則該調(diào)度集至少包含一個(gè)這樣的數(shù)據(jù)包該數(shù)據(jù)包或在發(fā)送源i，或要送到目的站j且具有比Cij高的對(duì)目的站j的優(yōu)先級(jí)。
(6)權(quán)利要求1所述控制方案中的受約束排隊(duì)系統(tǒng)，其特征在于該受約束排隊(duì)系統(tǒng)是一系列網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)包括輸入端排隊(duì)的交換機(jī)、路由器、波分光纖網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)及有線網(wǎng)等的抽象模型，該受約束排隊(duì)系統(tǒng)中的顧客對(duì)應(yīng)被抽象的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包。
(7)權(quán)利要求6所述網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包，其特征在于每個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度可以是定長(zhǎng)的。
(8)權(quán)利要求6所述網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包，其特征在于每個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度可以是變長(zhǎng)的。
(9)權(quán)利要求1所述控制方案中的調(diào)度方法，其特征在于用以下三個(gè)步驟達(dá)到對(duì)顧客的快速調(diào)度第一步初始化，以建立優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并使系統(tǒng)處于調(diào)度狀態(tài)；第二步將對(duì)應(yīng)每個(gè)目的站的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包按其目的站優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行從高到低的排序；第三步根據(jù)各隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的狀態(tài)，找出一個(gè)發(fā)送源和目的站間的最大配對(duì)，該最大配對(duì)滿足以下條件如果數(shù)據(jù)包Cij未被配對(duì)，則至少有一個(gè)這樣的數(shù)據(jù)包被配對(duì)該被配對(duì)的數(shù)據(jù)包或在發(fā)送源i，或要送到目的站j且具有比Cij高的目的站優(yōu)先級(jí)。
(10)權(quán)利要求9所述調(diào)度方法中的第三步，其特征在于根據(jù)各隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的狀態(tài)，用任意一個(gè)最大配對(duì)方法來(lái)找出一個(gè)符合所述條件的、發(fā)送源和目的站間的最大配對(duì)。
(11)權(quán)利要求10所述的最大配對(duì)方法，其特征在于一種循環(huán)的最大配對(duì)方法如下在配對(duì)過(guò)程運(yùn)行的開(kāi)始，所有的發(fā)送源和目的站都是未配對(duì)的，其后在每次循環(huán)中，如果自由數(shù)據(jù)包Cij在所有要傳送到第j個(gè)目的站的、自由的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包中有最高的目的站優(yōu)先級(jí)，則自由數(shù)據(jù)包Cij將被配對(duì)，在執(zhí)行了min(N，M)次循環(huán)或沒(méi)有新的配對(duì)可產(chǎn)生時(shí)結(jié)束此配對(duì)過(guò)程。
(12)權(quán)利要求11所述的循環(huán)最大配對(duì)過(guò)程，其特征在于一個(gè)對(duì)該最大配對(duì)過(guò)程的并行實(shí)現(xiàn)是在方法運(yùn)行的開(kāi)始，所有的發(fā)送源和目的站都是未配對(duì)的，以下的兩個(gè)步驟將被重復(fù)直到已經(jīng)執(zhí)行了min(N，M)次循環(huán)或沒(méi)有新的配對(duì)可建立步驟1每個(gè)未配對(duì)的目的站向其自由數(shù)據(jù)包中具有最高目的站優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包所在的發(fā)送源發(fā)出請(qǐng)求；步驟2每個(gè)被請(qǐng)求的發(fā)送源在向其發(fā)出請(qǐng)求的目的站中任選其一來(lái)進(jìn)行答復(fù)。
(13)權(quán)利要求12所述的并行實(shí)現(xiàn)中的步驟2，其特征在于被請(qǐng)求的發(fā)送源如何答復(fù)請(qǐng)求中的目的站不受任何限制，亦即被請(qǐng)求的發(fā)送源可用任何特定的方式來(lái)答復(fù)請(qǐng)求中的目的站。
(14)據(jù)權(quán)利要求9所敘述的調(diào)度方法的第一步，其特征在于(ⅰ)建立儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)于每個(gè)隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的優(yōu)先權(quán)信息的一元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DP，(ⅱ)建立創(chuàng)建各目的站優(yōu)先級(jí)表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
(15)根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)度方法的第二步，其特征在于將所有的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包按其所屬目的站進(jìn)行分組，將每組內(nèi)的隊(duì)頭數(shù)據(jù)包按其目的站的優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行從高到低的排序以構(gòu)成一個(gè)目的站優(yōu)先級(jí)表。
(16)根據(jù)權(quán)利要求15所述的排序操作，其特征在于排序操作可用軟件、固件、硬件或其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(17)根據(jù)權(quán)利要求15所述的對(duì)一個(gè)目的站優(yōu)先級(jí)表的建立，其特征在于一種方法是用插入排序法來(lái)對(duì)要加入到一個(gè)目的站優(yōu)先級(jí)表中的新隊(duì)頭數(shù)據(jù)包以每個(gè)時(shí)間段加入一個(gè)或多個(gè)的形式來(lái)完成。
(18)根據(jù)權(quán)利要求17將一個(gè)新隊(duì)頭數(shù)據(jù)包加到其對(duì)應(yīng)的目的站優(yōu)先級(jí)表的方法，其特征在于可以應(yīng)用任何插入排序法，包括二叉插入排序法。
(19)根據(jù)權(quán)利要求9所述的操作，其特征在于各操作不但可以對(duì)定長(zhǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行，也可以應(yīng)用到變長(zhǎng)數(shù)據(jù)包上。
(20)根據(jù)權(quán)利要求19所述的對(duì)變長(zhǎng)數(shù)據(jù)包的應(yīng)用，其特征在于一種方法是當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包在某時(shí)間段內(nèi)被調(diào)度要傳送到其目的站時(shí)，如果另有一個(gè)與該被調(diào)度數(shù)據(jù)包同隊(duì)列的數(shù)據(jù)包早于該時(shí)間段開(kāi)始其傳送但尚未傳送完畢，則此另一數(shù)據(jù)包在該時(shí)間段內(nèi)繼續(xù)其傳送過(guò)程，而該被調(diào)度的數(shù)據(jù)包則等待下次再被調(diào)度。
(21)根據(jù)權(quán)利要求9所敘述的操作，其特征在于各操作可用串行、并行、流水線、軟件、硬件、固件或它們的組合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(22)根據(jù)權(quán)利要求21所敘述的實(shí)現(xiàn)方式，其特征在于該實(shí)現(xiàn)方式可以是集中的，也可以是分布的。
(23)根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的控制方案，其特征在于該控制方案可控制每個(gè)顧客通過(guò)該受約束排隊(duì)系統(tǒng)的延遲，在網(wǎng)絡(luò)通訊環(huán)境里可用于設(shè)計(jì)各種對(duì)數(shù)據(jù)包的傳輸進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量保證的方法。
(24)根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的控制方案，可以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)可對(duì)流經(jīng)其上的數(shù)據(jù)包的延遲進(jìn)行控制的網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，其特征在于一個(gè)NxM的該種設(shè)備有N個(gè)發(fā)送源、M個(gè)目的站、一個(gè)可動(dòng)態(tài)配置的互連網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)流量控制器和一個(gè)調(diào)度器，詳細(xì)地有限的互連網(wǎng)絡(luò)資源僅在同時(shí)建立的路徑相互間沒(méi)有共同的發(fā)送源和目的站的情況下可同時(shí)建立連接多個(gè)發(fā)送源及目的站間的路徑，該設(shè)備以離散的時(shí)間段為單位來(lái)進(jìn)行同步的操作，經(jīng)過(guò)流量控制后到達(dá)該設(shè)備發(fā)送源的數(shù)據(jù)包在他們被調(diào)度傳送到各自的目的站以前將在緩沖區(qū)內(nèi)按它們的目的站來(lái)進(jìn)行獨(dú)立的組隊(duì)，每個(gè)隊(duì)列中的顧客根據(jù)他們的目的站優(yōu)先級(jí)來(lái)排序，每個(gè)隊(duì)頭數(shù)據(jù)包具有該隊(duì)列中顧客的最高優(yōu)先級(jí)，調(diào)度器將在各個(gè)時(shí)間段的開(kāi)始根據(jù)各隊(duì)頭數(shù)據(jù)包的目的站優(yōu)先級(jí)調(diào)度其傳往各相應(yīng)目的站的次序，依據(jù)此次序，各個(gè)數(shù)據(jù)包將在各時(shí)間段的結(jié)束被傳送到相應(yīng)目的站。
全文摘要
本發(fā)明給出了一種受約束排隊(duì)系統(tǒng)的控制方案。一個(gè)NxM受約束排隊(duì)系統(tǒng)有N個(gè)發(fā)送源(4)、(5)、(6),M個(gè)目的站(8)、(9)、(10),一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)(7),一個(gè)流量控制器及該系統(tǒng)的調(diào)度器(11)。該系統(tǒng)中的時(shí)間被離散成時(shí)間段。經(jīng)過(guò)流量控制器(12)的控制后到達(dá)該系統(tǒng)發(fā)送源的數(shù)據(jù)包(或稱顧客)(13)、(14)、(15)在發(fā)送源的緩沖儲(chǔ)存區(qū)(1)、(2)、(3)內(nèi)排隊(duì)等候被調(diào)度傳送。我們的創(chuàng)造性調(diào)度方法根據(jù)各排隊(duì)顧客的目的站優(yōu)先級(jí)進(jìn)行高速的動(dòng)態(tài)配對(duì)調(diào)度。其實(shí)際應(yīng)用包括高性能大規(guī)模的交換機(jī)及路由器等。
文檔編號(hào)H04Q3/64GK1283048SQ9911119
公開(kāi)日2001年2月7日 申請(qǐng)日期1999年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月30日
發(fā)明者顧鈞, 農(nóng)革 申請(qǐng)人:顧鈞, 農(nóng)革