[发明专利]一种基于流量自相似特性的卫星网络队列调度算法

权利要求书

1.一种基于流量自相似特性的卫星网络队列调度算法，其特征在于：包括以下步骤：

Step1：分类器将不同业务汇聚流根据其服务质量需求放入优先级不同的队列后，根据队列优先级高、中、低来初始化每个队列的固定权值w_0i，其中i＝1,2,...,n，n为队列数；

Step2：计算出过去Δt时间段内队列i的流量水平的具体等级

假设给出了一个广义平稳随机过程{X(t),t∈Z}，X(t)＝x说成是t＝t₁时过程处于状态x，x为实数；对随机过程{X(t),t∈Z}进行一次试验，其结果是t的函数，记为x(t)；

取两个参数T₁＞0、T₂＞0，在t时刻，使下式成立：

式中，a被认为是在“最近的过去”[t-T₁,t)上观察到的总流量，b是“最近的将来”[t,t+T₂)观察到的总流量；V₁和V₂表示最近的过去和最近的将来的复合随机变量；

假设随机过程{X(t),t∈Z}具有有限的均值和方差；设：

μ_k＝E(V_k),k＝1,2

其中E和Λ分别是均值和方差；为了描述流量水平的“高”和“低”，将V_k的范围分为以下六个级别：

定义两个新的随机变量L₁和L₂，L₁为T₁时间段上的流量等级，L₂为T₂时间段上的流量等级，则：

因此，如果L_k≈1，那么流量水平相对于平均值是“低”，如果L_k≈6，那么流量水平相对于平均值是“高”；

即

Step3：取长度为m秒的聚合流量序列X_t，将其分为N＝m(sec)/T₁+T₂块，每个连续非重叠块的长度为T₁+T₂，并且对于第j∈{(1,2,…,N)}个非重叠块，计算长度为T₁和T₂的子集上的总流量，分别为V₁和V₂；令分别表示T₁、T₂上的流量等级，对于和令h_l∈{(0,1,…,N)}表示满足的块总数，即T₁子集上的流量等级为令表示满足的块总数，即T₂子集上的流量等级为则条件转移概率公式表示为：

Step4：根据条件转移概率公式预测出下一时间段队列i的流量等级：

Step5：根据的值对所有队列进行降序排列，t_i为队列i的等待时间，采用三者乘积以平衡队列优先级、数据突发程度和队列间公平性，依次从高到低进行调度；

Step6：计算出当前需要调度的队列的权值，计算公式如下：

w_i＝w_0i+Δw_i

其中：

为权值增量，并将结果写入到队列的权值W-table表中；

Step7：根据权值W-table表中得到的每个队列i的权值w_i，来分配每个队列i一次可发送的字节数，即服务量子，服务量子正比于队列权值；

Step8：判断所要调度队列头分组的字节数和差值计数器的值是否匹配；

每一次服务周期中，差值计数器的值增加服务量子；如果队列头分组的字节数小于差值计数器的值，差值计数器减去队列头分组的字节数，调度器从输出端口将分组发送出去；调度器在发送完分组后，继续检测同一队列新的队列头分组的字节数和差值计数器值，如果差值计数器继续大于队列头分组的字节数，继续发送队列头分组，并从差值计数器减去队列头分组的字节数，这个过程一直继续，直到队列为空，或者差值计数器值小于队列头分组的字节数；如果队列为空，差值计数器数值置为0，然后转到下一个需要进行调度的队列进行调度；如果差值计数器值小于队列头分组的字节数，将未使用完的差值计数器值存储起来，并在下一个服务周期中使用，然后转到下一个需要进行调度的队列进行调度；

如果队列头分组的字节数大于差值计数器的值，调度器不对该队列进行服务，差值计数器把该次未使用的差值计数器值存储起来，并在下一次服务周期中使用，然后转到下个队列进行调度；

Step9：各优先级队列中如果没有等待调度转发的数据包存在，则调度算法结束。