基于Work-Conserving的CICQ结构中单组播分组调度算法

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1、2017年1月北京航空航天大学学报January2017第43卷第l期JournalofBeijingUniversityofAcrenauticsandAstronauticsV01．43No．1http：ffbhxb．buaa．edu．onjbuaa@buaa．edu．cnDOI：t0．13700／j．bh．1001-5965．2016．0081基于Work-Conserving的CICQ结构中单组播分组调度算法梁佳诚，熊庆旭4，闰付龙，萧翰，张元昊(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100083)摘要：基于联合输入交叉队列(CICQ)结构提出

2、了一种新的均衡交叉节点缓存单组播混合调度算法，即单组播交叉缓存均衡(MUCB)算法，该算法不同于现有的基于业务状态如队长和／或等待时间的调度算法，两是尽力使交换机最大程度地工作于工作保持(Wofk—Con．serving)状态，其方法是尽量均衡CICQ交叉节点的缓存占用。同时，算法充分考虑单组播业务差异性及CICQ结构下输入输出调度间的影响关系。仿真结果显示，在不同组播业务比例条件下，与现有CICQ结构中主流的单组播混合调度算法相比，MUCB算法显著提高了单组播业务总体的通过率及分组平均时延性能。关键词：分组交换；调度算法；组播；单播；联合输入交叉队列

3、(CICQ)；工作保持中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1001．5965(2017)01_0144_07当前通信网络业务呈现多元化的发展趋势，视频会议、远程教学、网络电视等组播业务快速增长。作为构建网络通信重要设施的交换机，其能否有效支持单播、组播混合调度将直接影响着整个网络通信的传输效率和通过量。就交换结构而言，输出排队(OutputQueuing，OQ)结构有Ⅳ(输入输出端口数目)倍加速比的需求，在构建高速大容量网络中，可扩展性较差。而输入排队(InputQueuing，IQ)结构加速比为1，具有良好的可扩展性⋯。IQ结构研究最多的是

4、虚拟输出排队(VirtualOutputQueuing，VOQ)结构，但其输入输出竞争紧密耦合的集中式调度特性使得控制过程较为复杂旧J。而IQ结构中最新研究的联合输入交叉队列(CombinedInputandCross—barQueued，CICQ)结构通过在交换矩阵的每个交叉节点配置一定容量的缓存，很大程度解耦了输人输出竞争的裁决，简化了整个调度过程，使得分布式调度成为可能。在CICQ结构的研究中，早期主要研究单播业务的调度∽剖，文献[4]提出的SBF—GWF(theShortestBufferFirstandtheGreatestWeighbuff

5、erFirst)性能较为突出。随着组播应用的需求，研究提出了一系列的组播调度算法。6引，主要分为基于轮询(RoundRobin，RR)的算法¨一1和以队长或排队时间为权重的最大权重匹配法旧引，文献[9]中提出的MF．MRSF(MaxfanoutFirstandMaximumRatioofServiceFirst)是目前性能较好的组播算法。另外，部分研究讨论了单组播混合业务¨0。153的调度，但大部分是通过在交换结构上隔离单组播业务，使单组播业务在调度中仍然按照收稿日期：2016-01．22；录用日期：2016-04—15；网络出版时间：2016-05-

6、0414：06网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20160504．1406．004．html基金项目：国家自然科学基金(61271196)÷通讯作者：E-mail：qxxiong@buaa，edu．cn5l用格式：梁佳诚．憔茨旭，阉付龙，等．基于Work-Conserving的cicQ结构中单组播分组调度算法lJ]．北京航空航天大学学报，2017．43n)：144．150．LIANGJC，XIONGQX，YANFL．eta1．Packetschedulinga／gorlthmformixedunicas

7、tandmuhleasttrafficincIcQswitchesbasedonWork—ConservingfJj．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2017，43(I)：144—150(inChinese)．第1期梁佳诚，等：基于Work—Consetying的ClCQ结构中单组播分组调度算法145各自相对独立的算法进行处理⋯。“。Mhamdi和Vassiliadis首次提出一种CICQ结构中单组播业务统一调度的算法——MURS(MuhicastandUnicastRoun

8、drobinSchedu—ling)0141，该算法基于轮询策略，虽然复杂度低，但性能较差。文