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专利号: 2024109861620
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种结合流量整形的MDSCFQ队列调度方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、在天地一体化智能网络中,当流量进入汇聚节点后,对BS流和BE流的流量通过多层令牌桶进行流量整形,使其流量得到平滑,而DS流的流量直接通过,形成BS、BE、DS三种流量队列;

所述流量整形,采用基于熵权TOPSIS方法的多层令牌桶策略,对BS流和BE流进行平滑,方法如下:S1.1、由于各个指标量纲不同,对各个指标数据进行标准化处理,得到第 个评价对象的第 项指标的标准化值 :;

其中, 、 分别表示第 项评价指标的最大值和最小值, 表示第项评价指标的第 个评价对象,评价对象数量为 ,指标项数量为 ;

S1.2、计算第 项指标下第 个评价对象的特征比重 :;

S1.3、计算每项指标的信息熵 :;

S1.4、计算每项指标的权重 :;

S1.5、建立加权矩阵R,并确定各个指标的正理想解 与负理想解 :;

其中, 表示第 个评价对象的第 项指标的加权值;

S1.6、分别计算正理想解与负理想解的欧氏距离 和 :;

S1.7、计算相近程度 :

其中, 值越大, 对应层的资源压力就越大,所需的令牌更多;

S1.8、令牌桶的所需令牌分配权重公式 为:;

其中, 为各个队列的优先级的值, 值越大代表优先级越高;

S1.9、在时间间隔 内,各层令牌桶所获得的令牌数量为 :;

其中, 表示令牌生成速率;将第i个令牌桶中的剩余容量占比记为 ,对应的队列中暂存的数据包个数占比记为 ,丢包率记为 ,作为熵权TOPSIS方法的指标;

在多层令牌桶的每一层中,如果一个令牌没有被使用,或者令牌的生成速率大于使用速率,则不断添加令牌,直到桶被填满,之后生成的令牌将从桶中溢出,令牌桶中的令牌数量不超过该桶的容量;

S2、根据各流量队列到达的流量情况,基于MDSCFQ调度方法,更新系统虚拟时间和虚拟结束时间;

S3、记录各流量队列的队列长度,根据各流量队列长度动态调整权值;

S4、判断是否所有流量队列都已经完成权值调整,如果还存在未完成调整的队列重复步骤S3,直至得到三种流量队列的权值;

S5、将各流量队列的权值进行归一化处理,得到归一化权值;

S6、根据权值更新队列头部数据包虚拟结束时间,将虚拟结束时间进行排序对比,基于最小合法虚拟结束时间优先策略,输出具有最小虚拟结束时间的数据,并更新虚拟系统虚拟时间和虚拟结束时间;

S7、判断所有队列中是否存在数据包等待调度,若存在则转至步骤S2,若不存在则调度结束,完成天地一体化智能网络汇聚流量的自适应调整。

2.根据权利要求1所述的结合流量整形的MDSCFQ队列调度方法,其特征在于,步骤S2中,基于MDSCFQ 调度方法,为各队列中首部数据包维护一个虚拟结束时间,同时也为每个队列分配一个权值进行输出带宽分配比例的设置,当调度器准备调度一个数据包进行转发时,在等待调度的所有数据包中选取一个虚拟结束时间最小的数据包进行转发,方法如下:S2.1、系统虚拟时间初始化和计算:初始化系统势函数 为0,每当有数据包传输完成,对 进行更新,公式如下:;

其中, 为基势函数, 表示第j次 更新时的时间真实值, 表示更新发生之前的瞬间;在任何给定时间 的值都不超过积压队列的最小势函数值,计算公式如下:;

其中, 表示所有有流量积压的队列的虚拟结束时间加权和; 表示所有队列头部数据包大小的总和; 表示所有流量积压的队列的服务速率总和;

S2.2、虚拟开始时间和虚拟结束时间初始化和计算:表示第i个队列的虚拟结束时间,当流量到达队列i时,若队列i不为空,则不更新,若队列i原本为空,则更新 :;

其中, 表示第k个数据包到达时刻, 表示到达时的系统虚拟时间, 为第i个队列第k个数据包的大小;

第i个队列的预约服务率 表示如下:;

其中, 为第i个队列的权值,B为总带宽;

当所有队列都为空时,所有队列中的数据包全部发送完毕,将系统的虚拟时间和各队列的虚拟结束时间 都清为0;

当流量离开队列i时,若队列i为空,则不更新 ,若队列i不为空,则更新 :;

当队列头部的第一个数据包变更时,更新 。

3.根据权利要求1所述的结合流量整形的MDSCFQ队列调度方法,其特征在于,步骤S3中,DS流量队列中只要存在流量就获得一个固定权值,优先进行传输;

DS流量队列的权值调整策略,表示如下:;

其中,DS队列阈值为 , 表示DS队列最大队列长度, 表示DS队列当前队列长度, 、 分别表示DS队列的最大权值和最小权值, 为阈值系数。

4.根据权利要求3所述的结合流量整形的MDSCFQ队列调度方法,其特征在于,步骤S3中,BS流量队列根据自身队列长度是否超过阈值调整权值,BS流量队列权值调整策略如下:;

其中, 表示BS队列当前队列长度,BS队列最大和最小阈值分别为、 , 、 分别表示BS队列的最大权值和最小权值,表示BS队列最大队列长度, 、 分别表示最大和最小阈值系数,kBS表示BS队列的权值系数;

若当前队列的队列长度 大小低于 ,权值能够满足最低的需求;若当前队列的队列长度 大小高于 但低于 ,则表明队列受到服务的机会少,且目前队列中有存在大量的数据包,增大此时的权值,用于获得更大带宽;

若当前队列的队列长度 大小高于 则表明队列过于拥塞,需要极大的权值。

5.根据权利要求4所述的结合流量整形的MDSCFQ队列调度方法,其特征在于,步骤S3中, BE流量队列根据自身队列长度是否超过阈值调整权值, BE流量队列对拥塞有更大容忍程度,BE流量队列长度阈值 大于BS流量队列长度阈值为 ;

BE流量队列的权值调整策略,表示如下:;

其中, 、 分别表示BE队列最大权值和最小权值,表示BE队列最大队列长度, 表示阈值系数, 表示BE队列的权值系数;当BE队列的队列长度 超过阈值 时,权值增大。

6.根据权利要求5所述的结合流量整形的MDSCFQ队列调度方法,其特征在于,步骤S5中,将得到的三种流量队列的权值进行归一化处理,将所有权值等比例缩放,使得三种流量队列的权值相加为1。

7.一种电子设备,其特征在于,包括:一个或多个处理器;

存储装置,其上存储有一个或多个程序;

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至6中任一所述的结合流量整形的MDSCFQ队列调度方法。

8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时,实现权利要求1至6中任一项所述的结合流量整形的MDSCFQ队列调度方法中的步骤。