通信網絡中的統一分配調度算法探討

黃少華

移動多媒體通信技術的發展，主要是根據用戶不同的需求制定不同的分配方案，這個過程是十分繁瑣的，如果想要實現分配過程的簡算化就必須建立統一分配調度算法，這也是實現網絡服務質量的核心機制之一，是網絡資源管理的重要內容，通過控制鏈路帶寬的分配，不同的業務流可獲得不同的服務。因此，研究調度算法對移動多媒體通信有非常重要的意義。

【關鍵詞】通信網絡 統一分配 調度算法 措施

現在人們對通訊系統的要求已經不僅僅滿足于只有通話業務的第二代移動通訊服務，正向著具有更高要求的數據發送速率、更高要求的數據容量、以及更加方便快捷地服務功能、能夠對數據進行更加精細化的分類的第三代通訊方式發展。為滿足人們的需求、移動通訊的向前發展，具有多用戶、多業務、多流量、高數據傳輸等眾多功能的新型通訊技術是需要解決和突破的問題，這需要先進及技術設備、先進的無線通訊管理應用技術做支持。在解決這些技術問題中分組調度算法是滿足無線通訊技術質量的關鍵技術，對無線資源的整合管理有著重要的意義。這就需要我們在分組調度算法中如何更加有利地提高移動通訊質量以及滿足人們對高質量通訊的要求作出更加深刻的研究。

1 統一分配調度算法的應用情況

1.1 誤碼率偏高

網絡傳輸中，能夠有效保證傳輸質量和高可靠性的要求需要有線傳輸網絡的支持，因為有線的傳輸媒介受到的外界的干擾是非常低的，能夠保證在傳輸中有較低的誤碼率。在無線網絡傳輸中，無線信號很容易受到大氣條件、地理條件、多徑衰落等條件的影響，使無線數據的傳輸產生不穩定的情況。具有不可預測性的無線信道通訊很容易造成傳輸中的高誤碼率的出現，傳輸中的高誤碼率常常會造成數據分組的丟失，在這種情況下會出現數據的分組重新進行傳輸，導致網絡通信負擔增加，在一定程度上降低數據連接的有效利用率，造成網絡負擔的加重，對資源的充分利用產生了不利的因素。在影音信息傳輸放面，視頻編碼的傳輸是建立在空間和時間的預測以及可變長度上的進行的編碼，在通訊傳輸過程中空間和時間上產生差錯后會造成視覺體驗質量的嚴重下降，并且不利于視頻的接受。

1.2 傳輸控制協議問題

有調查數據表明在因特網數據傳輸中大部分應用程序都是采用傳輸控制協議進行數據傳送的，接近百分之五十的數據在因特網上都是采用傳輸控制協議的。傳輸控制協議在傳輸中采用的是面向連接，在可靠數據服務的傳輸中的高層協議是傳輸層協議。傳輸層協議是通過應答和超時重傳來保障數據的可靠性傳輸的，因此在數據丟失時傳輸層協議即采取相應的彌補措施。

1.3 用戶數據報協議問題

在互聯網上的實時通訊業務大多采用的是用戶數據報協議，比如說常見的可視電話、網絡視頻等。用戶數據報協議在網絡傳輸中造成數據丟失后不會產生數據重傳協議，在無線信道的誤碼產生傳輸分組數據的丟失是可以通過重傳來解決的，但是可視電話這種具有時效性的用戶數據報協議及時在數據重傳中分組協議能夠傳輸到移動終端但是已經不具有任何實質性的用處了，因為其已經過了時效性，對應用來說已經失去了實質性的意義。

1.4 窄帶問題

無線網絡在使用過程中寬帶容量并不是無限大的，在使用過程中結點處使用的寬帶只是少部分，有的情況下還會出現沒有使用的情況。這種情況會導致發送端發送數據時產生超時的問題和傳輸的數據分組丟失的問題，影響網絡的可靠性，在這種有限資源下工作時可以采用連續工作的調度算法。

1.5 延時問題

無線網絡使用中會產生比有線網絡大得多的延時效應，在傳輸控制協議進行的設定中，標準設定值不會太大，這樣就產生了數據在傳輸過程中超時并使發送端啟動相應的擁塞控制。在這種情況下對無線網絡寬帶的使用就不會充分。

2 分組調度

（1）分組調度是用來完成對鏈路的寬帶進行管理的功能，它在運行過程中是有相應的規則的，根據規則對先發送的分組進行選擇。所具備的這些功能決定了它對所輸入業務的輸出鏈路寬帶如何進行共享，它在寬帶分配、時延和時延抖動方面占據主要的控制力，在網絡服務質量控制中表現出重要作用。

（2）在寬帶的分配輸送中調節器能夠作為最低寬帶的速度保障，這樣可以為分組從隊列中取出時有相應的規則，同樣調節器可以限制業務輸出使用時的最大的寬帶速率。在進行分組調度算法概述中，調度器的設計形式分為多種，可以在一些隊列中同時強調上限和下限寬帶，同樣對一些隊列也可以單獨強調上限或單獨強調下限寬帶。

（3）在進行時延控制的業務中，一些時延業務對時延范圍的保證以及抖動控制中有著嚴格的要求，同樣有的時延業務在要求上有著較為低的需求。在業務要求上寬帶的平均速率與排隊時延的正比關系所表現出來的是業務的平均長度。平均速率所反映出來的是具有一定速率的業務在不考慮分組丟棄的情況下通過延時性來反映寬帶的分配，業務速率在各個業務上的分配可以通過調度速器進行控制，實現對業務服務特性的控制。

（4）調度器可以實現分組傳輸的優先級控制，通過對最好的分組提供優質服務，次要分組提供滿足其需要的服務，這就對共享的資源提供了優先級服務，這種優先級關系可以在系統初始化時以及在運行過程中根據體現出來的不同狀態進行靜態和動態優先級控制。

3 分組調度算法性能指數

（1）分組調度算法在對不同數據流進行控制輸出時能夠滿足不同的需求，對不同的數據流進行有效性控制。在資源利用率和時延特性等方面的方面的要求體現了系統對調度以及用戶對調度算法的要求，分組調度能夠為不同的業務提供端到端的延時保證，而且只對此業務的要求相關，對其他業務沒有關聯性，這對不同業務間的優先關系提供了優質保障。

（2）分組調度算法中，各個業務流只對自己的業務流有享用關系，不同的業務流之間是相互隔離的，使其不能進行互相影響，對不同業務流提供了公平保障。

（3）寬帶速率是隨著人們對其更高的需求在不斷發展的，在大規模的發展要求下，需要調度算法能夠在極端時間內完成對分組的調度轉發，這要求調度算法有良好的擴展性來滿足大范圍的變化需求。

參考文獻

[1]許福永，林曉輝.計算機網絡中路由選擇的優化研究[J].甘肅工業大學學報，2013.

[2]趙紹剛，李岳夢.移動通信網絡中的協作通信[J].電信快報，2005（05）.

[3]王毅，趙彥靈，向軍.SDH環狀傳輸網絡中的業務疏導策略研究[J].通信與信息技術，2005（08）：36-42.

作者單位

太原理工大學 山西省太原市 030024endprint