基于队列管理的AOS虚拟信道最大时延仿真
2022-06-09
摘要：大量的研究证明了自相似特性在任何的网络流量中都存在，该特性不会随时间、地点或编码方式的变化而变化；这种特性可能导致严重的队列时延和分组丢失率，而且高级在轨系统（Advanced Orbiting System，AOS）具有数据量大、易产生拥塞的特点，故本文在自相似业务流下，对基于队列管理的AOS虚拟信道最大时延进行仿真研究。
关键词：自相似流 队列管理 最大时延
中图分类号：TN927 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）01-0000-00
1 研究意义
1994 年，Leland 等人发现Bellcore 的局域网网络业务流量具有自相似的特性，开启了人们对自相似网络流量认识的先河。文献[1]为低轨卫星添加了业务，并且在高轨卫星上收集网络业务量，其研究结果表明卫星网络业务流量也具有自相似性。而以往对队列管理的研究很少考虑到网络的自相似特性对其产生的影响，所以对自相似业务流下的队列管理算法进行研究是很有必要的[2]。本文采用MATLAB仿真软件，在自相似业务流下，对AOS队列管理算法进行仿真，为今后有关队列管理的研究提供参考。
2队列管理算法概述
队列管理算法是指采用丢包机制对网络的端节点进行拥塞通知，这样端节点在队列溢出前可以对拥塞做出相应的反应。主动队列管理（AQM）算法的目的就是对队列的长度进行控制，以防队列长度过长造成网络拥塞，而且AQM算法对拥塞经行早期监测，并向端系统发出拥塞指示，使得端系统在队列溢出和丢弃数据包之前通过相应的机制来降低数据包的发送速率，减少了数据包的丢弃数量，队列长度保持在平均队长，减少了数据包的排队延迟，从而降低了丢包率、提高了链路利用率，阻止了死锁现象的发生[3]。
3 仿真系统模型的建立
系统最大时延定义为在统计时间段内物理信道中传送的所有数据帧时延的最大值；本文AOS系统由队列管理模块、帧生成模块和调度模块组成。首先选取ON/OFF流作为自相似业务流，经过包封装进入队列管理模块，按照严格的丢弃概率进行丢弃，然后数据包进入帧生成模块封装成帧，最后数据帧进入调度模块等待系统调度。虚拟信道划分如下：将信道划分为8个虚拟信道VC1～VC8，其中VC1～VC6是异步虚拟信道，VC7～VC8是同步虚拟信道。业务流参数设置如下：VC1速率R=20000bps；VC2速率R=30000bps；VC3速率R=40000 bps；VC4速率R=50000 bps；VC5速率R=60000 bps；VC6速率R=80000bps；VC7速率R=50000bps；VC8速率R=20000 bps。虚拟信道VC2、VC8的最大时延仿真图如图1、图2所示。
参考文献
[1]魏德宾，潘成胜.卫星网络业务自相似特性分析[J].计算机科学，2013，40（5）：66-69.
[2]NA Z Y， GAO Z H， GUO Q. Performance analysis of self-similar traffic in LEO satellite network[A].Proceedings of the Sixth International Conference on Machine Learning and Cybernetics[C]. Hong Kong， China， 2007.19-22.
[3]吴清.基于主动队列管理的拥塞控制算法的研究[D]. [硕士学位论文].天津：天津理工大学.2008：8-10.
收稿日期：2015-11-20
1辽宁省高等学校优秀人才支持计划资助（NO.LR2012007）
作者简介：赵晓曦（1991-），女，辽宁抚顺人，硕士研究生，主要研究移动无线网络通信。
关键词：自相似流 队列管理 最大时延
中图分类号：TN927 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）01-0000-00
1 研究意义
1994 年，Leland 等人发现Bellcore 的局域网网络业务流量具有自相似的特性，开启了人们对自相似网络流量认识的先河。文献[1]为低轨卫星添加了业务，并且在高轨卫星上收集网络业务量，其研究结果表明卫星网络业务流量也具有自相似性。而以往对队列管理的研究很少考虑到网络的自相似特性对其产生的影响，所以对自相似业务流下的队列管理算法进行研究是很有必要的[2]。本文采用MATLAB仿真软件，在自相似业务流下，对AOS队列管理算法进行仿真，为今后有关队列管理的研究提供参考。
2队列管理算法概述
队列管理算法是指采用丢包机制对网络的端节点进行拥塞通知，这样端节点在队列溢出前可以对拥塞做出相应的反应。主动队列管理（AQM）算法的目的就是对队列的长度进行控制，以防队列长度过长造成网络拥塞，而且AQM算法对拥塞经行早期监测，并向端系统发出拥塞指示，使得端系统在队列溢出和丢弃数据包之前通过相应的机制来降低数据包的发送速率，减少了数据包的丢弃数量，队列长度保持在平均队长，减少了数据包的排队延迟，从而降低了丢包率、提高了链路利用率，阻止了死锁现象的发生[3]。
3 仿真系统模型的建立
系统最大时延定义为在统计时间段内物理信道中传送的所有数据帧时延的最大值；本文AOS系统由队列管理模块、帧生成模块和调度模块组成。首先选取ON/OFF流作为自相似业务流，经过包封装进入队列管理模块，按照严格的丢弃概率进行丢弃，然后数据包进入帧生成模块封装成帧，最后数据帧进入调度模块等待系统调度。虚拟信道划分如下：将信道划分为8个虚拟信道VC1～VC8，其中VC1～VC6是异步虚拟信道，VC7～VC8是同步虚拟信道。业务流参数设置如下：VC1速率R=20000bps；VC2速率R=30000bps；VC3速率R=40000 bps；VC4速率R=50000 bps；VC5速率R=60000 bps；VC6速率R=80000bps；VC7速率R=50000bps；VC8速率R=20000 bps。虚拟信道VC2、VC8的最大时延仿真图如图1、图2所示。
参考文献
[1]魏德宾，潘成胜.卫星网络业务自相似特性分析[J].计算机科学，2013，40（5）：66-69.
[2]NA Z Y， GAO Z H， GUO Q. Performance analysis of self-similar traffic in LEO satellite network[A].Proceedings of the Sixth International Conference on Machine Learning and Cybernetics[C]. Hong Kong， China， 2007.19-22.
[3]吴清.基于主动队列管理的拥塞控制算法的研究[D]. [硕士学位论文].天津：天津理工大学.2008：8-10.
收稿日期：2015-11-20
1辽宁省高等学校优秀人才支持计划资助（NO.LR2012007）
作者简介：赵晓曦（1991-），女，辽宁抚顺人，硕士研究生，主要研究移动无线网络通信。