2. 文獻探討
2.3. 排程器及相關演算法介紹
2.3.3. 下行排程演算法
Bandwidth request header
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並沒有辦法滿足服務品質的保證,而後來更有其他研究者以 FIFO 為基礎,
發展出新的排程演算法。
(2) Round-Robin(RR)
Round-Robin (RR) 是基於 FIFO (First In First Out, FIFO)的佇 列管理機制針對每個連線一一的平均分配資源。這樣的方法很簡單也以 最公平的方式,讓所有的用戶端分享現有的網路資源。它最大的優點就 在於它的複雜度(O)等於 1 (O(1))。然而,當某個連線亦或是用戶 端在得到傳送資料的機會時,本身並沒有資料需要傳送的話,就將會造 成網路頻寬資源的浪費。
(3) Deficit Round-Robin(DRR)
文獻[7]改進 RR 的缺點,將 RR 加上不足額計數器(Deficit Counter, DC)成為 Deficit Round-Robin(DRR),在[8]中也被證實可以用在 WiMAX 系統下。在 DRR 中,每當連線建立時就會產生一個 Deficit Counter(DC),
用以紀錄上一回合未使用而剩餘的資源配額(Quantum)。如圖 2-7 與圖 2-8 所示,在每一回合開始時,DC 數值會加上這回合的 Quantum 值,用 以代表此回合所允許之最大使用額度。爾後,如果此佇列中所停留的封 包個數小於或等於 DC 值時,此連線將以佇列中所有停留的封包個數進 行傳送,而 DC 值也會以所傳送的封包個數而減少,直至 0 為止。
如上述,剩餘未使用的 DC 值將成為下一回合額外供使用之額度。 過高的連線,提供服務品質(Quality of Services, QoS)的保證。
#n
圖 2-7 Deficit Round-Robin 演算法第一回合示意圖
#n
圖 2-8 Deficit Round-Robin 演算法第二回合示意圖 (4) Weighted Round-Robin(WRR)
而為了使 RR 能在不同服務品質的連線類別裡運作,在[9]中也將網 路中 每個佇列封包 個數的比值做 為各個佇列的 權重( weight),成為 Weighted Round-Robin (WRR)。並且[10]也將 WRR 導入 WiMAX 中針 對不同服務類別連線做排程的實驗。雖然 WRR 具 RR 的簡易性,並且能 提供不同頻寬保證,但是當包封長度不固定,某一個佇列裡所停留的封 包長度很大,則使用的頻寬資源就會越多,也就造成了不公平的現象,
因此,後來就有學者將 Deficit Counter 的概念導入而演化成了 WDRR,
並且在文獻[8]中也被證實了可以在 WiMAX 上運用。
(5) Worst-case fair Weighted Fair Queuing(WF2Q)
在 FIFO 佇列管理機制裡,Worst-case fair Weighted Fair Queuing
(WF2 2
中,排程器採用了虛擬時間的概念。使用 Generalized Processor Sharing
(GPS)來當參考,用以計算虛擬時間。並且選擇具有最短虛擬完成時間
(virtual finish time)的封包做為下一個將傳送的封包。然而,複雜度過 高,對講求高速傳輸效率的 VoIP 網路是一個致命傷。因此時間複雜度需 要 O(N)成為 WF2Q 的最大之劣勢。N 為系統中服務佇列的數量。
(6) Largest Weight Delay First (LWDF)
在眾多排程演算法之中,也有針對多媒體網路即時服務的特性,以 延 遲 時 間 為 主 要考 慮 條 件的 演 算 法 則。 最 基 本 的概 念 就 是 Earliest Deadline First(EDF),其法則就是針對截止時限(deadline)來進行封包 排程的運作。而 Largest Weight Delay First(LWDF)[12]排程器選擇在佇 列裡等待最久的封包進行下一次的傳送,避免因錯過截止時限而導致封 包丟棄的結果,不僅僅考慮到封包延遲時間,且又考慮到封包丟棄的問 題。
(7) Proportional Fairness(PF)
PF[13]最終的目標是維持網路中每個連線間長期的公平性。此演算 法首先計算每個連線通道的傳輸能力與其長期吞吐量(throughput)的比 值,並選擇比值最大者為優先給予傳送的資格。在文獻[8]中,也有學者 將此方法導入 WiMAX 網路系統中。PF 的方法雖然會增加整個系統長期 的公平性,但缺點卻是無法保證封包延遲時間的限制。