一种适应信道的WiMax分级调度架构

能够在限制流量的同时，保证报文发送的连续性，很好地除抖动的影响。系统为实时业务流预留一定的带宽，并优先处理实时业务。非实时业务流和BE业务流的突发性较高，业务量相对繁重，这类业务是流量监控的工作主要对象。

实时调度器

实时调度器负责对带宽和延时要求比较严格的实时业务流，包括UGS业务流、rtPS业务流和nrtPS业务的轮询流。由于业务的实时性，在业务延时后，无法也无需补偿其带宽。也就是说一定要保证实时业务的时延需要，尽量避免某一实时业务长时间等待现象，同时使各业务流的延时在可容忍的门限内。考虑到这些因素，实时调度器中采用不依赖于信道状态的包公平排队CIF-Q(ChannelIndependentFairQueuing)算法。CIF-Q算法的核心是起始时间公平排队(SFQ，Start time Fair Queuing)算法，通过参考无错服务系统，业务流可划分为领先流、落后流和正常流三类。流的落后(领先)度为无错服务和真实服务之差。如果领先流获得了一个调度机会，则以概率α放弃它，被放弃的机会分配给具有最大落后度的落后流。在这种补偿策略下，落后流可以接受额外服务，而同步流不会受到干扰，领先流将会优美地降低它们的服务。概率α的值是由网络状态和实时业务流的QoS参数(授权大小、轮询间隔、最大轮询时延抖动和最小预约速率等)决定的。

下面是对算法模型的伪代码描述，并将在NS2仿真中采用C++实现。

参数初始值：

Vi=max(Vi,min{Vj|j∈A})

lagi=0

参数更新：

Vi+=packetik.length/ratei

lagi±=packetik·length

业务调度：

选择业务流i=min{Vi| iA};若业务流i落后，并可正常发送，则调度业务流i，更新Vi;若业务流i落后，但不可正常发送，则选择业务流j = max{lagk/rk | k∈A ∧packetjk可发送}进行调度，更新Vi、lagi、lagj;若业务流i领先，则以概率1-a正常调度业务流i，更新Vi;概率a放弃调度业务流i，选择业务流j=max{lagk/rk | k∈A ∧packetjk可发送}进行调度，更新Vi、lagi、lagj;

其中：Vi：业务流i的虚拟时间

lagi：业务流i的落后/领先度

packetik：业务流i的第k个包

ratei：业务流i的速率

非实时调度器

非实时调度器主要负责实时性较弱的nrtPS业务流。非实时业务对延时的要求不高，更加关注的是在适应无线链路特性的同时，如何应对繁重的业务流、保证吞吐量。基于这些理由，非实时调度器采用基于业务类型排队(CBQ，Class-BasedQueuing)的适应无线信道状态调度算法CSDPS(ChannelStateDependent Packet Scheduling)。CSDPS部分用于处理无线链路的变化，它将每一个SS的分组数据信息都保存在一个独立的队列中，并按照先入先出(FIFO)顺序处理每个队列中的分组数据。设置一个链路状态监视器，用来监视所有SS的链路状态信息，当某无线链路处于异常状态时，则标记该队列，使之暂停服务。一段时间后取消对它的标记，该队列可以重新进行资源调度。CBQ跟踪每个SS队列在确定时间间隔内收到的业务数量，并且限制超过应分配共享带宽的SS在未来分配资源的大小，提供整个无线信道共享的公平性机制。

参数初始化：

blocktimei=0

consumei=0

参数更新：

blocktimei+=d

consumei+=packetik·length

业务调度：

每间隔d时间重新初始化consumei;更新blocktimei;blocktimei>a，取消对队列SSi的标注;选择未被标注且consumei未超标的队列SSi;若队列SSi的数据流可正常发送，则调度packetik，并更新consumei;若队列SSi的数据流不可正常发送，则标注SSi，并初始化blocktimei;

其中：blocktimei：队列SSi的暂停时间

consumei：队列SSi已消耗的数据量

packetik：队列SSi的第k个数据包

a：当队列被标注后，恢复正常所需时间

d：时间间隔量

BE调度器

BE调度器主要负责对服务质量不作要求的BE业务流，不须为其提供完备的QoS保证。考虑到BE业务流的典型业务是Internet网络浏览等，实时性要求较低，无须考虑服务中断的应对，采用简单的先入先出(FIFO，FirstInFirstOut)算法即可满足其需求。

总调度器

总调度器负责对不同类型的业务进行调度，在体现各种业务享有不同级别服务质量的同时，还要在三种子调度之间找到一个平衡点，达到相对公平的目的，防止诸如实时业务垄断带宽或实时业务被阻塞等现象的发生。这包含两个方面的内容：一、稳定三类业务间的结构;二、适应业务流变化。为此，总调度器采取如下策略和措施：为实时业务预留一部分带宽BUGS，为突发流预留一部分带宽Bburst，其余的带宽按一定比例分配给三类业务流。当请