افزایش روز افزون تقاضا برای خدمات ارایه شده توسط شبکه های انتقال داده, نیاز به روش های نوین و به روز عرضه این خدمات را بیش از پیش نشان می دهد. این نکته به خصوص در زمینه خدمات مورد انتظار در شبکه اینترنت نمود بیشتری پیدا می کند. در این راستا, استفاده از شیوه هایی که کیفیت خدمات ارایه شده را تضمین کرده و در نهایت موجب جلب رضایت بیشتر کاربر شوند از اهمیت بالایی برخوردارند. در حال حاضر معماری خدمات تفکیک شده, عملی ترین معماری از لحاظ پیاده سازی است. در این معماری, گره های مستقل از هم از الگوریتم های زمانبندی برای بهبود خدمات استفاده می نمایند که یک راه حل بهینه و با مقیاس پذیری بالا می باشد.در کار پیش رو, هدف, استفاده از یک ابزار قدرتمند کنترل مدرن به نام کنترل پیش بین به عنوان یک کنترل کننده محلی در هر مسیریاب شبکه است که عمل زمانبندی را انجام دهد. الگوریتم های اعمال پیش بین به زمانبند صف های شبکه های انتقال داده به نام های smpcs و ampcs+ پیش از این برای تحقق عملی این هدف ارایه شده اند. اما سرعت عمل, مهمترین مشکل برای اعمال پیش بین به زمانبند صف در شبکه های انتقال داده با سرعت های بالای امروزی است. در واقع پیاده سازی سخت افزاری می تواند بهترین روش برای غلبه بر مشکل یاد شده باشد. همچنین, بالا بودن کارایی پیاده سازی مذکور, می تواند در اعمال کنترل پیش بین به زمانبند صف در شبکه های انتقال داده با هدف ایجاد "سیستم روی تراشه" بسیار موثر باشد. در این پژوهش, ابتدا رابطه برنامه ریزی مربعی در الگوریتم های smpcs و ampcs+ پیاده سازی نرم افزاری شد. سپس, برای تسریع در حل مسأله بهینه سازی تابع هدف, از بلوک های کارامد ریاضیات کامپیوتری استفاده شده و مسأله برنامه ریزی مربعی و کاربرد خاص آن در الگوریتم های smpcs و ampcs+ توصیف سخت افزاری شده است. پس از آن با استفاده از تکنیک جمع همزمان, انجام رابطه برنامه ریزی مربعی به شکل توصیف سخت افزاری در حد بسیار مطلوبی تسریع شد. سپس معماری بهبود یافته ای برای مسأله برنامه ریزی مربعی ارایه شده است که حجم سخت افزار را به صورت قابل ملاحظه ای بهبود می دهد. کاهش پهنای بیت با استفاده از فاکتورگیری در حالت های خاص, روش دیگری برای کاهش تأخیر و همچنین حجم سخت افزار مورد استفاده است که در این پژوهش ارایه شده است. در همین مورد, بهره گیری از یک دسته بندی برای حالات مختلف با توجه به ماهیت آنها برای حل مسأله بهینه سازی تابع هدف و ارایه یک معماری مناسب برای انجام آن, می تواند حجم سخت افزار مورد استفاده را تا حد زیادی کاهش دهد. نتایج به دست آمده از توصیف های سخت افزاری مختلف, نشان دهنده بهبودی مناسب در حل مسأله بهینه سازی تابع هدف است و این نتایج, استفاده از کنترل پیش بین را در زمانبند صف مسیریاب های شبکه های انتقال داده, عملی و هر چه بیشتر نزدیک به پیاده سازی واقعی می کند.

با توجه به اینکه بخش اعظم زیرساخت ارتباطی شبکه جهانی اینترنت تاکنون متشکل از شبکه زمینی (زوج سیم مسی و یا فیبر نوری) بوده است, طراحی لایه های مختلف شبکه و بهبودهای ارایه شده برای پروتکل ها و مکانیزم های مورد استفاده آنها اغلب با توجه به شرایط و خصوصیات لینکهای زمینی صورت گرفته است. اما با پیشرفت تکنولوژی در زمینه مخابرات ماهواره ای و گسترش استفاده از لینکهای ماهواره در شبکه اینترنت, برای دستیابی به کارآیی مناسب, سازوکار پروتکل های مورد استفاده در لایه های مختلف شبکه باید با شرایط لینکهای ماهواره نیز هماهنگ گردد. یکی از این پروتکلها، پروتکل لایه انتقال،tcp ، است که در حال حاضر نقش مهمی در سرویس های ارایه شده در شبکه اینترنت ایفا می کند. پروتکل tcp یک ارتباط با قابلیت اطمینان بالا را به کاربران شبکه ارایه می کند و به خاطر دستیابی به این هدف در استفاده از منابع شبکه، از جمله پهنای باند، بسیار محتاطانه عمل می کند. به عنوان مثال با تکنولوژی امروز, در شبکه زمینی, از دست رفتن اطلاعات به علت بروز خطا امری تقریباً غیر ممکن است و لذا tcp همواره علت از دست رفتن اطلاعات را بروز تراکم تشخیص داده و نرخ ارسال اطلاعات را کاهش می دهد. اما در لینک ماهواره بروز خطا اجتناب نا پذیر است و لذا کم کردن نرخ ارسال اطلاعات عملی بیهوده است. آنچه در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته، راه حلهای پیشنهاد شده برای بهبود عملکرد tcp در محیط لینک ماهواره و هماهنگ نمودن آن با شرایطی مانند نرخ خطای بالا و تأخیر انتشار زیاد است. استفاده از روشی که کمترین تأثیر را در محیط نرم افزار کاربر داشته باشد مناسب ترین گزینه برای حل مشکل است. از همین رو در اینجا استفاده از یک pep (performance enhancement proxy) به عنوان راه حل بهینه مطرح شده است. پروتکل شتاب دهنده scps-tp مجموعه ای از اضافات و بهبودها برای پروتکل tcp است که به صورت یک pep عمل می کند و در مقایسه با همتایان کارآیی مناسبتری از خود نشان داده است. در تحقیق انجام شده عملکرد scps-tp و مکانیزم کنترل تراکم tcp-vegas که در آن استفاده شده مورد بررسی قرار گرفته است و با توجه به کاستی های tcp-vegas در فاز شروع آهسته پیشنهاداتی برای بهبود عملکرد آن مطرح شده است. در نهایت از طریق آنالیز تحلیلی و استفاده از ابزار شبیه سازی میزان تأثیر پیشنهادات ارایه شده بررسی شده است.