收藏本站
《华中科技大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

数据包在无线网络中调度策略的研究

蒋纲  
【摘要】:作为二十一世纪全球信息技术发展重要标志的无线通信技术,目前已进入以数据、视频和多媒体业务为主的第三代宽带多媒体网络阶段。第三代无线通信的目的是使移动用户在任何时间地点都能无缝地获取视频、音频、数据的服务。然而,移动用户日益增多,无线网络介质的特殊局限性使网络提供的服务质量成为瓶颈。在诸多影响QoS的因素中,数据包调度是最细致的,能直接影响数据流上行、下行的因素,因此是无线网络系统兑现服务质量承诺的核心构件。数据包调度的目标是在保证信道带宽资源的公平性的同时满足带宽资源最大限度的分配。目前,研究适合于信道出错、通道容量可变的无线网络理想流调度系统及其数据包调度算法是无线领域研究的一个热点问题。 数据包调度算法最先是从有线网络发展起来的,虽然在有线网络领域其应用已很成熟,但有线网络的理想流调度系统并不完全适用于无线网络,这是由无线网络的几个关键特性决定的:(1)无线信道出错是突发性的;(2)无线通道的容量和出错是位置相关的。因此,一般情况下只有部分数据流在通道上可以调度,这与有线网络中数据流要么都能调度要么都不能调度的情况不同。所以,在无线网络环境下,由于用户移动(小区切换)和无线网络信道出错的因素,使资源预定和数据包调度比有线网络更加复杂。 无线网络的公平排队是无线数据包调度算法的基础。无线公平排队的目标,是尽量逼近理想的无差错信道状态下的流体公平排队。这就要求对每个数据流提供有界的延迟和分离。在有线网络中,流体公平排队一直是为数据流间提供界定延迟的信道接入和分离的通用范例,能提供对积压数据流的长期公平和短期公平。然而,无线网络的特殊性要求其公平性的概念需要重新精确定义。本文在研究无线信道数据流特征的基础上,定义了适合于无线网络的公平服务模型,并对该模型的吞吐量,延迟,公平性及其补偿性能进行了理论分析。通过探讨无线公平排队中的关键问题,提出了设计无线公平排队算法的通用模型框架。 针对无线网络信道和数据流的特点,本文深入研究了无线公平排队模型中的补偿和惩罚机制,根据在实际中出现的突发性和位置相关的信道情况,将不同信道状态的数据流进行分离(超前/滞后/同步),通过延迟及交换不同数据流(有差错流和无差错流)对信道的使用权,对超前流进行惩罚和对滞后流实现补偿,从而使信道出错能对用户透明。其目的是使先前由于信道出错而滞后的数据流能够收回失去的服务,使超前流放弃曾获得的多余服务,从而获得满意的信道利用率和长期公平。付出的代价是获得不如理想公平排队的延迟、短期公平以及吞吐量保证。本文在理论分析和实验的基础上,定性和定量地分析了不同数据包调度算法的特点。 WP=5 提出了一种改进的独立于信道状态的无线公平算法。该算法充分利用了WGPS(无线通用处理器共享)模型中提高短期公平性的思想,对每个数据流都有一个随时间变化的共享服务。当信道状态变差时,该会话的共享服务随之增加。这种变化是有范围界定的,算法采用开始时间公平队列(STFQ)法来提供严格的延迟边界,用赋予每个数据流的动态的时变公平共享因子来适应不同数据流的QoS需要,在系统输出和公平性方面得到了良好的折中。针对算法中变长数据包对补偿过程带来的问题,引入了服务补偿系数和补偿计数器的概念,通过在信道出错时为数据流提供补偿计数器来存储一定量服务给补偿过程使用,从而有效提高了补偿的平缓度,并且通过增加有差错数据流的共享服务到某个预定值 来实现,使补偿服务的增加与数据包长度无关,避免了由于数据包长度不同带来的补偿问题。 本文研究了基础结构网络模式下的数据包调度策略,同时也对自组网(Adhoc)模式下,具有代表性的蓝牙个人网络的包调度策略进行了研究。目前,研究在Adhoc网络中的数据包调度是一个热点。两种结构下的调度都以无线公平调度模型为基础。在Adhoc网络中,数据流存在位置相关的信道争用问题,调度要考虑周围相邻节点以及拓扑关系的变化,因此,需要在信道共享与公平调度的基础上,进一步考虑节点在不同服务区域内的切换对数据流争用的影响。对于部分未争用的数据流,调度可以采用基础结构网络的调度模型和算法,而对空间争用的数据流的调度还需采用新的策略。为此,本文以典型的Adhoc网络-- 蓝牙个人网络为研究对象,通过对蓝牙匹克网和散网的数据包调度算法的研究,探讨了在无线信道争用和拓扑关系发生变化的情况下,如何实现调度的公平和信道的最大利用率。目前,大多数蓝牙网络调度算法研究的是如何从主节点轮询从节点,并尽可能协调不同节点以保证公平性和信道带宽利用率。而本文将研究重点放在网络拓扑变化和其它未预知情况下Adhoc网络内部固有的约束关系,通过建立约束状态模型,利用约束传播和约束耦合的特性,灵活有效地提高了蓝牙网络的数据包调度的效率,优化了吞吐量和公平性保证。并从仿真实验的角度验证了算法的有效性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN925

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 祝晓东;企业无线系统策略的讨论[J];中国无线电;2005年01期
2 赵冬梅;郭荣华;赵佳;;无线网络安全分析与解决方案[J];网络安全技术与应用;2006年08期
3 白莉娜;;无线网络在图书馆应用的安全分析与防范策略[J];科技文献信息管理;2007年04期
4 白莉娜;;无线网络在图书馆应用的安全分析与防范策略[J];图书馆学刊;2008年02期
5 白莉娜;;无线网络在图书馆应用时的安全分析与防范策略[J];高校图书情报论坛;2007年04期
6 王秋华,章坚武;浅析无线网络实施的安全措施[J];中国科技信息;2005年17期
7 侯鸣;浅谈无线网络系统安全问题和安全措施[J];中国科技信息;2005年18期
8 程鸿;;在交通中享受无线网络[J];互联网天地;2004年09期
9 Bill Pechey;;无线发射功率有待提高[J];每周电脑报;2006年33期
10 张宇;;浅析无线网络新技术在数据通信中的应用[J];信息系统工程;2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 蔡致远;魏藜;钱卫宁;周傲英;;DEODS:快速准确的数据流密度估计[A];第十九届全国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2002年
2 丁健;李建中;李金宝;高宏;;数据流上的并行决策树构成算法[A];第二十二届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2005年
3 李康宁;樊小泊;陈红;;一种数据流滑动窗口范围连接上基于局部特征的查询索引[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2006年
4 谭建龙;郭丽;刘萍;沈星星;;建立数据流管理系统GodRiver[A];全国网络与信息安全技术研讨会’2004论文集[C];2004年
5 后小亮;刘奇志;高先锋;檀宝权;;大量多态数据流的综合压缩算法[A];第二十五届中国数据库学术会议论文集(二)[C];2008年
6 李爱平;杨庆民;甘亮;;基于Dwarf的数据流立方体的研究与实现[A];第15届全国信息存储技术学术会议论文集[C];2008年
7 林子雨;林琛;冯少荣;张东站;;MESHJOIN~*:实时数据仓库环境下的数据流更新算法[A];NDBC2010第27届中国数据库学术会议论文集A辑二[C];2010年
8 李国徽;黄蕾;;数据流环境下的基于加权网格的聚类算法研究[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2007年
9 赵哲;孙婷;陈立军;崔斌;;一种数据流上的快速分段算法[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2007年
10 王潇;卢阳;陈立军;;网内查询处理中的一种基于数据流共享的过滤查询算法[A];第26届中国数据库学术会议论文集(B辑)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 朱杰;优化数据流构建移动未来网络[N];中国计算机报;2010年
2 强声;美国研制能透视救灾的无线网络系统[N];人民公安报·消防周刊;2010年
3 谭啸;打通企业数据流[N];计算机世界;2005年
4 深圳市物业发展(集团)股份有限公司 程贵平;以理顺数据流为出发点[N];网络世界;2002年
5 本报记者 卢子月;WIPS捕捉空中数据流[N];通信产业报;2010年
6 段伟;无线网络入围民航空管[N];计算机世界;2008年
7 刘畅;铁路站车综合无线网络系统安装成功[N];中国经济导报;2005年
8 高雪娟;无线技术打造数字列车[N];中国计算机报;2005年
9 李;金山毒霸力推数据流杀毒技术[N];计算机世界;2007年
10 杨春光 张钝;数据流托起信息化训练方舟[N];解放军报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋纲;数据包在无线网络中调度策略的研究[D];华中科技大学;2004年
2 陈刚;数据流的无阻塞连接算法研究[D];华中科技大学;2010年
3 朱建明;无线网络安全方法与技术研究[D];西安电子科技大学;2004年
4 曹锋;数据流聚类分析算法[D];复旦大学;2006年
5 陈辉;数据流频繁模式挖掘及数据预测算法研究[D];华中科技大学;2008年
6 孙玉芬;基于网格方法的聚类算法研究[D];华中科技大学;2006年
7 刘青宝;模糊、动态多维数据建模理论与方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
8 王鹏;数据流上的分类算法的研究[D];复旦大学;2007年
9 黄芹华;隐私保持数据挖掘与知识发现研究[D];上海大学;2007年
10 邓娜;基于最优Hankel范数近似的线性相位IIR滤波器设计及其应用研究[D];东华大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜安明;模具企业管理模式及管理信息系统设计[D];重庆大学;2004年
2 张庆;一种基于UML状态图的类级测试技术的研究与实现[D];电子科技大学;2005年
3 赵国斌;铁路试点数据中心设计及实现[D];北京交通大学;2007年
4 宫剑飞;客户区域化归属问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 贺春亮;基于数据流滑动窗口的降载技术研究[D];燕山大学;2009年
6 张华剑;虚拟筛选海量并行任务管理系统中数据流的管理[D];兰州大学;2010年
7 牟柳晨;基于ASP技术的远程机械设计系统的实施方法研究[D];四川大学;2004年
8 郭秀荣;RBF神经网络在电喷发动机故障诊断中的应用研究[D];东北林业大学;2005年
9 张继超;数据流的变化检测算法及其在实时汇率数据流异常检测中的应用[D];郑州大学;2005年
10 刘波;基于安全分区和IEC61970的调度数据共享平台中若干问题研究[D];浙江大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026