列车WIFI环境动态信息传输任务的报文调度算法

摘要

本文研究高速列车环境下蜂窝/信息站集成网络中无线链路按需服务的数据包调度算法。列车上无线用户产生的服务请求和确认信息通过蜂窝网传递给内容服务器，而用户请求的数据包（报文）通过路边信息站传输到列车上。为了方便分析和开发高效、低复杂度的无线链路数据包调度算法，将原来问题转化为基于一个时间-容量映射的单机抢占式调度问题。资源最优调度问题建模考虑了间歇性的网络连接和多请求需要共享链路的因素。
　　在以往的工作中，按需服务发起的请求在其生命周期内为数据包支付的价格保持不变，但在有些情况下，用户愿支付的代价应该是个时间函数，随着为请求服务时间的变化而变化。在本文中，我们首先设定权值变化函数为二分函数，即在请求的生命周期前半段为接收的数据包支付全部价格，而在生命周期后半段支付其一半的价格，根据此新的请求模型建立新的问题模型并开发出了能获得最多收益的最优贪婪调度算法，然后我们又设定权值变化函数为线性函数，将贪婪调度算法应用到此新模型上，贪婪调度算法同样能获得最大的收益。
　　同时，我们发现在以往的工作中，整个无线链路数据包调度系统中只存在单一的一种类型请求，即只有传输完整才计算收益的有完整性要求的请求和不需要完整传输而按照传输的数据包数量计算收益的无完整性要求的请求，这两种请求总是单一的存在于系统中，在本文中我们令无线用户可以自主的产生这两种类型的请求，使这两种请求混合存在于系统中，并通过分析此新的问题模型而开发出混合调度算法，混合算法既能保证获得较高的收益同时又能尽可能的完成一个请求的完整传输。
　　同时，开发出的算法的性能仿真不仅应用了小规模的理论数据，还应用了真实的高速列车的大规模数据，两种数据均显示出提出的算法相比于之前存在的算法极大的提高了共享链路上数据包调度的收益等性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 背景与研究意义

1．2 研究现状

1．3 论文主要内容

1．4 论文组织结构

2 系统模型和数据帧模型

2．1 系统模型

2．1．1 按需服务方式

2．1．2 已有的高铁无线网系统

2．1．3 蜂窝-信息站集成网络结构

2．1．4 系统关键问题

2．2 数据帧模型

3 变化收益权值的报文调度算法

3．1 问题模型

3．2 有缺陷的向后调度算法

3．3 最优离线贪婪调度算法

3．4 时间复杂度与最优性

3．4．1 时间复杂度

3．4．2 最优性

3．5 在线(实际)贪婪调度算法

3．5．1 在线(实际)贪婪调度算法

3．5．2 竞争比分析

3．6 仿真

3．6．1 小规模仿真

3．6．2 大规模(实际情况)仿真

3．7 变化收益函数为线性函数

3．7．1 问题梗型

3．7．2 仿真结果

4 混合请求类型报文调度算法

4．1 问题模型

4．2 指数容量算法

4．3 分组算法

4．4 混合算法

4．4．1 离线仿真

4．5 在线仿真

4．5．1 小规模仿真

4．5．2 大规模(实际情况)仿真

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢