基于數(shù)據(jù)調(diào)度與檢索的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳播方法研究.pdf

1、無線數(shù)據(jù)廣播是一種高效的并被廣泛接受的數(shù)據(jù)傳送方法。由于在無線網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)用戶數(shù)目的增加以及硬件基礎(chǔ)設(shè)施的限制，怎樣由多條并行信道將各種各樣的公共信息有效地傳播給大量移動(dòng)用戶是一個(gè)急需解決的問題。因而，對(duì)此問題研究的關(guān)鍵是如何設(shè)計(jì)高效數(shù)據(jù)調(diào)度以及檢索方法，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳播、延長(zhǎng)移動(dòng)設(shè)備的電池生命周期、提高網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性、合理的利用帶寬、以及節(jié)省用戶等待時(shí)間等。
　　在數(shù)據(jù)調(diào)度研究方面，本文研究如何在多條信道上合理地放置數(shù)據(jù)項(xiàng)，以解

2、決信道帶寬稀缺、移動(dòng)設(shè)備電池有限等問題。根據(jù)廣播數(shù)據(jù)的不同來源，該問題主要從兩個(gè)角度著手研究:基于push無線數(shù)據(jù)廣播以及基于pull無線數(shù)據(jù)廣播（on-demand數(shù)據(jù)廣播）。前者的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)備服務(wù)器廣播數(shù)據(jù)的時(shí)間較少，缺點(diǎn)是在廣播數(shù)據(jù)項(xiàng)的過程中數(shù)據(jù)是固定的并且是不可變的，因而不能滿足所有移動(dòng)用戶的需求。而后者的優(yōu)點(diǎn)是廣播數(shù)據(jù)項(xiàng)可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整，并能滿足所有移動(dòng)用戶的需求，缺點(diǎn)是在服務(wù)器上準(zhǔn)備廣播數(shù)據(jù)花費(fèi)時(shí)間過多以及很難得到最優(yōu)的性能

3、。在數(shù)據(jù)檢索研究方面，研究如何在多條信道間找到一種數(shù)據(jù)訪問模式，以降低移動(dòng)用戶的等待時(shí)間以及能耗。根據(jù)移動(dòng)用戶配置的天線數(shù)目，該問題從兩個(gè)角度著手研究:單天線以及多天線。目前，在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)檢索研究中，前者主要存在以下不足:未考慮兩種沖突對(duì)數(shù)據(jù)檢索的影響;未考慮移動(dòng)用戶在時(shí)間限制內(nèi)下載請(qǐng)求數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)檢索問題;忽略存在多個(gè)請(qǐng)求數(shù)據(jù)項(xiàng)的多請(qǐng)求數(shù)據(jù)檢索問題。而后者未考慮多個(gè)請(qǐng)求數(shù)據(jù)的最優(yōu)分組問題?；诖?，本文取得的主要研究成果如下:
　　

4、(1)研究無線網(wǎng)絡(luò)中避免沖突的有時(shí)間約束的on-demand數(shù)據(jù)廣播算法。為了避免數(shù)據(jù)調(diào)度過程中兩種沖突以及降低信道切換次數(shù)，在客戶請(qǐng)求時(shí)間受限的約束下設(shè)計(jì)如下策略:若期限允許，將在信道上放置該請(qǐng)求的所有數(shù)據(jù)項(xiàng);否則，將在期限內(nèi)盡放置最多的數(shù)據(jù)項(xiàng)，使得數(shù)據(jù)丟失率最小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出方法可有效地解決on-demand的數(shù)據(jù)調(diào)度問題，得到合理的數(shù)據(jù)廣播序列，縮短廣播周期，提高無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳播的性能。
　　(2)研究MIMO無線網(wǎng)

5、絡(luò)中on-demand多媒體數(shù)據(jù)廣播算法。針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的特殊性，提出一系列的方法解決多媒體數(shù)據(jù)在信道上的調(diào)度問題。其一根據(jù)每個(gè)多媒體數(shù)據(jù)所需的廣播時(shí)間，利用生成二分圖的方法，獲取最合適的信道放置結(jié)果;其二分割最長(zhǎng)的多媒體數(shù)據(jù)項(xiàng)，從而進(jìn)一步平衡所有信道的廣播周期。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出方法可以進(jìn)一步減少各信道問廣播周期的差異。
　　(3)研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中高效能的協(xié)作式MIMO路由算法。主要解決傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗問題，通過最小化傳

6、感器節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)時(shí)的能耗，以延長(zhǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期。該算法引入可變簇規(guī)模的思想，從而在簇頭剩余能量與簇規(guī)模之間達(dá)到平衡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的可變簇大小方法可以平衡每一個(gè)簇的能耗，從而降低無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總能耗。
　　(4)研究非連續(xù)廣播數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)檢索算法。為解決MIMO并行數(shù)據(jù)檢索問題，提出一種基于多天線調(diào)度并行數(shù)據(jù)檢索的方法，以最小化每條天線上的訪問延遲與能耗。該方法通過兩個(gè)平衡因子計(jì)算信道權(quán)重并選擇檢索合適的信道。實(shí)驗(yàn)結(jié)

7、果表明所提出方法可較好的實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)檢索。
　　(5)研究避免2-slot沖突的數(shù)據(jù)檢索近似算法。主要解決2-slot沖突的數(shù)據(jù)檢索問題，該問題通過構(gòu)建DAG轉(zhuǎn)變?yōu)榧细采w問題。從單天線與多天線兩個(gè)角度提出相應(yīng)的數(shù)據(jù)檢索算法，前者直接應(yīng)用貪心集合覆蓋方法解決，而后者先劃分請(qǐng)求數(shù)據(jù)項(xiàng)，再應(yīng)用貪心集合覆蓋方法解決。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出算法具有高準(zhǔn)確度以及低時(shí)間復(fù)雜度的特性。與現(xiàn)有的算法比較時(shí)，顯示出了優(yōu)越的性能。
　　(6)研究M