门限服务和完全服务的两级轮询系统E(x)特性分析

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轮询就是周期性的往返运动,在控制领域表现为对有限的资源进行有效的分配和共享,在计算机网络通信领域表现为对有限的带宽资源或者信道的控制权进行合理的分配和共享。在下一代宽带移动通信技术和物联网技术发展中,信道或者带宽资源的合理分配和调度是一非常关键的研究方向,这其中就包含轮询控制调度技术,以周期性调度控制为特点的轮询技术成为其中一类重要的控制技术。轮询技术最早出现在20世纪四五十年代的工业过程控制中。随着计算机网络通信技术和自动化控制技术的快速发展,轮询调度控制技术因其公平性和实用性在这些领域得到广泛的应用。随着无线网络通信技术的快速发展,轮询调度控制模型的应用进一步的拓宽。在蓝牙、无线局域网(wlan)无线自组织网络(包含:无线传感器网络、移动无线自组织网(ad hoc)、无线]mesh网络)的MAC层接入协议中,轮询多址接入得到广泛的应用。在信息技术迅猛发展的促进了轮询排队理论研的发展,轮询排队理论的发展也推动了通信网络技术的发展。轮询系统分析的目标是要建立起与轮询控制机制相吻合的数学模型及其函数关系式,精确解析出系统平均排队队长、平均循环周期、吞吐量等特性参数的数学表达式。近几十年来,研究者们对轮询系统的模型进行了大量的分析和研究,并不断拓展其应用空间。在实际应用中,存在着不同类型的业务,需要根据不同的业务需求提供不同优先级的服务,因此区分业务优先级服务的轮询系统一直是研究的热点问题。轮询系统基于优先级控制的问题因其广泛的应用价值而得到不断的研究。基于对门限服务、完全服务和限定K=1服务轮询系统的深入分析,以及在导师杨志军研究员的两级优先级轮询控制模型仔细研究的基础上,为适应实际的网络模型,对原有的两级优先级轮询系统模型进行改进,提出了一种新的两级优先级控制轮询系统的模型,以混合服务策略的方式实现了基于优先级的控制,改善系统的性能,精确解析了系统高优先级站点和低优先级站点的平均排队队长、平均查询周期和系统的吞吐量等系统性能参数的精确表达式。使用MATLAB计算了新模型的理论值并做了仿真实验,验证了理论分析是正确的,新的轮询系统模型中实现了门限服务和完全服务的两级优先级的轮询控制,提高了系统性能,满足了区分业务优先级控制的实际需求,为区分业务优先级的网络应用奠定了理论基础。由于移动ad hoc网络具有:不需无线基础设施、自组织性,临时性,可以任意移动,快速组网等特点,使得它最早产生于军事领域中。并且在民用领域中需要快速组网的情形(如救灾)下有着重要的作用。然而作为一种新兴的网络,它还存在着很多的问题。移动ad hoc网络采用的是无线信道接入技术,那么其对信道的接入控制技术是其一个需要研究的核心问题。有关MAC层的接入协议有基于竞争机制的和基于轮询机制的,基于竞争机制的无法满足实时性高的业务对QoS要求和在负载比较重的网络中,系统的性能会急剧下降。而轮询机制因其公平性、满足高实时性的业务要求和在该负载情况下,系统的性能仍然比较理想。因此轮询多址技术已经成为一种重要的接入机制而被应用于目前迅猛发展的移动ad hoc网络。
摘要第3-5页
Abstract第5-6页
目录第7-9页
第一章 绪论第9-16页
    1.1 引言第9-10页
    1.2 轮询系统的分类第10-11页
    1.3 轮询系统研究的现状及意义第11-13页
    1.4 论文研究的技术手段及创新点第13-14页
        1.4.1 论文研究的数学方法第13页
        1.4.2 论文创新点第13-14页
    1.5 论文的章节安排第14-16页
第二章 基本轮询系统第16-22页
    2.1 引言第16页
    2.2 门限服务和完全服务模型第16-18页
        2.2.1 概率母函数第17页
        2.2.2 系统平均排队队长、查询周期、吞吐量第17-18页
    2.3 两种服务策略的比较第18-21页
    2.4 本章小结第21-22页
第三章 :门限服务—完全服务两级轮询系统模型分析第22-43页
    3.1 引言第22页
    3.2 系统建模第22-25页
        3.2.1 模型描述及定义第22-24页
        3.2.2 系统工作条件第24-25页
    3.3 系统平均排队队队长分析第25-28页
    3.4 系统循环期及系统吞吐量分析第28-30页
        3.4.1 低优先级站点查询周期计算第28页
        3.4.2 高优先级站点查询周期计算第28-29页
        3.4.3. 系统吞吐量计算第29-30页
    3.5 理论计算与仿真实验第30-42页
    3.6 本章小结第42-43页
第四章 ad hoc网络轮询控制算法第43-66页
    4.1 引言第43-44页
    4.2 ad hoc网络第44-50页
    4.3 IEEE802.11控制协议第50-52页
    4.4 PCF机理第52-53页
    4.5 两级轮询的PCF控制策略中的周期特性第53-65页
    4.6 本章小结第65-66页
第五章 全文总结与展望第66-68页
    5.1 主要工作及研究成果第66-67页
    5.2 课题展望第67-68页
参考文献第68-73页
附录:攻读硕士学位期间参加的科研项目第73-74页
致谢第74页
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