基于网络编码的协作式数据分发调度策略研究

发布时间：2017-04-11 10:23

  本文关键词：基于网络编码的协作式数据分发调度策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通讯技术的迅速发展、移动设备的广泛运用以及移动数据的爆炸式增长,移动互联网中的数据分发策略成为影响未来各类新兴移动应用发展的关键因素。数据广播可以支持移动信息基站将数据分发到大规模的客户端群,被广泛应用于诸如智能交通系统等基于位置信息服务的新兴移动应用系统中。为了更好地满足客户端对实时数据的需求,客户端将部分数据保存在本地缓存中,并通过P2P网络进行缓存协作(Cooperative Caching),可以进一步提高应用系统的效率。网络编码(Network Coding)技术在本世纪初被提出,其原理为增加传统路由协议中节点的编码功能,增加了节点单次广播的信息量。在一个系统数据请求量相同的情况下,网络编码可以有效地提高带宽的利用率,具有提高系统吞吐量的极大潜力,迅速成为了研究热点。本文基于按需广播和C/S与P2P混合的协作式数据分发架构框架下,针对服务器端与客户端数据分发算法以及相关协同缓存策略进行研究,以提高系统的整体性能(带宽利用率、服务响应时长以及缓存命中率)为目标设计协作式数据分发方案——MCRCA策略。为进一步提高数据分发效率、增强系统在大规模数据应用环境中的可扩展性,采用网络编码技术与按需广播策略相结合,在确定的编码策略下设计用户分组策略,同时在客户端设计缓存替换方案,最后通过仿真实验验证了方案的有效性。在对MCRCA策略的设计过程中,首先定义了系统通讯过程的有关变量以及数据传输的限制条件,确定“在单位时间内尽可能地满足更多的用户”的优化目标,证明其为NP难问题中的最大独立子集问题,提出了一种基于贪心算法的分发策略并根据一个例子展示了协议的运行过程。在对缓存替换策略的讨论中,本文首先分析了传统的缓存算法的特点,并指出其在基于网络编码的广播系统存在的局限性,提出“解码贡献”的评价指标,并以此设计与MCRCA策略相匹配的缓存替换策略。最后运用Visual Studio软件对MCRCA协议和缓存方案进行了仿真实验。通过对算法仿真结果的分析,验证了本文所提出方法不仅提高了系统下行信道的带宽利用率(服务器-客户端),并且在满足相同数据请求的情况下有效地降低系统时延,提高缓存命中率。
【关键词】：按需广播 网络编码 分发策略 缓存机制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;U495
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 论文研究的背景及意义8-9
• 1.2 按需广播条件下信息调度理论的国内外研究现状9-11
• 1.3 本文的研究内容和章节安排11-12
• 1.4 本章小结12-13
• 2 相关理论与技术13-22
• 2.1 数据传播方式13-14
• 2.1.1 无线数据广播方式13
• 2.1.2 端对端传播（P2P）网络13-14
• 2.2 网络编码理论14-19
• 2.2.1 信息网络模型与最大流最小割定理14-16
• 2.2.2 网络编码的构造方法16-18
• 2.2.3 网络编码的优点18-19
• 2.3 网络编码理论的发展及其在多种传输方式中的应用19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 协作式数据分发调度模型研究22-32
• 3.1 车联网无线传输技术的数据分发原理22-26
• 3.1.1 问题背景22-23
• 3.1.2 数据分发策略原理简述23-26
• 3.2 混合架构的数据分发调度模型26-30
• 3.2.1 模型的建立与变量定义26-29
• 3.2.2 研究问题的提出29-30
• 3.3 本章小结30-32
• 4 网络编码条件下的数据分发策略32-45
• 4.1 传输链（TENTATIVE SCHEDULING）32-37
• 4.1.1 传输链的定义32-33
• 4.1.2 传输链的冲突33-34
• 4.1.3 CMRCA策略的作用机制34-35
• 4.1.4 策略运行过程的一个实例35-37
• 4.2 网络编码在调度过程中的应用37-40
• 4.2.1 网络编码的作用过程37-39
• 4.2.2 用户缓存对网络编码运行效率的影响39-40
• 4.3 缓存机制40-43
• 4.3.1 传统缓存替代算法的局限与不足40-41
• 4.3.2 基于网络编码条件下的缓存替换策略41-43
• 4.4 CMRCA策略的代码程序设计43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 5 仿真模型设计与评价45-55
• 5.1 仿真平台——CSIM1945-46
• 5.2 仿真模型参数设置46-47
• 5.3 仿真试验结果分析47-54
• 5.3.1 评价指标47-48
• 5.3.2 CMRCA算法自身性能评价48-51
• 5.3.3 对比算法51-54
• 5.4 本章小结54-55
• 6 总结与展望55-57
• 6.1 全文总结55
• 6.2 工作展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-62
• 附录62
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文及专利62
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目62
• C. 作者在攻读硕士学位期间获得的荣誉62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 Kaizhi Zhang;Zheng Lv;Jun Liu;He Zhu;Rui Li;;Restoration and protection of brachial plexus injury: hot topics in the last decade[J];Neural Regeneration Research;2014年18期

2 范存群;王尚广;谷文哲;孙其博;杨放春;;车联网下基于网络编码的高吞吐量多径路由算法[J];通信学报;2013年S1期

3 黄辰;王芙蓉;戴彬;杨军;张波;;基于网络编码的无线自组织网数据分发机制[J];电子学报;2010年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吕劲松;多信道数据广播系统的实时多数据项请求调度[D];中国科学技术大学;2012年

  本文关键词：基于网络编码的协作式数据分发调度策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：298902