【摘要】：即時消息業(yè)務(以下簡稱IM業(yè)務)是互聯(lián)網(wǎng)(特別是無線互聯(lián)網(wǎng))中最常見,最重要的業(yè)務之一。IM業(yè)務包含在線信息更新、實時消息傳遞兩種服務。低時延傳輸是IM業(yè)務最重要的性能要求,是IM業(yè)務良好運行的前提。然而,在線信息更新服務中,現(xiàn)有的小數(shù)據(jù)包周期性發(fā)送的傳輸模式會打斷運行IM業(yè)務的設備(特別是移動設備)的休眠,造成高能耗;采用多跳傳輸可以有效地降低設備的發(fā)送功率,減小能耗,卻又會帶來數(shù)據(jù)傳輸時延增大等新問題。在實時消息傳遞服務中,IM業(yè)務用戶同時使用一個或多個子業(yè)務(如視頻會話、語音會話、文本會話等),低時延傳輸意味著使用戶的時延感知低。然而,每個子業(yè)務的時延性能、用戶對子業(yè)務種類的使用偏好\當前的網(wǎng)絡情況都會對用戶的時延感知造成影響。本學位論文針對無線網(wǎng)絡中的IM業(yè)務,研究在線信息更新服務、實時消息傳遞服務的低時延傳輸技術(shù)。針對在線信息更新服務,研究在能量捕獲供電的無線多跳網(wǎng)絡中,移動設備(以下簡稱MD)在能量受限且存儲的能量動態(tài)變化的情況下的數(shù)據(jù)傳輸方式和時延最小的中繼節(jié)點選擇方法。為減輕能量限制,設計了降低中繼節(jié)點能耗的新的聚合轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)傳輸方式,中繼節(jié)點在其不傳輸時接收其它節(jié)點傳給它的數(shù)據(jù)包,在其傳輸時將所有數(shù)據(jù)包打包一齊發(fā)出。為尋找使時延最短的中繼節(jié)點選擇方案,建立了以能耗為限制,最小數(shù)據(jù)包平均端到端時延為目標的優(yōu)化問題。為解決優(yōu)化問題求解過程中的非因果難題,將無限時長的最優(yōu)中繼選擇問題轉(zhuǎn)化為有限狀態(tài)數(shù)的馬爾科夫決策過程。為兼顧求解復雜度低和決策最優(yōu),提出了離線生成“系統(tǒng)狀態(tài)—時延最小的中繼選擇決策”查找表和在線使用查找表快速生成時延最小的中繼選擇決策的完整方法。這樣就以離線的方式完成大計算量的查找表生成工作,獲得每個狀態(tài)的最優(yōu)中繼選擇決策;在線生成中繼選擇決策只需進行查表操作,復雜度低,速度快,滿足實時性要求。針對實時消息傳遞服務,研究在一個IM業(yè)務用戶同時使用多個子業(yè)務的情況下的用戶時延感知評價模型,并依據(jù)此模型設計低時延的數(shù)據(jù)調(diào)度算法。為度量子業(yè)務對用戶時延感知的影響大小,定義了子業(yè)務的關(guān)注度。并依據(jù)用戶每一時刻只能關(guān)注一個實時子業(yè)務的特點,判定關(guān)注度最高的子業(yè)務為用戶當前關(guān)注的子業(yè)務,稱為用戶的代表業(yè)務。為比較不同類型的子業(yè)務的時延性能,定義了子業(yè)務的歸一化評分。為度量用戶時延感知,定義用戶代表業(yè)務的歸一化評分為代表業(yè)務質(zhì)量。為跟蹤用戶關(guān)注的子業(yè)務,設計了子業(yè)務關(guān)注度更新過程,依據(jù)網(wǎng)絡參數(shù)變化,實時跟蹤用戶行為。利用上述用戶時延感知評價模型,設計了最小代表業(yè)務質(zhì)量優(yōu)先的調(diào)度算法,該算法分為兩步,首先選擇用戶時延感知最差的用戶,然后對該用戶的所有子業(yè)務依據(jù)它們的關(guān)注度大小選擇一個子業(yè)務進行數(shù)據(jù)傳輸。此算法可以有效的分配資源給對用戶時延感知影響大的子業(yè)務,降低網(wǎng)絡中所有IM業(yè)務用戶的最大時延,實現(xiàn)低時延傳輸?shù)耐瑫r還兼顧了 IM業(yè)務用戶之間時延感知的公平。
【圖文】：

考慮ＩＭ業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芎膯栴}主要因為ＭＩＭ業(yè)務比重日益增大。ＭＩＭ業(yè)務在移動設備（Ｍｏｂｉｌｅ邋Ｄｅｖｉｃｅｓ，邋ＭＤ）大多以電池供電，且其主要的能耗是用于數(shù)據(jù)傳輸，所以設傳輸技術(shù)以保證其適應ＭＤ的低能耗要求也是重中之重。同時（Ｅｎｅｒｇｙ邋Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ，邋ＥＨ）作為移動設備能量來源的趨勢愈發(fā)電池供電網(wǎng)絡一樣對數(shù)據(jù)傳輸有低能耗要求外，ＥＨ供電的網(wǎng)備的動態(tài)性。因此，動態(tài)能量儲備下的低能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是的一大挑戰(zhàn)。逡逑滿足ＩＭ業(yè)務上述的要求、應對在ＭＤ上支持ＩＭ業(yè)務的趨勢對ＩＭ的業(yè)務特征進行分析。如圖１－１所示，ＩＭ業(yè)務包含兩種信息更新和實時消息傳遞［６］。其中，在線信息更新服務用于接收信息，有索取和訂閱兩種方式；而實時消息傳遞服務則用來傳，這些信息有視頻會話、語音會話和文本會話三種形式。逡逑業(yè)（ＩＭ）逡逑

為了評估前文中所述ＩＭ業(yè)務需求是否得到滿足，需要明確ＩＭ業(yè)務中在線逡逑信息更新和實時消息傳遞兩種服務的性能指標。逡逑在線信息更新服務的主要性有兩種，分別為能耗和更新時延，如圖１－２逡逑所示。其中，能耗性能主要是ＭＩＭ業(yè)務中所考慮的。逡逑？能耗。Ｍ１Ｍ業(yè)務運行在ＭＤ上，ＭＤ的活躍狀態(tài)、休眠狀態(tài)切換及能耗如圖逡逑１－３所示。其中ｒ為從活躍狀態(tài)到休眠狀態(tài)所需的靜默時間。由圖可見，每逡逑當有數(shù)據(jù)需要傳輸時，ＭＤ切換至活躍狀態(tài)；如果ＭＤ在數(shù)據(jù)傳輸后的ｒ時逡逑間內(nèi)無數(shù)據(jù)傳輸，，ＭＤ切換至休眠狀態(tài)。因此，ＭＤ能耗的影響因素為１）逡逑在線信息的更新頻率；２）進入休眠前的靜默時間長度Ｆ；邋３）邋ＭＤ的傳輸功逡逑３逡逑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.0

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本文編號：2679207