本文關(guān)鍵詞：基于STDMA的航空自組網(wǎng)資源調(diào)度算法研究

  更多相關(guān)文章： 航空自組網(wǎng) 時(shí)隙調(diào)度 圖染色 隊(duì)列調(diào)度

【摘要】：航空移動(dòng)通信是指在飛行中的信息傳輸與交換,目前航空移動(dòng)通信主要依靠天基網(wǎng)和地基網(wǎng),由于天基網(wǎng)通信成本高、時(shí)延大且容量受限,地基網(wǎng)不支撐跨洋飛行,因此由飛機(jī)群構(gòu)成的航空自組網(wǎng)可望成為航空移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充。在航空自組網(wǎng)中,無(wú)線資源非常有限,如何在滿足不同業(yè)務(wù)的QoS要求下高效地對(duì)無(wú)線資源進(jìn)行調(diào)度是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題,媒體接入控制(Medium Access Control,MAC)能夠有效解決多個(gè)用戶高效、合理地共享有限的無(wú)線信道資源,隊(duì)列調(diào)度機(jī)制能夠有效保障網(wǎng)絡(luò)的QoS,它們都是網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度的重要內(nèi)容。在總結(jié)各類MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上,采用適用于航空自組網(wǎng)的空間復(fù)用時(shí)分多址(STDMA)協(xié)議,在STDMA中,時(shí)隙調(diào)度算法是其核心內(nèi)容,因此本文主要對(duì)STDMA的時(shí)隙調(diào)度算法以及隊(duì)列調(diào)度算法進(jìn)行研究,本文主要工作和成果如下:(1)提出了一種基于圖染色的STDMA時(shí)隙調(diào)度算法�，F(xiàn)有的Schneider算法是完全分布式的算法,其具有很好的收斂速度,但是該算法采用點(diǎn)染色,且只考慮主干擾,在求解極大獨(dú)立集(MIS)時(shí)僅用節(jié)點(diǎn)ID進(jìn)行比較,且若考慮次干擾將會(huì)增大所需的局部信息,增大開銷,因此將其直接應(yīng)用于航空自組網(wǎng)就存在一定的局限性。本文在Schneider算法上進(jìn)行改進(jìn),將航空自組網(wǎng)抽象為圖G(V,E),在協(xié)議干擾模型基礎(chǔ)上,將圖轉(zhuǎn)化為干擾圖,求出鏈路的干擾集,利用干擾集求出MIS并對(duì)MIS進(jìn)行染色,反復(fù)求解MIS直到網(wǎng)絡(luò)中的鏈路均進(jìn)行染色,最后根據(jù)染色結(jié)果進(jìn)行時(shí)隙分配。提出的算法采用邊染色提高鏈路的空間復(fù)用度,并把鏈路的干擾度作為是否加入MIS的標(biāo)準(zhǔn)。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)的算法具有很好的空間復(fù)用度,所需的調(diào)度時(shí)隙數(shù)少于原算法,能獲得更大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。同時(shí),仿真結(jié)果還表明采用定向天線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸比全向天線更具有優(yōu)勢(shì)。(2)提出了一種基于STDMA的隊(duì)列調(diào)度算法。該算法能對(duì)航空自組網(wǎng)中不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分服務(wù),同時(shí)結(jié)合改進(jìn)的時(shí)隙調(diào)度算法,能夠有效避免定向模式傳輸下的隊(duì)列頭阻塞問(wèn)題。論文對(duì)隊(duì)列頭阻塞概率進(jìn)行了理論分析,同時(shí)通過(guò)仿真驗(yàn)證,提出的算法能夠保證高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的時(shí)延要求,其數(shù)據(jù)包的平均排隊(duì)時(shí)延也小于先入先出隊(duì)列調(diào)度算法和基于優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列調(diào)度算法,有效地避免了定向場(chǎng)景下的隊(duì)列頭阻塞問(wèn)題,減少時(shí)隙浪費(fèi),最大化時(shí)隙資源的利用率,增大了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,減小了數(shù)據(jù)包的平均排隊(duì)時(shí)延。
【關(guān)鍵詞】：航空自組網(wǎng) 時(shí)隙調(diào)度 圖染色 隊(duì)列調(diào)度
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V243.1;TN929.5
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 航空自組網(wǎng)9-12
• 1.2.1 航空自組網(wǎng)基本概念9-10
• 1.2.2 航空自組網(wǎng)特點(diǎn)10
• 1.2.3 航空自組網(wǎng)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 航空自組網(wǎng)資源調(diào)度12-14
• 1.3.1 航空自組網(wǎng)MAC研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 航空自組網(wǎng)隊(duì)列調(diào)度研究現(xiàn)狀14
• 1.4 論文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)概要14-16
• 2 STDMA時(shí)隙調(diào)度算法綜述16-25
• 2.1 調(diào)度算法相關(guān)知識(shí)16-21
• 2.1.1 圖染色問(wèn)題16
• 2.1.2 天線模型16-17
• 2.1.3 干擾模型17-20
• 2.1.4 調(diào)度策略20-21
• 2.2 相關(guān)算法21-24
• 2.2.1 貪婪算法21-22
• 2.2.2 遺傳算法22-23
• 2.2.3 基于獨(dú)立集的算法23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 基于圖染色的STDMA時(shí)隙調(diào)度算法25-40
• 3.1 改進(jìn)的時(shí)隙調(diào)度算法設(shè)計(jì)25-28
• 3.1.1 調(diào)度算法思想25-26
• 3.1.2 網(wǎng)絡(luò)模型26
• 3.1.3 構(gòu)建干擾集26-28
• 3.2 時(shí)隙調(diào)度算法28-33
• 3.2.1 染色階段28-32
• 3.2.2 調(diào)度階段32-33
• 3.3 仿真分析33-39
• 3.3.1 性能分析33
• 3.3.2 仿真場(chǎng)景33-34
• 3.3.3 仿真結(jié)果與分析34-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 基于STDMA的隊(duì)列調(diào)度算法40-52
• 4.1 隊(duì)列調(diào)度模型40
• 4.2 現(xiàn)有隊(duì)列調(diào)度算法40-41
• 4.2.1 FIFO算法40-41
• 4.2.2 優(yōu)先級(jí)隊(duì)列調(diào)度算法41
• 4.2.3 加權(quán)公平隊(duì)列調(diào)度算法41
• 4.3 改進(jìn)的隊(duì)列調(diào)度算法41-45
• 4.3.1 算法設(shè)計(jì)41-43
• 4.3.2 算法流程43-45
• 4.4 性能分析45-51
• 4.4.1 隊(duì)列頭阻塞概率45-46
• 4.4.2 數(shù)據(jù)包平均排隊(duì)時(shí)延分析46-49
• 4.4.3 浪費(fèi)時(shí)隙數(shù)49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 5 總結(jié)與展望52-54
• 5.1 論文工作總結(jié)52-53
• 5.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 附錄59
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目59

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