隨著信息技術(shù)的發(fā)展,信息傳輸與通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的多樣性越來越明顯。不同類型的數(shù)據(jù)可能具有不同的優(yōu)先服務(wù)權(quán),不同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)對服務(wù)質(zhì)量(Qo S)的要求不同。所以,信息系統(tǒng)需要根據(jù)不同情況采用符合實際要求的數(shù)據(jù)服務(wù)方案。輪詢系統(tǒng)作為一種理論工具,可用于設(shè)計或分析數(shù)據(jù)服務(wù)方案,并對方案的性能做相關(guān)優(yōu)化。因此,考慮顧客優(yōu)先級的輪詢系統(tǒng)值得我們?nèi)パ芯�。本文研究了一種含有批量馬爾可夫到達過程和優(yōu)先服務(wù)的雙隊列循環(huán)輪詢系統(tǒng)。該系統(tǒng)含有一個服務(wù)臺和兩個隊列,兩個隊列分別稱為隊列1與隊列2,且隊列緩存均有限。顧客分別根據(jù)兩個相互獨立的批量馬爾可夫到達過程到達隊列1與隊列2,其服務(wù)優(yōu)先級滿足:隊列1隊列2.當(dāng)一批顧客到達隊列1或2時,若隊列1或2中沒有足夠的剩余緩存,則部分顧客被拒絕進入隊列;若剩余緩存為零,則當(dāng)前到達的顧客全部被拒絕進入隊列。服務(wù)臺循環(huán)輪詢兩個隊列,且服務(wù)臺的切換時間被考慮。隊列1采用門限服務(wù)規(guī)則,隊列2采用狀態(tài)依賴且時間限定的服務(wù)規(guī)則。隊列2的服務(wù)規(guī)則滿足搶占優(yōu)先重復(fù)互異性。兩個隊列中顧客的服務(wù)順序均為先到先服務(wù)。針對含有批量馬爾可夫到達過程和優(yōu)先服務(wù)的雙隊列循環(huán)輪詢系統(tǒng),本文取得的主要成果有:(1)提出并建立了相互獨立批量馬爾可夫到達過程的聯(lián)合到達過程。分析輪詢系統(tǒng)的性能之前,首先提出了相互獨立批量馬爾可夫到達過程的聯(lián)合到達過程,并構(gòu)造其參數(shù)矩陣;進而,證明了聯(lián)合到達過程的參數(shù)矩陣與批量馬爾可夫到達過程的參數(shù)矩陣具有相同的性質(zhì),并將這些性質(zhì)用于分析含有批量馬爾可夫到達過程的輪詢系統(tǒng)中。(2)分析并建立了任意時刻聯(lián)合隊列長度的平穩(wěn)分布,以及任意時刻各隊列平均長度的表達式。構(gòu)造嵌入馬爾可夫鏈,該嵌入馬爾可夫鏈描述了輪詢系統(tǒng)在顧客完成服務(wù)或服務(wù)臺完成切換時的狀態(tài)變換。構(gòu)造半再生過程,基于半再生過程的極限分布定理和以上嵌入馬爾科夫鏈,建立了任意時刻聯(lián)合隊列長度的平穩(wěn)分布。根據(jù)此概率分布,建立了任意時刻各隊列平均長度的表達式。(3)分析并建立了不同優(yōu)先級虛擬顧客等待時間分布的Laplace-Stieltjes變換,不同優(yōu)先級虛擬顧客平均等待時間的表達式,以及不同優(yōu)先級實際顧客平均等待時間的表達式。引入附加事件及其計數(shù)過程,構(gòu)造伴隨附加事件的嵌入馬爾可夫鏈,該嵌入馬爾可夫鏈描述了伴隨附加事件的輪詢系統(tǒng)在顧客完成服務(wù)或服務(wù)臺完成切換時的狀態(tài)變換。構(gòu)造半再生過程,基于半再生過程的極限分布定理和(2)、(3)中的嵌入馬爾可夫鏈,建立了不同優(yōu)先級虛擬顧客等待時間分布的Laplace-Stieltjes變換�；诖薒aplace-Stieltjes變換,建立了不同優(yōu)先級虛擬顧客平均等待時間的表達式。基于平均隊列長度,并根據(jù)Little’s Law建立了不同優(yōu)先級實際顧客平均等待時間的表達式。(4)分析并建立了緩存無限時輪詢系統(tǒng)的穩(wěn)定條件,包括:局部穩(wěn)定條件和全局穩(wěn)定條件。緩存無限時,輪詢系統(tǒng)的兩個嵌入馬爾可夫鏈被構(gòu)造,其中,嵌入時刻均為服務(wù)臺切換到隊列1的時刻。一個嵌入馬爾可夫鏈描述了當(dāng)隊列2中的顧客無限多時,隊列1在嵌入時刻的狀態(tài)變換;另一個嵌入馬爾可夫鏈描述了整個系統(tǒng)在嵌入時刻的狀態(tài)變換。之后,基于構(gòu)造的兩個嵌入馬爾可夫鏈,分別分析并建立了系統(tǒng)的局部穩(wěn)定條件和全局穩(wěn)定條件,且給出了穩(wěn)定條件中相關(guān)變量的計算。(5)提出了一種基于優(yōu)先級與公平性的數(shù)據(jù)包傳輸協(xié)議,并給出了協(xié)議的優(yōu)化方案。提出一種基于優(yōu)先級與公平性的數(shù)據(jù)包傳輸協(xié)議,該協(xié)議與本文研究的輪詢系統(tǒng)相對應(yīng)。之后,根據(jù)輪詢系統(tǒng)的分析結(jié)果,給出了一種基于成本函數(shù)的數(shù)據(jù)包傳輸協(xié)議的優(yōu)化方案。最后,通過數(shù)值實驗,舉例說明了優(yōu)化方案的執(zhí)行過程,以及(虛擬和實際)數(shù)據(jù)包的平均等待時間隨數(shù)據(jù)包到達率的變化情況。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN915.0;O211.62
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 輪詢系統(tǒng)簡介
    1.2 輪詢系統(tǒng)的研究背景與意義
    1.3 輪詢系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 顧客單個到達
        1.3.2 顧客批量到達
        1.3.3 輪詢服務(wù)規(guī)則不考慮顧客優(yōu)先級
        1.3.4 輪詢服務(wù)規(guī)則考慮顧客優(yōu)先級
        1.3.5 主要研究內(nèi)容
    1.4 本文的研究動機
    1.5 本文研究的輪詢系統(tǒng)及主要內(nèi)容
    1.6 本文結(jié)構(gòu)安排
第2章 聯(lián)合批量馬爾可夫到達過程的建立及系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
    2.1 預(yù)備知識
        2.1.1 PH分布
        2.1.2 批量馬爾可夫到達過程
    2.2 相互獨立批量馬爾可夫到達過程的聯(lián)合到達過程
        2.2.1 聯(lián)合到達過程的參數(shù)矩陣
        2.2.2 參數(shù)矩陣的性質(zhì)
    2.3 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
    2.4 本章小結(jié)
第3章 隊列長度分析
    3.1 基本條件概率的引入及其計算
        3.1.1 基本條件概率的引入
        3.1.2 基本條件概率的計算
    3.2 顧客完成服務(wù)或服務(wù)臺完成切換時的嵌入馬爾可夫鏈
        3.2.1 嵌入馬爾可夫鏈的一步轉(zhuǎn)移概率矩陣
        3.2.2 嵌入馬爾可夫鏈的平穩(wěn)分布
    3.3 任意時刻聯(lián)合隊列長度的平穩(wěn)分布
    3.4 本章小結(jié)
第4章 顧客等待時間分析
    4.1 基本條件概率的引入及其計算
        4.1.1 基本條件概率的引入
        4.1.2 基本條件概率的計算
    4.2 伴隨附加事件的嵌入馬爾可夫鏈
    4.3 虛擬顧客等待時間分布的Laplace-Stieltjes變換
        4.3.1 高優(yōu)先級虛擬顧客等待時間分布的Laplace-Stieltjes變換
        4.3.2 低優(yōu)先級虛擬顧客等待時間分布的Laplace-Stieltjes變換
    4.4 虛擬顧客平均等待時間
    4.5 實際顧客平均等待時間
    4.6 本章小結(jié)
第5章 緩存無限時系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
    5.1 穩(wěn)定性定義
    5.2 兩個嵌入馬爾可夫鏈
        5.2.1 原系統(tǒng)在Ⅰ類輪詢時刻的嵌入馬爾可夫鏈
        5.2.2 子系統(tǒng)在Ⅰ類輪詢時刻的嵌入馬爾可夫鏈
    5.3 穩(wěn)定條件
        5.3.1 局部穩(wěn)定條件
        5.3.2 全局穩(wěn)定條件
    5.4 穩(wěn)定條件中相關(guān)變量的計算
    5.5 本章小結(jié)
第6章 本文研究的輪詢系統(tǒng)在信息傳輸與通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
    6.1 考慮優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包傳輸協(xié)議的研究現(xiàn)狀
    6.2 一種基于優(yōu)先級與公平性的數(shù)據(jù)包傳輸協(xié)議
    6.3 數(shù)據(jù)包傳輸協(xié)議的優(yōu)化
    6.4 數(shù)值實驗
        6.4.1 實驗一：協(xié)議的優(yōu)化過程
        6.4.2 實驗二：數(shù)據(jù)包等待時間隨到達率的變化
    6.5 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 論文總結(jié)
    7.2 研究展望
參考文獻
符號說明
致謝
攻讀博士學(xué)位期間的研究成果

【參考文獻】

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本文編號：2831035