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WMSNs中具有抢占优先策略的区分服务机制的研究

作　者: 高敏
导　师: 金顺福
学　校: 燕山大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 无线多媒体传感器网络区分服务 QoS 抢占的优先级离散时间排队
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 29次
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内容摘要

无线多媒体传感器网络WMSNs（Wireless Multimedia Sensor Networks）中音频、视频等实时性数据对传输时延要求较高,而周期性监测的温度等非实时性数据对传输可靠性要求较高。采用业务流区分服务满足不同数据的传输需求,为多媒体业务提供更好的QoS保障。针对分簇WMSNs,本文提出两种具有抢占优先策略的区分服务机制,并进行系统建模和性能分析。首先,为了最大程度减小实时性数据的时延,并保证非实时性数据的可靠性,不为实时性数据设置缓存,且其抢占非实时性数据优先传输,给出实时性数据零缓存抢占的区分服务机制,记为DiffServ_RBN。在保障实时性数据时延要求的前提下,为了提高其传输可靠性,为具有抢占服务特点的实时性数据设置一定容量的缓存,给出实时性数据有限缓存抢占的区分服务机制,记为DiffServ_RBF。其次,将非实时性数据抽象为第I类顾客,实时性数据抽象为第II类顾客。根据DiffServ_RBN的工作机制,建立具有抢占优先的Geo₁+Geo₂/Geo₁, Geo₂/1/k+1排队模型;根据DiffServ_RBF的工作机制,建立具有抢占优先的Geo₁+Geo₂/Geo₁,Geo₂/1/k₁+1,k₂+1排队模型。然后,使用二维马尔科夫链方法,给出实时性数据零缓存和有限缓存下每个排队模型的转移概率矩阵,并推导出相应的稳态解。针对不同区分服务机制,给出两类数据的响应时间、数据拥塞率、系统吞吐量、能量节省率等性能指标的解析表达式,定量分析了系统参数对系统性能的影响。最后,通过数值实验,设定不同的系统参数,对两种区分服务机制的系统性能进行实例验证。综合考虑平均响应时间与数据拥塞率,构造成本函数,给出缓存空间的优化设置方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究背景与研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
  1.3 课题主要研究内容  14-15
  1.4 论文结构  15-16
第2章无线多媒体传感器网络概述  16-26
  2.1 WMSNs 的特点  16-18
  2.2 WMSNs 的拓扑结构  18-19
    2.2.1 平面结构  18
    2.2.2 层次结构  18-19
  2.3 WMSNs 的通信协议栈  19-21
  2.4 WMSNs 的典型应用  21-22
  2.5 WMSNs 的服务质量保证  22-25
    2.5.1 WMSNs 的服务质量特点  22-23
    2.5.2 基于事件驱动的服务模式  23-24
    2.5.3 基于查询驱动的服务模式  24-25
  2.6 本章小结  25-26
第3章 WMSNs 中的区分服务机制  26-32
  3.1 区分服务机制  26-27
  3.2 基于带宽划分的业务调度  27-28
  3.3 服务感知的业务调度  28-29
  3.4 具有抢占优先策略的业务调度  29-31
    3.4.1 实时性数据零缓存抢占的区分服务机制  29-30
    3.4.2 实时性数据有限缓存抢占的区分服务机制  30-31
  3.5 本章小结  31-32
第4章 DiffServ_RBN 的建模与分析  32-44
  4.1 Geo_1+Geo_2/Geo_1,Geo_2/1/k+1 排队模型的建立  32
  4.2 排队模型的分析  32-35
    4.2.1 系统状态转移概率矩阵  32-34
    4.2.2 系统的稳态概率分布  34-35
  4.3 基于DiffServ_RBN 的系统性能指标体系  35-37
    4.3.1 数据拥塞率  35-36
    4.3.2 系统吞吐量  36
    4.3.3 能量节省率  36-37
    4.3.4 非实时性数据的平均响应时间  37
  4.4 数值实验  37-42
  4.5 非实时性数据缓存的优化设置  42-43
  4.6 本章小结  43-44
第5章 DiffServ_RBF 的建模与分析  44-60
  5.1 Geo_1+Geo_2/Geo_1,Geo_2/1/k_1+1,k_2+1 排队模型的建立  44
  5.2 排队模型的分析  44-49
    5.2.1 系统状态转移概率矩阵  44-48
    5.2.2 系统的稳态概率分布  48-49
  5.3 基于DiffServ_RBF 的系统性能指标体系  49-51
    5.3.1 两类数据的平均响应时间  49
    5.3.2 数据拥塞率  49-50
    5.3.3 系统吞吐量  50
    5.3.4 能量节省率  50-51
  5.4 数值实验  51-56
  5.5 两类数据缓存的优化设置  56-58
  5.6 本章小结  58-60
结论  60-62
参考文献  62-68
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  68-69
致谢  69-70
作者简介  70

WMSNs中具有抢占优先策略的区分服务机制的研究

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