考虑链路重传的工业无线网络确定性调度算法

作为工业网络的关键技术, 确定性调度通过合理安排网络传输资源, 满足工业数据在规定时间内到达目标设备的实时性要求. 工业网络往往部署在环境恶劣、电磁情况复杂的工业现场, 与有线网络相比, 工业无线网络还面临着严重的丢包问题. 考虑到重传是克服链路丢包的简便高效方法, 本文提出了支持持续重传和区间重传两种策略的确定性调度算法. 基于链路时槽松弛度和动态优先级, 调度算法在每个时槽按照调度规则为重传链路配置通信资源, 缓解丢包对数据传输的影响, 并围绕对应重传策略进行相应的时槽、频点优化分配, 保障数据端到端按时到达. 仿真结果表明, 所提调度算法在满足传输确定性的前提下, 有效提升了数据传输的可靠性.     

可变频宽无线网络中信道频谱分配与链路调度

考虑信道频宽对链路传输距离和链路间干扰的影响,对可变频宽无线网络现有的累积干扰模型进行了改进,并基于改进的干扰模型对可变频宽无线网络的信道频谱分配和链路调度问题进行了建模分析。设计了一种两层优化算法对信道频谱分配和链路调度问题进行解耦,提出了一种考虑链路负载需求满足程度的链路优先级指标,启发式地构建并发传输信道分配矩阵的方法。仿真结果表明,两层优化算法能够在合理时间内收敛,启发式方法能够高效地构建并发传输信道分配矩阵。     

WiMAX Mesh网络中一种分布式时隙分配算法

提出了一种基于资源预留的WiMAX Mesh网络支持QoS的微时隙动态分配算法。通过区分数据流优先级的方式将业务分为高优先级业务和低优先级业务两类,对高优先级的业务在每帧中预留一定的微时隙作为分配高优先级业务的时隙,预留时隙大小可以根据网络时隙使用状态动态地进行调整。仿真表明该算法在满足高优先级业务QoS的同时兼顾业务的请求失败率与时隙的利用率,降低了分组的平均时延。     

一种多收发器WiMax mesh网络集中式调度算法

根据IEEE 802.16协议,集中式调度是WiMax mesh网络中的主要带宽调度方式.目前的集中式调度算法只适用于单收发器系统.本文研究多收发器WiMax mesh网络中的调度问题,提出一种集中式调度与信道分配算法.该算法用令牌代表数据包在路由树上的传输,在每个时隙内选择可以并行传输的链路集合并分配信道.模拟实验表明本文提出的算法可以充分利用多收发器系统特性,有效减少总传输时间.     

WSN中满足公平性的时分复用调度算法

如果网络中的节点不能及时公平地共享信道资源,会造成数据传输延时的增加和节点能量的浪费。为解决这种信道分配不均问题,提出一种基于TDMA的调度算法TSFA。该算法分为网络分簇、节点染色、独立集调度3个步骤,主要思想是在分布式顶点染色算法DVCA的基础上得到最大独立集,其根据每个独立集内的数据流量大小分配时隙。仿真结果表明,TSFA避免了相邻节点间的通信干扰,减少了网络的通信延时,提高了网络的吞吐量,实现了信道分配的公平性。     

WIA-PA网络中的无冲突资源调度算法

在使用TDMA和FDMA机制的WIA-PA网络中,由于其无线多跳的mesh结构,时隙和信道的调度复杂变得更为复杂.本文归纳分析了多信道无线多跣mesh网络中资源冲突的类型,提出了一种对时隙和信道进行调度的算法.算法利用无线mesh网络中数据传输的路由特征,以网关为根,使用广度优先搜索算法构造uplink路由,对路由图中的节点着色,从而确定每个链接使用的时隙;然后根据链接在路由中的层次,为连续三个层上的链接分配互不相同信道.算法使用至多2倍图的度数减2个时隙,使用不多于三个信道保证了各链接的无冲突传输.最后,分析证明了算法的有效性,并通过仿真验证了算法的性能.     

一种新颖的无线网状网的混合调度策略

提出一种新颖的时分复用与最大调度的混合调度算法,解决了单信道无线网状网中,当同一时刻待传输链路突增时,信道竞争冲突加剧,网络容量显著下降的问题.算法根据链路与系统子时隙染色,使每条链路都有唯一系统子时隙相对应,链路在同色子时隙上实现时分复用调度;在异色子时隙空闲时,实现链路的最大调度.此算法具有时分复用和最大调度两种调度算法的优点.文中利用李雅普诺夫稳定性定理证明了算法的效率比率.仿真结果表明,该算法下的网络容量有明显提升.     

增强超宽带无线网络QoS的调度算法

基于对UWB网络中已有调度算法性能的分析,提出了一种用于增强UWB无线网络QoS的调度算法。该算法采用跨层设计的思想,能根据无线物理层信道状态和应用层业务传输速率的变化进行动态带宽分配,分配过程主要采用带宽借贷的思想,即在具有不同优先级的业务流之间进行带宽调度,以尽最大可能满足具有不同优先级的业务流QoS要求。仿真结果表明,该算法能有效地增强网络的QoS,提高整个网络的性能。     

针对不确定流量的多收发机无线网络资源优化研究

多收发机无线网络具有多接口多信道多跳的特点,是今后无线网络发展的趋势。该网络中信道与链路的资源分配,涉及路由、信道分配以及链路调度的联合优化。在以往的研究中通常对网络流量模型进行简化,假设其是确定且相对稳定的。考虑到实际网络中流量不确定性的特征,以网络吞吐量最大化为目标,提出传输流约束、信道资源约束以及干扰约束条件下的资源分配联合优化模型,以及基于不确定流量条件下资源分配最优解的链路调度策略。仿真实验结果证明所提出的路由、信道分配及链路调度方案能够更好地适应变化的网络流量需求。     

WiMAX Mesh网络中一种集中式QoS调度算法

针对WiMAX Mesh网络集中式下资源的调度和分配,分析了现有调度算法的研究进展与优缺点,结合标准对Mesh模式的QoS定义,提出了一种WiMAX Mesh网络集中式下基于分组的QoS调度算法。通过区分数据流的优先级方式对不同业务数据流进行分组,并计算组内流节点的权值,保证同种业务流间高传输要求和低传输节点的公平性。仿真结果表明,与HRF和LRC算法相比,该算法对于分类业务的时延和网络吞吐量具有明显的优势,实现了区分业务的QoS保障。     

无线簇树网下的GTS时隙调度算法

研究了无线传感器网络簇树结构下的超帧调度机制,针对无线簇树网络中的通信冲突和暴露节点问题展开研究,提出了一套分析理论和判定准则,并在此基础上给出了一种基于区分服务的GTS统筹调度算法。利用NS2软件进行仿真实验,结果表明：算法能够充分利用信道,合理分配时隙,避免不必要的通信冲突,在提高吞吐率、减少丢包率和稳定网络时延方面都具有明显的效果。     

一种任务优先级的综合设计方法

提出了一种基于优先级表设计的调度算法.将任务的相对截止期和空闲时间这两个特征参数结合起来,综合设计任务的优先级表,使得截止期越早或空闲时间越短,任务的优先级越高,而且任务的优先级由相对截止期和空闲时间惟一确定.对于任意一个任务,可通过对设计的优先级表进行二元多点插值获得相应任务的惟一优先级.与传统的EDF和LSF算法进行仿真比较,仿真结果表明,通过优先级表设计方法来确定任务的优先级,提高了任务调度的成功率,降低了任务截止期的错失率.该方法可应用于实时系统中实时任务的动态调度中.     

基于无线传感器网络汇聚传输的两阶段实时调度算法

多对一的汇聚传输是无线传感器网络,特别是工业无线传感器网络中的一个典型的数据传输模式.针对具有星形和网状两层拓扑结构的工业无线传感器网络汇聚传输的实时性要求,分析簇-线型路由下完成汇聚传输所需时隙数和信道数的下限值,并基于理论值提出一种基于紧凑搜索的两阶段实时调度算法.仿真结果表明,存在最优的两阶段实时调度算法,且相比集中式调度算法,时间开销降低了6～8倍.报文开销降低了近2倍.     

无线传感器网络操作系统调度策略研究*

针对无线传感器网络的特点,分析了无线传感器网络对于任务调度的特殊需求,提出了一种基于反馈控制的动态集成调度算法。该算法将简单反馈控制与任务准入/回归控制、可达/夭折等策略相结合,设计了新的动态调度框架。该框架适用于对任务的多种特征参数的综合。最后从截止期错失率、对关键任务的优先执行能力和CPU有效利用率三个方面分析了算法的性能。实验结果表明,该算法在无线传感器网络环境下与最早截止期优先和固定优先级算法相比具有更好的性能。     

Joint routing, scheduling, and power control for multichannel wireless sensor networks with physical interference

Reliability and real-time requirements bring new challenges to the energy-constrained wireless sensor networks, especially to the industrial wireless sensor networks. Meanwhile, the capacity of wireless sensor networks can be substantially increased by operating on multiple nonoverlapping channels. In this context, new routing, scheduling, and power control algorithms are required to achieve reliable and real-time communications and to fully utilize the increased bandwidth in multichannel wireless sensor networks. In this paper, we develop a distributed and online algorithm that jointly solves multipath routing, link scheduling, and power control problem, which can adapt automatically to the changes in the network topology and offered load. We particularly focus on finding the resource allocation that realizes trade-off among energy consumption, end-to-end delay, and network throughput for multichannel networks with physical interference model. Our algorithm jointly considers 1) delay and energy-aware power control for optimal transmission radius and rate with physical interference model, 2) throughput efficient multipath routing based on the given optimal transmission rate between the given source-destination pairs, and 3) reliable-aware and throughput efficient multichannel maximal link scheduling for time slots and channels based on the designated paths, and the new physical interference model that is updated by the optimal transmission radius. By proving and simulation, we show that our algorithm is provably efficient compared with the optimal centralized and offline algorithm and other comparable algorithms.     

OFDMA中继系统中基于速率约束的资源调度算法

针对无线资源调度算法中系统吞吐率与用户公平性之间的矛盾,研究了OFDMA多用户多中继系统中的比例公平调度算法,并提出了基于速率约束的资源调度方案,该方案充分考虑不同用户对传输速率的最小约束,通过给不能满足速率要求的用户增加优先权,使其优先分配子信道,保证了用户的速率QoS要求。仿真结果表明,该方案在满足系统吞吐率的同时能更好地保证用户的公平性。     

一种新颖的带模糊截止时限的磁盘调度算法

设计了一种新的基于截止时限的磁盘调度算法，该算法支持带多优先级的请求。对于某些实时要求，其截止时限是不确定的或者不精确的，该算法采用模糊集来描述这类不确定性，模糊截止时限的隶属度函数表示对请求完成时间的满意程度。调度的目的是最优的指定优先级，使得截止时限的满意程度最大化。根据请求截止时限的不同，把满意程度划分为若干连续的区间。在每个不同的区间内，每个请求都对应有修正的截止时限，把请求按照其修正的截止时限非减的顺序分配优先级，才能实现请求优先级的最优配置。仿真结果表明该算法能有效的分配请求的优先级，降低请求的丢失率，保证了更多的请求得到满足。     

面向物联网终端的任务相关性调度策略

对于具有相关性的任务,调度顺序不合理将影响任务的执行时间和实时性。结合物联网终端任务间依赖关系复杂的特点提出了一种利用任务相关性的调度策略。该策略设计了以作业轮询组为主体的任务模型,根据任务时限建立了优先级因子矩阵作为任务调度的凭据,对于周期任务,在每个任务执行完毕后生成,以任务相关性为参数的增量矩阵用以动态修改任务优先级,使前驱任务能优先执行;对于非周期任务采用了构建临时作业轮询组的方式进行抢占调度。测试结果表明,该策略能够有效减少具有相关性的周期任务集执行时间和调度失败次数,缩短非周期任务响应时间。     

工业无线多跳多信道通信链路优化研究

工业无线技术推广应用的主要瓶颈是通信可靠性难以满足要求。多跳无线通信中,各子链路通信质量都直接影响端到端可靠性,可靠通信面临更多挑战。针对这种情况,研究了多跳多信道通信链路,通过优化时隙和信道资源提高端到端可靠性。建立了工业无线通信多跳多信道链路模型,研究了实时性约束下链路端到端可靠性最大化问题,提出了优化模型;将优化问题转化为资源调度问题,进而用贪婪算法进行了求解,从而提供了一种易于现场应用的轻量级优化算法。开发了相应的半实物仿真平台,验证了算法的有效性。     

QoS敏感的802.11e分组调度算法

分析并总结无线网络中基于QoS的分组调度算法,针对802.11e EDCA机制中多媒体数据分组调度的不公平问题,提出QoS敏感的802.11e数据分组调度算法.首先,根据不同数据业务延时敏感性需求,提出新的基于紧急度的数据分组调度指标.然后,在802.11e协议中根据业务流的紧急度,调整不同业务流所对应AC队列的参数,改变AC队列信道访问优先级,使紧急业务流有更多机会竞争到信道访问权.最后,进行大量仿真实验,实验结果验证了所提算法的有效性.