基于能效的异构无线网络资源分配与切换调度机制研究

【】：为了能够有效提高系统的能效,本文就提出了基于能效的资源分配机切换调度机制。首先通过微基站睡眠集中式的切换调度算法,实现用户关联基站的确定,集中式切换调度算法能够使微基站中的用户到宏基站中切换,从而降低功能消耗,对微基站睡眠准则进行有效的判断。之后基站使用以最优信道质量子载波分配调整算法实现传输功率及子载波的分配,此算法利用最大调整实现最小及最大能效用户子载波的分配,从而使网络能够接近于最优解。通过实验仿真及理论分析可以看出来,和其他的算法相对比,本文所研究的基于能效资源分配及切换调度机制算法具有较高的复杂度,但是能够有效降低网络功能消耗,提高网络速度。通过实验结果表示,基于能效的资源分配及切换调度机制能够实现异构网络能源消耗的有效提高。     

基于动态抢占阈值的LSF调度算法

在最小空闲时间优先(LSF)调度算法中,当任务集中有多个任务的优先级相同或相近时,过多的上下文切换会产生“颠簸”现象,从而大幅增加系统开销。为此,结合LSF算法的特点,通过设计合理的动态抢占阈值,提出一种改进的调度算法DPTLSF。仿真结果表明,改进的算法能够大幅减少“颠簸”现象的发生,降低任务集的截止期错失率。     

联合无线资源管理技术的改进型垂直切换算法

针对移动主机在垂直切换过程中无线资源的合理分配问题,基于通用移动通信系统(UMTS)和无线局域网(WLAN)构建的无线异构网络环境,按照不同业务的服务质量(QoS)优先级,提出一种联合带宽借用、负载均衡机制的新型垂直切换算法;建立基于Matlab的性能评估仿真平台,对新呼阻塞率、掉话率进行分析。结果表明,该算法可以在维持较小阻塞率的情况下,有效减少掉话率,保证QoS需求高的话音业务取得很好的服务质量。     

基于多业务的移动性垂直切换算法

针对异构网络环境下紧耦合方式中的网络切换问题,提出一种结合通信业务和运动感知的切换算法。根据终端移动性初步筛选出候选网络集,依据终端多业务特性从候选网络集中选择出最优网络进行切换。在不同业务下与基于运动感知的切换算法进行实验对比,结果表明,该算法既能避免不必要的切换,又能降低切换阻塞率。     

一种基于优先级组呼业务的动态信道分配策略

以提高组呼业务QoS为目的,针对组呼业务在TD-SCDMA集群通信系统中的重要性,以及系统中用户呼叫、移动的群组性,提出了一种适用于集群通信系统的动态资源分配算法。当组呼业务达到接入门限时,组呼业务可借用普通群组的数据业务(非调度数据业务类)资源。仿真结果表明,该算法有效降低了高优先级、人数众多群组的通话阻塞率,提高了系统服务效用值,是一种适用于集群通信系统的算法。     

一种基于元策略的自适应移动切换控制方案

为有效保障移动用户不同业务的服务质量,拓展策略机制的应用,利用策略形式的业务QoS属性及移动节点移动和资源需求的预测信息,用元策略自动生成相应的控制策略,实现切换过程自适应的资源管理。通过分析和仿真,该自适应切换方案在保证切换掉线率的前提下,最小化新呼叫阻塞率,为用户提供较好的QoS保证,其特点在于自适应性,可以根据当前网络状况自动进行重要参数的调整,另外,使用策略,可提供不同的优先级,能方便地进行算法定义和选择,相对于传统方法更灵活。     

无线多媒体网络中一种基于测量网络状态的动态呼叫接纳控制算法

提出了一种无线多媒体网络中基于测量网络状态的动态呼叫接纳控制算法.它区分了实时和非实时业务,在网络带宽资源不足时可通过降低非实时业务带宽确保实时业务呼叫连接的可靠性;还可根据当前网络状况调整预留带宽大小,使小区实时业务切换呼叫掉线率低于设定的门限值.大量仿真结果显示该算法具有低实时业务切换呼叫掉线率和与固定预留方案相当的带宽利用率,而只以略高的新呼叫阻塞率为代价,适合各种不同概率发生时实际应用的情况.     

5G异构网络中基于群组的切换认证方案

随着5G网络的发展,各类网络服务质量极大提升的同时网络环境也愈加复杂,从而带来了一系列安全挑战。切换认证可以解决用户在不同类型网络间的接入认证问题,但现存方案仍存在一些不足,还需要解决如全局切换认证、密钥协商、隐私保护、抵抗伪装攻击、抵抗中间人攻击、抵抗重放攻击以及群组用户切换效率等问题。针对这些问题,提出了一个5G异构网络中基于群组的切换认证方案。在所提出的方案中,注册域服务器在区块链上为每个用户存入一个通行证,任何实体都可以利用该通行证对用户进行认证,从而实现全局切换认证。对于群组用户,各用户分别设置可聚合的认证参数,验证者通过验证聚合签名实现对群组用户的批量验证。新方案不仅提升了群组用户切换时的效率,同时还满足上述安全性要求。基于形式化分析软件AVISPA的分析结果表明,所提出的方案是安全的。性能分析表明,所提出的方案执行批量验证时的效率比现存方案至少提升了89.8%。     

多业务网络中一种新队列调度算法的研究

在传统加权轮询调度算法和严格优先级调度算法的基础上,加入令牌桶机制,实现了一种改进算法。在多业务并存网络中,该算法能够对不同等级的业务实现不同的Qo S(服务质量),同时,在业务流量发生变化时,能够动态调整相应业务的带宽,且不会对高优先级队列造成影响。仿真实验表明,该算法可以在一定范围内适应网络的变化,有效缓解了突发流量所造成的报文丢包问题,大大提高了网络性能。     

基于马尔科夫链的联合呼叫接入控制算法

异构网络的接入策略与网络资源管理效率紧密相关;同时,网络复杂性与网络资源竞争性直接影响到用户服务质量。针对异构网络接入控制存在的切换掉话率和呼叫阻塞率高、资源利用率低等问题,提出了基于马尔科夫链的联合呼叫接入控制算法。接入控制算法为切换呼叫业务、实时业务动态地预留了一定的带宽资源,根据不同业务设置带宽降级因子来决定是否释放带宽;同时,根据用户偏好和不同业务的QoS要求,构建了呼叫接入控制效用函数,利用马尔科夫链进行了建模分析。仿真表明,算法提高了网络资源利用率,降低了系统复杂度,满足了各类业务的QoS要求。     

A QoS-Tunable Scheme for ATM Cell Scheduling Using Evolutionary Fuzzy System

In packet switching network such as asynchronous transfer mode (ATM), the switching characteristics is important in delivering the guaranteed QoS (Quality of Service) level of the network. Many methods have been developed to control cell flow for shared bandwidth. The first-in first-out (FIFO), static priority (SPR), dynamically weighted priority scheduling (DWPS) (T. Lizambri, F. Duran, and S. Wakid, 1999) and weighted fair queuing (WFQ) (R. Händel, M.N. Huber, and S. Schröder, c1998) are some of the schemes for managing the shared bandwidth. Due to the diversity of services supported in ATM network, it is typical for the traffic flow pattern to change dramatically. A common trait of these algorithms is that their mechanisms are fixed, and they cannot adapt efficiently for such traffic flow changes. In order to address this, we propose an evolutionary fuzzy system (EFS) scheme to do ATM cell scheduling. With EFS, the fuzzy switching algorithm can be adjusted to track the changes in the pattern of traffic flow in order to maintain the desired level of performance. The desired quality of service (QoS) performance level can be conveniently achieved by tuning the parameters of the fitness function.     

改进的最小空闲时间优先调度算法

最小空闲时间优先(least slack first,简称LSF)算法结合任务执行的缓急程度来给任务分配优先级.任务所剩的空闲时间越少,就越需要尽快执行.然而,LSF算法造成任务之间的频繁切换或严重的颠簸现象,增大了系统开销,并限制了其应用.在调度策略中设置抢占阈值可以减少任务之间的切换,但现有的抢占阈值设置方法因受到固定优先级的限制而不适用于LSF算法.为了减轻LSF算法的颠簸现象,基于抢占阈值的思想,提出适用于LSF算法的抢占阈值分配方法,动态地给每个任务配置抢占阈值.任务的抢占阈值是随着任务执行的缓急程度不同而动态地变化的,而且不受任务个数的限制.仿真结果表明,通过对LSF算法的改进,任务之间的切换大大减少,同时降低了任务截止期错失率.该改进型算法对设计和实现实时操作系统具有一定的参考价值.     

基于ECT的优先权约束作业调度策略研究

为了协调网格计算中异构资源在多用户之间的合理共享,满足不同用户需求,该文提出一种基于ECT的优先权约束作业调度策略。该策略充分考虑不同作业的期望完成时间,并通过为不同级别用户设置优先级,使得高优先权用户的作业优先执行,保证绝大多数作业在期望完成时间之内完成,同时平衡了各种资源的利用率。该策略解决了网格环境下不同类别用户无冲突共享资源问题,提高了用户满意程度,实现了作业与异构资源之间的合理匹配。     

动态调整调度配额的TCSN调度算法*

针对列车控制与服务网（TCSN）的区分服务需求,进行了调度算法研究,提出了一种基于动态调整调度配额的算法DWDRR。该算法在原有的WDRR（加权差额轮询算法）算法基础上增加了调度配额的计算,并根据队列的数据流量到达率、时延优先级、丢包优先级和网络的当前状况综合地决定各个队列的调度配额,实现比例公平的调度。并通过仿真分析证明该调度算法可以根据各队列在不同网络状态下流量到达率、优先级动态地决定队列的调度配额,从而满足TCSN根据不同到达率、优先级进行区分服务的需求。     

多租户集群中基于服务水平目标的调度机制

针对多租户集群中无法保证作业服务水平目标(SLO)的问题,提出了一种多租户场景下基于SLO的调度机制,其中包括优先调度算法和资源抢占算法。优先调度算法区别考虑超额使用资源的租户和未超额使用资源的租户,赋予后者的作业更高的优先级,在此前提下选择紧急度最高的作业,优先为其分配资源;资源抢占算法在资源受限的情况下,选择紧急度超过阈值的作业实施资源抢占,并根据租户的资源使用情况,在相应的运行作业范围内选择紧急度最低的作业,抢占其资源。实验结果表明,与现有保证公平的多租户调度器Capacity Scheduler相比,该调度机制可以在兼顾作业执行效率和租户间公平的前提下,显著提高作业的截止时间保证率,从而保证业务的服务水平目标。     

基于排队网络的多优先级MapReduce作业调度算法

MapReduce是一个能够对大规模数据进行分布式处理的框架,目前被各个领域广泛应用。在提供MapReduce服务的集群中,如何保证不同优先级用户的截止时间限定是MapReduce作业调度问题的一个挑战。针对这一问题,提出了一个基于排队网络的多优先级作业调度算法（MPSA）。首先分析和归纳了基于MapReduce模型的算法,提出了三种常见模式,采用Jackson排队网络对基于MapReduce模型的算法建立了数学模型,应用该网络模型可以求出不同优先级队列对资源的需求;随后使用AR(1)模型进行预测,使算法可以动态地适应不同的用户访问量;利用二分查找算法,分步计算出不同优先级在map阶段和reduce阶段分配的槽位数;最后实现了在MapReduce模型中应用的实时调度算法。实验结果表明,与传统的FIFO和公平调度算法相比,本文提出的算法在用户到达率和任务规模变化的情况下,可以更加有效地满足不同优先级用户的截止时间限定。     

基于双层优先级的中继卫星系统任务调度算法

中继卫星系统在天基信息网中起着桥梁的作用。为充分利用卫星资源以提供快速可靠的数据中继服务,需要对高价值、高紧迫性的任务开展调度方法研究。首先,在分析中继卫星系统任务与资源的基础上,建立了多任务、多资源的调度模型。而后,提出了任务调度优先级和时间窗口选择优先级模型,并在此基础上提出了一种基于双层优先级的中继卫星系统调度算法。最后,根据算法在仿真算例中的应用可见：相比对照算法,基于双层优先级的调度算法更有利于满足高价值、高紧迫性任务的执行条件,从而提高了任务成功率和调度综合收益。     

基于改进式贪婪算法的5G网络切片动态资源调度策略

为了解决移动通信网络中资源利用率和用户体验质量的瓶颈问题,5G 引入网络切片来应对用户的巨大资源需求。提出了一种基于改进式贪婪算法的网络切片动态资源调度策略,在切片调度和用户调度阶段,设计了一种两层模型,即切片?用户模型,并且结合改进式贪婪算法,使服务权重值最大的切片和优先级最高的用户组合,完成相应的服务。该方法是将全局资源最优问题简化为规模更小的子问题,通过每一次切片和用户的最佳组合,从而使整个系统的资源和用户的体验质量达到最优。Matlab的仿真结果表明,基于改进式贪婪算法的网络切片动态资源调度策略在系统剩余资源利用率、系统达到平均的QoE水平、系统吞吐量等方面都显优于现行的资源调度策略,能够更好地满足用户的需求。     

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.     

基于雾计算的计算资源分配方案

雾计算可以为用户提供近距离的数据存储、计算和其他服务，因此雾计算中的任务调度和资源分配已经成为一个新的研究热点。考虑终端用户和雾设备通常处于一种相对开放的状态，扩展了雾计算的体系结构，提出一种开放式雾计算环境中基于稳定匹配的计算资源分配方案，利用雾网络中动态的计算资源协同为用户提供计算服务并收取计算收益，同时终端用户向雾服务器提交任务请求并支付一定的费用。基于稳定匹配的思想，利用子任务的优先级列表、子任务和计算服务设备的偏好列表解决子任务与计算服务设备的分配问题，保证任务的完成时间和计算服务设备的收益。通过实验对方案性能进行了分析，实验结果表明该方案的资源分配时间相对稳定，且在执行雾计算任务时延以及任务违规率上都优于SGA算法和ACOSA算法。