數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)分布式協(xié)同接入控制研究.pdf

1、數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)不但是下一代網(wǎng)絡(luò)的重要應(yīng)用，也是下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)存的下一代網(wǎng)絡(luò)雛形紛紛都開(kāi)發(fā)了自己的數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)模型。數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)具有針對(duì)數(shù)據(jù)規(guī)模的線(xiàn)性可擴(kuò)展特性，這對(duì)于現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，尤其是多媒體業(yè)務(wù)，非常具有吸引力。但是數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和松耦合的特性使得其上的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)產(chǎn)生了不可預(yù)測(cè)性，即對(duì)用戶(hù)側(cè)可接入性的不可預(yù)測(cè)性。尤其是在數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)遷移的代價(jià)不菲，網(wǎng)絡(luò)任務(wù)大多在需求數(shù)據(jù)存在的節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，這使得一種良好的

2、接入控制機(jī)制可以讓數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)性能和資源利用得到極大地提高。本文從資源均衡、可接入性估計(jì)、服務(wù)器自適應(yīng)部署、數(shù)據(jù)自適應(yīng)部署和無(wú)線(xiàn)接入五個(gè)方面對(duì)數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)的接入控制進(jìn)行了研究，具體工作如下:
　　 1.論文首先考慮資源均衡對(duì)接入控制的影響與一般的集中式接入控制模型，使用資源的負(fù)載等級(jí)向量作為網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)服務(wù)器的狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)則是資源負(fù)載矩陣，從而實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)與用戶(hù)規(guī)模的無(wú)關(guān)性，可以使得網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)空間小規(guī)模化并減少計(jì)算的

3、復(fù)雜度。這種情況下，我們將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的接入控制流程建模成Markov模型，使用梯度迭代對(duì)基于資源負(fù)載等級(jí)的接入控制策略進(jìn)行優(yōu)化，可以得到基于資源負(fù)載均衡的最優(yōu)接入控制策略。
　　 2.考慮一般的數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)流行模型，其中接入服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器相分離，我們采用基于IP的客戶(hù)端聚類(lèi)算法描述用戶(hù)的行為，并對(duì)每個(gè)具有相似行為的用戶(hù)類(lèi)自適應(yīng)部署相關(guān)的接入服務(wù)器，從而將網(wǎng)絡(luò)前端分割成相關(guān)的小規(guī)模接入網(wǎng)絡(luò)。然后，我們基于用戶(hù)側(cè)數(shù)據(jù)可接入性的估計(jì)

4、和隨機(jī)控制實(shí)現(xiàn)具有相似接入行為的小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的接入控制機(jī)制。
　　 3.由于數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)遷移代價(jià)不菲，針對(duì)其模型中接入服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器之間的自適應(yīng)數(shù)據(jù)部署機(jī)制以改進(jìn)數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)模型。論文提出了一個(gè)通過(guò)異步執(zhí)行非關(guān)鍵數(shù)據(jù)部署操作同步執(zhí)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)部署操作的帶有共享內(nèi)存的異步分布式流行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)部署算法。以提高通信開(kāi)銷(xiāo)作為代價(jià)，比較于一般的逼近最優(yōu)數(shù)據(jù)部署算法，該工作可以以數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)目的倍數(shù)降低部署時(shí)間。
　　 4.

5、在無(wú)線(xiàn)環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的可接入性主要表現(xiàn)在對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的可接入性，而不是在用戶(hù)請(qǐng)求到達(dá)網(wǎng)絡(luò)后，部署數(shù)據(jù)所帶來(lái)的接入延遲。因此，對(duì)頻譜資源的感知和預(yù)測(cè)是這種環(huán)境下的關(guān)鍵接入技術(shù)，尤其是頻譜與接入帶寬是直接相關(guān)的。考慮到一般情況下，感知到的信息向量均是稀疏，我們引入節(jié)點(diǎn)方向上的感知信息壓縮算法，達(dá)到少量預(yù)算即可感知寬頻信道的目的，以減少協(xié)作頻譜感知的通信瓶頸。
　　 5.在感知預(yù)算嚴(yán)重不足或壓縮算法無(wú)法應(yīng)用的條件下，基于少量信道感知信

6、息的頻譜預(yù)測(cè)技術(shù)明顯可以得到比只感知少量信道更優(yōu)的信道選擇策略。如果信道演變進(jìn)程具有Markov特性，一般Markov建模的狀態(tài)空間和狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣維數(shù)較為龐大容易形成維數(shù)災(zāi)問(wèn)題，而感知預(yù)算的不足也無(wú)法讓算法觀測(cè)到完全的信道狀態(tài)信息，則我們可以天然的將預(yù)測(cè)過(guò)程建模成部分可觀Markov決策過(guò)程。在實(shí)際應(yīng)用條件下，只關(guān)注即時(shí)報(bào)酬而忽視未來(lái)報(bào)酬的一步最優(yōu)預(yù)測(cè)策略即是最優(yōu)的策略，我們?cè)诙嘈诺栏兄透兄e(cuò)誤出現(xiàn)的假設(shè)下，對(duì)一步最優(yōu)策略無(wú)限折扣準(zhǔn)則