多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中緩存分布與訪問(wèn)調(diào)度研究.pdf

1、由于智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等便攜設(shè)備的大范圍使用以及現(xiàn)代人對(duì)各類多媒體數(shù)據(jù)應(yīng)用和管理的強(qiáng)烈需求，使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)。多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)楦黝愑脩籼峁┓奖憧旖荨⒌统杀镜臄?shù)據(jù)信息訪問(wèn)、共享、管理等服務(wù)。平臺(tái)的多樣性和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性對(duì)多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸來(lái)說(shuō)是巨大的挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)已有的技術(shù)并不能適應(yīng)和滿足用戶的新需求，傳統(tǒng)的緩存技術(shù)和訪問(wèn)調(diào)度缺乏針對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。因此，針對(duì)多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)進(jìn)行

2、研究，以提供高性能、高可靠性和低能耗的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)是一項(xiàng)要求緊迫的任務(wù)。本研究主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴考慮整個(gè)多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸性能，提出了一種低訪問(wèn)延遲的協(xié)作緩存策略：鄰接簇匯聚協(xié)作緩存策略。該策略將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分為互不重疊的多個(gè)簇，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)同步更新簇的Clusterfile 文件，保證各節(jié)點(diǎn)緩存空間的有效使用，避免出現(xiàn)緩存數(shù)據(jù)冗余，浪費(fèi)有限的空間。而后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，利用鄰接簇的位置優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大了節(jié)點(diǎn)的協(xié)

3、作范圍，依然保持較小的額外開(kāi)銷。鄰接簇匯聚協(xié)作緩存策略可以提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求的緩存命中率，增加請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)從鄰近節(jié)點(diǎn)獲得數(shù)據(jù)的成功率，顯著減少數(shù)據(jù)訪問(wèn)延遲，達(dá)到提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸性能的目的。在實(shí)際應(yīng)用中很多無(wú)線節(jié)點(diǎn)依靠電池供電運(yùn)行，系統(tǒng)需要盡可能地降低數(shù)據(jù)傳輸能耗，使節(jié)點(diǎn)設(shè)備可以運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間。通過(guò)減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)銷，即減少多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^次數(shù)，可以達(dá)到降低節(jié)點(diǎn)能耗的目的。針對(duì)這些問(wèn)題，
　　 ⑵提出了一種效能均衡型緩存分布

4、策略HRCCache。該策略的主要思想是利用傳輸路徑導(dǎo)航圖挖掘節(jié)點(diǎn)間潛在聯(lián)系，分簇策略將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)劃分為互不重疊的簇，發(fā)掘各個(gè)簇中數(shù)據(jù)傳輸最活躍的節(jié)點(diǎn)，然后將其設(shè)為Cache 放置節(jié)點(diǎn)。策略HRCCache 能夠大幅度減少系統(tǒng)的總體開(kāi)銷和數(shù)據(jù)訪問(wèn)延時(shí)，提升緩存的使用效率，減少節(jié)點(diǎn)參與中繼傳輸?shù)拇螖?shù)，且僅用一個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)就可以滿足大量客戶端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求。因此該策略能有效地滿足多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅芎湍芎囊蟆?br>　　 ⑶

5、使用802.11 協(xié)議的多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，客戶端在訪問(wèn)數(shù)據(jù)的過(guò)程中會(huì)遇到高延遲、低可靠性等問(wèn)題，這是由標(biāo)準(zhǔn)DCF 不能有效利用時(shí)隙資源和數(shù)據(jù)訪問(wèn)調(diào)度的不公平性導(dǎo)致的。針對(duì)這些問(wèn)題，提出了兩種適合多跳無(wú)線應(yīng)用環(huán)境的訪問(wèn)調(diào)度算法：訪問(wèn)延遲動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法DDoA和性能均衡動(dòng)態(tài)訪問(wèn)優(yōu)化算法PBDoA。DDoA和PBDoA 加入了站點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)退避次數(shù)的收集統(tǒng)計(jì)，并隨DSDV 路由協(xié)議在局部區(qū)域進(jìn)行周期性更新。其主要思想是根據(jù)站點(diǎn)收集到的局部信息，各個(gè)站點(diǎn)

6、對(duì)自己的狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果屬于相鄰區(qū)域內(nèi)退避次數(shù)多的站點(diǎn)，就需要優(yōu)化調(diào)整減少退避時(shí)間長(zhǎng)度，并提高訪問(wèn)優(yōu)先級(jí)。DDoA算法能夠以很小的可靠性損失代價(jià)換來(lái)很高的性能提升，適用于對(duì)傳輸延遲有較高要求的應(yīng)用環(huán)境。PBDoA算法進(jìn)一步細(xì)分了區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，提高了算法對(duì)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)判斷的準(zhǔn)確性，對(duì)不同類型站點(diǎn)的退避時(shí)間縮減策略更有針對(duì)性，因此能夠保持性能的均衡增長(zhǎng)。
　　 ⑷在多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和傳輸技術(shù)上，為提高服務(wù)的性能、可靠性和能效比進(jìn)