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

1、由于智能手機、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)代人對各類多媒體數(shù)據(jù)應(yīng)用和管理的強烈需求，使得無線網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)存儲的市場持續(xù)快速增長。多跳無線網(wǎng)絡(luò)能夠為各類用戶提供方便快捷、低成本的數(shù)據(jù)信息訪問、共享、管理等服務(wù)。平臺的多樣性和無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性對多跳無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸來說是巨大的挑戰(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)和訪問調(diào)度缺乏針對無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。因此，針對多跳無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c進行

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)是一項要求緊迫的任務(wù)。本研究主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴考慮整個多跳無線網(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。該策略將整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分為互不重疊的多個簇，簇內(nèi)節(jié)點可以隨時同步更新簇的Clusterfile 文件，保證各節(jié)點緩存空間的有效使用，避免出現(xiàn)緩存數(shù)據(jù)冗余，浪費有限的空間。而后在此基礎(chǔ)上進行擴展，利用鄰接簇的位置優(yōu)勢，擴大了節(jié)點的協(xié)

3、作范圍，依然保持較小的額外開銷。鄰接簇匯聚協(xié)作緩存策略可以提高數(shù)據(jù)訪問請求的緩存命中率，增加請求節(jié)點從鄰近節(jié)點獲得數(shù)據(jù)的成功率，顯著減少數(shù)據(jù)訪問延遲，達到提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸性能的目的。在實際應(yīng)用中很多無線節(jié)點依靠電池供電運行，系統(tǒng)需要盡可能地降低數(shù)據(jù)傳輸能耗，使節(jié)點設(shè)備可以運行更長的時間。通過減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_銷，即減少多跳無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^次數(shù)，可以達到降低節(jié)點能耗的目的。針對這些問題，
　　 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)點間潛在聯(lián)系，分簇策略將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點劃分為互不重疊的簇，發(fā)掘各個簇中數(shù)據(jù)傳輸最活躍的節(jié)點，然后將其設(shè)為Cache 放置節(jié)點。策略HRCCache 能夠大幅度減少系統(tǒng)的總體開銷和數(shù)據(jù)訪問延時，提升緩存的使用效率，減少節(jié)點參與中繼傳輸?shù)拇螖?shù)，且僅用一個服務(wù)器節(jié)點就可以滿足大量客戶端節(jié)點的數(shù)據(jù)訪問請求。因此該策略能有效地滿足多跳無線網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅芎湍芎囊蟆?br>　　 ⑶

5、使用802.11 協(xié)議的多跳無線網(wǎng)絡(luò)中，客戶端在訪問數(shù)據(jù)的過程中會遇到高延遲、低可靠性等問題，這是由標(biāo)準(zhǔn)DCF 不能有效利用時隙資源和數(shù)據(jù)訪問調(diào)度的不公平性導(dǎo)致的。針對這些問題，提出了兩種適合多跳無線應(yīng)用環(huán)境的訪問調(diào)度算法：訪問延遲動態(tài)優(yōu)化算法DDoA和性能均衡動態(tài)訪問優(yōu)化算法PBDoA。DDoA和PBDoA 加入了站點競爭退避次數(shù)的收集統(tǒng)計，并隨DSDV 路由協(xié)議在局部區(qū)域進行周期性更新。其主要思想是根據(jù)站點收集到的局部信息，各個站點

6、對自己的狀態(tài)進行判斷，如果屬于相鄰區(qū)域內(nèi)退避次數(shù)多的站點，就需要優(yōu)化調(diào)整減少退避時間長度，并提高訪問優(yōu)先級。DDoA算法能夠以很小的可靠性損失代價換來很高的性能提升，適用于對傳輸延遲有較高要求的應(yīng)用環(huán)境。PBDoA算法進一步細(xì)分了區(qū)域內(nèi)的節(jié)點，提高了算法對節(jié)點狀態(tài)判斷的準(zhǔn)確性，對不同類型站點的退避時間縮減策略更有針對性，因此能夠保持性能的均衡增長。
　　 ⑷在多跳無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訪問和傳輸技術(shù)上，為提高服務(wù)的性能、可靠性和能效比進