多跳無線網絡中緩存分布與訪問調度研究.pdf

1、由于智能手機、平板電腦、筆記本電腦等便攜設備的大范圍使用以及現代人對各類多媒體數據應用和管理的強烈需求，使得無線網絡和數據存儲的市場持續(xù)快速增長。多跳無線網絡能夠為各類用戶提供方便快捷、低成本的數據信息訪問、共享、管理等服務。平臺的多樣性和無線網絡環(huán)境的復雜性對多跳無線網絡的數據傳輸來說是巨大的挑戰(zhàn)。研究發(fā)現已有的技術并不能適應和滿足用戶的新需求，傳統(tǒng)的緩存技術和訪問調度缺乏針對無線網絡的優(yōu)化。因此，針對多跳無線網絡中數據傳輸的特點進行

2、研究，以提供高性能、高可靠性和低能耗的數據傳輸服務是一項要求緊迫的任務。本研究主要內容如下：
　　 ⑴考慮整個多跳無線網絡系統(tǒng)的數據傳輸性能，提出了一種低訪問延遲的協作緩存策略：鄰接簇匯聚協作緩存策略。該策略將整個網絡系統(tǒng)劃分為互不重疊的多個簇，簇內節(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，避免出現緩存數據冗余，浪費有限的空間。而后在此基礎上進行擴展，利用鄰接簇的位置優(yōu)勢，擴大了節(jié)點的協

3、作范圍，依然保持較小的額外開銷。鄰接簇匯聚協作緩存策略可以提高數據訪問請求的緩存命中率，增加請求節(jié)點從鄰近節(jié)點獲得數據的成功率，顯著減少數據訪問延遲，達到提高系統(tǒng)數據傳輸性能的目的。在實際應用中很多無線節(jié)點依靠電池供電運行，系統(tǒng)需要盡可能地降低數據傳輸能耗，使節(jié)點設備可以運行更長的時間。通過減少數據傳輸的開銷，即減少多跳無線網絡中數據傳輸的中繼次數，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航圖挖掘節(jié)點間潛在聯系，分簇策略將網絡內節(jié)點劃分為互不重疊的簇，發(fā)掘各個簇中數據傳輸最活躍的節(jié)點，然后將其設為Cache 放置節(jié)點。策略HRCCache 能夠大幅度減少系統(tǒng)的總體開銷和數據訪問延時，提升緩存的使用效率，減少節(jié)點參與中繼傳輸的次數，且僅用一個服務器節(jié)點就可以滿足大量客戶端節(jié)點的數據訪問請求。因此該策略能有效地滿足多跳無線網絡對數據傳輸的性能和能耗要求。
　　 ⑶

5、使用802.11 協議的多跳無線網絡中，客戶端在訪問數據的過程中會遇到高延遲、低可靠性等問題，這是由標準DCF 不能有效利用時隙資源和數據訪問調度的不公平性導致的。針對這些問題，提出了兩種適合多跳無線應用環(huán)境的訪問調度算法：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的收集統(tǒng)計，并隨DSDV 路由協議在局部區(qū)域進行周期性更新。其主要思想是根據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)域內退避次數多的站點，就需要優(yōu)化調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用環(huán)境。PBDoA算法進一步細分了區(qū)域內的節(jié)點，提高了算法對節(jié)點狀態(tài)判斷的準確性，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在多跳無線網絡的數據訪問和傳輸技術上，為提高服務的性能、可靠性和能效比進