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一種新的基于虛擬隊(duì)列的無(wú)線多播網(wǎng)絡(luò)編碼調(diào)度策略

張瑞 占友 錢權(quán)

張瑞, 占友, 錢權(quán). 一種新的基于虛擬隊(duì)列的無(wú)線多播網(wǎng)絡(luò)編碼調(diào)度策略[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2020, 42(2): 503-510. doi: 10.11999/JEIT190059
引用本文: 張瑞, 占友, 錢權(quán). 一種新的基于虛擬隊(duì)列的無(wú)線多播網(wǎng)絡(luò)編碼調(diào)度策略[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2020, 42(2): 503-510. doi: 10.11999/JEIT190059
Rui ZHANG, You ZHAN, Quan QIAN. New Coding Scheduling Strategy Based on Virtual Queuein Wireless Multicast Network[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(2): 503-510. doi: 10.11999/JEIT190059
Citation: Rui ZHANG, You ZHAN, Quan QIAN. New Coding Scheduling Strategy Based on Virtual Queuein Wireless Multicast Network[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(2): 503-510. doi: 10.11999/JEIT190059

一種新的基于虛擬隊(duì)列的無(wú)線多播網(wǎng)絡(luò)編碼調(diào)度策略

doi: 10.11999/JEIT190059
基金項(xiàng)目: 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2018YFB0704400, 2018YFB0704404),新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)(2018B010113001)
詳細(xì)信息
    作者簡(jiǎn)介:

    張瑞:女,1981年生,副教授,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)編碼等

    占友:男,1993年生,碩士生,研究方向?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)編碼

    錢權(quán):男,1972年生,研究員,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全以及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析和大規(guī)模分布式領(lǐng)域中的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

    通訊作者:

    張瑞 ruizhang@shu.edu.cn

  • 中圖分類號(hào): TN919.31, TP393

New Coding Scheduling Strategy Based on Virtual Queuein Wireless Multicast Network

Funds: The National Key Research and Development Program of China (2018YFB0704400, 2018YFB0704404), The New Network Architecture and Key Technologies (2018B010113001)
  • 摘要:

    網(wǎng)絡(luò)編碼由于其傳輸效率高的特性,近年來(lái)在無(wú)線多播網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛的應(yīng)用。針對(duì)無(wú)線多播網(wǎng)絡(luò)中丟包自動(dòng)重傳效率低的問(wèn)題,該文提出一種新的基于虛擬隊(duì)列中數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間的編碼調(diào)度策略(CSAT)。在CSAT策略中,為了提高編碼效率,采用虛擬隊(duì)列來(lái)存放初始以及未被所有接收者接收到的數(shù)據(jù)包。考慮到隊(duì)列的穩(wěn)定性,CSAT策略按照一定的比率從主次隊(duì)列選擇發(fā)送;在次隊(duì)列發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí),結(jié)合了編碼和非編碼兩種方式,根據(jù)數(shù)據(jù)包到達(dá)隊(duì)列的先后,選取能夠使較多數(shù)據(jù)包參與編碼的方式發(fā)送。仿真結(jié)果表明,該文所提的CSAT編碼調(diào)度策略在有效提高了數(shù)據(jù)包傳輸效率的同時(shí),提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量并降低了平均等待時(shí)延。

  • 圖  1  虛擬隊(duì)列結(jié)構(gòu)模型

    圖  2  兩個(gè)接收者的虛擬隊(duì)列模型

    圖  3  不同條件下吞吐量的變化

    圖  4  不同輸入率下隊(duì)列的最大長(zhǎng)度

    圖  5  比較不同算法的最大輸入率隨著信道丟包率的變化

    圖  6  網(wǎng)絡(luò)中的編碼率和發(fā)包率與輸入率的關(guān)系

    圖  7  吞吐量、平均等待時(shí)延與輸入率和丟包率的關(guān)系

    表  1  3個(gè)接收者時(shí)的網(wǎng)絡(luò)編碼策略

    隊(duì)列編號(hào)Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6
    索引集合{1, 2, 3}{1, 2}{2, 3}{1, 3}}{1}{2}{3}
    NC01000000
    NC10000111
    NC20100001
    NC30010100
    NC40001010
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  2  CSAT調(diào)度策略流程

     輸入: 隊(duì)列Qi(0 ≤ i ≤ 6), QT ={Qi|0 ≤ i ≤ 6},主隊(duì)列為Q0,次隊(duì)列為Qi(1 ≤ i ≤ 6), $P_i^h $表示隊(duì)列Qi的隊(duì)首數(shù)據(jù)包,索引集合為I={Ri|1
    i ≤ 3}, $I_i^h $表示Qi隊(duì)首數(shù)據(jù)包的索引集合,Ri表示接收者i,編碼方式表示為NCk(1 ≤ k ≤ 4),主次隊(duì)列發(fā)送比為m/n,令flag1=
    0, flag2=0。
     輸出: ?每個(gè)隊(duì)列的最大長(zhǎng)度max(Qi),被所有接收者成功接收到的數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)num,每個(gè)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)的和sum。
     步驟 1 若QT 不為空,執(zhí)行步驟2;否則等待數(shù)據(jù)包的到達(dá);
     步驟 2 如果Q0不為空并且flag1<m,發(fā)送隊(duì)列Q0的隊(duì)首數(shù)據(jù)包$P_i^h $, flag1++,根據(jù)反饋消息更新該數(shù)據(jù)包的索引集合Ihi;否則跳轉(zhuǎn)步驟4;
     步驟 3 如果$I_i^h $集合為空,$P_i^h $數(shù)據(jù)包被成功接收,離開該隊(duì)列系統(tǒng);如果$I_i^h $={R1, R2, R3}, $P_i^h $數(shù)據(jù)包沒(méi)有被任何接收者接收,繼續(xù)停留
    隊(duì)列Qi,否則該數(shù)據(jù)包將根據(jù)其索引集合進(jìn)入其他隊(duì)列;
     步驟 4 如果次隊(duì)列非空并且flag2<n,選擇最先到達(dá)隊(duì)列的數(shù)據(jù)包$P_i^h $,尋找滿足該數(shù)據(jù)包的編碼方式集合{NCk|1 ≤ k ≤ 4},否則跳轉(zhuǎn)步驟1;
     步驟 5 如果有3個(gè)數(shù)據(jù)包參與編碼的編碼方式存在并且其它隊(duì)列與之編碼的數(shù)據(jù)包均存在,則以該編碼方式發(fā)送數(shù)據(jù)包$P_i^h $, flag2++;否
    則執(zhí)行步驟6;
     步驟 6 若其它隊(duì)列存在數(shù)據(jù)包與之編碼發(fā)送,則以該編碼方式發(fā)送數(shù)據(jù)包$P_i^h $, flag2++;否則,以非編碼的方式發(fā)送數(shù)據(jù)包$P_i^h $, flag2++;
     步驟 7 輸出各個(gè)隊(duì)列的最大長(zhǎng)度max(Qi),被所有接收者接收到的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)num以及每個(gè)時(shí)隙發(fā)送的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)和sum。
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  3  在不同的丟包率下達(dá)到的最大輸入率以及最優(yōu)的主次隊(duì)列發(fā)送比

    信道丟包率ε0.10.20.30.40.50.60.70.80.9
    主次比(m/n)9:18:28:27:36:45:57:37:37:3
    最大輸入率(λ)0.890.790.690.590.490.390.30.20.1
    下載: 導(dǎo)出CSV
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  • 加載中
圖(7) / 表(3)
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  • 被引次數(shù): 0
出版歷程
  • 收稿日期:  2019-01-22
  • 修回日期:  2019-07-24
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2019-09-17
  • 刊出日期:  2020-02-19

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