基于海事DTN组网的资源分配优化研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bailian121
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近几年来,海上的军事,贸易和科学研究等活动日趋频繁极大地促进了海上用户对提高海上网络效用的需求,但是面对海洋通信中变幻莫测的巨大干扰和海上设备难以维护的困境,在海上建立能满足需求的通信网络仍面临诸多挑战,而当务之急就是用户最关心的网络延迟问题和保证网络系统正常运行的能量问题。为了解决这两个问题,本文研究了一个基于李雅普诺夫优化并结合了休眠调度和机会传输的资源调度策略,以合理且高效的方案分配延迟容忍的海上无线网络中的资源,并使网络中的延迟与能耗达到平衡。为此,本文首先简单地建立了一个只关注数据传输的提前-滞后而忽略网络能耗的海上延迟容忍网络(delay tolerant networking,DTN),并通过算法验证了其合理性。其后,本文建立了相对复杂且详细的海上延迟容忍网络架构。在该网络中,一个架设在海上的DTN节点可以在其通信范围内,与通信船进行通信,该节点既可以发送数据给通信船,也可以接收来自通信船的数据。DTN节点的能量有限并可以从自然界采集可再生能量,但使该节点只能使用采集来的绿色能量。为了解决该问题,本文首先利用李雅普诺夫优化(Lyapunov optimization,LO)将这个问题转化为使能耗与延迟最小化的多目标优化问题。接着,为了进一步节省能量,本文结合了休眠调度和机会传输机制,提出了长期能耗最小化问题。为了解决该问题,本文基于LO制定了优化策略,在每一个时隙中使用凸优化算法计算出这个多目标问题理论上的最优解,并最终根据优化策略决定出符合系统实际情况的最优传输策略。本文提出的在线调度策略不需要提前知道关于未来要接收的数据和能量的信息。最后,数学分析和仿真结果都表明,本文提出的基于LO优化算法对于解决海上DTN网络中延迟与能耗的平衡问题有着令人满意的效果。
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