[發明專利]基于雙層調度策略的多信道大數據項廣播調度方法

有效

• 申請號: 201410473490.7
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104270723B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 嚴軍;朱淵婧;張曉蓉;徐瑞芃
• 申請（專利權）人: 上海大學;國網河南省電力公司三門峽供電公司
• 主分類號: H04W4/06
• 分類號: H04W4/06;H04W28/16;H04W72/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明屬于數據傳輸通信技術，具體涉及一種基于雙層調度策略的多信道大數據項廣播調度方法。

背景技術

通過無線信道廣播數據，不僅可以克服移動無線通信的非對稱、低寬帶等劣勢；而且可支持大量移動設備同時高效訪問服務器端的數據庫，發送數據的代價與接收者數量基本無關。由于移動設備能耗有限，數據廣播可以減少其獲取數據電量的消耗。無線數據廣播是目前無線網絡傳輸數據的主流方式，廣播服務器通過公共信道發送數據，移動終端用戶偵聽廣播信道并及時下載自己需求的數據。

如何快速的獲取訪問數據和減少移動設備電量的消耗，是無線數據廣播研究的兩個關鍵。相應地，衡量廣播性能的兩個主要參數為：訪問時間（Access time）和調諧時間（Tuning time）。訪問時間指從用戶提出請求到得到請求數據所消耗的時間。調諧時間指從用戶提出請求到得到請求數據前監聽信道所消耗的時間。

目前主流的廣播調度算法有針對單數據項（每次用戶只請求一個數據項）的平坦調度（Flat Broadcast）、基于訪問概率的調度（Probabilistic based Broadcast）等。針對多數據項請求的有QEM調度算法、改進型QEM調度算法、GCM算法等。對多數據項的各調度算法而言，QEM算法是最早提出的詳細討論多數據項的廣播算法，相比隨機調度算法平均訪問時間減少了25%左右；改進型的QEM算法在任何情況下平均訪問時間都較QEM算法短，但復雜度較高；GCM算法在各種情況下平均訪問時間都較QEM算法長，但復雜程度較低。

多信道無線數據廣播指多個信道同時進行數據廣播。同單信道數據廣播相比，提高了效率，減少了訪問時間。雖然近年來已有許多研究者提出了一些多信道單數據項請求的數據廣播調度算法，如兩層調度策略（two level optimization scheduling algorithm，TOSA）。但是多信道下多數據項請求的調度還處于嘗試階段。針對數據長度較長的大數據項而言，若直接將該數據項視為一個整體，則會導致該大數據項在信道進行數據推送期間，若有其他用戶需求該數據項并開始監聽信道，則需等待至這次數據推送周期結束到下個周期開始推送該數據項，才能開始接收。不僅大大增加了調諧時間，同時也增加了訪問時間。

發明內容

本發明的目的是針對能耗受限的移動設備在非對稱無線網絡情況下如何高效、迅速地獲得含有大數據項的多數據項而提出一種基于雙層調度策略的多信道大數據項廣播調度方法。

為達到上述目的，本發明的構思是：

提出了針對數據項長度較長的大數據項進行分包預處理后，再利用信道分配算法將多個數據包進行信道分配。實現了在大數據項推送下，周期廣播數據期間有其他用戶實時需求數據時，分包應用使得用戶無需等待過長時間即可得到數據，減少了平均訪問時間。同時，實現了多信道多數據項的請求，通過減少了數據訪問沖突和信道跳轉減少了平均訪問時間。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種基于雙層調度策略的多信道大數據項廣播調度方法，包括大數據項數據分包、高層數據項信道分配、低層單信道數據項分配三個過程，具體步驟如下：

a、大數據項數據分包，包括如下步驟：

（a-1）、初始化，服務器端獲取所有請求數據的移動設備的唯一標識，要求每個移動設備擁有一個獨立的身份標識號；

（a-2）、服務器端獲取可用信道的總數計為K，并對所有信道進行編號，要求每個信道擁有一個獨立的編號；

（a-3）、服務器端獲取所有移動用戶訪問的數據項，總數計為N，并對所有數據項進項編號，要求每個數據項擁有一個唯一的編號；

（a-4）、依據步驟（a-2）各個信道的編號，獲取相對應的可用信道帶寬計為，其中；

（a-5）、依據步驟（a-3）各個數據項的編號，統計獲得各個數據項的被訪問概率計為p，以及各個數據項的數據包長度計為l；

（a-6）、依據各個可用信道的帶寬和各個數據項的數據包長度，判斷需求數據項中是否含有大數據項，若含有則需進行大數據項預分包處理，若無則直接依據信道分配法對各數據項進行信道分配；

（a-7）、依據最大可用信道的帶寬，對大數據項進行預分包處理，并對所有數據包進行編號，要求該數據項的各個數據包擁有一個唯一的標識，且編號含有該數據項的標識信息；

（a-8）、選取可用信道帶寬較大的信道，并預留該信道；

b、高層數據項信道分配，包括如下步驟：