检索结果-南通市图书馆

作者：贾宇鹏山东大学

学位级别：硕士

在宽带无线数字通信系统中，影响信息高速传输的最主要的一类干扰是由信道的多径效应所引起的频率选择性衰落。频率选择性衰落表现为对某些频率成分的信号衰减严重，而对另外频率成分的信号则有较高增益，频率选择性衰落引起接收信号出... 详细信息

在宽带无线数字通信系统中，影响信息高速传输的最主要的一类干扰是由信道的多径效应所引起的频率选择性衰落。频率选择性衰落表现为对某些频率成分的信号衰减严重，而对另外频率成分的信号则有较高增益，频率选择性衰落引起接收信号出现符号间干扰，造成通信性能下降。克服频率选择性衰落的传统方法是在接收端采用均衡器或者采用直接序列扩频加Rake接收的方法，这两种方法在2G和3G蜂窝系统中发挥了重要作用。随着信息传输速率的进一步提高，以上方法在实现复杂度和性能方面都面临很多障碍，当前备受研究者关注的一项宽带传输新技术是以正交频分复用(OFDM)为代表的多载波调制(MCM)技术。多载波传输把数据流分解为若干个独立的子比特流，用这些低比特率的数据符号调制相应的子载波，从而构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。到目前为止OFDM作为核心技术已被多种有线或无线介入标准采纳。除此之外，本论文基于OFDM缺点的分析，采用理论分析和计算机仿真相结合的方法，对采用小波包、多小波包作为基函数的多载波调制系统作了深入研究，在多载波调制系统中对不同信道环境下的不同基(即傅立叶基、小波基、多小波基)方案进行了比较和探讨，最后还简单分析了小波包多载波CDMA系统性能。论文的主要工作包括：对无线信道特性进行了介绍和分析，考虑到无线信道与电波传输特性较为复杂，在不同的系统中差别较大，而且通信信号容易受到外来的干扰，要设计一个具有较高有效性与可靠性的无线通信系统需对无线信道加以充分考虑。从分析典型的OFDM技术入手，鉴于它强的频偏敏感性，引出了采用小波包做为子载波的多载波传输方案，即小波包多载波调制方案。建立了小波包多载波调制系统的数学模型，阐述了小波包的概念、计算方法以及函数空间分析。多小波理论是近几年来在小波理论基础之上发展起来的一种新的小波构造理论，它在构造方法上和标量小波非常相似，但是可以同时满足正交性、对称性、短支撑、高阶消失距等良好特性要求，而标量小波不能同时达到这些要求，我们以GHM多小波为例提出了多小波多载波调制方案，可以有效提高系统频带利用率。文中详细讨论多小波构造方法、多分辨率分析理论及多小波预处理方法。

关键词：多分辨率分析多载波调制 OFDM 多小波

基于Android的日程管理系统的设计与实现

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基于Android的日程管理系统的设计与实现

作者：朱丽娜山东大学

学位级别：硕士

近年来,随着移动互联网技术的迅速发展,智能手机的普及率迅速增长,2015年全球智能手机出货量为12.93亿部,其中,Android操作系统的市场份额已经达到82.6%。与此同时,随着人们生活节奏的不断加快,人们每天需要处理的任务也在不断增多,如... 详细信息

近年来,随着移动互联网技术的迅速发展,智能手机的普及率迅速增长,2015年全球智能手机出货量为12.93亿部,其中,Android操作系统的市场份额已经达到82.6%。与此同时,随着人们生活节奏的不断加快,人们每天需要处理的任务也在不断增多,如何才能保证在快节奏生活下将所有需要处理的任务都按时完成就成了摆在所有人面前的一个巨大的难题。通过对目前国内外Android应用市场中应用的调研,发现能够合理管理用户日程并且可以免费使用的应用是很少的,由此可以看出,开发一款基于Android系统的日程管理类应用的市场前景十分广阔。本文针对用户日程管理这一场景,对Android应用开发技术进行研究,不仅研究了Android开发中常用的下拉刷新技术和高级控件Navigation Drawer的使用方法,而且对Android系统源码级别的事件分发机制和View视图绘制机制进行了深入研究。在以上技术研究的基础上,设计和实现了一款C/S架构的日程管理系统,该系统包括服务端和供用户使用的Android客户端。Android客户端不仅提供给用户添加任务、任务列表、任务分享和导出任务到文件等基本功能,而且提供了任务过滤和任务同步这样的高级功能,保证用户可以通过本应用随时查看日程。首先,对目前国内外Android应用市场中日程管理类的应用进行调研,研究这类应用已经实现的功能,并对这些功能的实现方式进行深入的研究和对比,总结这类应用的优缺点和用户急需但是尚未实现的功能。在此调研的基础上,对本文的日程管理系统进行用户需求分析和功能需求分析,规划出本论文中的日程管理系统应该具有的功能,并对这些功能的实现方式进行优选,选择用户体验最好的一种实现方式。然后,根据需求分析中规划的功能,具体设计本系统的总体架构、客户端总体架构、客户端各个功能模块应该实现的功能以及各个功能模块之间的联系,在此基础上,对应用的各个模块进行了具体实现。其中,添加任务时可以为任务设置子列表和标签两个附属信息,这两个信息十分有利于任务的分类划分和过滤筛选。任务列表模块默认显示用户添加的所有任务,也可以根据用户在任务过滤模块指定的规则来过滤任务列表,只显示符合过滤规则的任务。鉴于国内外网络状况和用户使用习惯的不同,针对任务同步这一功能,创新性的采用两种方式进行实现,国内版本使用Bmob移动后端服务来实现,国外版本则借助第三方应用Dropbox来实现。任务分享、导出和应用设置等功能的实现,更加提高了本应用的实用性。Robotium功能测试和Monkey压力测试的通过保证了本应用的稳定性。针对快节奏生活方式下用户不断增长的日程管理需求,本文对AAndroid应用开发技术进行研究,设计和实现了一款基于Android的日程管理系统。该系统中的Android客户端可以保证用户随时查看日程,当用户常用的Android设备不在身边时,可以通过其他的Android设备同步服务端的任务列表到本地来查看,保证用户任务得到及时有效的处理。经过用户的使用测试,本日程管理应用可以满足用户需求,达到了预期设计的功能效果,并在一定程度上提高了用户的工作和学习效率。

关键词： Android 日程管理数据同步

H.264高清编码系统的设计与验证系统研究

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H.264高清编码系统的设计与验证系统研究

作者：王少伟山东大学

学位级别：硕士

H.264是由ISO/IEC和ITU合作制定的新一代视频编码标准。相比MPEG视频压缩标准,在同样的图像质量情况下,能大幅度地提高压缩比。这使得H.264在实时视频通信、广播电视、视频存储播放等领域中得到广泛的应用。作为目前较为先进的视频... 详细信息

H.264是由ISO/IEC和ITU合作制定的新一代视频编码标准。相比MPEG视频压缩标准,在同样的图像质量情况下,能大幅度地提高压缩比。这使得H.264在实时视频通信、广播电视、视频存储播放等领域中得到广泛的应用。作为目前较为先进的视频编码标准,H.264采用了具有较高的压缩效率、较高复杂度的编码算法,单纯靠软件很难实现高清视频的实时编码,需要对其编解码算法进行硬件加速,达到对高清视频的实时编码。本文设计并实现了基于软硬件协同设计方法的H.264高清编码器系统,并搭建了FPGA系统验证平台对H.264高清编码器系统进行了原型验证。 H.264高清编码器的设计主要分为软件部分、硬件部分和外存。各部分之间通过总线进行连接,其中软件和硬件、软件和外存之间通过APB总线连接,而硬件和外存之间是通过AXI总线进行连接的。通过建立一个仿真系统对H.264高清编码系统的功能和性能进行仿真,采用了CRV的方法来提高验证的功能覆盖率。仿真结果表明此编码器系统能够以32fps的帧频对1024X768的图像帧进行编码,完全满足实时编码的要求。 H.264高清编码器FPGA验证系统采用的是Xilinx virtex-6型FPGA。软件部分运行在一个内嵌可编程的32位微处理器MicroBlaze软核上,外存用片上BRAM来代替并挂到MicroBlaze软核所使用的PLB总线上,硬件部分和软件部分互联以及硬件部分和外存互联所使用的AMBA,总线以自定义IP的形式通过Xilinx提供的IPIF挂到PLB,总线上,从而实现了软件、硬件以及外存的互联,实现了FPGA原型验证环境的搭建。Xilinx嵌入式开发系统EDK生成相应的驱动函数,根据驱动函数完善FPGA软件的设计。用Xilinx ISE自带的综合工具XST进行综合、布局布线、生成二进制下载文件并把其下载到FPGA里,基于Xilinx SDK进行软硬件协同仿真。验证结果证明FPGA编码生成的结果与X264软件参考模型编码的结果完全一致,从而达到完成H.264高清编码系统及其FPGA原型验证的研究目的。

关键词： H.264高清编码器软硬件划分软硬件协同仿真环境 FPGA

基于软件无线电的MIMO实时平台研制及相关技术研究实现

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基于软件无线电的MIMO实时平台研制及相关技术研究实现

作者：杜旭山东大学

学位级别：硕士

MIMO已成为新一代通信系统的核心技术,得到了WIFI、WiMax等标准的支持。它利用多个天线进行收发能在不增加频谱带宽的情况下,提高无线通信系统的通信容量和通信质量。而目前,对MIMO一系列关键算法的研究许多都停留在理论或者计算机仿真... 详细信息

MIMO已成为新一代通信系统的核心技术,得到了WIFI、WiMax等标准的支持。它利用多个天线进行收发能在不增加频谱带宽的情况下,提高无线通信系统的通信容量和通信质量。而目前,对MIMO一系列关键算法的研究许多都停留在理论或者计算机仿真阶段。因此有必要研制一套真实的MIMO系统平台,来验证算法在真实环境中的正确性、可靠性。近年来,国内外不断涌现出用于评估和验证MIMO关键技术的实验平台。这些实验平台主要分为非实时平台和实时平台两种。非实时平台针对现有的无线通信算法验证仅使用简化的无线信道仿真所带来的问题,提供一种具有真实信道环境的测试平台。研究人员可以通过互联网访问服务器,将计算机仿真后的数据通过无线网络进行传送和接收,来验证算法在真实信道环境下的性能。这种平台开发周期短,具有很好的灵活性和开放性,但是数据传输速率低、实时性差。而实时平台是在非实时平台基础上进行开发的,一般采用FPGA或者IC设计来完成,对开发人员的硬件背景和技术背景要求都很高。除了真实的信道环境,实时平台引入了更多的真实系统参数,具有更高的容量和数据传输速率。因此这种实时平台的开发周期更长,开发成本也很高,灵活性差,不适合研究机构进行教学实验与开发。因此,本文提出了一种基于软件无线电的MIMO实时平台。本平台利用软件无线电的思想,以DSP和FPGA的混合开发板为依托,通过软件编程来实现MIMO系统的各种功能。本平台在设计中将基带处理放在DSP板来完成,高速复杂的中频处理采用FPGA来完成。本设计将整个MIMO系统分为几个主要的处理模块,如调制解调模块,编译码模块,上下变频模块,同步模块,信道估计模块等。不同的模块执行不同的任务来完成相应的算法处理,通过各个任务模块之间的数据传输来实现整个MIMO系统通信过程。为了缩短开发周期,我们利用Systemgenerator提供的IP核来搭建中频处理系统模型,省去了底层开发的麻烦。本平台为方便研究人员使用,将常用算法封装起来,为用户提供可选窗口,使用户能够集中精力进行理论验证和性能评估。同时也为使用者预留了模块接口,用户可以搭建自己的任务模块,只需提供相应的接口参数便能享用整个系统资源。本文提出的实时平台在保证高的数据传输速率和系统容量的同时,既可以为理论研究人员提供更加真实的验证环境,又可以为开发人员提供灵活的算法实现接口,而且整个系统的开发周期也大大缩减了,很适合在研究机构中推广和使用。

关键词： MIMO 软件无线电实时

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GSM网络优化中关于阻塞的解决与实现

GSM网络优化中关于阻塞的解决与实现

作者：杜援山东大学

学位级别：硕士

自90年代以来,通信业已成为全球增长最快的朝阳产业之一,并逐渐取代传统汽车工业的地位,有望在21世纪初成为全球第一产业。然而通信行业赖以发展的就是它的网络资源。不论是传统的固定话音业务还是移动通信业务,甚至现在发展势头异常迅... 详细信息

自90年代以来,通信业已成为全球增长最快的朝阳产业之一,并逐渐取代传统汽车工业的地位,有望在21世纪初成为全球第一产业。然而通信行业赖以发展的就是它的网络资源。不论是传统的固定话音业务还是移动通信业务,甚至现在发展势头异常迅猛的数据业务,都离不开网络。因此,如何能够建设一个好的网络是通信业能否得到好的发展首先要考虑的因素。话务阻塞是移动通信网络当中一个非常重要的问题,阻塞会严重影响网络质量,造成手机不能接入网络,经常的阻塞会严重影响网络声誉,降低用户对运营商的信任和忠诚度,长此以往,将会失去大量客户,造成企业直接的经济损失。因此解决GSM网络中的话务阻塞是网络优化、网络形象建设、企业健康发展的重要环节。合理的工程规划,充分利用设备投资,是一切网络优化手段的基础。合理调配现网设备,充分利用网络资源,可以有效节省投资,是网络优化的途径。网络参数调整：如调整小区选择、小区重选和切换关系,启用小区负荷分担及双频网络等的参数修改,使小区话务吸收能力得到提高,从而提升网络的话务容量,是本文所重点阐述的关于阻塞的解决途径。本文以GSM的相关原理和技术规范为理论基础,以济南网络为例,在工程实践基础上对无线网络话务阻塞问题的解决方法进行了研究。本文共分为五章：第一章简要介绍了移动通信的发展史,并对数字移动通信系统进行了简单描述,提出了本文的主要工作。第二章引入了网络优化的概念,介绍了优化目标和方法以及网络优化的工具。第三章主要是本人依据网络优化人员的经验和工程实践,得出一些解决话务阻塞的方法,论文中,结合济南的网络实际提出比较常用的,比较广泛的方法。第四章依据济南网络的具体情况,总结提出了解决阻塞的特殊方法—叠加扇区式扩容第五章总结与展望。通过这些方法的研究与应用,不仅解决了无线网络的阻塞,提高了网络资源利用率,提高了网络指标,同时增加了客户对中国联通移动网络和企业本身的满意度与忠诚度,该论文希望能够对济南联通移动通信网络在网络性能的整体提高方面起到一个指导性的作用。

关键词： GSM 移动通信网络优化网络阻塞

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GoTa数字集群系统的话务优化分析

GoTa数字集群系统的话务优化分析

作者：刘晓峰山东大学

学位级别：硕士

专业移动通信是移动通信的重要组成部分,市场十分广阔。集群移动通信系统是专业移动通信系统发展的高级阶段。数字化对集群系统带来的好处正如蜂窝系统数字化一样。目前应用广泛的数字集群系统有iDEN系统、TETRA系统、GT800系统和GoTa... 详细信息

专业移动通信是移动通信的重要组成部分,市场十分广阔。集群移动通信系统是专业移动通信系统发展的高级阶段。数字化对集群系统带来的好处正如蜂窝系统数字化一样。目前应用广泛的数字集群系统有iDEN系统、TETRA系统、GT800系统和GoTa系统。数字集群通信系统与模拟集群通信系统相比,可望得到更丰富的业务种类、更强的抗干扰能力、更好的保密性、更高的频谱利用率等。本文介绍了基于GoTa的数字集群通信系统的基本工作原理及话务模型,GoTa系统是一种基于CDMA的数字集群通信系统,本课题就是在实际工作中,通过细致的需求分析、现场勘察、规划情况交流,为了提升网络质量而展开的。目的是通过不断学习,以提高网络通话质量为契机,通过对各种统计数据和全面的测试数据进行分析找出影响功能质量的结症所在,进行全网的系统性调整,从整体上使基于EDMA的数字集群网络质量达到一个新的水平。从而实现优化目标,使网络达到目前规模下最优的性能和质量。由于我国数字集群移动通信系统的研究和开发工作,尚处在学习和跟踪国外技术的阶段,技术力量不足,试验系统正在运行或拟建中,许多关键技术仍处在研究过程中,大型商用系统的规划、建设、运营可借鉴的经验很少。本文共分为五章:第一章绪论简要介绍数字集群系统的特点、发展,并对典型的数字集群通信体制进行了比较和分析;第二章首先详细介绍GoTa集群系统的网络结构、组网方式,并对其接口协议进行了具体分析;第三章主要介绍了基于GoTa系统的话务模型及分析;第四章在前一部分的基础上,对优化改进和提高进行具体描述,并通过测试和结果分析说明了该改进规划方案的可行性。

关键词：数字集群移动通信系统 GoTa集群系统话务优化

宽带移动通信中多载波调制系统的不同基方案研究

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宽带移动通信中多载波调制系统的不同基方案研究

作者：高新颖山东大学

学位级别：硕士

近年来受到人们广泛关注的一项宽带传输新技术是以正交频分复用(OFDM)为代表的多载波调制(MCM)技术。多载波传输把数据流分解为若干个独立的子比特流,用这些低比特率的数据符号调制相应的子载波,从而构成了多个低速率符号并行发送的传... 详细信息

近年来受到人们广泛关注的一项宽带传输新技术是以正交频分复用(OFDM)为代表的多载波调制(MCM)技术。多载波传输把数据流分解为若干个独立的子比特流,用这些低比特率的数据符号调制相应的子载波,从而构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。众所周知,OFDM是多载波传输方案的实现方式之一,到目前为止已被多个无线标准及协议采纳。除此之外,本论文基于OFDM缺点的分析,在多载波调制系统中提出了采用小波作为基函数的思想,采用理论分析和计算机仿真相结合的方法,对采用小波包函数的多载波调制系统作了深入研究,在多载波调制系统中对不同信道环境下的两种不同基(即傅立叶基和小波基)方案进行了比较和探讨,最后还分析了多载波传输在多天线中的应用。论文的主要工作包括: 1.从分析典型的OFDM技术入手,鉴于它强的频偏敏感性,引出了采用小波包函数作为子载波的多载波传输方案,即小波包多载波调制方案。建立了小波包多载波调制系统的数学模型,阐述了小波包的概念、计算方法以及函数空间分析;在该系统中对应OFDM中的快速傅立叶变换(FFT)给出了离散小波包变换(DWPT),总结出该系统的优缺点。 2.双通道滤波器组是离散小波包变换中的关键组成部分。本论文详细分析了三大类小波系的特点,以及所产生滤波器组的特性;在固定尺度的小波包多载波调制中,讨论了不同类型的小波基函数对系统可靠性的影响,给出选用小波基的依据和原则。 3.在多载波调制的大框架下,由傅立叶变换的等带宽特性和小波包变换的变带宽特性,讨论了傅立叶基和正交小波基在不同信道下系统性能以及计算复杂度的差异。 4.当采用图像信源时,在小波包多载波系统中引入了将编码和调制相结合的MLC方案,同时通过对PSNR值的理论分析提出了一种比特级数据分割方法,将二者结合得到了最佳的图像传输方案。另外,把信道的衰落特性和小波包的分解结合起来优化,给出自适应小波包的优选算法,能够有效的降低无线信道干扰。 5.在多天线传输系统(MIMO)中,着重讨论了闭环的MIMO-OFDM系统

关键词：多载波调制 OFDM 小波包多载波调制自适应闭环MIMO-OFDM

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现代通信技术在水利调度系统中的应用

现代通信技术在水利调度系统中的应用

作者：郑顺祥山东大学

学位级别：硕士

本文介绍了通信技术在水利系统的发展历史。并从实际水利工程出发,研究了现代通信技术在水利调度系统中的应用新方法。研究目的是设计一套以现代通信技术为核心的大型调水工程调度运行管理系统,解决国内大型调水工程技术不断发展与调... 详细信息

本文介绍了通信技术在水利系统的发展历史。并从实际水利工程出发,研究了现代通信技术在水利调度系统中的应用新方法。研究目的是设计一套以现代通信技术为核心的大型调水工程调度运行管理系统,解决国内大型调水工程技术不断发展与调水工程调度运行管理手段相对发展滞后这一矛盾。以现代通信技术为核心新型调水工程调度运行管理信息系统,可以实时掌握沿线各控制性建筑物(泵站、水库、分水口门、各节制闸、倒虹吸工作闸、渠首、河道穿越枢纽等)、省市县界交水断面、干线水文站的水量、水位、水质、工程运行工况等调水信息,实现对调水沿线各控制性建筑物等的远程监控、集中监督和统一管理,为各级管理部门之间提供决策会商支撑环境,为各级生产部门提供各种信息服务,为企业管理提供电子化办公环境,保证调水工程安全、可靠、长期、稳定的经济运行,实现安全调水、精细配水、准确量水,完成合理调配区域内水资源、充分发挥调水工程的经济和社会效益的目标。文章重点对面向应用的计算机网络系统和面向数据的通信系统进行了研究。计算机网络系统方面提出了分层分组组建网络的方法,以满足工程地理位置和业务需求。通信系统方面选择了基于SDH(同步数字传输)的MSTP(Multi-Service Transfer Platform)技术作为组网核心。通过系统的建设,工作人员可以实时了解重要工程现场的水情调度等状况,便于集中监督和统一管理,有利于管理人员根据实际情况及时作出正确决策,对保障工程运行安全、减少或杜绝灾害事故的发生,有着巨大的现实意义和经济意义。

关键词：计算机网络分层分组组网通信系统 SDH MSTP

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基于MIMO实时平台的音视频传输设计

基于MIMO实时平台的音视频传输设计

作者：贾会超山东大学

学位级别：硕士

MIMO-OFDM通信系统因其具有高速的传输速率以及减轻多径衰落、消除共道干扰、节约发射功率等多种性能成为在下一代无线通信系统的核心技术之一。它利用多个天线进行收发,能在不增加频谱带宽的情况下提高无线通信系统的通信容量和通信质... 详细信息

MIMO-OFDM通信系统因其具有高速的传输速率以及减轻多径衰落、消除共道干扰、节约发射功率等多种性能成为在下一代无线通信系统的核心技术之一。它利用多个天线进行收发,能在不增加频谱带宽的情况下提高无线通信系统的通信容量和通信质量。现代社会,多媒体无线通信已经成为人们获取信息的主要方式。人们希望无论何时何地都能够获得多媒体信息,从而使得实现多媒体信息无线传输成为人们的研究热点。但是目前无线通信网络的数据传输速率无法满足多媒体无线传输的要求,因此上述提到的MIMO-OFDM技术成为解决该问题的最有效途径之一。本论文基于MIMO-OFDM实时平台,在PC机上实现了对多媒体的处理,并通过该平台实现了无线传输。主要包括以下几个方面：第一：研究了多媒体处理的流程,设计了多媒体处理的模块：多媒体信息采集模块、多媒体信息压缩模块、多媒体信息打包模块、多媒体信息解包模块、多媒体信息解压缩模块和多媒体信息回放模块。第二：研究了开发环境（Visual C++）下的各种多媒体处理接口函数以及摄像头驱动原理,并在此基础上,实现了对PC机多媒体处理终端的设计第三：研究了PC机同MIMO-OFDM实时平台中所用硬件SUNDANCE开发板间的接口。通过实验,测得二者之间的数据传输速率。并结合SUNDANCE开发板自身的特性,通过PC机实现了对SUNDANCE开发板的控制以及PC机上多媒体数据同开发板间数据的传输。第四：针对环境对无线信道的影响,提出了一种自适应码率调整算法。在该算法中,我们根据信道的性能来实时调整多媒体信源的输出码率,以保证接收端多媒体数据的实时流畅的显示和回放。实验结果表明,本文实现的通过MIMO-OFDM平台的多媒体传输能够有效地实现多媒体的实时通信。

关键词： MIMO-OFDM技术无线实时传输多媒体处理自适应码率调整算法

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雾计算环境下的资源缓存机制研究

雾计算环境下的资源缓存机制研究

作者：赵晟伟山东大学

学位级别：硕士

当今社会,云计算技术得到广泛应用的同时也暴露出了一系列的问题,一个比较突出的问题是时间延迟大而带来服务质量的下降。首先,云计算的计算与存储集中在云数据中心,数据在网络边缘的终端设备和云数据中心之间传输距离长,带来时间延迟;... 详细信息

当今社会,云计算技术得到广泛应用的同时也暴露出了一系列的问题,一个比较突出的问题是时间延迟大而带来服务质量的下降。首先,云计算的计算与存储集中在云数据中心,数据在网络边缘的终端设备和云数据中心之间传输距离长,带来时间延迟;其次,大量任务的传输和执行也带给网络带宽和云数据中心庞大的负载压力,导致时间延迟增加。Cisco于2011年提出了雾计算的概念,将云计算的计算与存储扩展到网络的边缘,网络边缘的设备承担部分计算与存储任务,从而可以缩短传输距离、减轻网络带宽和云数据中心的负载压力,降低时间延迟。另外,缓存技术也是网络中用来降低时间延迟的重要方法。本文针对云计算存在的时间延迟大的问题,将雾计算与缓存结合起来,提出了一种雾计算环境下的资源缓存机制,研究工作主要包括四个方面。首先设计了雾计算环境下的资源缓存系统,该系统分为两个部分——管理端与雾节点集群。雾节点集群由多台终端设备作为雾节点组成,负责缓存资源。管理端是整个缓存系统的控制核心,包括元数据管理模块、负载评估模块、缓存置换模块、缓存有效性校验模块和缓存存入模块。负载评估模块主要根据本文提出的负载均衡算法得到雾节点的负载权值并排序,元数据管理模块主要管理缓存到雾节点集群的资源的元数据,缓存有效性校验模块主要负责保证缓存资源的新鲜度,缓存置换模块主要负责当缓存系统空间不足时根据本文提出的最优缓存价值置换算法进行资源置换,缓存存入模块负责将资源以分布式多副本的形式缓存到雾节点集群中。其次为保证缓存系统的鲁棒性和降低时间延迟,本文提出了一种综合电源、交换机、剩余物理缓存容量的分布式多副本存入策略;为了均衡雾节点集群负载以降低时间延迟,提出一种综合CPU利用率、内存利用率、IO利用率、带宽利用率和硬件指标的负载均衡算法用于选取雾节点响应读取缓存请求。之后本文提出了一种最优缓存价值置换算法,算法思想是当雾节点集群剩余缓存空间不足时,根据资源访问频率、资源大小、资源剩余有效期占比来计算资源的价值量,然后根据资源的价值量选取资源进行置换,保证置换后缓存资源的价值量之和最大。最后通过对不同大小网络资源的并发访问测试,验证了本文提出的分布式多副本的存入策略和缓存读取时所用负载均衡算法在降低时延、均衡负载方面的有效性;并且通过真实web日志进行时延和字节命中率测试,验证了本文最优缓存价值置换算法在缓存置换方面的可行性。通过测试实验表明,本文提出的雾计算环境下的资源缓存机制可以有效降低时间延迟,提升服务质量。

关键词：雾计算缓存分布式多副本负载均衡算法最优缓存价值置换算法