多级门限服务与完全服务的离散时间优先级轮询系统研究

作     者：木文浩 

作者单位：云南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：保利勇

授予年度：2017年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 07[理学] 070105[理学-运筹学与控制论] 0701[理学-数学] 

主      题：两级轮询系统 区分优先级业务 闸门式服务 平均等待时间 平均排队队长 

摘      要：轮询系统作为一种周期性的服务资源动态调度分配方式,具有周期性和高可靠性的特点。轮询调度策略广泛应用于通信、工控、生产和交通等社会领域。当前,随着泛在网络的发展,网络系统服务能力除了应对终端数目剧增、传送数据量急剧增大、区分业务多样性和实时性保障等变化外,更强调了满足系统整体服务能力的可迁移、可伸缩和对不同个体的弹性服务需求方面。如何设计出高效的轮询控制机制应对上述变化是一个有价值的课题研究方向。同时,结合实际问题应用轮询系统模型对通信网络进行深入研究,可以量化分析网络系统性能和服务质量。因此,深入对轮询系统的结构优化和服务方式改进是目前国内外学者的研究热点。在系统解析门限、多级门限、完全和门限-完全两级优先级服务轮询系统理论模型和仿真实验的基础上,从优化与改进查询顺序、服务策略和服务顺序三个基本要素入手,以满足泛在网络发展中弹性可控服务和区分优先级业务为目的,本文构建了一种基于闸门式多级门限服务的两级优先级轮询系统,即在把站点按优先级高低划分为中心和普通两种级别的基础上,服务器轮询各个站点过程中对中心站点采用完全服务策略,而对普通站点采用可调控门限服务次数的闸门式服务策略。按照信息分组到达、服务器提供服务和转移三个相互衔接的随机过程把系统构建成N维随机变量的排队模型,并对系统状态变量的概率母函数求二阶偏导后组成迭代方程组,求解后得到了系统中心站点与普通站点的平均排队队长、平均循环周期以及平均等待时间等关键指标的精确解析。最后,对该模型进行了计算机仿真实验,其实验结果与理论计算结果相一致,结果表明系统在周期性服务高低优先级站点的基础上,通过改变服务方式来调控站点获得服务资源大小的能力,增加了系统的灵活性。理论分析结果诠释了轮询排队系统中门限-完全到完全-完全服务方式的完整演进过程,填补了轮询系统理论研究的空白。