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应用光学 2012年第1期33卷 210-215页

作者：韩志钢徐东华陆红强陆航研究所北京101121 西安应用光学研究所陕西西安710065

为了评估大气湍流对机载激光通信系统的影响,理论分析和数值计算了机载激光通信链路中传输光场的二阶特性,包括接收光斑尺寸、光斑偏移量、光束相干半径、光束到达角起伏。计算结果表明:大气湍流对空间激光通信系统的影响主要在低空对流... 详细信息

为了评估大气湍流对机载激光通信系统的影响,理论分析和数值计算了机载激光通信链路中传输光场的二阶特性,包括接收光斑尺寸、光斑偏移量、光束相干半径、光束到达角起伏。计算结果表明:大气湍流对空间激光通信系统的影响主要在低空对流层,并随着机载平台高度的增加而降低。由于受到低空大折射率结构常数的影响,上行链路的接收光斑尺寸、光斑漂移量比下行链路大。下行链路光束到达角抖动比上行链路大,其值为若干μrad。提出的模型及计算结果,可以为机载激光通信系统设计及性能评估提供参考。

关键词：激光通信大气湍流相干半径光斑尺寸到达角起伏二阶特性

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离散时间并行优化完全服务轮询排队系统二阶特性解析

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作者：葛俊阳云南大学

学位级别：硕士

轮询系统是一种公共服务资源动态调度策略,具有无冲突、高效率和强稳定性的特点。轮询系统在智能交通调度、无线通信网络、时间敏感性网络、车联网和计算机网络等领域广泛应用。随着通信系统的规模性部署与广泛商用,网络中接入的数据量... 详细信息

轮询系统是一种公共服务资源动态调度策略,具有无冲突、高效率和强稳定性的特点。轮询系统在智能交通调度、无线通信网络、时间敏感性网络、车联网和计算机网络等领域广泛应用。随着通信系统的规模性部署与广泛商用,网络中接入的数据量和业务种类正呈现爆炸式增长。特别是,通信网络新增的业务场景,如虚拟现实、工业互联网、天地一体化网络等对时延、功耗、接入设备的数量和可靠度等重要指标也提出了更高的要求。随着社会中各种应用的不断更新,通信网络的理论及技术难题接踵而来。在密集站点和海量数据流量情况下,如何保证系统的整体效能是急需解决的问题之一。轮询系统是由一个服务器和个队列组成,其运行方式是个队列有序接入和周期性访问服务器。基于数理解析方面轮询系统是由维随机变量构成的复杂系统,对维随机变量求解一阶偏导数和二阶偏导数是非常困难的,这也是本研究难点所在。特别是,随着国内外学者对轮询系统不断深入研究,导致轮询系统的控制过程越来越复杂,系统的数学解析过程变得更加困难。轮询系统是一种多变量控制的非线性系统,随着顾客到达率的增加系统性能呈现出非线性的急剧变化趋势。因此,精确解析出系统特性指标对轮询系统的研究具有极大的指导意义。针对提高传统完全服务轮询系统服务效率的问题。本论文首先阐述了传统完全服务方式轮询系统的调度控制特点,进一步从数理分析中发现服务器查询转移过程在整个流水线式的周期性操作中对系统性能的影响较大,并行优化处理服务器服务和转移两个控制流程能较好的改善系统服务效率。因此,本论文提出了离散时间并行优化完全服务轮询系统。利用排队论和马尔科夫链对系统进行数理建模。根据概率母函数理论,构建出维随机变量的系统状态变量方程,并完整的解析出一阶性能指标平均排队队长和平均查询周期以及二阶性能指标平均等待时延的数学表达式。然后,通过计算机仿真实验得到统计分析结果与理论计算值基本一致。不仅验证了公式推导的正确性,而且从仿真图可以明显看出新提出的轮询系统的队长、周期和时延相比传统完全服务轮询系统都有了明显的改善。随着顾客到达率的增加,这种趋势更加明显,符合系统改进的初衷。最后,基于高可靠性保障的需求,将新提出的轮询系统应用到时间敏感性网络调度算法中,构建了系统数理分析模型,并通过对数理公式的推导得到系统的主要参数指标。从实验分析结果来看,改进后的轮询调度策略不仅可以保障时间敏感性网络稳定传输,而且可以提高网络整传输效率。

关键词：轮询系统并行优化完全服务平均排队队长平均等待时延二阶特性时间敏感性网络

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完全门限优先级服务的并行优化轮询控制系统二阶特性解析

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作者：马若飞云南大学

学位级别：硕士

轮询是一种公共服务资源动态调度策略。因其自身具有有序接入和周期性访问控制方式使得轮询系统具有高可靠性的特点。轮询系统多被应用于无线通信网络、服务器集群负载均衡、智能交通调度、经济发展预测、工业生产调度、远程医疗和微震... 详细信息

轮询是一种公共服务资源动态调度策略。因其自身具有有序接入和周期性访问控制方式使得轮询系统具有高可靠性的特点。轮询系统多被应用于无线通信网络、服务器集群负载均衡、智能交通调度、经济发展预测、工业生产调度、远程医疗和微震监测等领域。伴随顾客数量剧增的同时,网络平台、服务方式和新兴业务不断推陈出新,使得有限的服务资源与不断增加的顾客服务需求之间的矛盾越来越突出。特别是,通信网络中复杂的网络结构、超密集接入站点和巨大的数据流量对服务资源的分配方式提出了巨大挑战,如何使用高效且可靠的轮询服务来满足当下网络环境的服务需求是国内外学者研究的热点问题之一。轮询系统控制过程是由顾客到达站点的过程、服务器的服务过程和服务器在站点之间的转移过程组成。三个过程之间的紧密联系和相互影响导致对轮询控制系统的数学建模和分析具有非常大的难度。特别是,随着对轮询系统的不断改进,系统控制策略越来越复杂,使得系统求解难度急剧上升。轮询系统性能的准确评估依赖于对其控制过程的非线性系统求解。虽然在国内外对轮询系统的研究中大部分只能得到近似解,但是能够对轮询服务系统的精确求解更具有理论和实际应用价值。论文在对三种基础轮询系统和并行门限轮询系统进行系统总结的基础上,从优化和改进系统服务过程和服务器查询转移过程入手,将并行优化的思想由单级轮询系统引申到了两级轮询系统中。本文基于优先级轮询架构和并行调度的思想,提出了一种离散时间完全门限优先级服务并行优化轮询系统。该系统将优先级轮询系统中服务器的服务过程与转移查询过程并行优化调度,改变了传统轮询系统单一的流水线式的调度过程,在满足区分业务优先级服务的同时更提高了轮询系统的整体效率。进一步,应用排队论和随机过程理论构建了该系统的N维随机变量数理分析模型,精确解析了系统一阶特性和二阶特性的数学期望完整表达式。论文对该模型进行了计算机仿真实验,统计分析实验结果与理论分析相一致。系统性能分析表明,该优化系统提升了系统的平均排队队长（AQL）、平均循环周期（ACP）和平均等待时延（AWT）,能更好的满足在密集站点接入和高负载条件下的区分优先级服务和时延敏感性需求。最后,论文将提出的完全门限优先级服务并行优化轮询系统与片上网络的仲裁调度算法相结合,构建了与之对应的数理分析模型,并完成了系统关键性能指标的精确求解。结果表明在密集数据传输条件下改进的轮询控制策略能够为片上网络系统MAC层控制协议提供针对性的服务质量保障和更高效的整体调度效率。理论上,完全门限优先级服务的并行优化轮询系统的完整解析进一步推进了轮询系统理论研究的进程。

关键词：轮询系统优先级架构并行优化系统一阶特性二阶特性

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