[发明专利]一种基于新贪心策略的按需服务数据包调度贪心算法

权利要求书

1.一种基于新贪心策略的按需服务数据包调度贪心算法，其特征在于如下步骤：

步骤一，将按需服务的数据包调度问题转化为整数最优规划问题；

1)建立时隙模型；

和表示网络用户进入和离开信息站h,h＝1,2,…,H的传输范围的时刻，时间在每个间隔期间内被等分为时长T_F的时隙，第H信息站覆盖的区域分为个时隙，用于数据传输的时隙总数确定在信息站每时隙内的最大数据包传输数量C_n,n＝1,2,…,N；

2)建立服务请求模型；

设用户服务请求集合为S，S中的每个服务请求s(s∈S)表示为一个四元组：

(G_s,Q_s,D_s,W_s(n))(1)

其中，Q_s为每个服务需要被调度的数据包数量，G_s为每个服务的到达时间，D_s为该服务的最晚调度时间，W_s(n)为收益，其中n为该数据包的发送时隙；如果该服务的请求在它的生命周期[G_s,D_s]内被调度，那么该请求的每一个数据包将会获得一定收益，否则将不会获得收益；

3)将问题转化为求解最优整数规划问题；

令x_ns表示请求s在时隙n内发送数据包的数量，则调度方案表示为向量该调度方案将调度产生的总收益表示为如下目标函数：

$\underset{X}{max}\underset{s\∈S}{\Σ}\[W_s\left(n\right)\underset{n=G_s}{\overset{D_s}{\Σ}}{x}_{ns}\]---\left(2\right)$

其中，

$x_{ns}\∈Z^{+},\∀n\∈\[G_s,D_s\],\∀s\∈S---\left(2a\right)$

$\underset{s\∈S}{\Σ}{x}_{ns}\≤C_n,\∀n=1,2,...,N---\left(2b\right)$

$\underset{n=Gs}{\overset{Ds}{\Σ}}{x}_{ns}\≤Q_s,\∀s---\left(2c\right)$

步骤二，将整数最优规划问题转化为0-1最优规划问题；

根据时隙n的容量C_n，该时隙被划分成C_n个微时隙，每个微时隙的容量是1，即最多仅一个数据包可以在每个微时隙内调度传输；通过这种映射关系，N个时隙共产生个微时隙；经过映射后，服务s的到达时间G_s和最晚调度时间D_s分别转化为：和令m表示微时隙的序号，x_ms表示微时隙m∈[g_s,d_s]内服务s传输数据包的数量，且x_ms∈{0,1}；

$\underset{X}{max}\underset{s\∈S}{\Σ}\[W_s\left(m\right)\underset{m=g_s}{\overset{g_s}{\Σ}}{x}_{ms}\]---\left(3\right)$

其中，

$x_{ms}\∈\{0,1\},\∀n\∈\[g_s,d_s\],\∀s\∈S---\left(3a\right)$

$\underset{s\∈S}{\Σ}{x}_{ms}\≤1,\∀m---\left(3b\right)$

$\underset{n=g_s}{\overset{d_s}{\Σ}}{x}_{ms}\≤Q_s,\∀s---\left(3c\right)$

步骤三，根据新贪心策略采用贪心算法对该问题进行优化求解；

1)提出一种新的效用函数值作为新贪心策略：

$U_s=W_s\×\frac{{Q_s}^{1-\mathrm{\α}}}{1-\mathrm{\α}},\mathrm{\α}\≥0,\mathrm{\α}\≠1---\left(4\right)$

其中α是可变的参数；

2)基于1)中的新贪心策略利用贪心算法求解式(3)。

2.根据权利要求1所述的一种基于新贪心策略的按需服务数据包调度贪心算法，其特征在于，利用贪心算法求解的步骤如下：

①初始化当前时隙序号n，可预测信息信道区间长度N_c，已经到达的服务集合S^*；

②对于根据式(4)分别计算U_s；

③根据U_s值从大到小对S^*中的服务进行排序，获得排序后集合其中

④利用新贪心策略在当前时隙区间内优先安排U_s值大服务的数据包，每安排一个数据包，信道可用容量减1，相应服务的待调度数据包的数量减1；

⑤根据步骤④中调度的结果更新服务集合S^*，对于数据包全部调度完成的服务从S^*中删除，未调度完成的更新其尚未调度数据包数量；

⑥检查服务集合是否全部到达完毕，到达完毕后根据实际调度结果计算总收益。