基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法和装置的制造方法

基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法和装置，属于无线通信领域，所述方法包括：从传输段的起点开始，按时间先后顺序对数据包到达点计算到达斜率，对数据包截止点计算截止斜率，并更新最小到达斜率和最大截止斜率rmax；当检测到小于等于rmax时，和rmax二者中对应时间靠前的为该传输段的传输速率，相应的数据包到达点或的数据包截止点为下一传输段的起点；按照上述过程依次找出各个传输段及其传输速率；根据得到的传输段及其传输速率进行数据包传输。与现有技术相比，本发明的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法能够实现最低能耗传输。
【专利说明】
基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法和装置
技术领域
[0001] 本发明设及无线通信领域，特别是指一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度 方法和装置。
【背景技术】
[0002] 在能源日益紧张的背景下，追求较高的能量效率是无线通信发展的一个重要目 标，而低能耗数据包传输是实现未来无线通信较高能量效率的关键部分。对于给定大小的 数据包，传输速率越小，传输时间越长，相应的传输能耗就越小。下面将WAWGN(Additive White Gaussian Noise,高斯白噪声）传输信道为例，结合香农定理说明W上结论。
[0003] 在给定信道带宽B及噪声功率谱密度N。的情况下，香农定理描述了信道容量即可 达的传输速率R与信号功率P的关系，如下式所示：
[0004]
阳0化]其中λ为路径损耗因子。从上式中可W得知，在要求的传输速率R下，信号功率 P(R)可W表示为：
[0006]
[0007] 从上式可知，对于一个给定大小为1的数据包，如果传输速率为R，所需传输时间 为1/R，传输能耗E(R)为：
[0008]
[0009] 可W看出，传输速率越小，传输能耗就越低，且能耗是关于速率的下凸函数。除了 AWGN传输信道，运个结论对一般情况下的其它信道均成立。因此，对于单个数据包，实现节 能传输需要尽可能降低传输速率，即延长传输时间。然而，对于任何一个给定的数据包，传 输速率不能任意小，即传输时间不能无限制地长。一方面，数据包只有在到达之后才可W 传输，并且由于时延的限制数据包必须在截止时刻之前传输完毕；另一方面，如果传输某个 数据包占用了大量时间，就会使得随后的数据包传输时间很短，运可能反而会增加整体传 输能耗。对于一系列数据包，实现较低的传输能耗需结合数据包到达时刻、截止时刻和数据 包大小进行相应的调度。
[0010] 针对具有不同到达时刻及不同截止时刻的一系列大小不同的数据包，考虑低能耗 传输调度。图1结合累积曲线给出了典型的场景示例下称问题场景），累积曲线包括到 达曲线A(t)、截止曲线D(t)、W及传输曲线C(t)，其分别描述了在不同时刻已经达到的数 据量、已经截止的数据量、W及已经传输的数据量。数据是按数据包到达和截止，但却按连 续比特传输，因此传输曲线和截止曲线呈现出非连续的阶梯上升，而传输曲线随时间呈现 出连续递增现象。显然，数据包在到达之前不能传输，即传输的数据量不能超过已经到达的 数据量，称之为到达约束C(t)《A (t);同时，数据包在截止之前必须被传输完毕，即传输的 数据量不能低于已经截止的数据量，称之为截止约束c(t) > D(t)。
[0011] 在图1中，传输速率等于传输曲线的一阶导数，即R(t) = C'（t)，传输速率控制调 度等价于寻找一条节能的传输曲线，如下式所示：
[0012]
阳〇1引并需要满到达和截止约束（'(/-)<.4(0 片1；/<主.,)。
[0014] 记数据包的数目为N，对第η个数据包，其到达时刻为ζ，截止时刻为么，数据包大 小为1。。设所有数据包按编号顺序先后到达及先后截止，即：
[0015]
[0016] 其中，馬+1仅代表最后一个数据包的截止时刻公，即整个传输的截止时刻，而 并非是一个数据包的到达时刻，而么仅代表第一个数据包的到达时刻夺，即整个传输 的开始时刻，而并不是某个数据包的截止时刻。第η及η+1个数据包的到达时刻的 时间间隔用或来表示，即是二-ξ，第η-1个及第η个数据包的截止时刻的时间间 隔用么来表示，即4=么，是之间及4之间可能具有不同的大小，但是它们满足
另外，4,=么-ξ表示第η个数据包的到达时刻与截止时刻间的 时间间隔，其是第η个数据包的最大允许传输区间。
[0017] 记数据包到达点为(ξ，4ξ-))，数据包截止点为(至，，公(刮)，其中
1同时设A(t)在数据包到达点W及D(t)在数据包 截止点均为右连续。考虑一个介于到达曲线和截止曲线之间的参考点（tfw，CfJ，称参 考点与数据包到达点W ?连线的斜率为到达斜率，而参考点与数据 包截止点?厶，〇U,iW 的连线斜率为截止斜率。定义数据包到达时刻集合为 f =指ξ，…凉馬J，数据包截止时刻集合为1 =记，直，去，…，赴}。为了方便描述，设数据 包到达时刻与数据包截止时刻均不重合，即对任意1《k，n《Ν满足4 *么（此条件只 是为了方便描述，但并不作为本发明应用的一个限制）。此外，N个数据包所有到达时刻 和截止时刻构成集合Τ =挺也···，％}-并满足ti< t2<w< tzN，在图1中，耳=!〇， % .:=:?，. ；'3 =么，…，^2N ~Ln~ ^N+l °
[001引对于上述问题场景，一般有如下两种传输方案：
[0019] 现有技术一：根据数据包的截止时刻的时间间隔进行传输，运是一种很直观的数 据包传输调度策略，在运种方案下，每个数据包在上一个数据包截止后才开始传输，并且在 该数据包截止时刻正好传完，即1。的数据量在4的时间内传输。如此，第η个数据包即时 刻么至玄的传输速率可W表示为下式所示。
[0020]
[0021] 该方案中，根据数据包的截止时刻的时间间隔进行传输调度的算法具有较低的复 杂度，然而其并不能保证较低的传输能耗，尤其是在各个数据包传输速率差异较大的情况 下所需传输能耗与最小传输能耗之间的差距较大。
[0022] 现有技术二：
[0023] 为了实现最低能耗数据包传输调度，M.A.Zafer等人证明了最低能耗传输曲线 C〇Pt(t)应该是WA(t)及D(t)为边界，W (ti'Q)及为端点的具有最短长度的曲 线。根据两点之间线段最短的理论，最低能耗传输曲线应该是由一系列线段组成，且各条线 段的端点均位于A (t)及D(t)上，相邻线段首尾相接。实现最低能耗传输调度的关键是找 到每一条线段的起点及斜率（每一条线段的终点其实就是下一条线段的起点）。设传输曲 线被分成Μ个传输段（即线段），记第m传输段的起点为（Tm，Lm)，其斜率即为传输速率Rm。 针对W下两个子场景给出了最低能耗传输调度的具体实现算法：子场景一考虑所有数据包 仍具有不同的到达时刻，但有共同的截止时刻；子场景二考虑所有数据包有相同的到达时 亥IJ，但具有不同的截止时刻。下面将对运两个子场景的最低能耗传输方案进行介绍。
[0024] 在子场景一中，T = f且。对于C°pt(t)的第一传输段，设置起点为化，Li)= 扣，0)，连接该点及各个数据包到达点(4,冲,,）)也> T 1)并计算出各到达斜率，记最小到 达斜率为第一传输段的传输速率Ri，相应的数据包到达点为第一传输段的终点即第二传输 段的起点。同理，对于第m传输段，连接起点（Tm，U及(t">Tm)各点并计算出到 达斜率，记最小斜率为第m传输段的传输速率，相应的数据包到达点为第m传输段的终点即 第m+1传输段的起点。不断重复W上过程，直至最后一个传输段的传输终点， 便得到整个传输曲线。该算法具体描述为下式所示。 阳0巧]
[0026] 对于图2 (a)中5个数据包的情况，最低能耗传输曲线包含两个传输段，即Μ = 2， 其中第1，2个数据包作为第1传输段，第3,4, 5个数据包作为第2传输段。
[0027] 在子场景二中，= 1且^。=么_1。对于C°Pt(t)的第一传输段，设置起点为化山） =扣，0)，连接该点及各个数据包截止点(而，〇(0) (t">Ti)并计算出各截止斜率，记最 大截止斜率为第一传输段的传输速率Ri，相应的数据包截止点为第一传输段的终点即第 二传输段的起点。同理，对于第111传输段，连接起点（1"，1〇及^'',,,，/-)(^,!^(*。>1\)各点 并计算出截止斜率，记最大斜率为第m传输段的传输速率，相应的数据包截止点为第m传 输段的终点即第m+1传输段的起点。不断重复W上过程，直至最后一个传输段的传输终点 ，，公?嗦,1?，便得到整个传输曲线。该算法具体描述为下式所示。
[0028]
[0029] 对于图2化）中5个数据包的情况，最低能耗传输曲线包含立个传输段，即Μ = 3， 其中第1，2, 3个数据包作为第1传输段，第4和第5个数据包分别为第2传输段和第3传 输段。
[0030] 实际系统中，数据包通常都具有不同的到达时刻及不同的截止时刻，因此针对子 场景一及子场景二的最低能耗传输调度算法的应用范围较窄。虽然本发明针对的问题场景 是W上两种子场景的结合，但是本发明问题场景的最低能耗传输曲线却并不能由运两种子 场景的最低能耗传输曲线得到。图3将图2中两种子场景相结合，可W看到在同时考虑到 达约束和截止约束时，只考虑到达约束的子场景一的最低能耗传输曲线违反了截止约束， 而只考虑截止约束的子场景二的最低能耗传输曲线违反了到达约束。同时从图3中也能 发现，实际的最低能耗传输曲线与子场景一及子场景二的最低能耗传输曲线没有明确的联 系。
[0031] 针对本发明考虑的具有不同到达时刻及不同截止时刻的一系列数据包，现有技 术二给出寻找最低能耗传输曲线的一种几何方法(ti，0)为起点，传输曲线的第一传输 段为具有最小斜率且交A (t)先于交D(t)或具有最大斜率且交D(t)先于交A (t)的线段， 所述先交的交点即为最低能耗传输曲线第一传输段的终点，所述斜率即为第一传输段的传 输速率。第一传输段的终点即为第二传输段的起点，然后，对第二传输段执行相同的操作找 到终点。如此，便可捜索出整个传输曲线。该方法虽然在几何上比较直观，然而对于算法实 现来说，寻找具有临界斜率的线段并非易事，同时现有技术二也并未给出具体算法实现。总 之，现有技术二并未对本发明针对的一般场景给出解决方案。
[0032] W上现有技术二只能实现针对数据包具有相同截止时刻或具有相同到达时刻的 情况给出了最低能耗传输调度算法，而对于更为普遍的具有不同到达时刻及不同截止时刻 情况下的最低能耗传输调度未能给出算法实现。

【发明内容】

[0033] 本发明提供一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法和装置，能够针对具 有不同到达时刻及不同截止时刻的一系列大小不同的数据包，实现最低能耗传输。
[0034] 为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
[0035] 一方面，本发明提供一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法，其特征在 于，包括：
[0036] 步骤1 :设定传输段索引编号m= 1，第一传输段起点时间索引zi= 1，第一传输段 起点巧、〇 = (/:，0);
[0037] 步骤2 :设定最小到达斜率卷"? =+?，最大截止斜率紅《 = 0，时间索引η = Zm+1 ; [00測步骤3 :比较Zm与2N的大小，若Z m< 2N，执行步骤4,否则，执行步骤17 ;
[0039] 步骤4 :判断t。是否属于数据包到达时刻集合f，若是，执行步骤5,否则，执行步 骤11 ; W40] 步骤5 :由点（Tm，U及计算到达斜率
[0041] 步骤6 :比较ξ是否小于，若是，执行步骤7，否则，执行步骤10 ;
[0042] 步骤7 :更新最小到达斜率，并记录最小到达斜率点对应的时间索引为 方匪=材； 阳0创步骤8 :比较是否小于等于二胃，若是，执行步骤9，否则，执行步骤10 ;
[0044] 步骤9 :记录第m传输段的斜率即传输速率为巧" ，第m+1传输段的起点时间 索引为Z ,=z 起点为(ΛιΛ,ι)=ψ,。心要新传输段索引m = m+l，并转至步 骤2; W45] 步骤10 :比较η是否等于2N，若是，执行步骤11，否则，执行步骤16 ;
[0046] 步骤11 :由点（Tm，U及^^1 计算截止斜率
[0047] 步骤12 :比较狂是否大于狂"?，若是，执行步骤13,否则，执行步骤16 ;
[0048] 步骤13 :更新最大截止斜率Zim.=在，并记录最大截止斜率点对应的时间索引为 互醒=打；
[00例步骤14 :比较Z：胃是否大于等于/T。,。，若是，执行步骤15,否则，执行步骤16 ;
[0050]步骤15 :记录第m传输段的斜率即传输速率为巧" =福。，第m+1传输段起点时间索 引为义如二亥細，'起点为仅*1瓜A)口心.4与-亦更新传输段索引m = m+l，并转至步骤2 ; 阳05U 步骤16 :更新时间索引η = n+1，并转至步骤4 ;
[0052] 步骤17 :通过W上步骤得到了各个传输段及其传输速率，然后据此进行数据包的 传输；
[0053] 其中，每个数据包的到达时刻，截止时刻，数据包长度在数据包到达前均已知。
[0054] 与上述方法相对应的，本发明提供一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度装 置，包括：
[0055] 第一设定模块，用于设定传输段索引编号m= 1，第一传输段起点时间索引zi= 1， 第一传输段起点巧，M = ('_，())；
[0056] 第二设定模块，用于设定最小到达斜率=+* ;，最大截止斜率￡胃=0，时间 索引 η = Zm+1 ;
[0057] 第一比较模块，用于比较Zm与2N的大小，若z m< 2N，执行判断模块，否则，执行传 输模块；
[0058] 判断模块，用于判断t。是否属于数据包到达时刻集合f，若是，执行第一计算模 块，否则，执行第二计算模块；
[0059] 第一计算模块，用于由点（Tm，Lm)及^^ 计算到达斜率
W60] 第二比较模块，用于比较巧是否小于ξ?，若是，执行第一更新模块，否则，执行第 四比较模块；
[0061] 第一更新模块，用于更新最小到达斜率=巧，:并记录最小到达斜率点对应的时 间索引为苗《=?;
[0062] 第Ξ比较模块，用于比较帝,。是否小于等于￡胃，若是，执行第一记录模块，否则， 执行第四比较模块；
[0063] 第一记录模块，用于记录第m传输段的斜率即传输速率为=Ζ：<，第m+1传输 段的起点时间索引为2,,,+,=互_，起点为化+1，马,,+1)=心，〇也))，更新传输段索引>^ = m+1，并转至第二设定模块；
[0064] 第四比较模块，用于比较η是否等于2N，若是，执行第二计算模块，否则，执行第Ξ 更新模块； W65] 第二计算模块，用于由点（Tm，Lm)及b 十算截止斜羣
[0066] 第五比较模块，用于比较。:是否大于山ax:，若是，执行第二更新模块，否则，执行第 Ξ更新模块；
[0067] 第二更新模块，用于更新最大截止斜率益^ =点，并记录最大截止斜率点对应的时 间索引为星胃=?; W側第六比较模块，用于比较[胃是否大于等于[。,。，若是，执行第二记录模块，否则， 执行第Ξ更新模块；
[0069] 第二记录模块，用于记录第m传输段的斜率即传输速率为=??，第m+1传输段 起点时间索引为^41 :二，起点为巧Λ,+1)=心,，!0，更新传输段索引m = m+1，并 转至第二设定模块；
[0070] 第Ξ更新模块，用于更新时间索引η = n+1，并转至判断模块；
[0071] 传输模块，用于将数据包按W上模块执行后得到的传输段及其传输速率进行传 输。
[0072] 另一方面，本发明提供一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法，包括：
[0073] 步骤Γ :初始化数据包索引编号η = 1 ;
[0074] 步骤2':当第η个数据包在ξ到达后，估算接下来的Ν-η个 数据包的至U达时亥IJ为?-κλζ+2?1..νξ+(Λ/-Η)^ ，截止时刻为 4+著+班，+2名+沪，·--，(,+(w-")<?+沪.，数据包大小都统一估算为ιΛ其中， J二为数据包平均到达时间间隔，dE= E(d。）为数据包平均可允许的传输时间长度， 1e=E(1。）为数据包的平均大小；
[00巧]步骤3':将缓存中的数据包和接下来N-n个估计的数据包作为新的问题场景，建 立到达曲线A (t)，截止曲线D(t)，包到达时间集合f，截止时刻集合T，W及所有到达时刻 和截止时刻集合T，设T中元素数目为K，并对该新的问题场景进行调度与传输，包括：
[0076] 步骤3Γ :设定第η个数据包到达之后的传输段索引编号m = 1，第一传输段起点 时间索引zi= 1，第一传输段起点巧./-,) = ^/__，0); 阳077]步骤32':设定最小到达斜率ξ*, =+心，最大截止斜率备《==〇 ,时间索引k = z"+l ;
[007引步骤33':判断tk是否属于数据包到达时刻集合f，若是，执行步骤34'，否则，执 行步骤310' ；
[0079] 步骤：34' ：由点（Tm，Lm)及计算到达斜聋
[0080] 步骤35':比较每是否小于^"。，若是，执行步骤36'，否则，执行步骤39';
[0081] 步骤36':更新最小到达斜率=?，并记录最小到达斜率点对应的时间索引为 与mn :=狂 阳0間步骤37':比较。是否小于等于￡胃，若是，执行步骤38'，否则，执行步骤39'; [008引步骤38':记录第一传输段的斜率即传输速率为馬=在《，第二传输段的起点时间 索引为Ζ…i 歷，起点为代' i·'- 仁..）)，并转至步骤4' ；
[0084] 步骤39':比较η是否等于Κ，若是，执行步骤310'，否则，执行步骤315';
[00财步骤310' ：由点（Tm，U及计算截止斜率
[0086] 步骤31Γ :比较己是否大于紅^，若是，执行步骤312'，否则，执行步骤315';
[0087] 步骤312':更新最大截止斜率ffflax ，并记录最大截止斜率点对应的时间索引为 空mar =化， 阳Ο蝴步骤313':比较狂心是否大于等于％ >若是，执行步骤314'，否则，执行步骤 315' ；
[0089] 步骤314':记录第一传输段的斜率即传输速率为我=?，第二传输段起点时间索 弓巧=奇,。，起点为仪1人+，）二(《:,,w，作，并转至步骤4' ；
[0090] 步骤315' ：更新时间索引k = k+1，并转至步骤33' ；
[0091] 步骤4':通过W上步骤得到了第η个数据包到达后的第m个传输段及其传输速 率，并据此传输缓存中的数据；
[0092] 步骤5':判断当前传输段终点前是否缓存变空或有新的数据包到达，若是，执行步 骤6'，否则到当前传输段终点后更新m = m+1并执行步骤32';
[0093] 步骤6':判断是否在新数据包到达前缓存变空，若是，执行步骤7'，否则执行步骤 9' ；
[0094] 步骤7':比较η是否等于N，若是，程序结束，否则执行步骤8'; 阳〇巧]步骤8':暂停传输，直至时刻第η+1个数据包到达；
[0096] 步骤9':在新数据包到达后更新数据包索引η = η+1，并转至步骤2';
[0097] 其中，每个数据包的到达时刻ξ，截止时刻心，数据包大小1。在相应数据包到达之 前是未知的，最开始只有数据包平均到达时间间隔，数据包平均可允许的传输 时间长度dE= E(d。)，数据包的平均大小1Ε= E(1。）是已知的。
[0098] 与上述方法相对应的，本发明提供一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度装 置，包括：
[0099] 初始化模块，用于初始化数据包索引编号η = 1 ;
[0100] 估算模块，用于当第η个数据包在ξ到达后，估算接下来的 Ν-η个数据包的到达时刻为+ ，…，，截止时刻为 + 石+ 2省+沪，..，，?+(巧-")名+沪，数据包大小都统一估算为1E，其中， J = 为数据包平均到达时间间隔，dE=E(d。）为数据包平均可允许的传输时间长度， 1e=E(1。）为数据包的平均大小； 阳101] 新场景建立模块，用于将缓存中的数据包和接下来N-n个估计的数据包作为新的 问题场景，建立到达曲线A(t)，截止曲线D (t)，包到达时间集合f，截止时刻集合亚，W及 所有到达时刻和截止时刻集合T，设T中元素数目为K，并对该新的问题场景进行调度与 传输，包括： 阳102] 第一设定单元，用于设定第η个数据包到达之后的传输段索引编号m= 1，第一传 输段起点时间索引zi= 1，第一传输段起点化./,)二(/,，〇); 阳103] 第二设定单元，用于设定最小到达斜率最大截止斜率￡^=0,时间索 引 k = Zm+1 ;
[0104] 判断单元，用于判断tk是否属于数据包到达时刻集合f，若是，执行第一计算单 元，否则，执行第二计算单元；
[0105] 第一计算单元，用于由点讯山）计算到达斜率
[0106] 第一比较单元，用于比较巧是否小于巧。in，若是，执行第一更新单元，否则，执行第 Ξ比较单元； 阳107] 第一更新单元，用于更新最小到达斜率= 5，并记录最小到达斜率点对应的时 间索引为^=《;
[0108] 第二比较单元，用于比较5。。是否小于等于￡胃，若是，执行第一记录单元，否则， 执行第Ξ比较单元；
[0109] 第一记录单元，用于记录第一传输段的斜率即传输速率为巧"=Z：胃，第二传输 段的起点时间索引为2^,=星。，起点为化+1，4,。）= (?:",+,，〇(皆,))，并转至传输模块；
[0110] 第Ξ比较单元，用于比较η是否等于K，若是，执行第二计算单元，否则，执行第Ξ 更新单元；
[011U 第二计算单元，用于由点（Tm，Lm)及/ 计算截止斜率
[0112] 第四比较单元，用于比较色是否大于占，ax，若是，执行第二更新单元，否则，执行第 Ξ更新单元；
[0113] 第二更新单元，用于更新最大截止斜率紅- = 并记录最大截止斜率点对应的 时间索引为呈胃
[0114] 第五比较单元，用于比较Z：胃是否大于等于^"。，若是，执行第二记录单元，否则， 执行第Ξ更新单元；
[0115] 第二记录单元，用于记录第一传输段的斜率即传输速率为K,,,=F胃，第二传输段 起点时间索引为:T,,, 1 =吉胃，起点为（石+,，与"+1) = (^ .，，^心^，并转至传输模块；
[0116] 第Ξ更新单元，用于更新时间索引k = k+1，并转至判断单元；
[0117] 传输模块，用于通过W上各个模块得到了第η个数据包到达后的第m个传输段及 其传输速率，并据此传输缓存中的数据；
[0118] 第一判断模块，用于判断当前传输段终点前是否缓存变空或有新的数据包到达， 若是，执行第二判断模块，否则到当前传输段终点后更新m = m+1并执行第二设定单元；
[0119] 第二判断模块，用于判断是否在新数据包到达前缓存变空，若是，执行比较模块， 否则执行更新模块；
[0120] 比较模块，用于比较η是否等于N，若是，程序结束，否则执行等待模块； 阳121]等待模块，用于暂停传输，直至时刻第n+1个数据包到达； 阳122] 更新模块，用于在新数据包到达后更新数据包索引η = n+1，并转至估算模块。
[0123] 进一步的，所述基于交互式斜率比较的数据包传输调度装置为具有无线通信功能 的智能设备，包括但不限于PC、手机或平板电脑。 阳124] 本发明有W下有益效果：
[01巧]与现有技术相比，本发明的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法中，从传 输段的起点开始，按照集合T中元素的顺序计算到达斜率和截止斜率，并不断更新最小到 达斜率和最大截止斜率。同时，不断比较最小到达斜率和最大截止斜率。如果在某个数据 包到达点更新了最小到达斜率后发现最小到达斜率小于或等于最大截止斜率，那么该最小 到达斜率对应的线段其实是与D(t)相交了，故运一传输段终点在该数据包到达点之前就 出现了。传输段终点取为前面最大截止斜率对应的数据包截止点，传输速率为最大截止斜 率。如果在某个数据包截止点更新了最大截止斜率后发现最大截止斜率大于或等于最小到 达斜率，那么该最大截止斜率对应的线段其实是与At)相交了，故运一传输段终点在该数 据包截止点之前就出现了。传输段终点取为前面最小到达斜率对应的数据包到达点，则传 输速率为最小到达斜率。按照上述传输速率传输即可满足最低能耗传输。
【附图说明】 阳126] 图1为本发明中的数据包传输累积曲线示意图； 阳127] 图2为本发明中的现有技术二的示意图；
[0128] 图3为本发明中的现有技术二子场景一及子场景二的应用局限性示意图；
[0129] 图4为本发明的技术方案实现实例；
[0130] 图5为本发明的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法离线模式的流程图； 阳131]图6为本发明的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法在线模式的流程图； 阳132] 图7为本发明中的数据包传输能耗比较曲线图。
【具体实施方式】
[0133] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0134] 首先，介绍本发明设及到的理论基础：
[0135] 根据现有技术二所述，对于具有到达约束和截止约束的最低能耗传输曲线，任何 一个传输段都要么是交A(t)先于交D(t)的情况下最有最小斜率（显然此时与A(t)的交点 必是一个数据包到达点），要么是交D(t)先于交A (t)的情况下具有最大斜率（显然此时与 D(t)的交点必是一个数据包截止点）。给定某个传输段的起点，如果终点对应第一种情况， 设为( /"gT )，那么在该传输段起点至终点之间，最大的截止斜率一定小于t。时 刻对应的到达斜率，同时根据要求在该传输段起点至终点之间，其它到达斜率一定大于t。 时刻对应的到达斜率；如果传输段的终点对应第二种情况，设为( /,, eT )，那 么在该传输段起点至终点之间，最小的到达斜率一定大于t。时刻对应的截止斜率，同时根 据要求在该传输段起点至终点之间，其它截止斜率一定小于t。时刻对应的截止斜率。
[0136] 基于W上分析，本发明基于交互式斜率比较得到最低能耗传输曲线。具体为，从传 输段的起点开始，按照集合T中元素的顺序计算到达斜率和截止斜率，并不断更新最小到 达斜率和最大截止斜率。同时，不断比较最小到达斜率和最大截止斜率。W下两种情况可 作为判断该传输段终点的标志：
[0137] 1、如果在某个数据包到达点更新了最小到达斜率后发现最小到达斜率小于或等 于最大截止斜率，那么该最小到达斜率对应的线段其实是与D (t)相交了，即违反了截止约 束，故运一传输段终点在该数据包到达点之前就出现了。根据前面分析，传输段终点取为前 面最大截止斜率对应的数据包截止点可满足交D(t)先于交A (t)的情况下具有最大斜率的 条件。
[0138] 2、如果在某个数据包截止点更新了最大截止斜率后发现最大截止斜率大于或等 于最小到达斜率，那么该最大截止斜率对应的线段其实是与At)相交了，即违反了到达约 束，故运一传输段终点在该数据包截止点之前就出现了。根据前面分析，传输段终点取为前 面最小到达斜率对应的数据包到达点可满足交A (t)先于交D(t)的情况下具有最小斜率的 条件。
[0139] 因此，本发明的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法，如图5所示，包括：
[0140] 步骤1 :设定传输段索引编号m= 1，第一传输段起点时间索引zi= 1，第一传输段 起点巧·Μ 二(/,,()); 阳W] 步骤2 :设定最小到达斜率福=+W，最大截止斜率￡。,&二0，时间索引η = Zm+l ; 阳142] 步骤3 :比较Zm与2N的大小，若Z m< 2N，执行步骤4,否则，执行步骤17 ;
[0143] 步骤4 :判断t。是否属于数据包到达时刻集合t，若是，执行步骤5,否则，执行步 骤11 ;
[0144] 步骤5 :由点（Tm，Lm)及计算到达斜率
阳145] 步骤6 :比较巧是否小于?*.，若是，执行步骤7，否则，执行步骤10 ;
[0146] 步骤7 :更新最小到达斜率=. f。..，并记录最小到达斜率点对应的时间索引为 記虹=巧；
[0147] 步骤8 :比较.?。是否小于等于二若是，执行步骤9,否则，执行步骤10 ;
[0148] 步骤9 :记录第m传输段的斜率即传输速率为原=￡胃，第m+1传输段的起点时间 索引为与,+1 =名歷，起点为化-"，玉齡1)二?心'叫心贫，更新传输段索引m = m+1，并转至步 骤2;
[0149] 步骤10 :比较η是否等于2N，若是，执行步骤11，否则，执行步骤16 ;
[0150] 步骤11 :由点（Tm，U及^^算截止斜璋
阳W] 步骤12 :比软技是否大于如，若是，执行步骤13,否则，执行步骤16 ; 阳152] 步骤13 :更新最大截止斜率立=4，并记录最大截止斜率点对应的时间索引为 呈 max 二巧.，.
[0153] 步骤14 :比较胃是否大于等于磕6，若是，执行步骤15,否则，执行步骤16 ;
[0154] 步骤15:记录第m传输段的斜率即传输速率为巧第m+1传输段起点时间索 引为马。,1 =舌*，起点为保+1，王",ιιΗΛ... '40) '更新传输段索引m = m+1，并转至步骤2 ;
[0155] 步骤16 :更新时间索引η = n+1，并转至步骤4 ;
[0156] 步骤17 :通过W上步骤得到了各个传输段及其传输速率，然后据此进行数据包的 传输； 阳157] 其中，每个数据包的到达时刻，截止时刻，数据包长度在数据包到达前均已知。
[0158] 上述方法中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域 普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保 护范围之内。
[0159] 本发明技术方案具体实现算法流程如图5所示。在时刻t。，只有当福。或2：胃有更 新时，才需要对它们进行比较，也才有可能判断当前传输段的终点即下一传输段的起点，而 其它情况下直接跳转至时刻tw做进一步检测。如果即为一个数据包到达时刻，需对 其计算到达斜率并判断更新雨。；相反，其为一个数据包截止时刻，需计算截止斜率并判断 更新王胃。当η = 2Ν时，对应最后一个时间点=么,=最+1，其同时属于f及Τ，因此在到达 斜率计算后如果没能判断出传输段的终点，还需进行截止斜率计算并检测传输段终点。此 时如果在更新了記。后又满足石胃的更新条件，必然会出现色。K = ，进而可判断tw为当 前传输段的终点（此为最后一个传输段），紧接着在进入下一传输段流程后可得到Zm= 2N， 算法程序结束。
[0160] 与现有技术相比，本发明的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法中，从传 输段的起点开始，按照集合T中元素的顺序计算到达斜率和截止斜率，并不断更新最小到 达斜率和最大截止斜率。同时，不断比较最小到达斜率和最大截止斜率。如果在某个数据 包到达点更新了最小到达斜率后发现最小到达斜率小于或等于最大截止斜率，那么该最小 到达斜率对应的线段其实是与D(t)相交了，故运一传输段终点在该数据包到达点之前就 出现了。传输段终点取为前面最大截止斜率对应的数据包截止点，传输速率为最大截止斜 率。如果在某个数据包截止点更新了最大截止斜率后发现最大截止斜率大于或等于最小到 达斜率，那么该最大截止斜率对应的线段其实是与At)相交了，故运一传输段终点在该数 据包截止点之前就出现了。传输段终点取为前面最小到达斜率对应的数据包到达点，则传 输速率为最小到达斜率。按照上述传输速率传输即可满足最低能耗传输。 阳161] 对于图3中具有不同到达时刻和不同截止时刻的5个数据包，图4给出了本发明 基于交互式斜率比较寻找最低能耗传输曲线的实现示例。第1步，第一传输段的起点设置 为灯1，Li)=扣，0)，在数据包到达时刻t4检测到ξ?, <Z:胃，由于X对应于截止时刻 t3,第二传输段的起点设置为（私，如第2步所示。随后，在截止时刻t,检 测到r >r，此时F.对就于数据包到达时刻t"因此设置巧，与如第3 步所示。进一步，在数据包到达时刻ti。检测到Fmh<￡胃且i：max对应于t,，故如第4步中所 示巧Λ) = (Ζ"0片))。接下来，通过类似处理在第5步中可W看到巧，1;)=片心批))。最 后，在时刻ti。发现并且和￡胃都对应于时刻ti。，至此可W确定为整个传输终 点(与。，4枯))，如第6步所示。
[0162] 与上述方法对应的，本发明提供一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度装 置，包括： 阳163] 第一设定模块，用于设定传输段索引编号m= 1，第一传输段起点时间索引zi= 1， 第一传输段起点巧·Μ = ('':，〇);
[0164] 第二设定模块，用于设定最小到达斜率展,。=W)，最大截止斜率Ζ：胃=0 ,时间索 引 η = Zm+1 ; 阳1化]第一比较模块，用于比较Zm与2N的大小，若Z m< 2N，执行判断模块，否则，执行传 输模块；
[0166] 判断模块，用于判断t。是否属于数据包到达时刻集合巧，若是，执行第一计算模 块，否则，执行第二计算模块； 阳167] 第一计算模块，用于由点（Tm，U及计算到达斜聋
[0168] 第二比较模块，用于比较言是否小于产胃，若是，执行第一更新模块，否则，执行第 四比较模块；
[0169] 第一更新模块，用于更新最小到达斜率=巧，并记录最小到达斜率点对应的时 间索引为奇?ν = ? ; 阳170] 第^比较模块，用于比较見^是否小于等于2：胃，若是，执行第一记录模块，否则， 执行第四比较模块；
[0171] 第一记录模块，用于记录第m传输段的斜率即传输速率为焉,=，第m+1传输 段的起点时间索引为Z = Z ，起点为化…王,，，+0 = ('--+,，公(C,))，更新传输段索引m = m+1，并转至第二设定模块；
[0172] 第四比较模块，用于比较η是否等于2N，若是，执行第二计算模块，否则，执行第 Ξ更新模块； 阳17引第二计算模块，用于由点（Tm，Lm)及计算截止斜率
[0174] 第五比较模块，用于比较是否大于，若是，执行第二更新模块，否则，执行第 Ξ更新模块；
[01巧]第二更新模块，用于更新最大截止斜率狂iax =总，并记录最大截止斜率点对应的时 间索引为至胃
[0176] 第六比较模块，用于比较里胃是否大于等于芭in，若是，执行第二记录模块，否则， 执行第Ξ更新模块；
[0177] 第二记录模块，用于记录第m传输段的斜率即传输速率为=?。，第m+1传输段 起点时间索引为gmy = 起点为化+ι..，^?+ι) = !))，更新传输段索引m = m+1，并 转至第二设定模块；
[0178] 第Ξ更新模块，用于更新时间索引η = n+1，并转至判断模块；
[0179] 传输模块，用于将数据包按W上模块执行后得到的传输段及其传输速率进行传 输。
[0180] 与本发明的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法对应的，本发明的基于交 互式斜率比较的数据包传输调度装置，也能够针对具有不同到达时刻及不同截止时刻的一 系列大小不同的数据包，实现最低能耗传输。 阳181] W上描述是针对离线模式的数据包传输调度，即每个数据包的达时刻ζ，截止时 刻么，数据包大小1。在调度前均已知。然而，对于在线模式，在一个数据包到达之前，它的到 达时刻ξ,截止时刻么，数据包大小1。是未知的，而数据包平均到达时间间隔j二)， 平均时延许可dE= E(d。），W及平均大小lE= E(1。）是已知的。经过简单处理，本发明可W 从离线模式过渡到在线模式。
[0182] 当第η个数据包在时刻到达后，对于接下来的N-n个数据包，到达 时刻可W估计为4+完，...，ζ小（ζν-.'ψ?，截止时刻可W估计为 它.+沪，?,,.+'茲+绍气，…，，冷中(,i￥-")i?+ (：/''.，它们的大小都统一估计为！e。然后，针 对缓存中信息已知的数据包（包含第η个数据包，也可能包含前面其它未传完的数据包） 和Ν-η个估计的数据包，采用基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法得到接下来的传 输速率。如此，在ξ之后传输速率服从该调度结果，直至时刻1+1第η+1个数据包到达或缓存 变空为止。在时刻衣1，需再次估计后面的Ν-η-1个数据包的到达时刻、截止时刻及大小，并 进一步采用基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法得到接下来的传输速率。W上过程 不断循环，第Ν个数据包到达后做最后一次调度，并按调度结果传输直至最终时刻如。
[0183] 具体的，本发明的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法，如图6所示，包 括：
[0184] 步骤Γ :初始化数据包索引编号η = 1 ;
[0185] 步骤2':当第η个数据包在ξ到达后，估算接下来的Ν-η个 数据包的至U达时亥IJ为式?+ ，截止时亥Ij为 ;ξ::+寡+:边史為+ 2互中店里，…成中(斯一化)1 +沪，数据包大小都统一估算为lE，其中， J = ￡'p"；)为数据包平均到达时间间隔，dE=E(d。）为数据包平均可允许的传输时间长度， 1e=E(1。）为数据包的平均大小；
[0186] 步骤3':将缓存中的数据包和接下来N-n个估计的数据包作为新的问题场景，建 立到达曲线A (t)，截止曲线D (t)，包到达时间集合:f，截止时刻集合里，W及所有到达时刻 和截止时刻集合T，设.1'中元素数目为K，并对该新的问题场景进行调度与传输，包括：
[0187] 步骤3Γ :设定第η个数据包到达之后的传输段索引编号m= 1，第一传输段起点 时间索引zi= 1，第一传输段起点巧.邱； 阳188] 步骤32':设定最小到达斜率ξ血二+?，最大截止斜率芒《.^ =0,时间索引k = Zm+1 ;
[0189] 步骤33':判断tk是否属于数据包到达时刻集合f，若是，执行步骤34'，否则，执 行步骤310' ； 阳190] 步骤％' ：由点（Tm，Lm)及^^ 十算到达斜率
阳1W] 步骤35':比较5:是否小于ξ，ι。，若是，执行步骤36'，否则，执行步骤39'; 阳192] 步骤36':更新最小到达斜率*并记录最小到达斜率点对应的时间索引为 Ζ"山=& ;
[0193] 步骤37':比较。是否小于等于￡胃，若是，执行步骤38'，否则，执行步骤39';
[0194] 步骤38':记录第一传输段的斜率即传输速率为馬=Ζ：·?^第二传输段的起点时间 索引为至臟，起点为挥:+1，4!")二仁、"(%J)，并转至步骤4' ；
[0195] 步骤39':比较η是否等于K，若是，执行步骤310'，否则，执行步骤315';
[0196] 步骤310':由点（Tm，1J及计算截止斜率
阳197] 步骤31Γ :比较鸟是否大于，若是，执行步骤312'，否则，执行步骤315';
[0198] 步骤312':更新最大截止斜率占 ax ，并记录最大截止斜率点对应的时间索引 为呈輝X二'/'-;
[0199] 步骤313':比较色胃是否大于等于忘。，若是，执行步骤314'，否则，执行步骤315';
[0200] 步骤314':记录第一传输段的斜率即传输速率为巧《 ，第二传输段起点时间索 引为=苗^，起点为伍，#,.. ))，并转至步骤4' ； 阳201] 步骤315':更新时间索引k = k+1，并转至步骤33'; 阳202] 步骤4':通过W上步骤得到了第η个数据包到达后的第m个传输段及其传输速率， 并据此传输缓存中的数据； 阳203] 步骤5':判断当前传输段终点前是否缓存变空或有新的数据包到达，若是，执行步 骤6'，否则到当前传输段终点后更新m = m+1并执行步骤32'; 阳204] 步骤6':判断是否在新数据包到达前缓存变空，若是，执行步骤7'，否则执行步骤 9' ； 阳205] 步骤7':比较η是否等于N，若是，程序结束，否则执行步骤8'; 阳206] 步骤8':暂停传输，直至时刻忘1第η+1个数据包到达； 阳207] 步骤9':在新数据包到达后更新数据包索引η = η+1，并转至步骤2'; 阳20引其中，每个数据包的到达时刻?，截止时刻么，数据包大小1。在相应数据包到达之 前是未知的，最开始只有数据包平均到达时间间隔43)，数据包平均可允许的传输 时间长度dE= E(d。)，数据包的平均大小1Ε= E(1。）是已知的。 阳209]图6给出了扩展到在线模式的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法实现 流程。离线模式下速率控制调度在数据包传输之前就全部完成，而在线模式下调度贯穿于 整个传输过程。每个数据包到达后，需要重新对缓存中的数据包和未到达的估计的数据包 建立到达曲线A(t)、截止曲线D(t)、数据包到达时刻集合?'、数据包截止时刻集合? W及 所有时刻集合T。对于缓存中的数据包，到达时刻更改为当前时刻，截止时刻维持不变，数 据包长度更改为在缓存中待传输部分的大小。在下一个数据包到达或缓存变空后，在上一 个数据包到达时刻的调度结果因不具备实时性而作废。为了减小计算量，每次采用基于交 互式斜率比较的数据包传输调度方法仅需得到一个传输段后就可W开始传输，在该段传输 结束后如果下一个数据包未到达且缓存也未变空后再捜索下一个传输段，如图6所示。在 传输过程中任何时刻遇到缓存变空均需中止，直至下一个数据包到达后才能再次进行调度 传输。第N个包到达后，如果缓存变空，所有数据包均传输完毕，整个流程结束，此时对应的 时刻正好为主V。
[0210] 当第η个数据包在专时刻到达后，对于接下来的N-n个数据包，到达 时刻可W估计为f,, +(J，截止时刻可W估计为 屯牛3+.沪，l+23+.dE,…，石+抑-巧)宗+沪::，它们的大小都统一估计为！e。然后，针 对缓存中信息已知的数据包（包含第η个数据包，也可能包含前面其它未传完的数据包） 和Ν-η个估计的数据包，采用基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法得到接下来的 传输速率。如此，在4之后传输速率服从该调度结果，直至时刻己，第η+1个数据包到达或缓 存变空为止。在时刻Li，需再次估计后面的Ν-η-1个数据包的到达时刻、截止时刻及大小， 并进一步采用基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法得到接下来的传输速率。W上 过程不断循环，第Ν个数据包到达后做最后一次调度，并按调度结果传输直至最终时刻扣。 故，本发明的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法能够针对在线模式下针对具有不 同到达时刻及不同截止时刻的一系列大小不同的数据包，实现最低能耗传输（事实上，只 能无限逼近最低能耗传输）。 阳211]与上述方法对应的，本发明提供一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度装 置，包括：
[0212] 初始化模块，用于初始化数据包索引编号η = 1 ;
[021引估算模块，用于当第η个数据包在畜到达后，估算接下来的 Ν-η个数据包的到达时刻为ζ W，[ + 2(?，…，ξ +(旅一句！，截止时刻为 石+名+沪式+2^ + ^正，'..式+(成^-")名+沪-，数据包大小都统一估算为16，其中， J二4式；)为数据包平均到达时间间隔，dE=E(d。）为数据包平均可允许的传输时间长度， 1e=E(1。）为数据包的平均大小；
[0214] 新场景建立模块，用于将缓存中的数据包和接下来N-n个估计的数据包作为新的 问题场景，建立到达曲线A(t)，截止曲线D(t)，包到达时间集合巧，截止时刻集合T，W及 所有到达时刻和截止时刻集合T，设T中元素数目为K，并对该新的问题场景进行调度与 传输，包括：
[0215] 第一设定单元，用于设定第η个数据包到达之后的传输段索引编号m= 1，第一传 输段起点时间索引zi= 1，第一传输段起点巧，M = 阳216] 第二设定单元，用于设定最小到达斜率=+w，最大截止斜率=0，时间索 引 k = Zm+1 ; 阳217] 判断单元，用于判断tk是否属于数据包到达时刻集合f，.若是，执行第一计算单 元，否则，执行第二计算单元；
[021引第一计算单元，用于由点（Tm，U及计算到达斜率
[0219] 第一比较单元，用于比较5是否小于己。，若是，执行第一更新单元，否则，执行第 Ξ比较单元；
[0220] 第一更新单元，用于更新最小到达斜率=?，并记录最小到达斜率点对应的时 间索引为奇?,=喪； 阳221] 第二比较单元，用于比较5。1。是否小于等于^?ax，若是，执行第一记录单元，否则， 执行第Ξ比较单元； 阳222] 第一记录单元，用于记录第一传输段的斜率即传输速率为爲，第二传输 段的起点时间索引为2^,1=空·《，起点为（^1，马"I)二K...，〇?^... )l·并转至传输模块； 阳223] 第Ξ比较单元，用于比较η是否等于K，若是，执行第二计算单元，否则，执行第Ξ 更新单元；
[0224] 第二计算单元，用于由点（Tm，Lm)及计算截止斜率
[02巧]第四比较单元，用于比较技是否大于山》，若是，执行第二更新单元，否则，执行第 Ξ更新单元； 阳226] 第二更新单元，用于更新最大截止斜率里胃=狂，并记录最大截止斜率点对应的 时间索引为至胃=^;
[0227] 第五比较单元，用于比较是否大于等于ξηη，若是，执行第二记录单元，否则， 执行第Ξ更新单元； 阳22引第二记录单元，用于记录第一传输段的斜率即传输速率为馬《=忌。，第二传输段 起点时间索引为Ζ>起点为化.1.4",.4':))，并转至传输模块；
[0229] 第Ξ更新单元，用于更新时间索引k = k+1，并转至判断单元； 阳230] 传输模块，用于通过W上各个模块得到了第η个数据包到达后的第m个传输段及 其传输速率，并据此传输缓存中的数据； 阳231] 第一判断模块，用于判断当前传输段终点前是否缓存变空或有新的数据包到达， 若是，执行第二判断模块，否则到当前传输段终点后更新m = m+1并执行第二设定单元； 阳232] 第二判断模块，用于判断是否在新数据包到达前缓存变空，若是，执行比较模块， 否则执行更新模块； 阳233] 比较模块，用于比较η是否等于N，若是，程序结束，否则执行等待模块；
[0234] 等待模块，用于暂停传输，直至时刻第η+1个数据包到达；
[0235] 更新模块，在新数据包到达后用于更新数据包索引η = η+1，并转至估算模块。 阳236]与本发明的基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法对应的，本发明的基于交 互式斜率比较的数据包传输调度装置，也能够针对在线模式下的具有不同到达时刻及不同 截止时刻的一系列大小不同的数据包，实现最低能耗传输。 阳237] 下面结合具体实例对本发明的有益效果进行阐述。
[02測图7给出了单位比特传输能耗比较，相关条件设置为：信道带宽Β为1. 4MHz，噪声 功率谱密度N。为-174地m/Hz，传输路径长度为S = 1000m，路径损耗为λ = 28. 6+351og i0S 地，数据包按泊松过程到达，数据包到达时间间隔平均值??根据数据包数目不同设置为 不同值，且截止时刻与到达时刻之差的平均值cf为J的两倍，数据包大小均匀分布在 0. 5肺yte至1. 5肺yte之间，考虑的时间长度T为10s。可W看到，随着数据包数目的增加， 单位比特的能耗也增加。不过，在各种数据包数目的情况下，相对于现有技术一，本发明在 离线及在线模式均可大大降低能耗（现有技术二只是对子场景一和子场景二给出最低能 耗传输实现算法，对于本发明所考虑的场景并未给出算法，因此在图7中未与本发明方案 进行对比）。
[0239] 进一步的，基于交互式斜率比较的数据包传输调度装置为具有无线通信功能的智 能设备，包括但不限于PC、手机或平板电脑等。
[0240] W上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下，还可w作出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应视为本 发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法，其特征在于，包括： 步骤1 :设定传输段索引编号m= 1，第一传输段起点时间索引Zl= 1，第一传输段起点 步骤2 :设定最小到达斜率匕"产+?，最大截止斜率0,时间索引η = ζ "+1 ; 步骤3 :比较ζηΓ^ 2Ν的大小，若z m< 2Ν，执行步骤4,否则，执行步骤17 ; 步骤4 :判断^是否属于数据包到达时刻集合?，若是，执行步骤5,否则，执行步骤11 ; 步骤5 :由点（1"，LJ及& 计算到达斜_ 步骤6 :比较ξ是否小于^^，若是，执行步骤7,否则，执行步骤10 ; 步骤7 :更新最小到达斜率ξ* =5,并记录最小到达斜率点对应的时间索引为 Ζπαη ~ η > 步骤8 :比较是否小于等于，若是，执行步骤9,否则，执行步骤10 ; 步骤9 :记录第m传输段的斜率即传输速率为!?"= ，第m+1传输段的起点时间索引 为Zm+1 = ^，起点为（L I人！）= jj，€新传输段索引m = m+Ι，并转至步骤2 ; 步骤10 :比较η是否等于2N，若是，执行步骤11，否则，执行步骤16 ; 步骤11 :由点CCLJ及^々^^计算截止斜率2步骤12 :比较匕是否大于，若是，执行步骤13,否则，执行步骤16 ; 步骤13 :更新最大截止斜率|^ax= χη，并记录最大截止斜率点对应的时间索引为^^ = η ； 步骤14 :比较是否大于等于匕m，若是，执行步骤15,否则，执行步骤16 ; 步骤15 :记录第m传输段的斜率即传输速率为，第m+1传输段起点时间索引为 ^，起点为) = (I，，更新传输段索引m = m+Ι，并转至步骤2 ; 步骤16 :更新时间索引η = n+1，并转至步骤4 ; 步骤17 :通过以上步骤得到了各个传输段及其传输速率，然后据此进行数据包的传 输； 其中，每个数据包的到达时刻，截止时刻，数据包长度在数据包到达前均已知。2. -种基于交互式斜率比较的数据包传输调度装置，其特征在于，包括： 第一设定模块，用于设定传输段索引编号m= 1，第一传输段起点时间索引Zl= 1，第 一传输段起点= 第二设定模块，用于设定最小到达斜率^ =4^°，最大截止斜率Lnax= 〇,时间索引η =ζη+1 ； 第一比较模块，用于比较Zm与2N的大小，若z "< 2N，执行判断模块，否则，执行传输模 块；判断模块，用于判断1是否属于数据包到达时刻集合f ,若是，执行第一计算模块，否 贝1J，执行第二计算模块； 第一计算模块，用于由点（!》，LJ及< \计算到达斜率： -A ) j 第二比较模块，用于比较巧是否小于ξ?，若是，执行第一更新模块，否则，执行第四比 较模块； 第一更新模块，用于更新最小到达斜率=5，并记录最小到达斜率点对应的时间索 引为; 第三比较模块，用于比较已是否小于等于若是，执行第一记录模块，否则，执行第 四比较模块； 第一记录模块，用于记录第m传输段的斜率即传输速率为R"= ，第m+1传输段的起 点时间索引为2"1+1=^!，起点为.(?^._，4^=(^ +1，￡)__^^:，更新传输段索引111 = 111+1，并转 至第二设定模块； 第四比较模块，用于比较η是否等于2N，若是，执行第二计算模块，否则，执行第三更新 模块； 第二计算模块，用于由点LJ及& 0计算截止斜库第五比较模块，用于比较是否大于1^，若是，执行第二更新模块，否则，执行第三更 新丰吴块； 第二更新模块，用于更新最大截止斜率！_= L·，并记录最大截止斜率点对应的时间索 引为 ^naJi= n ; 第六比较模块，用于比较是否大于等于，若是，执行第二记录模块，否则，执行 第三更新模块； 第二记录模块，用于记录第m传输段的斜率即传输速率为=&n，第m+i传输段起点 时间索引为~+1 =1,起点为(7；μΛ,))，更新传输段索引m = m+1，并转至 第二设定模块； 第三更新模块，用于更新时间索引η = n+1，并转至判断模块； 传输模块，用于将数据包按以上模块执行后得到的传输段及其传输速率进行传输。3. -种基于交互式斜率比较的数据包传输调度方法，其特征在于，包括： 步骤Γ :初始化数据包索引编号η = 1 ; 步骤2' ：当第η个数据包在ξ到达后，估算接下来的Ν-η个数 据包的到达时亥IJ为-，截止时亥IJ为 ?+ 22+，，·.·，ξ数据包大小都统一估算为 ιΕ，其中， 为数据包平均到达时间间隔，dE= E(dn)为数据包平均可允许的传输时间长度，1E= E(ln) 为数据包的平均大小； 步骤3' ：将缓存中的数据包和接下来N-n个估计的数据包作为新的问题场景，建立到 达曲线A (t)，截止曲线D (t)，包到达时间集合-f ,截止时刻集合1，以及所有到达时刻和截 止时刻集合T，设T中元素数目为K，并对该新的问题场景进行调度与传输，包括： 步骤31' ：设定第η个数据包到达之后的传输段索引编号m= 1，第一传输段起点时间 索引Zq= 1，第一传输段起点（7:.4 )=(/__ .0); 步骤32' ：设定最小到达斜率4 ，最大截止斜率Lnax= 0,时间索引k = z n+l ; 步骤33' ：判断4是否属于数据包到达时刻集合f，若是，执行步骤34'，否则，执行步 骤 310' ； 步骤34' ：由点（H)及计算到达斜率步骤35' ：比较^.是否小于，若是，执行步骤36'，否则，执行步骤39' ； 步骤36 ' ：更新最小到达斜率ξ* = 5，并记录最小到达斜率点对应的时间索引为 步骤37' ：比较〃_是否小于等于，若是，执行步骤38'，否则，执行步骤39' ； 步骤38' ：记录第一传输段的斜率即传输速率为R"= ，第二传输段的起点时间索引 为 Zn+1= U，起点为(L, ,Λ, = ))，并转至步骤 4' ； 步骤39' ：比较η是否等于K，若是，执行步骤310'，否则，执行步骤315' ； 步骤310' ：由点（1"，LJ及。一 计算截止斜_步骤311' ：比较&是否大于，若是，执行步骤312'，否则，执行步骤315' ； 步骤312' ：更新最大截止斜率Lnax= Ik，并记录最大截止斜率点对应的时间索引为^max =k ； 步骤313' ：比较是否大于等于，若是，执行步骤314'，否则，执行步骤315' ； 步骤314' ：记录第一传输段的斜率即传输速率为尺" ，第二传输段起点时间索引 为U = ^，起点为(U?11) = D，并转至步骤4' ； 步骤315' ：更新时间索引k = k+Ι，并转至步骤33' ； 步骤4' ：通过以上步骤得到了第η个数据包到达后的第m个传输段及其传输速率，并 据此传输缓存中的数据； 步骤5' ：判断当前传输段终点前是否缓存变空或有新的数据包到达，若是，执行步骤 6'，否则到当前传输段终点后更新m = m+1并执行步骤32' ； 步骤6' ：判断是否在新数据包到达前缓存变空，若是，执行步骤7'，否则执行步骤9' ； 步骤7' ：比较η是否等于N，若是，程序结束，否则执行步骤8' ； 步骤8' ：暂停传输，直至时刻ξ+1第η+1个数据包到达； 步骤9' ：在新数据包到达后更新数据包索引η = η+1，并转至步骤2' ； 其中，每个数据包的到达时刻ξ，截止时刻L，数据包大小ln在相应数据包到达之前是 未知的，最开始只有数据包平均到达时间间隔<_<卜数据包平均可允许的传输时间长 度dE= E(dn)，数据包的平均大小1E= E(1 n)是已知的。4. 一种基于交互式斜率比较的数据包传输调度装置，其特征在于，包括： 初始化模块，用于初始化数据包索引编号η = 1 ; 估算模块，用于当第η个数据包在ξ到达后，估算接下来的Ν-η个数据包的到达时刻为 tn +{N - n)d ，截止时亥[| 为 4 + J + 以五，4 + 22+以￡，…，4 + (i -+ 五， 数据包大小都统一估算为1Ε，其中，@ = )为数据包平均到达时间间隔，dE = E (d η)为数 据包平均可允许的传输时间长度，1Ε= Ε(1 η)为数据包的平均大小； 新场景建立模块，用于将缓存中的数据包和接下来Ν-η个估计的数据包作为新的问题 场景，建立到达曲线A(t)，截止曲线D(t)，包到达时间集合f ,截止时刻集合?，以及所有 到达时刻和截止时刻集合T，设T中元素数目为K，并对该新的问题场景进行调度与传输， 包括： 第一设定单元，用于设定第η个数据包到达之后的传输段索引编号m = 1，第一传输段 起点时间索引Zq= 1，第一传输段起点= .0); 第二设定单元，用于设定最小到达斜率^? ，_最大截止斜率1_= 0,时间索引k = zm+l ; 判断单元，用于判断4是否属于数据包到达时刻集合f ,若是，执行第一计算单元，否 贝1J，执行第二计算单元； 第一计算单元，用于由点（Tm，Lm)及$ 计算到达斜率第一比较单元，用于比较是否小于^^，若是，执行第一更新单元，否则，执行第三比 较单元； 第一更新单元，用于更新最小到达斜率I ，并记录最小到达斜率点对应的时间索 引为^=1; 第二比较单元，用于比较tn .是否小于等于，若是，执行第一记录单元，否则，执行第 三比较单元； 第一记录单元，用于记录第一传输段的斜率即传输速率为匕=，第二传输段的起点 时间索引为Zm+1 = ^，起点为（乙i. , ) = . y，并转至传输模块； 第三比较单元，用于比较η是否等于K，若是，执行第二计算单元，否则，执行第三更新 单元； 第二计算单元，用于由点（Tm，Lm)及！0计算截止斜率j第四比较单元，用于比较&是否大于，若是，执行第二更新单元，否则，执行第三更 新单元； 第二更新单元，用于更新最大截止斜率1^= H，并记录最大截止斜率点对应的时间索 引为 ^naJi= k ; 第五比较单元，用于比较是否大于等于匕《，若是，执行第二记录单元，否则，执行 第三更新单元； 第二记录单元，用于记录第一传输段的斜率即传输速率为尺,，第二传输段起点 时间索引为^+1^_，起点为（U"Mi)=^-并转至传输模块； 第三更新单元，用于更新时间索引k = k+Ι，并转至判断单元； 传输模块，用于通过以上各个模块得到了第η个数据包到达后的第m个传输段及其传 输速率，并据此传输缓存中的数据； 第一判断模块，用于判断当前传输段终点前是否缓存变空或有新的数据包到达，若是， 执行第二判断模块，否则到当前传输段终点后更新m = m+1并执行第二设定单元； 第二判断模块，用于判断是否在新数据包到达前缓存变空，若是，执行比较模块，否则 执行更新模块； 比较模块，用于比较η是否等于N，若是，程序结束，否则执行等待模块； 等待模块，用于暂停传输，直至时刻ξ+1第η+1个数据包到达； 更新模块，用于在新数据包到达后更新数据包索引η = η+1，并转至估算模块。5.根据权利要求2或4所述的基于交互式斜率比较的数据包传输调度装置，其特征在 于，所述基于交互式斜率比较的数据包传输调度装置为具有无线通信功能的智能设备，包 括但不限于PC、手机或平板电脑。
【文档编号】H04W72/12GK105873224SQ201510031527
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月22日
【发明人】刘思平
【申请人】北京永安信通科技有限公司