遠程教育網(wǎng)絡中的多媒體資源調度技術研究

農民強

摘 要： 為了提高遠程教育網(wǎng)絡中的多媒體資源的訪問和檢索能力，實現(xiàn)教育資源共享，提出一種基于嵌入式優(yōu)先級列表控制的遠程教育網(wǎng)絡中多媒體資源調度技術。分析嵌入式遠程教育網(wǎng)絡的多媒體資源分布的內核結構模型，對資源信息流進行非線性時間序列擬合，采用平滑濾波方法將多媒體資源的執(zhí)行時間窗口劃分為一組均勻分布的時隙，在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)資源出入棧的優(yōu)先級列表控制，實現(xiàn)資源調度優(yōu)化。仿真結果表明，采用該方法進行遠程教育網(wǎng)絡多媒體資源調度，提高了資源分配的均衡性和資源利用率。

關鍵詞： 遠程教育網(wǎng)絡； 多媒體資源； 資源調度； 嵌入式系統(tǒng)； 優(yōu)先級列表

中圖分類號： TN711?34； TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）24?0068?03

Abstract： In order to improve the access and retrieval ability of multimedia resources in the distance education network， and realize the educational resource sharing， a multimedia resource scheduling technology based on control of the embedded priority list is proposed for the remote education network. The kernel structure model of the multimedia resource distribution of the remote education network is analyzed. The nonlinear time series for information flow of the resources is fitted. The smoothing filtering method is adopted to divide execution time window into a set of uniform distribution time slots， so as to realize the priority list control that the resource come in and go out of the stack in the embedded system， and achieve resource scheduling optimization. The simulation results show that the method for multimedia resource scheduling of the remote education network can improve the balance of resource allocation and utilization rate of resources.

Keywords： distance education network； multimedia resource； resource scheduling； embedded system； priority list

0 引 言

遠程教育網(wǎng)絡系統(tǒng)中，大量的教學資源分布在整個教學網(wǎng)絡系統(tǒng)的存儲空間內，通過云存儲和云計算技術實現(xiàn)資源保存和利用，以供用戶隨時訪問和利用多媒體教育資源。遠程教育網(wǎng)絡中的多媒體資源調度系統(tǒng)采用嵌入式設計方法，通過統(tǒng)一的資源訪問接口實現(xiàn)多媒體教學資源的進程管理、內存管理和空間分布管理。在進行資源調度中，需要一種有效的多媒體資源調度算法實現(xiàn)遠程教育網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫訪問和多媒體資源整合，研究多媒體資源調度技術，對提高遠程教育網(wǎng)絡的利用效率和系統(tǒng)可靠性方面具有重要意義[1]。針對當前資源調度收斂性不好、魯棒性差的問題，本文提出基于嵌入式優(yōu)先級列表控制的遠程教育網(wǎng)絡中多媒體資源調度技術。通過資源調度的系統(tǒng)設計和算法改進，實現(xiàn)多媒體資源調度優(yōu)化。通過仿真試驗進行了性能驗證，展示了本文設計的調度技術在提高遠程教育網(wǎng)絡多媒體資源調度均衡性和時效性方面的優(yōu)越性。

1 多媒體資源分布的內核結構模型

1.1 遠程教育網(wǎng)絡的多媒體資源的嵌入式分布

為了實現(xiàn)對遠程教育網(wǎng)絡中的多媒體資源調度優(yōu)化，遠程教育網(wǎng)絡多媒體資源嵌入式調度系統(tǒng)的內核管理程序分為進程管理、訪問管理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理、接口管理、網(wǎng)絡系統(tǒng)管理等[2]。遠程教育網(wǎng)絡在多媒體資源調度環(huán)境下，假設云計算下遠程教育網(wǎng)絡節(jié)點管理處理機執(zhí)行多媒體教育資源得到信息準確查詢概率為：

基于負載均衡的多媒體資源調度策略[3]，得到遠程教育網(wǎng)絡中的多媒體資源調度均衡的標準值和分別表示為：

式中：為多媒體資源調度等待序列的長度；為資源分布空間中的訪問密度；為數(shù)據(jù)訪問空間的幾何參考模型。

1.2 資源信息流的數(shù)據(jù)擬合計算

對資源信息流進行非線性時間序列擬合，在資源分布的數(shù)據(jù)聚類中，結合資源分配的收斂閾值指標Convergence Metric得到遠程教育網(wǎng)絡多媒體教育資源調度模型中有個輸入控制參量，個輸出參量[4]。

定義往返時延（Round?Trip Time，RTT）表示遠程教育網(wǎng)絡的時間開銷，構建多媒體教育資源分簇調度模型，結合非線性時間序列分析方法[5]，得到待調度的多媒體教育資源的非線性信息流擬合結構為：

式中，為資源分配的鏈路優(yōu)先級屬性。對，多媒體資源準確到達次調度中心的閾值分布滿足：

設M是維的多媒體資源調度的鏈路層分布系統(tǒng)，表示一個光滑的陣列流形矢量，對于，得到多媒體資源調度的聚類中心函數(shù)為：endprint

通過對多媒體資源信息流的數(shù)據(jù)擬合計算，為進行資源調度提供了準確的數(shù)據(jù)基礎。

2 資源調度技術改進

2.1 多媒體資源調度的時隙分布優(yōu)化

在進行遠程教育網(wǎng)絡的多媒體資源的嵌入式分布計算和非線性時間序列擬合的基礎上，進行資源調度的優(yōu)化設計。本文提出基于嵌入式優(yōu)先級列表控制的遠程教育網(wǎng)絡中多媒體資源調度技術。

采用平滑濾波方法將多媒體資源的執(zhí)行時間窗口劃分為一組均勻分布的時隙[6]，平滑濾波的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：

式中：為多媒體教育資源傳輸?shù)呢撦d率；為單個資源輸出的融合測量誤差；為加權平均；為本輪調度到達遠程教育網(wǎng)絡中心的鏈路衰減；為遠程教育網(wǎng)絡Sink節(jié)點的均衡分布控制因子；為調度時間延遲。

執(zhí)行時間窗口劃分為一組均勻分布的時隙，由此得到多媒體資源調度的時隙分布的間隔為：

根據(jù)上述時隙分布，設計優(yōu)先級列表，進行資源出入?？刂啤?/p>

2.2 資源出入棧的優(yōu)先級列表控制

在將執(zhí)行時間窗口劃分為一組均勻分布的時隙的基礎上，在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)資源出入棧的優(yōu)先級列表控制[7]，資源出入?？刂萍s束條件為：

式中：為網(wǎng)絡分簇能耗RTT平均值；為資源在堆棧中的吞吐量。信息融合中心節(jié)點執(zhí)行多媒體教育資源調度的前導時隙定義為：

調度模型的控制閾值為：

綜上處理，在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)了遠程教育網(wǎng)絡的多媒體資源的優(yōu)化調度。

3 仿真測試分析

為了驗證本文方法在實現(xiàn)遠程教育網(wǎng)絡中的多媒體資源調度中的應用性能，進行仿真試驗分析。試驗采用Matlab仿真設計；采用NS?2.27和NS軟件生成多媒體教育資源信息列表，遠程教育網(wǎng)絡采用JDK1.6，a1Gbps交換網(wǎng)，對多媒體教育資源的采樣率為 kHz，采樣數(shù)據(jù)長度為1 024，初始閾值為0.12，計算節(jié)點N=50。根據(jù)上述仿真設計，進行資源調度的仿真分析，得到待調度的多媒體資源的時域擬合結果如圖1所示。

以圖1采樣的數(shù)據(jù)為研究對象，進行資源調度的均衡性測試和資源利用率對比，得到結果如圖2和圖3所示。分析圖2和圖3結果得知，采用本文方法進行多媒體資源調度，均衡性較好，資源利用率較高。

4 結 語

本文提出一種基于嵌入式優(yōu)先級列表控制的遠程教育網(wǎng)絡中多媒體資源調度技術。分析嵌入式遠程教育網(wǎng)絡的多媒體資源分布的內核結構模型，對資源信息流進行非線性時間序列擬合，采用平滑濾波方法將多媒體資源的執(zhí)行時間窗口劃分為一組均勻分布的時隙，在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)資源出入棧的優(yōu)先級列表控制，實現(xiàn)資源調度優(yōu)化。分析得出采用該方法進行遠程教育網(wǎng)絡多媒體資源調度，資源分配的均衡性和資源利用率更高。

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