基于多服務(wù)器的輪詢接入控制協(xié)議分析

楊志軍，毛 磊

(1.云南大學(xué) 信息學(xué)院，云南 昆明 650500；2.云南省教育廳 教育科學(xué)研究院，云南 昆明 650223)

0 引 言

互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和業(yè)務(wù)流量不斷增加，服務(wù)器需要具備更加強大的運算能力，才能保證網(wǎng)絡(luò)時延和服務(wù)效率。因此對于使用單一服務(wù)器的接入控制協(xié)議而言，服務(wù)器的內(nèi)存、處理器很容易到達瓶頸[1]。物聯(lián)網(wǎng)時代，感知層對高密集站點的數(shù)據(jù)進行采集，通過各種網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)實時傳送，這對感知層的接入控制協(xié)議要求較高[2]?；谳喸兘尤霗C制的MAC協(xié)議，在計算機網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)中有著廣泛應(yīng)用[3-5]，傳統(tǒng)的輪詢系統(tǒng)大多采用單服務(wù)器接入控制方式(single server access control mechanism，SSACM)[6,7]，由于單臺服務(wù)器的運算能力是有限的，在業(yè)務(wù)量和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時，網(wǎng)絡(luò)時延較高，吞吐量較小，顯然不能滿足物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)男枨?。解決這類問題有兩種方法：一是為服務(wù)器配置高性能的硬件設(shè)備；二是多服務(wù)器并發(fā)處理方式[8-11]。但是由于硬件擴展成本較高，通過提升硬件性能并不能從根本上解決這個問題，只有采用多服務(wù)器才能滿足大量用戶訪問的需要，實現(xiàn)負載均衡[12,13]。

針對上述單服務(wù)器輪詢接入?yún)f(xié)議的缺陷，本文將多服務(wù)器并發(fā)處理的方式應(yīng)用到輪詢接入?yún)f(xié)議中，旨在實現(xiàn)輪詢系統(tǒng)的負載均衡，提高輪詢系統(tǒng)的服務(wù)效率和吞吐量。多個服務(wù)器調(diào)度時，使用同步控制的方式實現(xiàn)服務(wù)器在站點之間的輪詢，然后利用輪詢多址系統(tǒng)理論和排隊論對系統(tǒng)的平均排隊隊長和平均時延等性能進行了近似分析，并通過仿真實驗進行了驗證。

1 輪詢接入控制協(xié)議

1.1 背景知識及相關(guān)工作

MAC協(xié)議是構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network，WSN)底層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，主要用來解決多個節(jié)點共享同一鏈路或資源時，信道資源如何分配和劃分的問題。一般分為隨機訪問MAC協(xié)議和輪詢訪問MAC協(xié)議。在設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時，主要考慮能耗、時延、網(wǎng)絡(luò)效率等因素?；谳喸兘尤肟刂品绞降腗AC協(xié)議，是一種非競爭的協(xié)議，其時延和公平性較好，因此在WSN中有著廣泛應(yīng)用。根據(jù)節(jié)點占用信道的時間，輪詢接入控制協(xié)議主要分為完全、門限和限定3種。完全服務(wù)協(xié)議[14]是指，當(dāng)節(jié)點占用信道時，只有在發(fā)送完所有數(shù)據(jù)后才會釋放信道；門限服務(wù)協(xié)議是指，當(dāng)節(jié)點占用信道時，只發(fā)送當(dāng)前時刻節(jié)點內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)；限定服務(wù)協(xié)議是指，當(dāng)節(jié)點占用信道時，只發(fā)送K(K≥1)個信元。3種協(xié)議有各自的優(yōu)勢和應(yīng)用場景，其中完全服務(wù)協(xié)議用戶的平均等待時延和平均排隊隊長較低，適用于高優(yōu)先級或者實時性要求較高的業(yè)務(wù)。門限服務(wù)協(xié)議和限定服務(wù)協(xié)議公平性較好，適用于普通業(yè)務(wù)。

現(xiàn)階段對輪詢接入控制協(xié)議的研究，主要還是集中在區(qū)分業(yè)務(wù)優(yōu)先級[15]和服務(wù)器調(diào)度方式[16]上。文獻[17]中提出了一種使用兩個服務(wù)器同步控制(dual server synchronization control strategy，DSSCS)的負載均衡策略，在一定程度上提高了系統(tǒng)的服務(wù)效率，但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中訪問請求較多時，仍然不能解決系統(tǒng)效率低的問題。文獻[18]提出一種基于忙閑隊列的輪詢控制協(xié)議，根據(jù)隊列中有無顧客將隊列分為忙隊列和空閑隊列，每次輪詢時，服務(wù)器只訪問忙隊列，提高了系統(tǒng)的服務(wù)效率，但在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和業(yè)務(wù)量較大時，網(wǎng)絡(luò)時延仍然較高。上述輪詢機制，雖然在一定程度上改善了系統(tǒng)的性能，但并沒有改變單臺服務(wù)器的限制，其數(shù)據(jù)處理方式仍然比較單一。本文提出的多服務(wù)器接入?yún)f(xié)議，突破了傳統(tǒng)單服務(wù)器輪詢接入控制協(xié)議的局限，擴展了輪詢接入?yún)f(xié)議的內(nèi)容，有效提高了輪詢系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

1.2 MPACP協(xié)議

多服務(wù)器輪詢接入控制協(xié)議(multi-server polling access control protocol，MPACP)由N個站點，S個服務(wù)器組成，如圖1所示。服務(wù)器按完全服務(wù)方式對各個站點提供服務(wù)，即只有正在接受服務(wù)的站點沒有數(shù)據(jù)需要被發(fā)送，服務(wù)器才切換到下一個站點繼續(xù)提供服務(wù)。多個服務(wù)器調(diào)度時，可以同時參加站點的服務(wù)器的最大數(shù)量是1或S。聲明：在任何給定時間內(nèi)只有一個服務(wù)器可以為站點提供服務(wù)的服務(wù)器利用策略稱為1×N，也可以叫作異步控制策略；所有S個服務(wù)器可以同時參加站點的服務(wù)器利用策略稱為S×N，也可稱為同步控制策略，當(dāng)S=1時，兩種策略明顯重合。本文使用同步控制策略實現(xiàn)多個服務(wù)器的接入，S個服務(wù)器同時為站點提供服務(wù)，服務(wù)完成后同時離開。

圖1 MPACP模型

在該協(xié)議中，多個服務(wù)器同時為站點提供服務(wù)指的是：當(dāng)站點中有大量數(shù)據(jù)或訪問請求等待處理時，將其分割成不同的塊，然后發(fā)送到多臺服務(wù)器上進行處理，以此來降低用戶的平均排隊隊長和平均等待時延；或者是將單個大負載分發(fā)到多個服務(wù)器上分別處理，然后將每臺服務(wù)器的處理結(jié)果合并后返回給用戶。

多服務(wù)器輪詢接入控制協(xié)議的這種結(jié)構(gòu)對每一個客戶來說都是透明的，從客戶角度來說，客戶看不到真正提供服務(wù)的多個服務(wù)器，只能看到一個虛擬的服務(wù)器。當(dāng)用戶提出發(fā)送請求后，首先將請求包傳遞給虛擬服務(wù)器，然后虛擬服務(wù)器將請求包中的目標MAC地址轉(zhuǎn)換為選定服務(wù)器的MAC地址后，將用戶請求轉(zhuǎn)發(fā)出去，服務(wù)器處理后將用戶的請求結(jié)果返回給用戶。多服務(wù)器輪詢接入機制的工作流程如圖2所示。

圖2 MPACP工作流程

2 MPACP系統(tǒng)分析

一個輪詢系統(tǒng)的性能，主要從系統(tǒng)內(nèi)用戶的平均排隊隊長、平均循環(huán)周期、平均時延等方面來衡量，前兩者是一階特性，后一個是二階特性。相同負載下，隊長、周期、時延越小，說明系統(tǒng)的性能越好，服務(wù)效率越高。根據(jù)基本輪詢系統(tǒng)的分析方法和排隊理論，我們對多服務(wù)器輪詢機制的特征參數(shù)進行解析，分析方法和結(jié)果如下所示。

2.1 系統(tǒng)工作條件

由于數(shù)據(jù)傳輸過程中，系統(tǒng)內(nèi)的業(yè)務(wù)量或者是用戶的訪問請求隨機性和不確定性較大，情況非常復(fù)雜，為了能對系統(tǒng)的性能做出正確的評估，仿真實驗又不失一般性，在本文中考慮具有如下特征的多服務(wù)器輪詢接入機制：

(2)系統(tǒng)內(nèi)，站點數(shù)量等于N(N≥1)，服務(wù)器數(shù)量等于S(S≥1)。

(4)輪詢順序是服務(wù)器按升序索引訪問每一個站點，訪問完站點N之后，服務(wù)器返回站點1。

(6)系統(tǒng)是對稱的：所有站點都是相同的，所有服務(wù)器的行為都是相同的，服務(wù)器按照數(shù)據(jù)到達的先后順序為其提供服務(wù)(first come first serve，F(xiàn)CFS)。

2.2 隨機變量和概率母函數(shù)

為分析系統(tǒng)的狀態(tài)變量，定義以下隨機變量：

vi(n)：服務(wù)器對i號站點中的信元進行完全服務(wù)所耗費的時間。

ui(n)：服務(wù)器從i號站點切換到i+1號站點的時間。

μj(ui)：ui(n)時間內(nèi)進入j號站點的信元數(shù)。

ηj(vi)：vi(n)時間內(nèi)進入j號站點的信元數(shù)。

設(shè)tn時刻，S個服務(wù)器同時訪問i號站點并提供服務(wù)，當(dāng)服務(wù)器處理完該站點存儲器內(nèi)的信元后轉(zhuǎn)去查詢i+1號站點，i+1號站點在tn+1時刻接受服務(wù)。ξi(n)表示tn時刻，i號站點存儲器內(nèi)存儲的信元數(shù)，則tn時刻系統(tǒng)的狀態(tài)變量可表示為{ξ1(n),ξ2(n),…,ξi(n),…,ξN(n)}。通過分析可知，tn+1時刻的系統(tǒng)狀態(tài)只與tn時刻有關(guān)，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，即站點數(shù)量是有限的，該系統(tǒng)的狀態(tài)變量構(gòu)成馬爾可夫過程，并且在Nλβ

(1)

定義πi(x1,x2,…,xi,…,xN)的概率母函數(shù)為

(2)

tn+1時刻，服務(wù)器為i+1號站點提供服務(wù)，由此可得

(3)

(4)

2.3 平均排隊隊長

定義系統(tǒng)的平均排隊隊長為：tn時刻，服務(wù)器按照完全服務(wù)規(guī)則對i號節(jié)點中的信元進行傳輸時，j號節(jié)點存儲器內(nèi)存儲的信元數(shù)，用gi(j)來表示

(5)

由式(4)、式(5)可得MPACP系統(tǒng)中信元的平均排隊隊長為

(6)

式中：N表示站點數(shù)量，S表示服務(wù)器數(shù)量(N,S≥1)。

2.4 平均等待時延

通常使用系統(tǒng)中客戶的平均等待時延來衡量網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，時延過大，系統(tǒng)內(nèi)的每個客戶都需要等待很長時間才能得到服務(wù)，因此系統(tǒng)性能較差。定義系統(tǒng)的平均等待時延為：信元從進入節(jié)點到其開始被發(fā)送出去所經(jīng)歷的時間間隔。

定義系統(tǒng)的二階偏導(dǎo)為

(7)

由式(4)、式(7)可得

(8)

與單服務(wù)器完全服務(wù)機制[14]類似，MPACP系統(tǒng)的平均等待時延也由E(wi,1)和E(wi,2)兩部分組成，E(wi,1)表示：服務(wù)器輪詢到i號節(jié)點開始傳輸數(shù)據(jù)時，緩沖區(qū)內(nèi)存儲的信元的平均等待時延；E(wi,2)表示，服務(wù)器為i號節(jié)點提供服務(wù)期間，到達i號節(jié)點的信元的平均等待時延。由式(6)～式(8)可得

(9)

2.5 系統(tǒng)吞吐量

定義系統(tǒng)吞吐量為：單位時間內(nèi)，多服務(wù)器完全輪詢接入機制所能處理的信元數(shù)，用T表示。MPACP采用多個服務(wù)器并發(fā)處理的結(jié)構(gòu)，增大了系統(tǒng)的吞吐量，其計算方式如下

T=NSλβ

(10)

由文獻[14]可知，SSACM的吞吐量為Nλβ，與其相比，多服務(wù)器系統(tǒng)的吞吐量增大了S倍。說明MPACP協(xié)議的負載能力更大，相同時間內(nèi)，MPACP處理的信元數(shù)是SSACM的S倍。

2.6 平均查詢周期

系統(tǒng)平均查詢周期定義為：服務(wù)器對所有站點完成一次遍歷所花費的時間，也就是服務(wù)器連續(xù)兩次查詢同一站點之間的時間間隔，用E[θ]表示。平均查詢周期的計算大多是根據(jù)平均排隊隊長與平均循環(huán)周期的關(guān)系推導(dǎo)而出，該方式計算較為復(fù)雜[15]。本文根據(jù)輪詢系統(tǒng)的工作機制，提出一種計算方法，定義如下：

服務(wù)器對所有站點完成一次訪問所花費的時間由兩部分組成：輪詢轉(zhuǎn)換所花費的總時間Nγ和為每個節(jié)點的信元進行傳輸所花費的總時間。后一部分，平均而言，在穩(wěn)定狀態(tài)下(由于對稱性和穩(wěn)定性)，必須等于一次遍歷期間到達的平均總工作量的1/S,而根據(jù)我們的定義，單位時間內(nèi)到達MPACP系統(tǒng)的平均總工作量為λtotβ=Nλβ，所以可以得到

(11)

3 仿真實驗

根據(jù)2.1節(jié)理論分析的條件，在MATLAB2018a平臺上構(gòu)建多服務(wù)器輪詢接入控制模型。使用exprnd()函數(shù)生成滿足泊松分布的隨機序列，用于模擬到達每個節(jié)點的信元數(shù)，其均值為λ。假定仿真時，數(shù)據(jù)通信過程是理想狀態(tài)，也就是所有的信元都被發(fā)送成功，不會發(fā)生丟包和重傳的情況。通信過程中，按時隙劃分時間軸。仿真過程中，需要滿足下面條件：

(1)系統(tǒng)是對稱的：所有隊列都是相同的，所有服務(wù)器的行為都是相同的；

(2)在每一個單位時隙內(nèi)，數(shù)據(jù)按照泊松過程到達節(jié)點，節(jié)點的存儲空間無限大；

(3)系統(tǒng)在Nλβ

(4)為確保實驗的準確性，設(shè)置每次實驗的循環(huán)次數(shù)為10萬次以上；

(5)為提高仿真效率，實驗中，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，即節(jié)點數(shù)量在5-30個內(nèi)變化，服務(wù)器數(shù)量在3-10個內(nèi)變化，數(shù)據(jù)包的到達率λ的取值為[0.001∶0.001∶0.01]，單位為Mbps。

在該系統(tǒng)中，其初始條件為：在開始時刻，各個站點內(nèi)沒有數(shù)據(jù)需要被發(fā)送，當(dāng)站點提出發(fā)送請求后，S個服務(wù)器同時去查詢第一個站點，然后按完全服務(wù)方式為其提供服務(wù)。服務(wù)完成后，轉(zhuǎn)去查詢第二個站點。以此類推，服務(wù)完最后一個站點后，又開始對第一個站點提供服務(wù)。實驗內(nèi)容主要分為一下幾個步驟：

步驟1 根據(jù)假定的條件，在MATLAB2018a上構(gòu)建MPACP系統(tǒng)模型；

步驟2 產(chǎn)生滿足泊松分布的數(shù)據(jù)信息；

步驟3 統(tǒng)計所有的數(shù)據(jù)信息；

步驟4 計算平均排隊隊長、平均循環(huán)周期、平均等待時延的實驗值；

步驟5 根據(jù)式(6)～式(11)計算出理論值，然后與實驗值比較，計算出相對誤差；

步驟6 驗證模型的正確性；

步驟7 設(shè)置實驗條件，將MPACP模型與SSACM和DSSCS模型比較，評價MPACP模型的優(yōu)越性；

模型仿真過程中，MPACP模型的控制流程見表1。

表1 MPACP控制流程

4 實驗結(jié)果及分析

通過改變網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)量(即數(shù)據(jù)包的到達率)、服務(wù)器數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，分析系統(tǒng)中用戶的平均排隊隊長、平均循環(huán)周期和平均等待時延的變化規(guī)律，結(jié)果如下所示。

表2是具有固定節(jié)點數(shù)量(λ=0.05,β=4,N=6,γ=2)，服務(wù)器個數(shù)在2到7之間變化的系統(tǒng)的平均隊長和平均循環(huán)周期對比結(jié)果。通過對比發(fā)現(xiàn)，理論值與實驗值基本一致，誤差保持在較小范圍內(nèi)，說明理論分析的可靠性和準確性。

表2 MPACP理論值與實驗值的相對誤差

圖3和圖4是具有固定站點數(shù)量(N=5)，服務(wù)時間β=10，不同服務(wù)器數(shù)量情況下，系統(tǒng)的平均排隊隊長和平均等待時延的對比。首先，兩個圖中，各曲線上，理論值與實驗值基本擬合，說明理論分析與仿真實驗的一致性。然后，從兩個圖可以分別看出，隨著服務(wù)器數(shù)量的增加，MPACP的平均隊長和平均時延不斷降低，說明相同業(yè)務(wù)量情況下，隨著服務(wù)器數(shù)量的增加，系統(tǒng)的服務(wù)效率逐漸提高，使用多服務(wù)器輪詢接入控制方式可以提高系統(tǒng)的性能。進一步分析圖3，在數(shù)據(jù)包的到達率較小時，MPACP對系統(tǒng)平均隊長的影響不是很明顯；只有在到達率較高時(即高業(yè)務(wù)量情況下)，使用多服務(wù)器才能降低系統(tǒng)的平均隊長。這是因為在業(yè)務(wù)量較小時，使用單服務(wù)器接入方式就能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的需求，沒必要使用多服務(wù)器。對比圖4發(fā)現(xiàn)，在業(yè)務(wù)量一定時，MPACP的平均時延隨著服務(wù)器數(shù)量的增加而降低，當(dāng)服務(wù)器數(shù)量為10個以上時，其平均時延的下降趨勢逐漸趨于平滑。

圖3 MPACP平均排隊隊長隨服務(wù)器數(shù)量的變化 (N=5,β=10,γ=1)

圖4 MPACP平均時延隨服務(wù)器數(shù)量的變化 (N=5,β=10,γ=1)

兩個圖中，分析S=6，S=10，兩條曲線，即服務(wù)器個數(shù)取6、10?？梢钥闯?，在不同服務(wù)器下，系統(tǒng)的平均隊長和平均時延變化趨于平穩(wěn)，特別是數(shù)據(jù)包到達率較小的時候尤為明顯，這說明使用多服務(wù)器并不能無限提升系統(tǒng)性能，當(dāng)系統(tǒng)性能優(yōu)化到一定程度時，繼續(xù)增加服務(wù)器數(shù)量不僅不能提升系統(tǒng)性能，反而會造成資源的浪費。結(jié)合式(6)和式(9)也可以發(fā)現(xiàn)，輪詢系統(tǒng)的性能除了與服務(wù)器數(shù)量有關(guān)，還與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模N和輪詢轉(zhuǎn)換時間γ有關(guān)。因此當(dāng)使用MPACP協(xié)議提升系統(tǒng)性能遇到瓶頸時，可以通過優(yōu)化站點數(shù)量、降低輪詢轉(zhuǎn)換時間和提高服務(wù)器的配置來進一步提升系統(tǒng)性能。

圖5是不同數(shù)量的服務(wù)器下，系統(tǒng)平均循環(huán)周期的對比分析。在輪詢系統(tǒng)中，平均循環(huán)周期是衡量輪詢系統(tǒng)服務(wù)效率的重要指標，相同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和業(yè)務(wù)量情況下，平均循環(huán)周期越小，系統(tǒng)的服務(wù)效率越高。從圖5可以看出，MPACP的平均循環(huán)周期隨著數(shù)據(jù)包到達率的增加而增大。當(dāng)?shù)竭_率一定時，隨著服務(wù)器數(shù)量的增加，系統(tǒng)的平均循環(huán)周期逐漸降低，這說明使用MPACP協(xié)議，系統(tǒng)的服務(wù)效率和穩(wěn)定性得到了很大提高。

圖5 MPACP平均循環(huán)周期隨服務(wù)器數(shù)量的變化 (N=5,β=10,γ=1)

4.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模對MPACP的影響

在實際通信過程中，不同的場合需要應(yīng)用不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和感知層高密集節(jié)點的接入，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模成為影響WSN系統(tǒng)性能的重要因素。為分析網(wǎng)絡(luò)規(guī)模對MPACP協(xié)議的影響，保持網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)量不變(即每個站點數(shù)據(jù)包的到達率都為0.004 Mbps)，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量在10-30內(nèi)變化，然后對比3種協(xié)議的平均時延，其中SSACM表示單服務(wù)器接入控制方式，DSSCS表示雙服務(wù)器同步控制策略，仿真結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下3種協(xié)議平均時延對比

從圖6的對比結(jié)果可以看出，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模一定時，MPACP協(xié)議的平均時延最低。MPACP協(xié)議的平均時延受網(wǎng)絡(luò)規(guī)模影響較小，而SSACM和DSSCS協(xié)議的平均時延隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大而快速增加。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為30個節(jié)點時，SSACM系統(tǒng)的平均時延爆炸，已經(jīng)嚴重影響系統(tǒng)的運行，此時與SSACM和DSSCS協(xié)議相比，MPACP的平均時延分別降低了72.37%和28.12%左右。

4.2 業(yè)務(wù)量對MPACP的影響

在網(wǎng)絡(luò)部署成功后，即網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不變，業(yè)務(wù)量是影響網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模固定為10個節(jié)點，數(shù)據(jù)包(即業(yè)務(wù)量)的到達率分別為0.002 Mbps、0.004 Mbps、0.006 Mbps、0.008 Mbps、0.01 Mbps時，3種協(xié)議的平均時延、吞吐量變化如圖7、圖8所示。

圖7 不同業(yè)務(wù)量下3種協(xié)議平均時延對比

圖8 不同業(yè)務(wù)量下3種協(xié)議吞吐量對比

從圖7可以看出，3種協(xié)議中，MPACP的平均時延最小。說明MPACP協(xié)議通過增加服務(wù)器數(shù)量，使用同步控制策略，將業(yè)務(wù)量分擔(dān)到多個服務(wù)器上分別處理，降低了用戶的平均等待時延。具體分析，當(dāng)業(yè)務(wù)量增大時，MPACP協(xié)議的平均時延比SSACM減小了1到3倍，比DSSCS減小了50%左右。整個實驗過程中，隨著網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)量的增加，MPACP的平均時延變化不大，保持在5 ms左右，MPACP性能較好。

從圖8可以看出，相同業(yè)務(wù)量下，MPACP的模型的吞吐量遠遠大于SSACM和DSSCS，也就是說，單位時間內(nèi)，MPACP能夠傳輸更多的信元數(shù)和服務(wù)更多的用戶，MPACP協(xié)議的服務(wù)效率更高。隨著業(yè)務(wù)量的增加，SSACM和DSSCS協(xié)議的吞吐量增加較小，這是因為單一的服務(wù)器數(shù)量和數(shù)據(jù)處理方式限制了系統(tǒng)性能提升。這也是SSACM和DSSCS在業(yè)務(wù)量較高時，平均時延較大的原因。

5 結(jié)束語

輪詢代表一類調(diào)度控制模型，為系統(tǒng)資源分配提供了一種非競爭的訪問控制機制，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中有著廣泛應(yīng)用?；趥鹘y(tǒng)的單服務(wù)器輪詢控制模型，本文提出使用同步控制方式的多服務(wù)器輪詢接入控制協(xié)議實現(xiàn)負載均衡，提高輪詢接入?yún)f(xié)議的服務(wù)效率，然后對其進行了理論計算和實驗仿真。分析結(jié)果表明，在不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和不同業(yè)務(wù)量情況下，MPACP平均排隊隊長和平均時延都遠遠小于SSACM和DSSCS，MPACP響應(yīng)速度較快。使用MPACP協(xié)議，提高了輪詢系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，為物聯(lián)網(wǎng)感知層的接入提供了一種控制方式。下一步工作中，可將多服務(wù)器接入方式擴展到區(qū)分優(yōu)先級的兩級輪詢接入控制模型中。