- 选题背景和意义：
近年来，随着物联网和无线传感网络的不断发展，越来越多的设备被广泛部署于网络中。同时，也有越来越多的具有不同功能的异构节点被同一个网络联系起来，让不同节点可以各司其职，更好地合作完成庞大的数据收集与处理工作。在所有的网络节点中，边缘节点往往被赋予了不同的工作任务，它们根据自身的功能收集或处理不同的数据源。但中继节点的存在和作用却往往被忽略，因为传统的中继节点往往只承载着数据传输与通信的任务。但随着节点的数据处理能力和通信能力的不断加强，人们渐渐意识到，由中继节点完成一部分计算任务，一方面可以减少边缘节点的计算压力，另一方面也可以完成边缘节点无法做到的多数据源的计算任务。
通过对无线网络控制系统中计算资源和网络资源联合调度问题的研究，可以设计出满足限制条件的作业调度算法。这样的算法能够在尽可能短的时间内完成多任务的调度，来最大化资源的利用率。这样的无线网络系统具有极高的资源利用效率，节约了大量成本。同时，将计算任务分配给中继节点，也提高了边缘节点的工作能力，让整个系统的功能模块化，也提高了系统稳定性。
- 课题关键问题及难点：
课题关键问题及难点在于抽象出资源调度问题的模型和在满足限制条件下实现尽可能好的调度算法，具体难点如下：
1.调度中有网络资源和计算资源两种，一个任务被分为感测段、计算段、执行段三个部分，根据实际情况构建出调度模型。
2.在资源调度过程中，还要满足一定限制条件：每个任务的三个部分是按顺序执行的。多个任务不能同时占用同一种资源。每个任务都有单独的开始时间和截止时间。
3.在类似调度算法的研究中，尚不能证明此调度过程是否有多项式时间复杂度的解。针对调度模型，在不能找出多项式解的情况下，需要给出一个可行解。
- 调研报告：
无线网络控制系统（WNCS）是一种控制系统，其中控制回路是位于系统中的。在此控制系统中，不同的系统部件（在此项目中分为传感部件、计算部件、执行部件）之间是通过无线网络进行数据信息和控制信息的交换。在许多应用场景中，它们的工作过程是：传感器定期收集环境数据并传递给计算部件，通过相应算法产生控制信息，最后将这些信息传递给执行部件去执行。
之前已经有关于无线网络控制系统的大量研究，在其中的调度模型中，这些实时任务涉及用于控制算法的计算组件和用于各种信息交换的通信组件。而在调度这些任务的传统方法中，大多是分开考虑计算资源调度和通信资源调度，在计算阶段，它们通常忽略执行算法的时间，有的则是是把这个时间看作常数来处理。它们的主要工作是在一定约束下，对传输过程进行建模，没把计算时间考虑到模型中。因此，这些算法对于某些需要大量计算耗时的复杂过程无法处理，在一些能处理的系统中，也存在资源利用率低的情况。
所以，我们可以同时考虑这三个阶段，把它们视作一个整体。在这种情况下，每一个阶段都有更强的条件约束，而且每个任务都包含这三个子过程，且具有不同的开始和截止时间。于是，可以把此过程看作多任务的（a,m,b）调度模型，其中a、m、b分别表示感测段、计算段、执行段的耗时。为了解决这个问题，我们首先可以把（a,m,b）简化为（m,1,1）模型，即感测段消耗时间不定，其它两段花费单位时间，这个条件下，依据参考文献给出的（1,1,1）模型的解，找出最优调度算法。在此基础上，可以把问题强化为（m，n,1）模型，尝试着找出这种情况下的最优解。但是对于（a,m,b）模型是否存在最优解，目前还没被证明，所以在（m,n,1）模型中，只能根据启发式算法思想，找出可行解。
参考文献：
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