本文關(guān)鍵詞：基于排隊(duì)理論的LTE上行資源調(diào)度建模與優(yōu)化

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【摘要】：隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展以及智能終端的普及，移動通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模式從單一的語音業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)電信、移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)并存的業(yè)務(wù)模式。移動通信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展產(chǎn)生了大量異質(zhì)業(yè)務(wù)，它們在行為模式、業(yè)務(wù)特征和QoS需求方面存在不同。例如VoIP業(yè)務(wù)對實(shí)時性要求較高，對丟包率要求較低；而IM類業(yè)務(wù)雖然一直在線，但大部分時間處于掛機(jī)狀態(tài)，只有少數(shù)時間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)量小，數(shù)據(jù)的突發(fā)性較高等。 3GPP LTE作為3G的長期演進(jìn)技術(shù)，是3G移動通信網(wǎng)絡(luò)的下一代演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)，，將OFDM(orthogonal frequency-division multiplexing)和MIMO (multiple-input multiple-output)技術(shù)作為無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，同時使用高階調(diào)制編碼技術(shù)，旨在提供更高的數(shù)據(jù)速率、更低的傳輸時延、更大的系統(tǒng)容量和覆蓋范圍以及更低的運(yùn)營成本，因而LTE將成為異質(zhì)業(yè)務(wù)背景下重要的承載網(wǎng)絡(luò)。 LTE網(wǎng)絡(luò)具有有別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的全I(xiàn)P化、包交換和可變服務(wù)速率等特點(diǎn)，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)模型已無法描述LTE網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有的無線資源管理理論也無法適應(yīng)異質(zhì)業(yè)務(wù)的應(yīng)用。為滿足異質(zhì)業(yè)務(wù)的不同QoS需求，針對異質(zhì)業(yè)務(wù)的LTE網(wǎng)絡(luò)機(jī)制和算法的優(yōu)化成為必然。 排隊(duì)論作為一種基于隨機(jī)過程理論發(fā)展起來的數(shù)學(xué)工具經(jīng)常被用于系統(tǒng)建模和性能分析。早期利用排隊(duì)論建模并評估通信網(wǎng)絡(luò)時，考慮到顧客的到達(dá)具有隨機(jī)性，可用概率分布來表示到達(dá)過程，在排隊(duì)論的研究初始階段，主要研究了顧客的到達(dá)過程為最簡單流的排隊(duì)系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使得描述網(wǎng)絡(luò)流量的模型越來越復(fù)雜。在各種排隊(duì)模型中，批量到達(dá)排隊(duì)模型由于具有較強(qiáng)的適用性而得到廣泛研究。 本課題基于排隊(duì)理論，利用批量到達(dá)模型建模并評價LTE包調(diào)度機(jī)制的性能，得到丟包率、隊(duì)列時延和帶寬利用率公式，其中丟包率和隊(duì)列時延代表用戶的QoS，帶寬利用率反映運(yùn)營商的盈利；研究QoS約束的系統(tǒng)利用率最大化問題，決定最優(yōu)基站調(diào)度容量和緩存容量。本課題研究成果為調(diào)度緩存的管理提供有效方法。模型和優(yōu)化的參數(shù)可應(yīng)用于可變帶寬部署和分類的緩存容量控制，在節(jié)約運(yùn)營商運(yùn)營成本的同時，為無線資源控制提供依據(jù)，為LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。鑒于本人在運(yùn)營商從事網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作，本課題的研究成果對運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作具有重大參考意義。 本課題的重點(diǎn)在于研究一種滿足異質(zhì)業(yè)務(wù)背景下LTE上行資源調(diào)度的方法，此方法同樣適用于業(yè)務(wù)推廣后的更多類型的異質(zhì)業(yè)務(wù)下的LTE網(wǎng)絡(luò)問題。論文獨(dú)立工作和貢獻(xiàn)論述如下。 第一，研究基于批量到達(dá)模型的LTE網(wǎng)絡(luò)排隊(duì)模型。首先利用EM算法將異質(zhì)業(yè)務(wù)建模為批量到達(dá)業(yè)務(wù)源模型，其次建立基于批量到達(dá)模型的LTE網(wǎng)絡(luò)排隊(duì)模型，得到系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，然后利用矩陣幾何解法對狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行求解，最后求得系統(tǒng)性能指標(biāo)，得到各異質(zhì)業(yè)務(wù)的丟包率、時延和帶寬利用率。 第二，研究異質(zhì)業(yè)務(wù)QoS約束下的系統(tǒng)利用率最大化問題。根據(jù)異質(zhì)業(yè)務(wù)不同的QoS需求，研究在滿足各業(yè)務(wù)丟包率、時延要求的基礎(chǔ)上，使得系統(tǒng)利用率最高的無線資源配置方案，既滿足業(yè)務(wù)的QoS需求，又使得運(yùn)營商的利益最大化。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1227237