發(fā)布時間：2018-11-02 09:31

【摘要】：隨著業(yè)務(wù)需求的快速增長，多種無線技術(shù)飛速發(fā)展，異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為未來無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。資源管理對異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的融合和協(xié)作有著重要意義。在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中，首先面臨的是選擇接入控制方式的問題，選擇單個網(wǎng)絡(luò)接入(單接入)還是選擇多個網(wǎng)絡(luò)同時接入(多接入)。不同的接入控制方式將對異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的融合和資源管理產(chǎn)生不同的影響。同時，由于接入控制方式的不同，對應(yīng)的業(yè)務(wù)分配算法也會造成很大的不同，這些問題都是異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)資源管理中重要的研究內(nèi)容。因此，本文將圍繞異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)資源管理中的接入控制與業(yè)務(wù)分配問題展開研究，首先以接入控制方式為切入點，分析對比不同接入控制方式對異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)性能的影響，繼而研究多接入方式下的業(yè)務(wù)分配算法，最后對異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于干擾協(xié)調(diào)的負(fù)載分配問題進(jìn)行了探討。 在國家自然科學(xué)基金重點項目“無線網(wǎng)絡(luò)的干擾管理與容量研究”(61231008)，國家973重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃課題“智能的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)資源管理模型與控制機(jī)制研究”(2009CB320404)，國家自然科學(xué)基金(61102057)，長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊發(fā)展計劃(IRT0852)和高等學(xué)校創(chuàng)新引智計劃(B08038)的共同資助下，本文對異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的資源管理中的接入控制方式和業(yè)務(wù)分配算法以及與其息息相關(guān)的干擾管理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。具體內(nèi)容如下: 1、針對異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中選擇接入控制方式的問題，分析了三種接入控制方式，網(wǎng)絡(luò)選擇、分集多種無線接入和并行多種無線接入對異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合性能的影響，其中網(wǎng)絡(luò)選擇指選擇速率最大的單個網(wǎng)絡(luò)接入；聚合(分集)多種無線接入指復(fù)制相同的數(shù)據(jù)流分配到不同的網(wǎng)絡(luò)中傳輸；并行(復(fù)用)多種無線接入指將數(shù)據(jù)流分成多個不同的數(shù)據(jù)子流，通過不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。首先，考慮了異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中多址協(xié)議和服務(wù)速率的不同，采用完全共享的機(jī)制對無線局域網(wǎng)絡(luò)建模和采用均享的機(jī)制對蜂窩網(wǎng)絡(luò)建模，分別得到兩個網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)速率，然后將三種接入控制方式嵌入到馬爾科夫模型中，建立馬氏鏈，得到三種接入控制方式下系統(tǒng)的阻塞概率和平均時延。仿真結(jié)果表明，在不同的多址接入?yún)f(xié)議和不同的服務(wù)速率下，并行多種無線接入相比其他兩種接入控制方式可以獲得更小的系統(tǒng)平均時延。 2、基于概率分流研究了異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中多接入業(yè)務(wù)分配的算法。首先，從隊列的觀點出發(fā)將異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)看作多個隊列耦合和并行的系統(tǒng)，得到單個網(wǎng)絡(luò)的平均時延，進(jìn)而從概率分流的角度推導(dǎo)了異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的平均時延，然后以系統(tǒng)的平均時延最小化為目標(biāo)，以網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性為約束條件，建立優(yōu)化問題。為了驗證我們提出模型的有效性，采用蜂窩網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)組成的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)場景，并用啟發(fā)式的搜索算法求解最優(yōu)的分流概率，，得到系統(tǒng)最小的平均時延。最后用馬爾科夫過程建模提出的算法，并與網(wǎng)絡(luò)選擇算法進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明，相比網(wǎng)絡(luò)選擇算法，概率分流算法不僅降低了系統(tǒng)的阻塞概率，而且減小了系統(tǒng)的平均時延。 3、在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中，針對端到端的并行多接入傳輸，研究了時延最小的并行多接入業(yè)務(wù)分配問題。首先考慮了不同網(wǎng)絡(luò)的可利用傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)時延的不同對業(yè)務(wù)分流的影響，分析了業(yè)務(wù)分流經(jīng)過不同網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延，然后建立了以時延最小化為目標(biāo)的優(yōu)化問題，利用貝克曼變化思想證明了最優(yōu)的業(yè)務(wù)分配問題存在門限值，根據(jù)業(yè)務(wù)分配門限選擇傳輸網(wǎng)絡(luò)的集合，并進(jìn)行業(yè)務(wù)分流獲得最小的傳輸時延，最后提出了一種聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)選擇和業(yè)務(wù)分配的并行多接入算法。仿真結(jié)果表明，在重負(fù)載情況下，與已有的算法相比，所提的算法不僅獲得最大的吞吐量，并且能夠有效降低業(yè)務(wù)的傳輸時延。 4、在宏蜂窩和微微蜂窩組成的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，研究了基于增強(qiáng)型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)(eICIC)的聯(lián)合上下行的負(fù)載分配問題。為了提高幾乎空白子幀(ABS)的利用率，首先提出了在eICIC的ABS子幀中配置宏蜂窩用戶的上行傳輸，簡稱為UM-ABS，接著考慮了上下行的非對稱信道，對于單個用戶的上下行可以接入不同的基站。然后聯(lián)合UM-ABS和上下行非對稱信道，將宏蜂窩與微微蜂窩時域資源分配和上下行的非對稱接入問題建模為優(yōu)化問題，提出了松弛-取整的多項式近似算法。仿真結(jié)果表明，相比現(xiàn)有的算法，所提的算法顯著改善了系統(tǒng)的吞吐量和用戶的速率。
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【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN92

【參考文獻(xiàn)】

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1 惠蕾放;無線網(wǎng)絡(luò)中的資源管理問題研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

本文編號：2305640