發(fā)布時間：2018-11-23 10:51

【摘要】：隨著通信技術爆炸式的發(fā)展,無線網(wǎng)絡進入大繁榮時期,多種網(wǎng)絡各具特點、優(yōu)勢互補并將長期共存。同時,經(jīng)歷了數(shù)十年的不斷革新,各種無線接入技術的傳輸速率逐漸逼近香農(nóng)限,單個網(wǎng)絡的傳輸速率難以進一步提升。為了滿足用戶對大容量新興多媒體業(yè)務日益增長的需求,就必須進行多網(wǎng)協(xié)作。然而,傳統(tǒng)的松耦合網(wǎng)絡協(xié)作機制無法同時、高效地使用多種網(wǎng)絡的傳輸資源,難以解決這類高速傳輸業(yè)務導致的QoS難保證、傳輸能耗過高以及引發(fā)嚴重干擾等問題。因此,一種緊密的網(wǎng)絡耦合技術--多網(wǎng)絡并發(fā)傳輸技術應運而生。利用該技術可將同一業(yè)務在多種網(wǎng)絡上同時進行傳輸,該技術被認為是解決上述問題的有效途徑之一本文將圍繞如何利用并發(fā)傳輸技術解決高速業(yè)務引發(fā)的問題展開研究：首先以并傳構架和分流策略為切入點,進行高速業(yè)務傳輸問題的研究,繼而擴展到利用并發(fā)傳輸提高系統(tǒng)能效的探索,最終延伸至基于并發(fā)傳輸?shù)漠悩嬀W(wǎng)絡干擾問題的探討。具體內容如下： 1、對并發(fā)傳輸網(wǎng)絡構架進行了分類,建立了并發(fā)傳輸最優(yōu)模型并分析了其理論時延界。如何能夠將現(xiàn)有多種不同制式的網(wǎng)絡緊密耦合在一起,是并發(fā)傳輸所面臨的根本問題。針對該問題,本文在充分研究不同網(wǎng)絡特點的基礎上,根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸路徑的不同,將并發(fā)傳輸網(wǎng)絡構架分為部分并發(fā)傳輸構架和完全并發(fā)傳輸構架。并進一步分析了不同并傳構架對應的使用場景、數(shù)據(jù)分組傳輸模型及其對分流策略的影響。在此基礎上,建立了異構多接入網(wǎng)絡并發(fā)傳輸最優(yōu)模型,利用排隊論原理分析了其理論時延界,為后續(xù)研究并發(fā)傳輸?shù)男阅芴峁┝死碚撘罁?jù)。 2、提出了適用于不同網(wǎng)絡構架的數(shù)據(jù)分流策略,并進行了理論和平臺驗證。數(shù)據(jù)分流策略的優(yōu)劣直接影響到并發(fā)傳輸?shù)淖罱K性能,針對異構網(wǎng)絡并發(fā)傳輸中最小化時延的問題,根據(jù)不同網(wǎng)絡狀態(tài)信息提出了多種聯(lián)合資源調度的分流策略,包括最短等待時延分流策略(MQD)、最短隊列長度分流策略(MQL)和統(tǒng)一隊列管理分流策略(UQM),通過二維馬爾科夫鏈對這三種分流策略的性能進行了理論分析。最后利用WLAN和WiMAX兩種網(wǎng)絡構建實驗平臺,實驗結果表明本文提出的分流策略在保證最優(yōu)吞吐量不變的前提下有效的降低了系統(tǒng)的平均時延,在高負載情況下可逼近理論時延界。同時,MQD分流算法可有效降低并發(fā)傳輸?shù)臅r延抖動。 3、建立了面向能效的并發(fā)傳輸理論模型,提出了最佳能效分流定理,并設計了最大化能效的并發(fā)傳輸策略。當前高速業(yè)務傳輸導致的高能耗問題已經(jīng)成為無線網(wǎng)絡發(fā)展的主要桎梏之一。通過探索傳輸速率和能效之間的理論關系,闡述了并發(fā)傳輸提高系統(tǒng)能效的基本原理,建立了多網(wǎng)絡并發(fā)傳輸能效最優(yōu)化模型,修正了傳統(tǒng)的能效和帶寬之間的折中關系。針對無線異構融合網(wǎng)絡下行并發(fā)傳輸場景,研究了不同網(wǎng)絡信道狀態(tài)、能耗和傳輸速率之間的關系,提出了能效最大化的網(wǎng)絡資源分配和數(shù)據(jù)分流算法。繼而,在上行傳輸場景中,討論了設備靜態(tài)功耗對并發(fā)傳輸?shù)挠绊?將該問題建模成為混合整數(shù)規(guī)劃問題,通過對整數(shù)約束進行松弛,提出了能夠逼近最優(yōu)解的并發(fā)傳輸策略。最后通過仿真驗證了該策略能夠有效地提高網(wǎng)絡能效和用戶生存時間。 4、提出了基于并發(fā)傳輸?shù)母蓴_轉移策略,分析并確定了最優(yōu)干擾轉移門限和干擾轉移量,有效地利用了干擾空間的分集增益。隨著家庭基站被廣泛布設于熱點地區(qū),干擾問題成為限制網(wǎng)絡容量和傳輸速率的主要問題之一。本文首先探索了干擾分布特點,發(fā)現(xiàn)了由于網(wǎng)絡布設和用戶行為不確定性引發(fā)的干擾區(qū)域性分布不均勻現(xiàn)象。通過引入并發(fā)傳輸技術,將原本分離的區(qū)域聯(lián)系起來,提出了使用干擾轉移策略獲取干擾空間分集增益來提高系統(tǒng)性能的基本思想。進一步,定義了干擾差指數(shù),建立了干擾轉移理論模型,確定了最佳干擾轉移門限,并獲得了最大化能效的分流比例。仿真結果表明所提干擾轉移策略能夠在不影響其他用戶性能的前提下顯著提高多模用戶的能效性能。
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【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN92

【參考文獻】

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本文編號：2351328