【摘要】：近些年,隨著智能移動設備大規(guī)模的推廣以及移動無線網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展,數(shù)據(jù)流量激增所帶來的移動頻譜匱乏、基站通信壓力過大的問題日益凸顯。傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡系統(tǒng)已經(jīng)逐漸無法滿足用戶對于無線網(wǎng)絡的需求,用戶迫切需要一種新型的無線通信技術來滿足更高帶寬、更低時延、更低消耗的需求。Device-to-Device(D2D)通信是一種通信用戶雙方不需要通過基站轉發(fā)而直接進行通信的新型無線通信技術。D2D通信由于其低時延、低消耗、高頻譜效率的優(yōu)點,成為了未來無線網(wǎng)絡技術的一個重要發(fā)展方向,受到了國內(nèi)外學者的廣泛關注。本文在相關工作的基礎上,主要研究了蜂窩網(wǎng)絡架構下D2D通信中的轉發(fā)機制的改進和緩存策略的優(yōu)化。本文的相關貢獻如下:(1)我們提出了一種新的D2D通信模型,在此模型中建立了一種靈活的D2D通信數(shù)據(jù)轉發(fā)機制。我們規(guī)定網(wǎng)絡中的用戶節(jié)點和基站的分布均服從泊松點過程,并通過數(shù)學推導得到節(jié)點間距離的概率密度函數(shù)。在數(shù)據(jù)轉發(fā)機制中,用戶節(jié)點將通信信道的SINR值與系統(tǒng)預設的閾值進行對比,并根據(jù)對比結果自主選擇進行蜂窩通信或者D2D通信�？紤]到目前國內(nèi)外對于D2D通信的研究中多跳轉發(fā)機制的相關工作較少,我們在D2D數(shù)據(jù)轉發(fā)中添加了兩跳中繼轉發(fā)的傳輸方式,研究多跳轉發(fā)對于網(wǎng)絡容量的影響。最后,我們推導出了這種網(wǎng)絡架構下的加權網(wǎng)絡容量,并通過仿真實驗驗證了我們提出的方案在網(wǎng)絡容量上的表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡和傳統(tǒng)D2D通信網(wǎng)絡。(2)基于上述的網(wǎng)絡架構,我們提出了一種分布式協(xié)作緩存策略。我們定義了“D2D群組”的概念,在D2D群組中的用戶節(jié)點相互之間都可以通過D2D鏈路直接通信。我們將D2D群組中所有節(jié)點的緩存空間看作一個整體使得用戶節(jié)點之間進行協(xié)作緩存,從而彌補了單個用戶節(jié)點緩存空間較小的缺點。網(wǎng)絡文件流行度的大小是系統(tǒng)進行文件緩存選擇時的評判指標,我們通過齊普夫函數(shù)對文件流行度進行建模,優(yōu)先緩存流行度大的網(wǎng)絡文件。(3)目前對于D2D通信研究的相關工作都僅僅將用戶看作轉發(fā)單一的轉發(fā)和緩存節(jié)點,忽略了用戶本身的社交屬性以及偏好屬性。考慮到這一點,我們提出了一種基于網(wǎng)絡用戶偏好度以及文件傳輸時延的緩存策略。我們通過基于用戶的協(xié)同過濾推薦算法得到用戶偏好度,并推導出文件傳輸時延,將用戶偏好度和文件傳輸時延進行歸一化,得到的偏好度時延指數(shù)作為緩存選擇的評判指標。
【圖文】：

M2M（MachinetoMachine）技術，都屬于設類似的技術，例如藍牙、WIFIDirect 等技短板而導致其無法大規(guī)模應用。而 D2D 術的不足[18]。D2D 通信技術不僅可以在無以接受基站控制進行資源分配和連接，這D 通信技術應用于蜂窩網(wǎng)絡中成為可能[19]。是通過基站進行統(tǒng)一分配的，因此在通信能夠大規(guī)模應用的一個重要原因。蜂窩網(wǎng)絡

站之間的鏈路）以及中繼鏈路（邊緣用戶節(jié)點與基站之間的兩跳鏈發(fā)出文件請求的時候，在 D2D 通信的情況下，用戶節(jié)點將會試圖圍之內(nèi)的用戶節(jié)點建立 D2D 連接，如果鄰近節(jié)點緩存了所請求的兩個用戶節(jié)點之間建立，，文件通過 D2D 鏈路從此節(jié)點傳輸至請求況下，請求用戶將會與基站建立蜂窩鏈路，而蜂窩鏈路能夠成功建的 SINR 值不能低于系統(tǒng)設置的閾值。此外，當請求用戶處于網(wǎng)絡邊遠，此用戶可以通過中繼節(jié)點，與基站進行中繼通信。
【學位授予單位】：河南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2627617