【摘要】：近些年,隨著智能移動(dòng)設(shè)備大規(guī)模的推廣以及移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)據(jù)流量激增所帶來(lái)的移動(dòng)頻譜匱乏、基站通信壓力過(guò)大的問(wèn)題日益凸顯。傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足用戶對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的需求,用戶迫切需要一種新型的無(wú)線通信技術(shù)來(lái)滿足更高帶寬、更低時(shí)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(guò)基站轉(zhuǎn)發(fā)而直接進(jìn)行通信的新型無(wú)線通信技術(shù)。D2D通信由于其低時(shí)延、低消耗、高頻譜效率的優(yōu)點(diǎn),成為了未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向,受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本文在相關(guān)工作的基礎(chǔ)上,主要研究了蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下D2D通信中的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的改進(jìn)和緩存策略的優(yōu)化。本文的相關(guān)貢獻(xiàn)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(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。我們規(guī)定網(wǎng)絡(luò)中的用戶節(jié)點(diǎn)和基站的分布均服從泊松點(diǎn)過(guò)程,并通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到節(jié)點(diǎn)間距離的概率密度函數(shù)。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制中,用戶節(jié)點(diǎn)將通信信道的SINR值與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行對(duì)比,并根據(jù)對(duì)比結(jié)果自主選擇進(jìn)行蜂窩通信或者D2D通信�？紤]到目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于D2D通信的研究中多跳轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的相關(guān)工作較少,我們?cè)贒2D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中添加了兩跳中繼轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式,研究多跳轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)容量的影響。最后,我們推導(dǎo)出了這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)容量,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了我們提出的方案在網(wǎng)絡(luò)容量上的表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)D2D通信網(wǎng)絡(luò)。(2)基于上述的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),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(diǎn)相互之間都可以通過(guò)D2D鏈路直接通信。我們將D2D群組中所有節(jié)點(diǎn)的緩存空間看作一個(gè)整體使得用戶節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行協(xié)作緩存,從而彌補(bǔ)了單個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)緩存空間較小的缺點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)文件流行度的大小是系統(tǒng)進(jìn)行文件緩存選擇時(shí)的評(píng)判指標(biāo),我們通過(guò)齊普夫函數(shù)對(duì)文件流行度進(jìn)行建模,優(yōu)先緩存流行度大的網(wǎng)絡(luò)文件。(3)目前對(duì)于D2D通信研究的相關(guān)工作都僅僅將用戶看作轉(zhuǎn)發(fā)單一的轉(zhuǎn)發(fā)和緩存節(jié)點(diǎn),忽略了用戶本身的社交屬性以及偏好屬性。考慮到這一點(diǎn),我們提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)用戶偏好度以及文件傳輸時(shí)延的緩存策略。我們通過(guò)基于用戶的協(xié)同過(guò)濾推薦算法得到用戶偏好度,并推導(dǎo)出文件傳輸時(shí)延,將用戶偏好度和文件傳輸時(shí)延進(jìn)行歸一化,得到的偏好度時(shí)延指數(shù)作為緩存選擇的評(píng)判指標(biāo)。
【圖文】：

M2M（MachinetoMachine）技術(shù)，都屬于設(shè)類似的技術(shù)，例如藍(lán)牙、WIFIDirect 等技短板而導(dǎo)致其無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用。而 D2D 術(shù)的不足[18]。D2D 通信技術(shù)不僅可以在無(wú)以接受基站控制進(jìn)行資源分配和連接，這D 通信技術(shù)應(yīng)用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中成為可能[19]。是通過(guò)基站進(jìn)行統(tǒng)一分配的，因此在通信能夠大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)重要原因。蜂窩網(wǎng)絡(luò)

站之間的鏈路）以及中繼鏈路（邊緣用戶節(jié)點(diǎn)與基站之間的兩跳鏈發(fā)出文件請(qǐng)求的時(shí)候，在 D2D 通信的情況下，用戶節(jié)點(diǎn)將會(huì)試圖圍之內(nèi)的用戶節(jié)點(diǎn)建立 D2D 連接，如果鄰近節(jié)點(diǎn)緩存了所請(qǐng)求的兩個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)之間建立，，文件通過(guò) D2D 鏈路從此節(jié)點(diǎn)傳輸至請(qǐng)求況下，請(qǐng)求用戶將會(huì)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(shè)置的閾值。此外，當(dāng)請(qǐng)求用戶處于網(wǎng)絡(luò)邊遠(yuǎn)，此用戶可以通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)，與基站進(jìn)行中繼通信。
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5

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