發(fā)布時間：2020-06-10 07:34

【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoTs)的發(fā)展,任何人與物都能夠更加方便地進行信息和服務的交換,然而大規(guī)模機器的涌入無疑為網(wǎng)絡的接納控制帶來挑戰(zhàn),同時,機器與機器(Machine to Machine,M2M)業(yè)務流呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)人與人(Human to Human,H2H)業(yè)務流截然不同的特性,使得如何建模符合M2M業(yè)務的流量模型并分析其在網(wǎng)絡中的傳輸性能成為亟待解決的問題。網(wǎng)絡演算作為分析網(wǎng)絡性能的強有力工具,在對多樣化業(yè)務流進行建模和分析網(wǎng)絡常見性能邊界等方面具有明顯優(yōu)勢。因此針對以上問題,本文在介紹網(wǎng)絡演算理論基礎之上,分別從以下三個方面做了主要研究:(1)提出了一種基于各類請求優(yōu)先級調(diào)度的接納控制模型。該調(diào)度模型綜合考慮蜂窩用戶請求和M2M各類請求,將其按照優(yōu)先級分為四類接入請求。該分析過程中不僅包括了M2M請求的非搶占式調(diào)度,還包括了蜂窩用戶請求對M2M請求的搶占式調(diào)度,使得分析結(jié)果更符合實際網(wǎng)絡。最后利用隨機網(wǎng)絡演算理論(Stochastic Network Calculus,SNC)給出了各類請求的時延和積壓邊界性能,并展示了不同優(yōu)先級請求的到達特性以及基站服務能力對網(wǎng)絡性能的影響情況。(2)提出了基于SNC的M2M業(yè)務流量建模與分析方法。為了體現(xiàn)M2M業(yè)務流在空間和時間上的相關(guān)性,選用耦合馬爾科夫調(diào)制泊松過程(Coupled Markov Modulated Poisson Process,CMMPP)對M2M業(yè)務流進行建模,并利用矩母函數(shù)(Moment Generating Function,MGF)推導了其到達曲線。同時將流量經(jīng)由多個網(wǎng)元傳輸?shù)倪^程抽象為多節(jié)點串聯(lián)提供服務的模型,并給出了對應的服務曲線,最后綜合到達和服務曲線,得到了CMMPP流在網(wǎng)絡中的傳輸性能,并通過數(shù)值分析驗證了結(jié)果的正確性。(3)基于網(wǎng)絡仿真平臺OPNET實現(xiàn)了M2M業(yè)務流量仿真與分析。區(qū)別于前兩個研究點中使用數(shù)學分析手段求解M2M流在網(wǎng)絡中的傳輸性能,該研究點使用了網(wǎng)絡仿真軟件OPNET搭建了物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下多類M2M業(yè)務的傳輸系統(tǒng),利用OPNET能夠最大限度模擬真實網(wǎng)絡場景的優(yōu)點,分別對蜂窩基站處理蜂窩用戶和M2M終端連接請求的接納控制問題以及業(yè)務流經(jīng)過多網(wǎng)元傳輸?shù)恼w性能進行仿真,同時給出具體仿真流程和實現(xiàn)細節(jié),最終得到相應的仿真結(jié)果,從而對用數(shù)學分析手段得到的結(jié)果加以驗證。
【圖文】：

需求配置一些參數(shù)即可。節(jié)點模型中包括的主要模塊有：發(fā)送和接收器、處理器以及隊列等；進程模型處于整個仿真模型的最底層，由各種狀態(tài)及狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移過程組成，可以用于模擬排隊策略、調(diào)度機制、通信協(xié)議算法等等操作。5.1.2 蜂窩 M2M 通信網(wǎng)絡架構(gòu)設計由于我們研究的網(wǎng)絡場景是移動蜂窩M2M通信網(wǎng)，因此使用了OPNET 14.5自帶的UMTS系統(tǒng)來模擬蜂窩網(wǎng)絡。雖然 UMTS 場景中沒有 LTE 架構(gòu)的扁平化結(jié)構(gòu)，但是可以將 RNC 和SGSN 等 UMTS 系統(tǒng)中特有網(wǎng)元的處理能力設置成足夠大，等效為只具有簡單的傳輸功能，從而可以忽略其對傳輸性能的分析。模擬的網(wǎng)絡場景如圖 5.1，其中，本文僅需考慮單蜂窩基站下的多終端接收和發(fā)送信息，使用圖 5.2 表示蜂窩用戶終端，圖 5.3 表示 M2M 終端。其次，基站接收的數(shù)據(jù)流會經(jīng)由傳輸網(wǎng)絡中的多路由器實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達服務器處理平臺，為上層業(yè)務應用提供服務。

?MAC接入 信道 信道信宿網(wǎng)絡流程流控機制業(yè)務流圖 5.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5.2.1 接納控制模型蜂窩 M2M 通信網(wǎng)絡是一種分組交換網(wǎng)絡，進入該網(wǎng)絡的業(yè)務具有突發(fā)性，同時不同業(yè)務流之間存在對網(wǎng)絡資源的競爭，這樣容易造成網(wǎng)絡過載，，即產(chǎn)生網(wǎng)絡擁塞，使得系統(tǒng)內(nèi)積壓長度快速增大，排隊時延變大，而且由于排隊引起的溢出會產(chǎn)生丟包現(xiàn)象，導致網(wǎng)絡無法提供滿足用戶需求的 QoS 保證。針對產(chǎn)生流量擁塞的原因，可以采用業(yè)務量管理和控制的方
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5;TP391.44

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 楊柳;范平志;郝莉;;LTE系統(tǒng)中事件驅(qū)動M2M業(yè)務的流量控制隨機接入?yún)f(xié)議[J];通信學報;2014年12期

2 遲學芬;馬麗君;王雅輝;石文孝;;針對M2M業(yè)務的IEEE 802.11優(yōu)化及其性能評價[J];吉林大學學報(工學版);2014年05期

3 張嘉盛;李伏;遲學芬;沈敏潔;;M2M業(yè)務批量到達排隊系統(tǒng)性能分析[J];吉林大學學報(信息科學版);2012年04期

4 王雅輝;遲學芬;;M2M小數(shù)據(jù)業(yè)務的IEEE802.11WLAN分析模型[J];通信學報;2011年12期

5 彭巍;肖青;;物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務體系架構(gòu)演進研究[J];移動通信;2010年15期

6 倪銳;周武e

本文編號：2705986