本文關鍵詞：高速移動環(huán)境下無線網(wǎng)絡QoS性能分析

  更多相關文章： 高速移動環(huán)境 QoS性能 隨機網(wǎng)絡演算 馬爾可夫過程 矩母函數(shù) 互補累計分布函數(shù)

【摘要】：高速移動環(huán)境的發(fā)展為通信行業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)。研究高速移動環(huán)境下的無線通信,對通信業(yè)的技術發(fā)展和高速移動通信的發(fā)展需求來看,都具有重大意義。“服務質量”,即QoS (Quality of Service)這一概念的引入,給通信系統(tǒng)的設計提供了標準化的客觀指標。探索高速移動環(huán)境下無線網(wǎng)絡的QoS性能分析,具有極其重大的意義與應用價值。 本文主要關注的問題是如何運用隨機網(wǎng)絡演算理論合理構建高速移動通信系統(tǒng)的理論模型,并對其進行QoS性能分析。本文首先介紹了網(wǎng)絡演算理論的相關定義與定理,并討論了無線通信網(wǎng)絡的QoS性能的量化指標,即隊列積壓和通信時延的獲取方法。本論文分別從高速鐵路場景和高速公路場景兩個部分對高速移動環(huán)境下無線網(wǎng)絡的QoS性能進行建模與分析。 在高速鐵路場景,列車控制業(yè)務的通信時延對軌道利用率和行車速率曲線造成極大影響。本文基于隨機網(wǎng)絡演算理論,分析高速鐵路中列車控制業(yè)務經(jīng)由無線衰落信道產(chǎn)生的隨機時延。高速鐵路通信系統(tǒng)的移動模型被刻畫為半馬爾可夫過程,而無線信道瞬時數(shù)據(jù)速率相應構建為半馬爾可夫調制過程�？紤]大尺度衰落與小尺度衰落共同影響下的信道變化情況,通過數(shù)據(jù)速率半馬爾可夫調制過程可以分析得出高速鐵路通信系統(tǒng)的隨機服務曲線�；陔S機網(wǎng)絡演算理論推導,列車控制業(yè)務的隨機時延上邊界可以通過矩母函數(shù)(MGF)與互補累計分布函數(shù)(CCDF)兩種方式獲得。對比理論分析結果與仿真結果表明,提出的高速鐵路通信系統(tǒng)建模方案能有效分析系統(tǒng)的QoS性能,為未來鐵路通信系統(tǒng)向LTE-R演進提供良好的理論支持。 在高速公路場景,考慮其復雜的網(wǎng)絡拓撲結構,本文提出了一個結合LTE網(wǎng)絡與IEEE802.11協(xié)議在內的新型車載自組織網(wǎng)絡架構,并基于隨機網(wǎng)絡演算理論,分析該網(wǎng)絡架構中由無線信道產(chǎn)生的隨機時延。由于高速公路中車輛行駛速度的高度變化,半馬爾可夫過程中的逗留時間服從幾何分布,故LTE網(wǎng)絡中車輛的移動模型將弱化為馬爾可夫過程。在使用IEEE802.11協(xié)議的車輛簇中,引入數(shù)據(jù)包接入時延指標來獲取隨機服務曲線。利用隨機網(wǎng)絡演算的級聯(lián)特性,將提出的車載自組織網(wǎng)絡建模為多個動態(tài)服務器的級聯(lián),并通過MGF方式推導出系統(tǒng)等效服務器的服務曲線。基于隨機網(wǎng)絡演算理論可以獲得高速公路無線通信系統(tǒng)端到端時延的上邊界。對比仿真結果表明,多跳網(wǎng)絡建模方案能夠準確分析系統(tǒng)QoS性能,同時,提出的系統(tǒng)架構滿足未來車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的QoS性能指標要求。
【關鍵詞】：高速移動環(huán)境 QoS性能 隨機網(wǎng)絡演算 馬爾可夫過程 矩母函數(shù) 互補累計分布函數(shù)
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 移動通信發(fā)展歷程10-11
• 1.1.2 高速移動通信系統(tǒng)現(xiàn)狀11-12
• 1.2 無線網(wǎng)絡QoS性能研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的主要研究內容和工作13-14
• 1.4 論文總體安排14-16
• 第二章 QoS性能分析工具研究16-26
• 2.1 網(wǎng)絡演算理論概述16-19
• 2.1.1 網(wǎng)絡演算理論與發(fā)展16-18
• 2.1.2 網(wǎng)絡演算理論相關知識18-19
• 2.2 QoS性能分析詳解19-24
• 2.2.1 基于CCDF網(wǎng)絡演算的QOS性能分析20-21
• 2.2.2 基于MGF網(wǎng)絡演算的QOS性能分析21-24
• 2.3 有限狀態(tài)馬爾可夫信道模型24-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第三章 高速鐵路列車控制系統(tǒng)QoS性能分析26-45
• 3.1 基于LTE-R的系統(tǒng)框架26-29
• 3.1.1 LTE-R體系結構模型26-28
• 3.1.2 列車控制業(yè)務的通信時延28-29
• 3.2 列車控制業(yè)務的隨機到達曲線研究29-30
• 3.2.1 周期性業(yè)務模型理論29
• 3.2.2 實際測量數(shù)據(jù)業(yè)務29-30
• 3.3 LTE-R信道的隨機服務曲線30-37
• 3.3.1 基于半馬爾可夫過程的移動模型30-33
• 3.3.2 信道服務速率分析33-36
• 3.3.3 隨機服務曲線36-37
• 3.4 性能評估37-43
• 3.4.1 QOS性能邊界分析37-38
• 3.4.2 系統(tǒng)參數(shù)38-39
• 3.4.3 理論與仿真結果分析39-43
• 3.5 本章小結43-45
• 第四章 高速公路VANET系統(tǒng)QoS性能分析45-61
• 4.1 VANET系統(tǒng)模型45-47
• 4.2 基于802.11通信模型的隨機服務曲線47-54
• 4.2.1 基于802.11的通信模型概述47-51
• 4.2.2 數(shù)據(jù)包接入時延研究51-54
• 4.2.3 基于接入時延的網(wǎng)絡服務曲線研究54
• 4.3 VANET系統(tǒng)隨機服務曲線54-55
• 4.4 性能評估55-59
• 4.4.1 系統(tǒng)參數(shù)55-57
• 4.4.2 論與仿真結果分析57-59
• 4.5 本章小結59-61
• 第五章 總結和展望61-63
• 5.1 論文研究工作總結61-62
• 5.2 下一步的工作建議和研究方向62-63
• 參考文獻63-66
• 附錄 縮略語表66-68
• 致謝68-70
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙志剛;;高速公路發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析[J];交通標準化;2009年16期

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本文編號：721607