在具有頻譜認知功能的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中,針對傳統(tǒng)頻譜切換算法未考慮次用戶業(yè)務(wù)的多樣性,且空閑信道不足造成次用戶服務(wù)時延大的問題,提出基于次用戶分級的頻譜切換策略。與以往單一的認知無線電網(wǎng)絡(luò)不同,該策略融合利用免授權(quán)頻譜的開放式無線網(wǎng)絡(luò)和機會式利用授權(quán)頻譜的認知無線電網(wǎng)絡(luò),提出了認知異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)場景。根據(jù)次用戶的業(yè)務(wù)類型對其進行優(yōu)先級劃分,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計數(shù)據(jù)分割因子優(yōu)化策略。進一步采用混合式搶占優(yōu)先權(quán)（preemptive resume priority/non-preemptive resume priority,PRP/NPRP） M/G/1排隊模型,分別對主用戶網(wǎng)絡(luò)和開放式無線網(wǎng)絡(luò)中的頻譜切換過程進行建模,提出一個最小化時延的動態(tài)自適應(yīng)頻譜切換策略。實驗仿真了不同參數(shù)對次用戶時延的影響,結(jié)果表明,該策略較傳統(tǒng)的頻譜切換策略明顯提升了次用戶的時延性能。 

【文章來源】：重慶郵電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,32(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

認知異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下頻譜管理機制

本文采用PRP M/G/1排隊模型對主用戶網(wǎng)絡(luò)中的頻譜切換行為進行建模,如圖2。圖2中,主用戶網(wǎng)絡(luò)中存在3個信道,每個信道都有一個PU隊列Q p (η) ,SU1隊列Q 1 (η) 和SU2隊列Q 2 (η) ,且各個信道之間的隊列是相互獨立的。因此,當(dāng)SU1(或PU,SU2)到達某個信道時,首先進入該信道中的相應(yīng)SU1(或PU,SU2)隊列,并按照先到先服務(wù)的規(guī)則進行通信。又由于通信用戶之間存在優(yōu)先級(由大到小):PU>SU1>SU2。因此,主用戶可以搶占SU1和SU2的信道,而SU1可以搶占SU2的信道。在開放式無線網(wǎng)絡(luò)(即非授權(quán)頻譜)中,采用NPRP M/G/1排隊模型對頻譜接入行為進行建模。圖2中,在開放式無線網(wǎng)絡(luò)中的信道也存在2個用戶隊列:SU1隊列Q 1 (ξ) 和CU隊列Q c (ξ) ,兩者之間不存在優(yōu)先級之分,服從先到先服務(wù)策略。

圖3a為PU信道占用率對不同優(yōu)先級次用戶擴展數(shù)據(jù)傳輸時延的影響,從圖3a中可以看出,隨著主用戶信道占用率的增加,擴展數(shù)據(jù)傳輸時延也在增加,且在本文模型中,次用戶的時延性能明顯優(yōu)于其他模型。由于SU1把部分數(shù)據(jù)在OWN傳輸增加SU1的帶寬,同時減少了主用戶網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)量,給SU2更多機會接入空閑信道。此外,在主用戶網(wǎng)絡(luò)中,SU1可以中斷SU2的傳輸,因此,當(dāng)SU1把部分數(shù)據(jù)放在OWN傳輸時可以減少次用戶的中斷次數(shù),從而減少次用戶的傳輸時延。圖3b為固有用戶到達率以及主用戶信道占用率對次用戶平均擴展數(shù)據(jù)時延(E[T1]+E[T2])/2的影響。主用戶到達率對時延的影響與圖3a相同,在此不做贅述。從圖3b可以看出,本文模型中次用戶的平均擴展數(shù)據(jù)傳輸時延隨著固有用戶服務(wù)強度的增加而增加。當(dāng)CU到達率增加時,信道業(yè)務(wù)量也會增加,從而降低OWN中空閑信道的數(shù)量,導(dǎo)致SU1的時延性能下降。此外,當(dāng)ζp<0.4時,adapt-model中的時延性能與always-changing模型的時延重合;當(dāng)ζp>0.4時,adapt-model中的時延性能與always-staying模型的時延重合。這與次用戶的頻譜切換策略選擇有關(guān)。當(dāng)ζp<0.4時,SU選擇always-changing模型的時延性能更優(yōu);當(dāng)ζp>0.4時,SU選擇always-staying模型的時延性能更優(yōu)。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3418402