本文關(guān)鍵詞：異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)移動性管理方法研究

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【摘要】：高性能移動終端的迅猛發(fā)展以及針對移動設(shè)備優(yōu)化的在線資源的逐漸豐富開啟了移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新紀(jì)元。同時(shí),移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占全球移動業(yè)務(wù)總流量的比例越來越高,而其中大部分的業(yè)務(wù)請求發(fā)起于室內(nèi)、商業(yè)中心和體育場等人口密集區(qū)域,統(tǒng)稱為熱點(diǎn)地區(qū)。為了解決由于熱點(diǎn)地區(qū)復(fù)雜的信道環(huán)境和密集的業(yè)務(wù)請求而導(dǎo)致的用戶服務(wù)體驗(yàn)下降問題,在4G長期演進(jìn)(Long Term Evolution, LTE)的基礎(chǔ)上,一種增加熱點(diǎn)地區(qū)覆蓋深度的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)(Heterogeneous Cellular Networks, HCN)技術(shù)被提出。HCN在LTE宏蜂窩中大規(guī)模同頻部署小蜂窩；小蜂窩具有低功耗、低成本的特點(diǎn),但是其覆蓋范圍較小且回程鏈路帶寬受限。所以,HCN需要更加靈活、高效的無線資源配置,而作為無線資源管理重要組成部分的移動性管理(Mobility Management,MM)方法是支持移動終端能夠在HCN中不間斷獲取服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文主要研究面向HCN的MM方法,為提高熱點(diǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)容量提供技術(shù)支撐。MM是針對HCN覆蓋下用戶移動行為特點(diǎn)設(shè)計(jì)的,其管理效果和服務(wù)性能緊密地依賴于用戶移動行為。熱點(diǎn)地區(qū)環(huán)境具有密集的建筑結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的道路拓?fù)?所以需要分析熱點(diǎn)地區(qū)的用戶移動特征從而輔助MM方法設(shè)計(jì)。本文采用隱式馬爾科夫模型(Hidden Markov Model, HMM)進(jìn)行用戶移動特征分析,給出該場景下用戶軌跡的移動頻率、自相似性和長尾效應(yīng),為后續(xù)針對這些特征設(shè)計(jì)的MM的深入研究提供指導(dǎo)方向。此外,MM算法評估需要關(guān)注多用戶和多小區(qū)下的系統(tǒng)性能,為了更加有效地衡量MM算法,給出了HCN動態(tài)系統(tǒng)級仿真流程與相關(guān)參數(shù)。MM涉及用戶搜索網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)尋呼用戶和用戶在不同小區(qū)間游走三個(gè)管理過程,分別對應(yīng)本文的三個(gè)主要研究內(nèi)容：物理小區(qū)識別(Physical Cell Identification, PCI)方法、跟蹤區(qū)域(Tracking Area, TA)優(yōu)化調(diào)整方法以及切換管理方法。用戶在開機(jī)或者掉線后需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搜索,小蜂窩的大規(guī)模部署使得用戶在小區(qū)搜索過程中有限的PCI號難以保障完全區(qū)分相鄰的小區(qū)。所以,針對PCI受限問題,提出一種基于動態(tài)模糊分層的小區(qū)識別方法,優(yōu)先分配PCI給用戶活躍程度較高的小區(qū)。針對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中存在的PCI沖突與混淆問題,提出一種基于用戶活動狀態(tài)的PCI鄰區(qū)調(diào)整方法,優(yōu)先調(diào)整熱點(diǎn)區(qū)域的PCI沖突與混淆。仿真結(jié)果說明所提方法在PCI沖突與混淆負(fù)載率、系統(tǒng)切換失敗概率和系統(tǒng)利用率具有較好的性能優(yōu)勢。用戶在接入網(wǎng)絡(luò)后,當(dāng)有業(yè)務(wù)到達(dá)時(shí),網(wǎng)絡(luò)需要在多個(gè)小區(qū)中尋找用戶。系統(tǒng)的最大尋呼負(fù)荷限制了TA內(nèi)的小區(qū)數(shù),所以小蜂窩較小的覆蓋半徑減少了TA范圍,增加了用戶位置更新信令開銷。針對TA優(yōu)化調(diào)整問題,提出一種基于社團(tuán)檢測的位置管理方法,將屬于同一社團(tuán)的小區(qū)劃分為同一跟蹤區(qū)域。仿真結(jié)果說明所提方法在位置更新率、小蜂窩利用率、系統(tǒng)新呼叫阻塞率和利用率具有較好的性能優(yōu)勢。當(dāng)用戶和網(wǎng)絡(luò)處于業(yè)務(wù)連接狀態(tài)時(shí),不可避免地在不同小區(qū)間游走,此時(shí)用戶需要請求接入其他小區(qū)以保持網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。小蜂窩的同頻部署和較小的覆蓋范圍可能使得用戶游走時(shí)小區(qū)信號質(zhì)量急劇下降而產(chǎn)生業(yè)務(wù)中斷,或者快速頻繁地在兩個(gè)小區(qū)間進(jìn)行切換。針對切換優(yōu)化問題,提出一種具有行為感知的切換管理方法。該方法利用HMM學(xué)習(xí)用戶移動軌跡,預(yù)測用戶下一個(gè)路徑點(diǎn),進(jìn)而給出切換決策方案。針對熱點(diǎn)地區(qū)用戶存在群體移動的特點(diǎn),根據(jù)多用戶業(yè)務(wù)請求與網(wǎng)絡(luò)之間的匹配度,提出一種面向用戶服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)的群組切換方法。仿真結(jié)果說明所提方法降低了切換失敗概率和乒乓效應(yīng),提高了小蜂窩利用率和系統(tǒng)利用率。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5

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6 倪銳;周武e，

本文編號：1287996