本文關鍵詞：基于QoS保證的異構(gòu)網(wǎng)關鍵技術研究　出處：《北京工業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：未來高速寬帶通信面臨的是一個無線多網(wǎng)絡共存的復雜異構(gòu)網(wǎng)絡環(huán)境,為了更好地設計發(fā)展未來通信網(wǎng)絡,需要對異構(gòu)無線網(wǎng)絡實用關鍵技術展開深入研究。隨著無線通信技術的迅猛發(fā)展,人們對移動接入需求不斷增加,為用戶提供端到端的高質(zhì)量的服務質(zhì)量保證,具有十分重要的現(xiàn)實意義。從用戶角度研究無線資源管理問題,已經(jīng)取得了許多研究成果,但也面臨優(yōu)化模型完整性差,模型求解算法效率較低,難以在異構(gòu)融合的網(wǎng)絡環(huán)境下實施等新的挑戰(zhàn)。鑒于此,針對異構(gòu)無線網(wǎng)絡特性和實際系統(tǒng)需求,研究了基于服務質(zhì)量保證的異構(gòu)無線網(wǎng)絡若干關鍵技術,主要針對新型聯(lián)合接納控制機制,域內(nèi)資源優(yōu)化管理方法,協(xié)同多網(wǎng)資源優(yōu)化管理方法和智能接入選擇方法,展開了深入研究。這些新方法能夠保證用戶服務質(zhì)量,同時使不同網(wǎng)絡有機融合,充分發(fā)揮多網(wǎng)共存的優(yōu)勢。在對比實驗中,獲得了性能更好的表現(xiàn),也證實了這些方法的有效性。論文主要研究工作和創(chuàng)新點如下:1)針對異構(gòu)無線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)特點,分析了多種業(yè)務對聯(lián)合接納控制系統(tǒng)整體收益的影響,建立了一種基于半馬爾科夫決策過程異構(gòu)無線網(wǎng)絡聯(lián)合接納控制模型,解決了異構(gòu)無線網(wǎng)絡新呼叫和切換呼叫的聯(lián)合接納控制問題。首先根據(jù)異構(gòu)無線網(wǎng)絡特點,定義了兩種類型的網(wǎng)絡,提出的接納控制模型綜合考慮了接納控制整體收益,對多業(yè)務做出了優(yōu)化決策策略,使其保證了網(wǎng)絡整體收益最大化;其次,劃分了不同網(wǎng)絡狀態(tài),進行分域式的值迭代算法,能為異構(gòu)無線網(wǎng)絡出現(xiàn)的多種網(wǎng)絡狀態(tài)進行決策判決,降低了實現(xiàn)難度;然后,通過對所提出的基于半馬爾科夫決策過程異構(gòu)無線網(wǎng)絡接納控制模型的性能進行理論分析,得到其重要服務質(zhì)量參數(shù)——新呼叫阻塞率和切換掉線率;最后,通過仿真比較可以看出,本文所提出的基于半馬爾科夫決策過程(SMDP)聯(lián)合接納控制模型在網(wǎng)絡整體能耗方面優(yōu)于完全共享算法,采用優(yōu)化決策策略,能夠在提高網(wǎng)絡性能的同時保證用戶的服務質(zhì)量。2)針對現(xiàn)有模型無法很好地同時兼顧異構(gòu)無線網(wǎng)絡內(nèi)溢出事件的突發(fā)性和完整性的問題,建立了部分可觀察馬爾科夫調(diào)制泊松過程的業(yè)務模型,對異構(gòu)無線網(wǎng)絡單一域內(nèi)突發(fā)性事件——溢出呼叫進行了研究。首先綜合考慮網(wǎng)絡狀態(tài)和拒絕呼叫產(chǎn)生的網(wǎng)絡開銷,定義了最小化網(wǎng)絡能耗的優(yōu)化目標,構(gòu)建了優(yōu)化決策模型,獲得的優(yōu)化策略能平衡溢出呼叫引起的網(wǎng)絡開銷和業(yè)務服務質(zhì)量需求之間的矛盾;其次,通過對部分可觀察馬爾科夫調(diào)制泊松過程溢出模型性能進行理論分析,推導和驗證了業(yè)務服務請求到達網(wǎng)絡的到達率、呼叫連接時間和呼叫逗留時間之間的關系;然后,根據(jù)獲得的性能參數(shù)進行接納控制決策,驗證了異構(gòu)無線網(wǎng)絡域內(nèi)優(yōu)化管理模型的合理性和適用性;最后,通過仿真比較可以看出,本文所提的域內(nèi)資源管理優(yōu)化算法與資源完全共享算法相比,網(wǎng)絡能耗降低了30%,優(yōu)化策略自適應網(wǎng)絡狀態(tài)變化的同時,保證了異構(gòu)無線網(wǎng)絡域內(nèi)業(yè)務的服務質(zhì)量。3)針對異構(gòu)無線網(wǎng)絡多網(wǎng)協(xié)同的特點,從分析多個無線網(wǎng)絡共存的資源管理優(yōu)化體制構(gòu)建思想出發(fā),建立了新的異構(gòu)無線網(wǎng)絡資源統(tǒng)一管理優(yōu)化模型,實現(xiàn)了協(xié)同信息的控制和管理,同時保證異構(gòu)數(shù)據(jù)呼叫業(yè)務的服務質(zhì)量,解決了多網(wǎng)間資源管理優(yōu)化問題。首先,該模型在對呼叫服務請求做優(yōu)化決策時,不僅考慮了本網(wǎng)絡服務域的可用資源、服務請求的速率以及本系統(tǒng)長期收益,同時也考慮了其他網(wǎng)絡服務域的整體長期收益;其次,通過對所提出的基于異構(gòu)無線網(wǎng)絡多網(wǎng)資源優(yōu)化管理模型的性能進行理論分析,得到其重要服務質(zhì)量參數(shù)——新呼叫阻塞率;最后,通過仿真比較可以看出,通過該模型獲得的優(yōu)化決策策略能充分利用異構(gòu)無線網(wǎng)絡中各個網(wǎng)絡域的資源,不僅提高了資源的利用率,而且在提高了網(wǎng)絡的整體長期收益的同時,也保證了移動服務的服務質(zhì)量。與資源完全共享算法相比,新呼叫阻塞率降低了50%,理論分析和實驗證明了異構(gòu)無線網(wǎng)絡資源域間資源優(yōu)化管理方法的有效性。4)針對異構(gòu)無線網(wǎng)絡整體協(xié)作決策方面缺乏統(tǒng)一、成熟的接入選擇算法的問題,建立了一個綜合網(wǎng)絡端決策和用戶端決策的接入選擇新算法。首先通過分析多網(wǎng)絡覆蓋重合區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡狀態(tài),用戶不同業(yè)務服務質(zhì)量需求和移動終端的狀態(tài),形成異構(gòu)無線網(wǎng)絡系統(tǒng)統(tǒng)一決策的策略機制;其次,通過預評估作為接入選擇的基礎,分析了用戶不同業(yè)務服務質(zhì)量需求特征,設計了并行模糊邏輯系統(tǒng)對參數(shù)進行處理;然后,構(gòu)建了網(wǎng)絡評估框架確定網(wǎng)絡的最優(yōu)化選擇準則,保證了用戶多業(yè)務的服務質(zhì)量,通過有效評估,實現(xiàn)了網(wǎng)絡的最優(yōu)化接入選擇。最后,仿真實驗表明,同現(xiàn)有主要求解算法相比,該算法具有較高的求解有效性和適應性。
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN92

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本文編號：1337466