本文選題：異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)　切入點(diǎn)：資源管理　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：近年來(lái),隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的興起和發(fā)展,移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示,從2008年開(kāi)始,移動(dòng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量以每年超過(guò)100%的速度增長(zhǎng)。一方面,隨著智能手持設(shè)備的發(fā)展,接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)越來(lái)越大；另一方面,隨著多媒體服務(wù)的發(fā)展,移動(dòng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)速率的需求越來(lái)越高。因此,提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)容量,滿足用戶日益增長(zhǎng)的帶寬需求,成為移動(dòng)通信發(fā)展的迫切需求。而受帶寬限制,傳統(tǒng)大覆蓋的蜂窩網(wǎng)絡(luò)己不能滿足持續(xù)增長(zhǎng)的帶寬需求。一種可行的解決方案就是增加蜂窩基站密度,在熱點(diǎn)區(qū)域布置一些小覆蓋的微蜂窩網(wǎng)絡(luò),增加帶寬復(fù)用率來(lái)提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的容量。另外一種可行的解決方案是布置一些其它類型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn),如無(wú)線局域網(wǎng)的接入點(diǎn),來(lái)提高整個(gè)服務(wù)區(qū)域的吞吐量。這兩種解決方案都意味著,多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合起來(lái)提供無(wú)線接入已經(jīng)成為一種重要趨勢(shì)。 不同類型的網(wǎng)絡(luò)具有不同的網(wǎng)絡(luò)特性,如覆蓋面積,網(wǎng)絡(luò)容量,服務(wù)保障能力等。而不同的接入終端可能有不同的特性,如業(yè)務(wù)、接入能力、信道狀態(tài)和移動(dòng)速度等。研究表明,通過(guò)將異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)特性與用戶特性聯(lián)合起來(lái),通過(guò)合理的資源分配與管理,可以提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力和用戶的服務(wù)質(zhì)量。因此,不同特性的用戶在不同特性的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上的分配及其資源分配是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。圍繞這一核心問(wèn)題,本文從三個(gè)方面展開(kāi)研究工作： 1)針對(duì)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中具有不同接收信號(hào)質(zhì)量用戶的分配,研究基于用戶物理鏈路速率的分段接入控制方案和對(duì)偶門(mén)限調(diào)度方案。針對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線局域網(wǎng)融合場(chǎng)景,考慮物理鏈路速率自適應(yīng),由于用戶信道條件差異,不同的用戶在不同的網(wǎng)絡(luò)中有不同的物理鏈路傳輸速率。一方面,當(dāng)新用戶到達(dá)時(shí),通過(guò)接入控制,在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,針對(duì)不同物理鏈路速率的用戶,設(shè)置不同的接入用戶數(shù)上限,以實(shí)現(xiàn)用戶的合理分配。另一方面,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分布出現(xiàn)不均衡時(shí),通過(guò)對(duì)偶門(mén)限來(lái)觸發(fā)調(diào)度,并給不同物理鏈路速率的用戶以不同的調(diào)度優(yōu)先級(jí),以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的用戶分配。以最大化全網(wǎng)吞吐量為目標(biāo),以服務(wù)質(zhì)量保障為限制條件,對(duì)用戶移動(dòng)性、業(yè)務(wù)到達(dá)和系統(tǒng)服務(wù)過(guò)程進(jìn)行建模,通過(guò)應(yīng)用排隊(duì)論和矩函數(shù)分析法等工具,獲得最優(yōu)的接入域和對(duì)偶門(mén)限。結(jié)果證明,在非熱點(diǎn)區(qū)域負(fù)載量較輕時(shí),基于用戶物理鏈路質(zhì)量的用戶分配策略能夠顯著提高全網(wǎng)吞吐量。 2)針對(duì)不同移動(dòng)速度用戶在存在頻率復(fù)用的宏基站和微基站上的分配問(wèn)題,研究基于用戶移動(dòng)速度的用戶接入控制方案,并聯(lián)合帶寬預(yù)留和帶寬分配策略進(jìn)行決策�？紤]不同網(wǎng)絡(luò)間存在頻率復(fù)用的場(chǎng)景,由于接入點(diǎn)的發(fā)射功率差異,不同網(wǎng)絡(luò)有不同的覆蓋范圍。移動(dòng)速度高的用戶在微蜂窩中的駐留時(shí)間短。如果將微蜂窩中高移速用戶全部接入微蜂窩,會(huì)帶來(lái)大量的切換,極大地浪費(fèi)系統(tǒng)開(kāi)銷和損害服務(wù)質(zhì)量；如果將微蜂窩中的高移速用戶全部接入宏蜂窩,需要較大的帶寬預(yù)留,降低帶寬復(fù)用率。因此,本文首先考慮聯(lián)合接入控制和帶寬預(yù)留,以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)容量和切換速率的折中為目標(biāo),對(duì)不同移速類型的用戶設(shè)置不同的接入概率和帶寬預(yù)留量。其次,本文進(jìn)一步聯(lián)合接入控制和帶寬分配,考慮不同的業(yè)務(wù)類型,以最小化加權(quán)切換速率為目標(biāo),對(duì)具有不同業(yè)務(wù)和移速類型的用戶分配不同的接入概率和帶寬。通過(guò)隨機(jī)幾何建模異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò),推導(dǎo)了切換速率表達(dá)式,通過(guò)凸優(yōu)化分析,給出了最優(yōu)接入概率、帶寬預(yù)留量和帶寬分配的求解方法。仿真結(jié)果表明,最優(yōu)的方式是：將一部分微蜂窩中的高移速用戶接入宏基站來(lái)獲得較大的駐留時(shí)間,而通過(guò)在微基站上進(jìn)行合理的帶寬預(yù)留和帶寬分配來(lái)接納剩余的高移速用戶,并為其分配較大的帶寬來(lái)減小服務(wù)時(shí)間。 3)針對(duì)從時(shí)間維度上實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的用戶或者業(yè)務(wù)負(fù)載分配的問(wèn)題,研究基于未來(lái)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)的用戶或業(yè)務(wù)負(fù)載分配策略。在對(duì)用戶或業(yè)務(wù)進(jìn)行分配時(shí),僅考慮當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)或者網(wǎng)絡(luò)效益,并不能實(shí)現(xiàn)時(shí)間維度上的最優(yōu)分配。從時(shí)間維度上看,用戶或者業(yè)務(wù)的分配,不僅需要考慮當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),還需要考慮未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),以及當(dāng)前的決策對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)或決策的影響。因此,首先,本文提出一種基于未來(lái)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)預(yù)測(cè)的負(fù)載調(diào)度方案,以最小化網(wǎng)絡(luò)容量加權(quán)的網(wǎng)絡(luò)空載持續(xù)時(shí)間為目標(biāo),通過(guò)給出兩階段迭代法來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)調(diào)度間隙內(nèi)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的空載持續(xù)時(shí)間,并通過(guò)凸優(yōu)化分析,給出梯度下降法求解各個(gè)重疊區(qū)域的最優(yōu)調(diào)度負(fù)載量。其次,本文給出一種基于長(zhǎng)時(shí)全網(wǎng)效益的聯(lián)合垂直切換和資源分配方案。以最大化時(shí)間維度上的全網(wǎng)效益為目標(biāo),利用貝爾曼方程,通過(guò)馬爾科夫決策過(guò)程求解。并利用狀態(tài)分解法,實(shí)現(xiàn)分布式?jīng)Q策,減小空間開(kāi)銷和計(jì)算開(kāi)銷。結(jié)果表明,考慮未來(lái)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)的用戶或其業(yè)務(wù)分配方案要明顯優(yōu)于基于瞬時(shí)狀態(tài)決策的策略。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5

【共引文獻(xiàn)】

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1 郭U，

本文編號(hào)：1719179