異構(gòu)網(wǎng)絡多網(wǎng)并發(fā)傳輸技術研究.pdf

1、隨著通信技術爆炸式的發(fā)展,無線網(wǎng)絡進入大繁榮時期,多種網(wǎng)絡各具特點、優(yōu)勢互補并將長期共存。同時,經(jīng)歷了數(shù)十年的不斷革新,各種無線接入技術的傳輸速率逐漸逼近香農(nóng)限,單個網(wǎng)絡的傳輸速率難以進一步提升。為了滿足用戶對大容量新興多媒體業(yè)務日益增長的需求,就必須進行多網(wǎng)協(xié)作。然而,傳統(tǒng)的松耦合網(wǎng)絡協(xié)作機制無法同時、高效地使用多種網(wǎng)絡的傳輸資源,難以解決這類高速傳輸業(yè)務導致的QoS難保證、傳輸能耗過高以及引發(fā)嚴重干擾等問題。因此,一種緊密的網(wǎng)絡耦合

2、技術--多網(wǎng)絡并發(fā)傳輸技術應運而生。利用該技術可將同一業(yè)務在多種網(wǎng)絡上同時進行傳輸,該技術被認為是解決上述問題的有效途徑之一。
　　本文將圍繞如何利用并發(fā)傳輸技術解決高速業(yè)務引發(fā)的問題展開研究:首先以并傳構(gòu)架和分流策略為切入點,進行高速業(yè)務傳輸問題的研究,繼而擴展到利用并發(fā)傳輸提高系統(tǒng)能效的探索,最終延伸至基于并發(fā)傳輸?shù)漠悩?gòu)網(wǎng)絡干擾問題的探討。具體內(nèi)容如下:
　　1、對并發(fā)傳輸網(wǎng)絡構(gòu)架進行了分類,建立了并發(fā)傳輸最優(yōu)模型并分析

3、了其理論時延界。如何能夠?qū)F(xiàn)有多種不同制式的網(wǎng)絡緊密耦合在一起,是并發(fā)傳輸所面臨的根本問題。針對該問題,本文在充分研究不同網(wǎng)絡特點的基礎上,根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸路徑的不同,將并發(fā)傳輸網(wǎng)絡構(gòu)架分為部分并發(fā)傳輸構(gòu)架和完全并發(fā)傳輸構(gòu)架。并進一步分析了不同并傳構(gòu)架對應的使用場景、數(shù)據(jù)分組傳輸模型及其對分流策略的影響。在此基礎上,建立了異構(gòu)多接入網(wǎng)絡并發(fā)傳輸最優(yōu)模型,利用排隊論原理分析了其理論時延界,為后續(xù)研究并發(fā)傳輸?shù)男阅芴峁┝死碚撘罁?jù)。
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4、、提出了適用于不同網(wǎng)絡構(gòu)架的數(shù)據(jù)分流策略,并進行了理論和平臺驗證。數(shù)據(jù)分流策略的優(yōu)劣直接影響到并發(fā)傳輸?shù)淖罱K性能,針對異構(gòu)網(wǎng)絡并發(fā)傳輸中最小化時延的問題,根據(jù)不同網(wǎng)絡狀態(tài)信息提出了多種聯(lián)合資源調(diào)度的分流策略,包括最短等待時延分流策略(MQD)、最短隊列長度分流策略(MQL)和統(tǒng)一隊列管理分流策略(UQM),通過二維馬爾科夫鏈對這三種分流策略的性能進行了理論分析。最后利用WLAN和WiMAX兩種網(wǎng)絡構(gòu)建實驗平臺,實驗結(jié)果表明本文提出的分流

5、策略在保證最優(yōu)吞吐量不變的前提下有效的降低了系統(tǒng)的平均時延,在高負載情況下可逼近理論時延界。同時,MQD分流算法可有效降低并發(fā)傳輸?shù)臅r延抖動。
　　3、建立了面向能效的并發(fā)傳輸理論模型,提出了最佳能效分流定理,并設計了最大化能效的并發(fā)傳輸策略。當前高速業(yè)務傳輸導致的高能耗問題已經(jīng)成為無線網(wǎng)絡發(fā)展的主要桎梏之一。通過探索傳輸速率和能效之間的理論關系,闡述了并發(fā)傳輸提高系統(tǒng)能效的基本原理,建立了多網(wǎng)絡并發(fā)傳輸能效最優(yōu)化模型,修正了傳統(tǒng)

6、的能效和帶寬之間的折中關系。針對無線異構(gòu)融合網(wǎng)絡下行并發(fā)傳輸場景,研究了不同網(wǎng)絡信道狀態(tài)、能耗和傳輸速率之間的關系,提出了能效最大化的網(wǎng)絡資源分配和數(shù)據(jù)分流算法。繼而,在上行傳輸場景中,討論了設備靜態(tài)功耗對并發(fā)傳輸?shù)挠绊?將該問題建模成為混合整數(shù)規(guī)劃問題,通過對整數(shù)約束進行松弛,提出了能夠逼近最優(yōu)解的并發(fā)傳輸策略。最后通過仿真驗證了該策略能夠有效地提高網(wǎng)絡能效和用戶生存時間。
　　4、提出了基于并發(fā)傳輸?shù)母蓴_轉(zhuǎn)移策略,分析并確定了

7、最優(yōu)干擾轉(zhuǎn)移門限和干擾轉(zhuǎn)移量,有效地利用了干擾空間的分集增益。隨著家庭基站被廣泛布設于熱點地區(qū),干擾問題成為限制網(wǎng)絡容量和傳輸速率的主要問題之一。本文首先探索了干擾分布特點,發(fā)現(xiàn)了由于網(wǎng)絡布設和用戶行為不確定性引發(fā)的干擾區(qū)域性分布不均勻現(xiàn)象。通過引入并發(fā)傳輸技術,將原本分離的區(qū)域聯(lián)系起來,提出了使用干擾轉(zhuǎn)移策略獲取干擾空間分集增益來提高系統(tǒng)性能的基本思想。進一步,定義了干擾差指數(shù),建立了干擾轉(zhuǎn)移理論模型,確定了最佳干擾轉(zhuǎn)移門限,并獲得了