泛在網(wǎng)關(guān)聯(lián)控制問題研究.pdf

1、泛在網(wǎng)擴展了傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的概念，突破了不同通信網(wǎng)絡(luò)之間的界限，將封閉的網(wǎng)絡(luò)個體融合貫通為一個整體，這不僅是網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的疊加，還是終端的匯集以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)和協(xié)議等的融合。在泛在網(wǎng)中，一方面各個異構(gòu)子網(wǎng)彼此融會相互協(xié)調(diào)，聯(lián)合提供了透明的無縫移動接入環(huán)境;另一方面各種業(yè)務(wù)自動適配充分交互，一同創(chuàng)造了豐富的業(yè)務(wù)資源。這些極大地提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力，并給終端提供了更廣泛的選擇外延。但是，網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)環(huán)境所呈現(xiàn)的復(fù)雜性和擴展的選擇空間也給網(wǎng)絡(luò)資源管理

2、帶來了許多新的挑戰(zhàn)。這其中的一個突出困難就是如何智能有效地配置終端和網(wǎng)絡(luò)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，該配置過程即為網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)控制機制。
　　對于網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)控制機制的研究，已有眾多切實可行的解決方案。但泛在網(wǎng)的出現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境引入了更多新的特性并且給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提出了新的要求，因此泛在網(wǎng)關(guān)聯(lián)控制機制不會局限于既有的邊界，而將在一個更大問題維度上進行解決。這不僅包括如何將終端關(guān)聯(lián)到接入條件滿足的網(wǎng)絡(luò)中，還將面對在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)環(huán)境中的協(xié)同優(yōu)化問題。為此本文

3、對泛在網(wǎng)關(guān)聯(lián)控制問題進行了研究，以提出行之有效解決方案提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，保證終端的業(yè)務(wù)體驗。具體來說，本文分別針對泛在網(wǎng)下不同的網(wǎng)絡(luò)場景提出了基于鏈路穩(wěn)定、內(nèi)容感知、傳輸時效以及移動支持的關(guān)聯(lián)控制機制，以解決不同場景下的突出問題。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　基于鏈路穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)控制問題研究
　　本文首先考慮了泛在網(wǎng)的低速移動網(wǎng)絡(luò)場景中的關(guān)聯(lián)控制問題。當(dāng)終端在泛在網(wǎng)中停留或低速移動時，由于網(wǎng)絡(luò)間遷移和鏈路質(zhì)量下降而引起的頻繁

4、的重關(guān)聯(lián)會導(dǎo)致延遲的增長，另外泛在網(wǎng)終端分布的不均衡性也會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負載失衡進而影響整個網(wǎng)絡(luò)效率。由頻繁切換帶來的延遲和網(wǎng)絡(luò)過載引起的鏈路擁塞是影響鏈路穩(wěn)定的兩個主要因素。已有的關(guān)聯(lián)控制研究工作主要關(guān)注于如何減少終端單次切換延遲和增加關(guān)聯(lián)時長，很少有研究將移動終端切換延遲和網(wǎng)絡(luò)負載均衡等影響鏈路穩(wěn)定的主要因素進行聯(lián)合考慮。為此，我們研究了基于鏈路穩(wěn)定的泛在網(wǎng)關(guān)聯(lián)控制問題，該問題的目標(biāo)是通過智能的接入點和用戶間的配對來降低終端切換次數(shù)并均衡

5、負載。由于此問題具有NP-hard復(fù)雜性，我們分別提出一個集中式近似算法和一個分布式近似算法將問題加以解決。最后，基于真實軌跡數(shù)據(jù)的仿真實驗驗證了算法的性能。
　　基于內(nèi)容感知的關(guān)聯(lián)控制問題研究
　　本文接著考慮了泛在網(wǎng)的準(zhǔn)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)場景中關(guān)聯(lián)控制問題。泛在網(wǎng)業(yè)務(wù)環(huán)境極其復(fù)雜，其關(guān)聯(lián)控制機制需亟待解決的問題是如何滿足異構(gòu)業(yè)務(wù)差異化的服務(wù)質(zhì)量需求并同時均衡網(wǎng)絡(luò)負載。由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中業(yè)務(wù)的單一性，已有的關(guān)聯(lián)控制研究工作主要關(guān)注與

6、如何提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量并在終端間建立公平性，很少有工作將不同業(yè)務(wù)具有差異化的QoS需求這個因素引入其中，以及進一步將業(yè)務(wù)差異化QoS需求和網(wǎng)絡(luò)負載均衡聯(lián)合考慮。為此，我們研究了基于內(nèi)容感知的泛在網(wǎng)關(guān)聯(lián)控制問題，以滿足不同業(yè)務(wù)的差異化QoS需求并同時均衡網(wǎng)絡(luò)的負載。由于該問題具有NP-hard復(fù)雜性，我們提出兩個近似算法將問題加以解決。最后，算法在多種業(yè)務(wù)并存的網(wǎng)絡(luò)中進行仿真驗證，仿真結(jié)果證明了算法的性能。
　　基于傳輸時效的關(guān)聯(lián)控制問

7、題研究
　　同樣是在泛在網(wǎng)的準(zhǔn)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)場景中，由于泛在網(wǎng)中數(shù)據(jù)量的激增以及對數(shù)據(jù)傳輸時效性要求的提高，其關(guān)聯(lián)控制機制還需解決如何提高數(shù)據(jù)傳輸量以及如何減少數(shù)據(jù)傳輸延遲的問題。這對泛在網(wǎng)中廣泛存在的實時類業(yè)務(wù)尤為重要。一方面受傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)規(guī)模和容量的限制，已有的致力于提高傳輸時效性的研究工作主要針對單個網(wǎng)絡(luò)接入點或單條鏈路;另一方面受傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)單一性的影響，已有的關(guān)聯(lián)控制研究工作主要關(guān)注提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和負載均衡，很少有研究將傳輸

8、時效性考慮其中，以及進一步對各個實時類業(yè)務(wù)進行聯(lián)合資源配置。為此，我們研究了基于傳輸時效的泛在網(wǎng)關(guān)聯(lián)控制問題，該問題目的在于設(shè)計一種根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸時效將網(wǎng)絡(luò)接入點和終端智能匹配以來提高業(yè)務(wù)傳輸時效，保證實時業(yè)務(wù)的連續(xù)性。由于該問題被證明為具有NP-hard復(fù)雜性。我們提出兩個近似算法將問題加以解決。我們最后對算法進行了網(wǎng)絡(luò)仿真實驗，仿真結(jié)果證明了算法的性能。
　　基于移動支持的關(guān)聯(lián)控制問題研究
　　本文最后考慮了泛在網(wǎng)的高速移

9、動網(wǎng)絡(luò)場景中關(guān)聯(lián)控制問題。由于高速移動網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲變化迅速，負載均衡不是其主要目標(biāo)。高速移動網(wǎng)絡(luò)場景的典型代表是車載網(wǎng)，本文以車載網(wǎng)為例研究泛在網(wǎng)中此場景下關(guān)聯(lián)控制問題。過多的切換次數(shù)會給車載終端業(yè)務(wù)帶來很高的傳輸延遲，同時無線信道的不穩(wěn)定性隨著車載終端位置的劇烈變化也會進一步惡化，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)鏈接頻頻中斷。另一方面，不同于傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，車載網(wǎng)的間歇性特征使得一切力圖獲得長期穩(wěn)定傳輸帶寬的努力落空。當(dāng)前很少有關(guān)于車載網(wǎng)關(guān)聯(lián)管制機制的研