泛在網(wǎng)關(guān)聯(lián)控制問(wèn)題研究.pdf

1、泛在網(wǎng)擴(kuò)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(gè)體融合貫通為一個(gè)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(gè)異構(gòu)子網(wǎng)彼此融會(huì)相互協(xié)調(diào)，聯(lián)合提供了透明的無(wú)縫移動(dòng)接入環(huán)境;另一方面各種業(yè)務(wù)自動(dòng)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(kuò)展的選擇空間也給網(wǎng)絡(luò)資源管理

2、帶來(lái)了許多新的挑戰(zhàn)。這其中的一個(gè)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(guò)程即為網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)控制機(jī)制。
　　對(duì)于網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)控制機(jī)制的研究，已有眾多切實(shí)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(jī)制不會(huì)局限于既有的邊界，而將在一個(gè)更大問(wèn)題維度上進(jìn)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(duì)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(wèn)題。為此本文

3、對(duì)泛在網(wǎng)關(guān)聯(lián)控制問(wèn)題進(jìn)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(yàn)。具體來(lái)說(shuō)，本文分別針對(duì)泛在網(wǎng)下不同的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景提出了基于鏈路穩(wěn)定、內(nèi)容感知、傳輸時(shí)效以及移動(dòng)支持的關(guān)聯(lián)控制機(jī)制，以解決不同場(chǎng)景下的突出問(wèn)題。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　基于鏈路穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)控制問(wèn)題研究
　　本文首先考慮了泛在網(wǎng)的低速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中的關(guān)聯(lián)控制問(wèn)題。當(dāng)終端在泛在網(wǎng)中停留或低速移動(dòng)時(shí)，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(huì)導(dǎo)致延遲的增長(zhǎng)，另外泛在網(wǎng)終端分布的不均衡性也會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)載失衡進(jìn)而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)效率。由頻繁切換帶來(lái)的延遲和網(wǎng)絡(luò)過(guò)載引起的鏈路擁塞是影響鏈路穩(wěn)定的兩個(gè)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(shí)長(zhǎng)，很少有研究將移動(dòng)終端切換延遲和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡等影響鏈路穩(wěn)定的主要因素進(jìn)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(wèn)題，該問(wèn)題的目標(biāo)是通過(guò)智能的接入點(diǎn)和用戶(hù)間的配對(duì)來(lái)降低終端切換次數(shù)并均衡

5、負(fù)載。由于此問(wèn)題具有NP-hard復(fù)雜性，我們分別提出一個(gè)集中式近似算法和一個(gè)分布式近似算法將問(wèn)題加以解決。最后，基于真實(shí)軌跡數(shù)據(jù)的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的性能。
　　基于內(nèi)容感知的關(guān)聯(lián)控制問(wèn)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(chǎng)景中關(guān)聯(lián)控制問(wèn)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(jī)制需亟待解決的問(wèn)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(shí)均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)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(gè)因素引入其中，以及進(jìn)一步將業(yè)務(wù)差異化QoS需求和網(wǎng)絡(luò)負(fù)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(wèn)題，以滿足不同業(yè)務(wù)的差異化QoS需求并同時(shí)均衡網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。由于該問(wèn)題具有NP-hard復(fù)雜性，我們提出兩個(gè)近似算法將問(wèn)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(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果證明了算法的性能。
　　基于傳輸時(shí)效的關(guān)聯(lián)控制問(wèn)

7、題研究
　　同樣是在泛在網(wǎng)的準(zhǔn)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中，由于泛在網(wǎng)中數(shù)據(jù)量的激增以及對(duì)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效性要求的提高，其關(guān)聯(lián)控制機(jī)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(wèn)題。這對(duì)泛在網(wǎng)中廣泛存在的實(shí)時(shí)類(lèi)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(shí)效性的研究工作主要針對(duì)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)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(fù)載均衡，很少有研究將傳輸

8、時(shí)效性考慮其中，以及進(jìn)一步對(duì)各個(gè)實(shí)時(shí)類(lèi)業(yè)務(wù)進(jìn)行聯(lián)合資源配置。為此，我們研究了基于傳輸時(shí)效的泛在網(wǎng)關(guān)聯(lián)控制問(wèn)題，該問(wèn)題目的在于設(shè)計(jì)一種根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸時(shí)效將網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)和終端智能匹配以來(lái)提高業(yè)務(wù)傳輸時(shí)效，保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的連續(xù)性。由于該問(wèn)題被證明為具有NP-hard復(fù)雜性。我們提出兩個(gè)近似算法將問(wèn)題加以解決。我們最后對(duì)算法進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果證明了算法的性能。
　　基于移動(dòng)支持的關(guān)聯(lián)控制問(wèn)題研究
　　本文最后考慮了泛在網(wǎng)的高速移

9、動(dòng)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中關(guān)聯(lián)控制問(wèn)題。由于高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓杆?，?fù)載均衡不是其主要目標(biāo)。高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的典型代表是車(chē)載網(wǎng)，本文以車(chē)載網(wǎng)為例研究泛在網(wǎng)中此場(chǎng)景下關(guān)聯(lián)控制問(wèn)題。過(guò)多的切換次數(shù)會(huì)給車(chē)載終端業(yè)務(wù)帶來(lái)很高的傳輸延遲，同時(shí)無(wú)線信道的不穩(wěn)定性隨著車(chē)載終端位置的劇烈變化也會(huì)進(jìn)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，車(chē)載網(wǎng)的間歇性特征使得一切力圖獲得長(zhǎng)期穩(wěn)定傳輸帶寬的努力落空。當(dāng)前很少有關(guān)于車(chē)載網(wǎng)關(guān)聯(lián)管制機(jī)制的研