無線網(wǎng)絡中的資源管理問題研究.pdf

1、隨著無線通信技術的迅速發(fā)展和不斷進步，人們越來越深刻地體會到無線通信帶來的便捷。然而無線系統(tǒng)的資源是有限的，對資源的充分利用就顯得尤為重要。同時，網(wǎng)絡的異構(gòu)化發(fā)展趨勢也日益明朗，傳統(tǒng)的“分而治之”的管理和運營模式必將造成網(wǎng)絡資源的極大浪費，也越來越不能滿足人們爆炸式增長的需求，因此資源管理問題是無線通信系統(tǒng)中的一個重要研究內(nèi)容。它通過對各種資源進行合理地分配和有效地整合，實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的充分共享，為用戶提供高質(zhì)量的服務。
　　本文沿

2、著自下至上的方向，從基站級、業(yè)務流級和系統(tǒng)級分別進行了資源管理問題的研究，尋求從資源共享和分配到異構(gòu)網(wǎng)絡中接入管理的方法和機制。具體研究成果如下：
　　1．小區(qū)間的頻率復用問題是在構(gòu)建網(wǎng)絡過程中面臨的首要問題。本文以最大化系統(tǒng)吞吐量為目標，將頻率復用問題用一個博弈模型來表示，證明了均衡解的存在性和模型的收斂性，并依據(jù)該模型的特性提出了分布式的頻率復用算法AMRG。在該算法中，基站通過不斷對環(huán)境的學習和行為的修正，實現(xiàn)了頻率資源的復

3、用。仿真結(jié)果表明該分布式算法在收斂速度和需要的頻率個數(shù)方面有很好的折中；
　　2．在實現(xiàn)了小區(qū)間頻率復用的基礎上，本文進一步研究了小區(qū)內(nèi)多跳用戶的資源共享問題。首先在用戶具有相同類型業(yè)務的場景中提出了一種基于協(xié)商的TDMA協(xié)議N-TDMA。該協(xié)議通過分布式的交互和協(xié)商來實現(xiàn)用戶對時隙的共享。其協(xié)商結(jié)果在時隙個數(shù)上具有和經(jīng)典的中心式染色算法相比擬的性能，其協(xié)商過程的持續(xù)時間僅是已有分布式算法DRAND的一半。另外，本文還基于染色算法

4、，針對具有不同業(yè)務類型的用戶，提出了兩種兼顧業(yè)務類型及公平性的資源分配機制C-TDRS和S-TDGRS，并通過仿真驗證了其性能。結(jié)果表明，這兩種算法比已有算法在公平性和有效性上都有了很大的提升，并且S-TDGRS具有更好的性能，是一種行之有效的資源共享方案；
　　3．本文還構(gòu)建了一個開放、靈活的異構(gòu)網(wǎng)絡資源管理架構(gòu)，在各級網(wǎng)絡設備和用戶終端中設立了統(tǒng)一的資源管理模塊。各模塊都將決策和執(zhí)行的行為分隔開來，獨立操作，實現(xiàn)信息和指令在各

5、模塊各設備間的有序傳輸。這一架構(gòu)為異構(gòu)網(wǎng)絡資源管理問題提供了研究基礎和平臺；
　　4．本文將資源管理問題擴展至異構(gòu)網(wǎng)絡中，研究異構(gòu)網(wǎng)絡中的接入管理問題。首先提出了一種基于策略的接入機制Er-G-JRRM。該機制以用戶為中心，從初始網(wǎng)絡選擇和負載均衡兩方面進行接入控制。初始選擇采用隨機接入的方式使得用戶盡量分散在各個網(wǎng)絡中，而在需要進行負載均衡時，用戶以獲得更好的服務為目標做網(wǎng)絡的再次選擇，網(wǎng)絡則根據(jù)可獲得的其它網(wǎng)絡資源的多少決定用

6、戶的垂直切換。這樣的機制既能保證用戶獲得更好的服務，又能按照資源的能力進行切換，使得呼損率和服務比例都比現(xiàn)有算法有明顯的優(yōu)勢。此外，異構(gòu)網(wǎng)絡中的接入管理是一個雙向選擇的過程，除了用戶選擇網(wǎng)絡外，還包括網(wǎng)絡對用戶的選擇。因此，本文還提出了一種雙向選擇的GRA-BKP算法。用戶采用GRA的方法對各網(wǎng)絡從QoS指標，價格和服務評分三個方面進行綜合評比，嘗試接入具有最好綜合性能的網(wǎng)絡；網(wǎng)絡則依據(jù)資源請求和資源總量采用背包問題的解法，接納那些能帶