下一代無(wú)線通信系統(tǒng)資源管理及QoS增強(qiáng)研究.pdf

1、隨著全球網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，越來(lái)越多的用戶希望夠隨時(shí)隨地都能使用寬帶接入服務(wù)，移動(dòng)通信技術(shù)成為了實(shí)現(xiàn)其的唯一途徑。預(yù)計(jì)到2012年，全球?qū)拵в脩艨倲?shù)將突破18億，而其中大部分將是無(wú)線移動(dòng)用戶，這就要求未來(lái)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)必需有更高的峰值速率、更好的覆蓋、更高的頻譜利用率和系統(tǒng)容量。相對(duì)與傳統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，下一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)（4G）采用了全新的架構(gòu)，其資源調(diào)度和映射與傳統(tǒng)的3G/2G網(wǎng)絡(luò)有著本質(zhì)的不同，其無(wú)線資源可以在時(shí)域和頻域進(jìn)行靈活的分配

2、和調(diào)度。然而這種靈活的分配和調(diào)度方式也造成了下一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)（4G）的資源管理系統(tǒng)復(fù)雜度過(guò)高等問(wèn)題。下一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)能否發(fā)揮出其優(yōu)異的性能，很大程度上要依賴調(diào)度系統(tǒng)的靈活和高效性。無(wú)線資源管理是4G設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是保證各用戶的Qos質(zhì)量、維持系統(tǒng)穩(wěn)定工作的不可或缺的一個(gè)部分。因此，針對(duì)其無(wú)線資源管理和調(diào)度算法的研究也越來(lái)越成為通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本研究針對(duì)下一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)（4G）系統(tǒng)，特別是LTE/LTE-A系統(tǒng)中的無(wú)線資源管

3、理技術(shù)進(jìn)行較全面和深入的研究，并對(duì)算法的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了仿真和討論。創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
　　 ⑴兼容現(xiàn)有系統(tǒng)的前提下，提出了一種LTE上行資源調(diào)度的改進(jìn)算法。針對(duì)LTE系統(tǒng)的上行無(wú)線資源分配展開了研究，在分析LTE上行調(diào)度關(guān)鍵算法BSR匯報(bào)機(jī)制的基礎(chǔ)上，為了提高系統(tǒng)無(wú)線資源調(diào)度算法的性能，在不額外增加信令開銷的前提下，提出了一種基于happy bits補(bǔ)充匯報(bào)的新的BSR機(jī)制，提高了BSR匯報(bào)的精確度。它利用BSR控制

4、單元子頭部幀中的預(yù)留比特位，對(duì)UE側(cè)RB的緩存狀況進(jìn)行補(bǔ)充匯報(bào)，減小了LTE上行調(diào)度的粒度，幫助eNB更加合理地分配時(shí)/頻資源，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率。
　　 ⑵提出了一種LTE系統(tǒng)中改善TCP性能的資源調(diào)度算法。在分析了現(xiàn)有TCP的擁塞控制機(jī)制在移動(dòng)環(huán)境中應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，針對(duì)LTE系統(tǒng)的QoS特性，提出了一種適用于在運(yùn)行有大量TCP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（且用戶和基站端都有有空閑的高優(yōu)先級(jí)邏輯信道）的確認(rèn)包映射轉(zhuǎn)換機(jī)制。算法

5、的思想借鑒了適用于VoIP的半持續(xù)資源調(diào)度算法，該算法在橫向的不同QoS的業(yè)務(wù)流之間建立了一種縱向的聯(lián)系，為無(wú)線系統(tǒng)的QoS增強(qiáng)技術(shù)提出了一種全新的思路。該算法將更高優(yōu)先級(jí)的空閑邏輯信道傳輸用來(lái)傳輸具有較小尺寸的TCP業(yè)務(wù)的確認(rèn)數(shù)據(jù)包，大大降低了發(fā)生丟棄和擁塞確認(rèn)包的概率，避免了TCP頻繁開啟其擁塞控制和擁塞避免慢啟動(dòng)等機(jī)制，TCP的RTT時(shí)延被大大的減小，提高了TCP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)確認(rèn)的效率，具有普遍的適用性。
　　 ⑶提出了一種適

6、用于下一代無(wú)線通信系統(tǒng)特性的高效TCP/IP頭壓縮機(jī)制。在LTE系統(tǒng)的PDCP子層采用的ROHC頭壓縮協(xié)議對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的壓縮。然而ROHC對(duì)TCP協(xié)議的壓縮率也一直不理想，實(shí)現(xiàn)也過(guò)于復(fù)雜。本文提出了一種對(duì)TCP報(bào)文段IP分組頭部盡可能的進(jìn)行壓縮處理的算法，同時(shí)，在接收端通過(guò)一定的算法恢復(fù)出來(lái)，從而達(dá)到節(jié)省無(wú)線鏈路帶寬提高資源利用率的目的。相較LTE系統(tǒng)采用的ROHC算法，該算法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，算法復(fù)雜度較低，但是卻能獲得比ROHC更高的

7、壓縮率，適用于下一代無(wú)線通信系統(tǒng)高速率特性。
　　 ⑷Relay技術(shù)的性能和多業(yè)務(wù)QoS增強(qiáng)技術(shù)研究?，F(xiàn)有各大廠商主推的Type I Relay技術(shù)中對(duì)多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特別是對(duì)實(shí)時(shí)性較高的VoIP業(yè)務(wù)存在的時(shí)延較大，對(duì)用戶QoS 體驗(yàn)有很大的影響。同時(shí)，Relay環(huán)境也存在多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而現(xiàn)有的Type I Relay方案在Un接口上卻將所有的數(shù)據(jù)無(wú)法區(qū)分傳輸，這樣也無(wú)法保證高優(yōu)先級(jí)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的性能。針對(duì)這種較為普遍的情況，提出了一

8、種能有效改進(jìn)Type I Relay環(huán)境下用戶QoS體驗(yàn)的Un接口多TB傳輸方案，通過(guò)在Relay節(jié)點(diǎn)采用多個(gè)虛擬UE的Un接口方案，能夠明顯降低上行接口在發(fā)生重傳時(shí)的時(shí)延和QoS。同時(shí)，也在Un接口上實(shí)現(xiàn)了多業(yè)務(wù)的Qos保證機(jī)制，能夠明顯提高在多業(yè)務(wù)條件下VoIP等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的性能。
　　 綜上所述，本文以改進(jìn)下一代無(wú)線寬帶接入系統(tǒng)中的資源調(diào)度算法，提高系統(tǒng)性能為主要出發(fā)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的針對(duì)性和前沿性。所提出的無(wú)線資源管理算法和仿