異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源管理中接入控制策略的研究.pdf

1、隨著無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，出現(xiàn)了多種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線個(gè)人網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線城域網(wǎng)等，于此同時(shí)用戶終端設(shè)備的無(wú)線接入能力也在不斷擴(kuò)充，出現(xiàn)了許多支持接入多種制式網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備。同一個(gè)終端設(shè)備在相同的時(shí)間點(diǎn)及相同的地理位置上，往往處于一個(gè)異構(gòu)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)復(fù)合環(huán)境之中，大大增加了用戶在任一時(shí)間、任一地點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的能力，同時(shí)也給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源的管理上帶來(lái)了許多新的挑戰(zhàn)。如何利用異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的互補(bǔ)性，使得各個(gè)

2、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間形成有機(jī)聯(lián)系的整體，充分共享各個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的資源，聯(lián)合起來(lái)給用戶提供任意獨(dú)立的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所無(wú)法企及的更加優(yōu)異透明的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，成為了異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中亟需解決的問(wèn)題。
　　 本文利用概率論、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、隨機(jī)最優(yōu)控制等研究方法和理論，圍繞異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)資源的定價(jià)問(wèn)題以及接入控制問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。首先分析了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)授權(quán)用戶（主用戶）和非授權(quán)用戶（次用戶）的動(dòng)態(tài)定價(jià)問(wèn)題，然后提出了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于定價(jià)的靜態(tài)概率接入控制

3、問(wèn)題，最后針對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)同次用戶接入概率呈非線性函數(shù)的情況，提出了基于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)接入控制策略，達(dá)到了提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、增加系統(tǒng)綜合收益的目的。
　　 論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 一、在研究異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的定價(jià)問(wèn)題時(shí)，首次將單個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)主用戶和次用戶時(shí)的最優(yōu)定價(jià)問(wèn)題拓展到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系中，并通過(guò)隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃解決了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于系統(tǒng)狀態(tài)的最優(yōu)定價(jià)問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)仿真表明，合理地降低主用戶被拒絕服務(wù)損失可以鼓勵(lì)

4、次用戶的接入請(qǐng)求并提高系統(tǒng)的凈收益，在與以往學(xué)者研究的最優(yōu)定價(jià)策略進(jìn)行比較時(shí)，本文的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)定價(jià)策略顯著地提高了系統(tǒng)資源的利用效率，系統(tǒng)綜合收益上升了11％。
　　 二、為解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)合接入控制實(shí)體在面對(duì)次用戶接入請(qǐng)求時(shí)的接入策略問(wèn)題，本文分析了對(duì)于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不同接入概率對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量以及系統(tǒng)最終收益的影響，并將異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)定價(jià)問(wèn)題同聯(lián)合接入控制策略問(wèn)題相結(jié)合，通過(guò)隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃建模求解出系統(tǒng)在服務(wù)次用戶時(shí)選

5、擇宿主網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)接入概率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在執(zhí)行最優(yōu)接入概率的情況下各個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的用戶被拒絕服務(wù)率得到了有效的控制，網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率得到了進(jìn)一步的提高。在同其他聯(lián)合接入控制算法的比較中，本算法使得系統(tǒng)凈收益提高了至少10％以上，同時(shí)次用戶用戶的接入統(tǒng)計(jì)數(shù)提高了20％。
　　 三、針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)的確定性聯(lián)合接入控制算法，本文通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移收益函數(shù)與接入概率呈非線性關(guān)系時(shí)，傳統(tǒng)的確定性接入控制方法已經(jīng)不

6、能夠使系統(tǒng)收益最大化，即在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)下次用戶選擇宿主網(wǎng)絡(luò)的行為不應(yīng)該是確定性的。本文基于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)的動(dòng)態(tài)接入控制方法，提出一種新穎的動(dòng)態(tài)隨機(jī)接入控制策略，即次用戶接入異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)的概率會(huì)隨著接入時(shí)刻不同而發(fā)生變化，該策略為系統(tǒng)的每一個(gè)狀態(tài)都在一個(gè)接入概率空間中求得一個(gè)最優(yōu)接入概率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，動(dòng)態(tài)隨機(jī)接入控制策略可以靈活的配置系統(tǒng)資源，使得非授權(quán)用戶按照期望的方式合理地分布在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，顯著地提高系統(tǒng)收益。

7、>　　 四、在前面的研究?jī)?nèi)容中，網(wǎng)絡(luò)模型均假設(shè)系統(tǒng)各個(gè)異構(gòu)的子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部主用戶到達(dá)過(guò)程是相互獨(dú)立且速率固定的泊松過(guò)程，然而在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中，主用戶的到達(dá)速率往往隨著時(shí)間的推移而發(fā)生不可預(yù)知的變化。本文基于第三章和第四章的接入控制算法，在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合接入控制實(shí)體中引入用戶到達(dá)速率自適應(yīng)的算法，保證系統(tǒng)能夠及時(shí)根據(jù)主用戶到達(dá)速率的變化調(diào)整接入控制策略以及網(wǎng)絡(luò)資源的租賃價(jià)格，盡可能得使得系統(tǒng)收益最大化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)上述兩種算法的進(jìn)一步優(yōu)化。在