異構無線網絡聯(lián)合資源管理中接入控制策略的研究.pdf

1、隨著無線接入網絡技術的飛速發(fā)展和普及，出現(xiàn)了多種無線網絡系統(tǒng)，如移動蜂窩網絡、無線個人網、無線局域網、無線城域網等，于此同時用戶終端設備的無線接入能力也在不斷擴充，出現(xiàn)了許多支持接入多種制式網絡的終端設備。同一個終端設備在相同的時間點及相同的地理位置上，往往處于一個異構的無線網絡復合環(huán)境之中，大大增加了用戶在任一時間、任一地點接入網絡的能力，同時也給網絡系統(tǒng)在無線網絡資源的管理上帶來了許多新的挑戰(zhàn)。如何利用異構無線網絡的互補性，使得各個

2、異構網絡之間形成有機聯(lián)系的整體，充分共享各個無線網絡的資源，聯(lián)合起來給用戶提供任意獨立的無線網絡所無法企及的更加優(yōu)異透明的網絡接入服務，成為了異構無線網絡中亟需解決的問題。
　　 本文利用概率論、動態(tài)規(guī)劃、隨機最優(yōu)控制等研究方法和理論，圍繞異構無線網絡中的網絡資源的定價問題以及接入控制問題進行了深入的研究。首先分析了異構網絡服務授權用戶（主用戶）和非授權用戶（次用戶）的動態(tài)定價問題，然后提出了異構網絡中基于定價的靜態(tài)概率接入控制

3、問題，最后針對系統(tǒng)狀態(tài)轉移函數(shù)同次用戶接入概率呈非線性函數(shù)的情況，提出了基于網絡負載狀態(tài)的動態(tài)隨機接入控制策略，達到了提高網絡資源利用率、增加系統(tǒng)綜合收益的目的。
　　 論文的主要研究內容如下:
　　 一、在研究異構無線網絡中的定價問題時，首次將單個網絡服務主用戶和次用戶時的最優(yōu)定價問題拓展到異構網絡體系中，并通過隨機動態(tài)規(guī)劃解決了異構網絡中基于系統(tǒng)狀態(tài)的最優(yōu)定價問題。實驗仿真表明，合理地降低主用戶被拒絕服務損失可以鼓勵

4、次用戶的接入請求并提高系統(tǒng)的凈收益，在與以往學者研究的最優(yōu)定價策略進行比較時，本文的異構網絡定價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、為解決異構網絡中的聯(lián)合接入控制實體在面對次用戶接入請求時的接入策略問題，本文分析了對于網絡系統(tǒng)內各個無線網絡的不同接入概率對網絡服務質量以及系統(tǒng)最終收益的影響，并將異構網絡的最優(yōu)定價問題同聯(lián)合接入控制策略問題相結合，通過隨機動態(tài)規(guī)劃建模求解出系統(tǒng)在服務次用戶時選

5、擇宿主網絡的最優(yōu)接入概率。實驗結果表明，在執(zhí)行最優(yōu)接入概率的情況下各個異構網絡的用戶被拒絕服務率得到了有效的控制，網絡資源的利用效率得到了進一步的提高。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，同時次用戶用戶的接入統(tǒng)計數(shù)提高了20％。
　　 三、針對異構網絡中基于網絡負載狀態(tài)的確定性聯(lián)合接入控制算法，本文通過研究發(fā)現(xiàn)，當系統(tǒng)狀態(tài)轉移收益函數(shù)與接入概率呈非線性關系時，傳統(tǒng)的確定性接入控制方法已經不

6、能夠使系統(tǒng)收益最大化，即在各個網絡負載狀態(tài)下次用戶選擇宿主網絡的行為不應該是確定性的。本文基于網絡負載狀態(tài)的動態(tài)接入控制方法，提出一種新穎的動態(tài)隨機接入控制策略，即次用戶接入異構網絡系統(tǒng)中各個獨立網絡的概率會隨著接入時刻不同而發(fā)生變化，該策略為系統(tǒng)的每一個狀態(tài)都在一個接入概率空間中求得一個最優(yōu)接入概率。實驗數(shù)據(jù)表明，動態(tài)隨機接入控制策略可以靈活的配置系統(tǒng)資源，使得非授權用戶按照期望的方式合理地分布在各個網絡中，顯著地提高系統(tǒng)收益。

7、>　　 四、在前面的研究內容中，網絡模型均假設系統(tǒng)各個異構的子網絡內部主用戶到達過程是相互獨立且速率固定的泊松過程，然而在實際的網絡場景中，主用戶的到達速率往往隨著時間的推移而發(fā)生不可預知的變化。本文基于第三章和第四章的接入控制算法，在異構網絡的聯(lián)合接入控制實體中引入用戶到達速率自適應的算法，保證系統(tǒng)能夠及時根據(jù)主用戶到達速率的變化調整接入控制策略以及網絡資源的租賃價格，盡可能得使得系統(tǒng)收益最大化，實現(xiàn)了對上述兩種算法的進一步優(yōu)化。在