針對(duì)OFDMA網(wǎng)絡(luò)安全傳輸?shù)目鐚诱{(diào)度算法研究.pdf

1、由于無(wú)線通信系統(tǒng)具有廣播的特性,無(wú)線通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題一直的研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。而安全網(wǎng)絡(luò)容量是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物理層安全傳輸能力的重要指標(biāo)。作為下一代高速移動(dòng)通信技術(shù),正交頻分多址接入(ofdma)網(wǎng)絡(luò)的物理層安全問(wèn)題更是具有實(shí)際的研究意義。而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的的隨機(jī)性也給這項(xiàng)研究帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。
　　為了達(dá)到提升ofdm a網(wǎng)絡(luò)物理層安全的目標(biāo),本文針對(duì)ofdma網(wǎng)絡(luò)特性,設(shè)計(jì)了不同的數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景下的ofdma網(wǎng)絡(luò)跨層調(diào)度算法。文中

2、所包括的傳輸場(chǎng)景主要有:1)只有安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)腛FDMA下行鏈路;2)同時(shí)具有開放與私密數(shù)據(jù)請(qǐng)求的ofdma下行鏈路;3)基于ofdma技術(shù)的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。針對(duì)上述三個(gè)場(chǎng)景,本文的主要工作與貢獻(xiàn)如下:
　　1)在只有安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)膐fdma下行鏈路中,每個(gè)用戶對(duì)數(shù)據(jù)傳輸都有不同安全等級(jí)的要求。本文首先從安全信道容量角度定義每個(gè)用戶不同等級(jí)的安全需求,即最小安全信道容量的要求。接著針對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)變的特性,利用動(dòng)態(tài)隊(duì)列技術(shù)和李雅

3、普諾夫優(yōu)化方法設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)的資源分配和流量控制算法—FCRA。該算法在不需要統(tǒng)計(jì)信息的情況下做決策,僅僅依靠實(shí)時(shí)信道狀態(tài)信息和隊(duì)列信息(實(shí)際數(shù)據(jù)隊(duì)列和虛擬能量隊(duì)列)實(shí)現(xiàn)接近最優(yōu)的算法性能。并且FCRA算法借助虛擬能量隊(duì)列,追蹤時(shí)均的能量消耗,保證網(wǎng)絡(luò)總體功耗滿足時(shí)均的能量限制。最后仿真結(jié)果也驗(yàn)證了FCRA算法在保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定和獲得最優(yōu)時(shí)均吞吐量方面的性能。
　　2)在同時(shí)有安全與開放數(shù)據(jù)請(qǐng)求的下行鏈路中,除了用戶私密數(shù)據(jù)的傳輸必須在物理

4、層上滿足完全保密(perfect security)的要求之外,其開放信息的傳輸還有時(shí)均的時(shí)延上界限制。本文首先提出跨層調(diào)度算法— FCRA-OP,利用了動(dòng)態(tài)隊(duì)列信息和即時(shí)信道狀態(tài)信息做決策,以最大化網(wǎng)絡(luò)時(shí)均加權(quán)吞吐量為目標(biāo),同時(shí)滿足總的時(shí)均能耗限制。FCRA-OP算法除了對(duì)兩種數(shù)據(jù)分別提出流量控制算法以及在移動(dòng)用戶之間的資源調(diào)度算法,還針對(duì)兩種數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行了私密傳輸控制:只有當(dāng)私密傳輸?shù)木o急程度大于開放信息的緊急程度時(shí),系統(tǒng)才會(huì)給私密

5、信息分配傳輸能力;否則為了滿足開放信息時(shí)延的限制,所有的網(wǎng)絡(luò)容量將被用來(lái)傳輸開放信息。
　　其次,我們得到了系統(tǒng)吞吐量與時(shí)延上界之間的折衷關(guān)系:對(duì)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延要求越寬松,系統(tǒng)能夠獲得的吞吐量性能越好。另外也證明,FCRA-OP算法則能在給定時(shí)延要求和有限數(shù)據(jù)緩存的條件下,通過(guò)調(diào)節(jié)控制參數(shù)F,使得網(wǎng)絡(luò)總體加權(quán)吞吐量接近最優(yōu)。
　　3)本文從提高頻譜利用率的角度出發(fā),提出了基于OFDMA技術(shù)的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的二級(jí)網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)