無線-移動網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)QoS資源分配關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、當今的互聯(lián)網(wǎng)中，無線/移動網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合已成為未來無線/移動通信發(fā)展的趨勢。無線/移動網(wǎng)絡(luò)因其用戶的可移動性、聯(lián)網(wǎng)方便快捷性、建網(wǎng)靈活性、低維護費用性、規(guī)?？缮炜s性，使得無線/移動網(wǎng)絡(luò)得到了迅猛的發(fā)展和廣泛的部署。無線/移動網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，以及各種便攜式終端的大量使用，使得人們在無線/移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的需求不斷增長。同時隨著無線/移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展用戶對于具有服務(wù)質(zhì)量保障的多媒體服務(wù)等新型應(yīng)有需求越來越多。一方面，這些多媒體傳

2、輸?shù)刃滦蛻?yīng)用呈現(xiàn)出新的特性，對無線/移動網(wǎng)絡(luò)的QoS支持提出了更高的要求，迫切地需要提出結(jié)合新型應(yīng)用和無線/移動網(wǎng)絡(luò)特性的動態(tài)、高效QoS資源分配方案。另一方面無線/移動網(wǎng)絡(luò)的核心矛盾是無線資源匱乏。目前對無線/移動網(wǎng)絡(luò)資源的分配都是從某些關(guān)鍵技術(shù)出發(fā)，以局部的思想提出問題的解決方案，缺乏整體、系統(tǒng)的觀點。所以需要從系統(tǒng)和控制論的角度出發(fā)加強端系統(tǒng)與中間節(jié)點資源的控制，在有限的資源條件下，為無線/移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)端用戶終端提供差異性服務(wù)質(zhì)量保

3、障。此外由于無線/移動網(wǎng)絡(luò)固有的特性：比如誤碼率高、時延大、帶寬低且具有時變性、信道不對稱以及頻繁的移動等，這些特性使得無線/移動網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量保障提出了更多更高的挑戰(zhàn)。所以研究無線/移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自適應(yīng)QoS資源分配成為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要部分。 研究無線/移動網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)QoS資源分配技術(shù)，必須從體系結(jié)構(gòu)的高度出發(fā)，整體的分析研究無線/移動網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)QoS資源分配關(guān)鍵技術(shù)，并以控制論的思想指導(dǎo)協(xié)議算法的設(shè)計

4、。本論文首先根據(jù)無線/移動網(wǎng)絡(luò)特性和通用QoS資源分配框架，提出了一種面向服務(wù)的無線/移動網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)QoS資源分配體系結(jié)構(gòu)參考模型ISWNA，然后使用自適應(yīng)控制理論對貫穿整個傳輸平面空間交互所包含的自適應(yīng)QoS資源分配關(guān)鍵技術(shù)，如流速與擁塞控制、主動隊列管理和資源調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究，全面地剖析了無線/移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境所面臨的問題，針對這些問題提出相應(yīng)的協(xié)議或算法。在流速與擁塞控制的研究中，本論文通過研究無線/移動網(wǎng)絡(luò)鏈路特性給T

5、CP傳輸協(xié)議性能造成的影響，討論了避免這些影響所采用的一些方法。在此基礎(chǔ)上，針對無線/移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計了符合TCP友好性要求的無線/移動網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)TCP擁塞控制算法(TCP-AW)，算法在自適應(yīng)與公平性方面有著良好的特性；在隊列管理的研究中，本論文提出一種自適應(yīng)無線/移動網(wǎng)絡(luò)多媒體QoS保證的主動隊列管理算法(adaptive-MQWB)，算法利用帶寬的動態(tài)變化與MAC層報文服務(wù)時延之間的變化率關(guān)系，以改變主動隊列的目標隊長為實現(xiàn)目標，

6、較精確地控制主動隊列的目標隊長。adaptive-MQWB算法在帶寬時變的無線/移動網(wǎng)絡(luò)中對于實時流媒體傳輸服務(wù)質(zhì)量有著明顯的保障作用。另外，本論文結(jié)合應(yīng)用服務(wù)與無線/移動網(wǎng)絡(luò)特性提出無線/移動網(wǎng)絡(luò)魯棒性的主動隊列管理算法(RAQM)。在證明無線/移動網(wǎng)絡(luò)可逆性的基礎(chǔ)上，研究無線/移動網(wǎng)絡(luò)頻繁切換造成的暫時性中斷以及當前WEB服務(wù)的廣泛發(fā)展造成的短連接請求等情況，利用自適應(yīng)控制理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)方法提出了一種滿足魯棒性要求的無線/移動

7、網(wǎng)絡(luò)主動隊列管理算法：在資源調(diào)度研究中，本論文研究了無線/移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自適應(yīng)公平調(diào)度模型，討論了服務(wù)區(qū)分的必要性和無線/移動網(wǎng)絡(luò)調(diào)度補償方法，設(shè)計了一種二級結(jié)構(gòu)的服務(wù)區(qū)分自適應(yīng)公平調(diào)度算法(TWFS)，算法能夠區(qū)分不同服務(wù)類型，公平分配網(wǎng)絡(luò)資源。對于鏈路造成的暫時性服務(wù)中斷給予了多級服務(wù)補償，并通過分組級的公平資源分配，保障服務(wù)質(zhì)量和流隊列的平滑降級。 此外，論文通過仿真實驗分別對所提出的算法進行了分析和驗證，并對論文進行了總