無線異構網(wǎng)絡協(xié)同工作技術研究.pdf

1、隨著無線通信技術的不斷發(fā)展，針對覆蓋范圍、用戶數(shù)量、業(yè)務類型及服務質量(QoS)的不同要求，目前已研究開發(fā)出包括各種蜂窩通信網(wǎng)、無線局域網(wǎng)（WLAN）、無線個域網(wǎng)（WPAN）和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡在內(nèi)的多種無線通信網(wǎng)絡。而且更多新的無線網(wǎng)絡還在不斷涌現(xiàn)。從目前的發(fā)展來看，這些網(wǎng)絡中沒有任何一個網(wǎng)絡具有取代所有其他網(wǎng)絡，完全滿足未來所有用戶和各種業(yè)務類型對于未來無線通信高QoS、低使用價格在全球范圍內(nèi)無縫接入服務要求，成為統(tǒng)一同構網(wǎng)絡的能力。因此

2、人們普遍認為： 未來無線網(wǎng)將是由多種技術、多種網(wǎng)絡、多種業(yè)務相互融合所形成的集合體。這種在網(wǎng)絡拓撲結構、底層物理技術、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡提供業(yè)務、以及網(wǎng)絡控制管理方式等方面的異構化傾向給未來無線網(wǎng)絡帶來了諸多挑戰(zhàn)和理論、技術研究問題。尤其是作為通信系統(tǒng)的本質特征—追求信息的有效傳遞要求這些網(wǎng)絡必須能夠協(xié)同工作這一基本要求，又為上述問題提出了更強的約束條件。 基于對未來無線網(wǎng)絡異構與協(xié)同工作兩方面發(fā)展的預測，提出以無線異構網(wǎng)絡

3、協(xié)同工作作為本文的研究課題，結合實際項目背景對無線異構網(wǎng)絡的結構模式、跨層設計、路由算法以及無線資源管理等問題進行分析研究，主要工作包括： 1）從低軌道（Low Earth Orbit-LEO）衛(wèi)星通信系統(tǒng)業(yè)務模型入手，根據(jù)對LEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)中終端通信話務量區(qū)域、時間相關集中分布，類似毛刺的脈沖形狀業(yè)務量變化規(guī)律對整個LEO 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能指標造成一定影響問題的分析，提出一種基于LEO 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡提供對衛(wèi)星終端以Ad h

4、oc 方式異構組網(wǎng)支持的終端雙模組網(wǎng)模型（LEO-Ad hoc dual mode networking model-LADMNM）。在該模型框架下，提出一種基于地理位置信息的Ad hoc 組網(wǎng)路由查找算法(Geographic Location BasedRoute-GLBR)。理論分析和仿真實驗表明：該組網(wǎng)模型和路由算法可有效削減LEO 衛(wèi)星通信系統(tǒng)熱點小區(qū)內(nèi)的業(yè)務流量尖峰，在相同點波束信道數(shù)下達到同時降低呼叫阻塞率與提高信道有效利

5、用率的目的。 2）從對無線傳感網(wǎng)信息場分布分析結果與工程實用化需求出發(fā)，提出與一般研究文獻關于無線傳感網(wǎng)由大量同構、微小、資源受限、隨機分布在興趣區(qū)域的網(wǎng)絡節(jié)點構成的網(wǎng)絡配置模型不同的一種異構配置模型（WSNHEDPM-Wireless Sensor NetworkHetergeneous DePloyment Model），對該異構配置模型的配置成本、功耗和生存時間進行了理論和實驗分析。分析和仿真實驗結果表明這種異構配置方案是

6、對于無線傳感網(wǎng)更為普遍應用環(huán)境的更為合理、實用的網(wǎng)絡配置方案。 3）對未來無線網(wǎng)絡中多網(wǎng)并存下的無線資源管理與效用（Utility）最大化方法進行研究。提出一種LEO 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中針對異構業(yè)務的靈活帶寬預留機制（FlexibleBandwidth Reservation Scheme-FBRS）。根據(jù)未來無線網(wǎng)絡中各參與方效益組成及其對于系統(tǒng)長期收入影響的分析，提出一個基于網(wǎng)絡效用的資源管理算法(UORRMA-UtilityO

7、riented Radio Resource Management Algorithms)。該算法由系統(tǒng)定價策略、業(yè)務呼叫接入控制策略（ CAC-Call Access Control ）和無線資源分配（ Radio ResourceAllocation-RRA）策略組成。理論分析和仿真實驗表明，該策略可在多種業(yè)務與多網(wǎng)絡并存的異構環(huán)境下達到系統(tǒng)和用戶效用最優(yōu)的結果。 本項目的研究受到了武器裝備預研基金項目（5142101080