異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理方法研究.pdf

1、高性能移動(dòng)終端的迅猛發(fā)展以及針對(duì)移動(dòng)設(shè)備優(yōu)化的在線資源的逐漸豐富開啟了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新紀(jì)元。同時(shí)，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占全球移動(dòng)業(yè)務(wù)總流量的比例越來越高，而其中大部分的業(yè)務(wù)請(qǐng)求發(fā)起于室內(nèi)、商業(yè)中心和體育場(chǎng)等人口密集區(qū)域，統(tǒng)稱為熱點(diǎn)地區(qū)。為了解決由于熱點(diǎn)地區(qū)復(fù)雜的信道環(huán)境和密集的業(yè)務(wù)請(qǐng)求而導(dǎo)致的用戶服務(wù)體驗(yàn)下降問題，在4G長期演進(jìn)(Long Term Evolution,LTE)的基礎(chǔ)上，一種增加熱點(diǎn)地區(qū)覆蓋深度的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)（Heteroge

2、neous Cellular Networks,HCN)技術(shù)被提出。HCN在LTE宏蜂窩中大規(guī)模同頻部署小蜂窩；小蜂窩具有低功耗、低成本的特點(diǎn)，但是其覆蓋范圍較小且回程鏈路帶寬受限。所以，HCN需要更加靈活、高效的無線資源配置，而作為無線資源管理重要組成部分的移動(dòng)性管理(Mobility Management,MM)方法是支持移動(dòng)終端能夠在HCN中不間斷獲取服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文主要研究面向HCN的MM方法，為提高熱點(diǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)容量提供

3、技術(shù)支撐。
　　MM是針對(duì)HCN覆蓋下用戶移動(dòng)行為特點(diǎn)設(shè)計(jì)的，其管理效果和服務(wù)性能緊密地依賴于用戶移動(dòng)行為。熱點(diǎn)地區(qū)環(huán)境具有密集的建筑結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的道路拓?fù)?，所以需要分析熱點(diǎn)地區(qū)的用戶移動(dòng)特征從而輔助MM方法設(shè)計(jì)。本文采用隱式馬爾科夫模型（Hidden Markov Model,HMM)進(jìn)行用戶移動(dòng)特征分析，給出該場(chǎng)景下用戶軌跡的移動(dòng)頻率、自相似性和長尾效應(yīng)，為后續(xù)針對(duì)這些特征設(shè)計(jì)的MM的深入研究提供指導(dǎo)方向。此外，MM算法評(píng)估需要

4、關(guān)注多用戶和多小區(qū)下的系統(tǒng)性能，為了更加有效地衡量MM算法，給出了HCN動(dòng)態(tài)系統(tǒng)級(jí)仿真流程與相關(guān)參數(shù)。
　　MM涉及用戶搜索網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)尋呼用戶和用戶在不同小區(qū)間游走三個(gè)管理過程，分別對(duì)應(yīng)本文的三個(gè)主要研究內(nèi)容：物理小區(qū)識(shí)別（Physical Cell Identification,PCI)方法、跟蹤區(qū)域（Tracking Area,TA)優(yōu)化調(diào)整方法以及切換管理方法。
　　用戶在開機(jī)或者掉線后需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搜索，小蜂窩的大規(guī)模

5、部署使得用戶在小區(qū)搜索過程中有限的PCI號(hào)難以保障完全區(qū)分相鄰的小區(qū)。所以，針對(duì)PCI受限問題，提出一種基于動(dòng)態(tài)模糊分層的小區(qū)識(shí)別方法，優(yōu)先分配PCI給用戶活躍程度較高的小區(qū)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中存在的PCI沖突與混淆問題，提出一種基于用戶活動(dòng)狀態(tài)的PCI鄰區(qū)調(diào)整方法，優(yōu)先調(diào)整熱點(diǎn)區(qū)域的PCI沖突與混淆。仿真結(jié)果說明所提方法在PCI沖突與混淆負(fù)載率、系統(tǒng)切換失敗概率和系統(tǒng)利用率具有較好的性能優(yōu)勢(shì)。
　　用戶在接入網(wǎng)絡(luò)后，當(dāng)有業(yè)務(wù)到達(dá)時(shí)，

6、網(wǎng)絡(luò)需要在多個(gè)小區(qū)中尋找用戶。系統(tǒng)的最大尋呼負(fù)荷限制了TA內(nèi)的小區(qū)數(shù)，所以小蜂窩較小的覆蓋半徑減少了TA范圍，增加了用戶位置更新信令開銷。針對(duì)TA優(yōu)化調(diào)整問題，提出一種基于社團(tuán)檢測(cè)的位置管理方法，將屬于同一社團(tuán)的小區(qū)劃分為同一跟蹤區(qū)域。仿真結(jié)果說明所提方法在位置更新率、小蜂窩利用率、系統(tǒng)新呼叫阻塞率和利用率具有較好的性能優(yōu)勢(shì)。
　　當(dāng)用戶和網(wǎng)絡(luò)處于業(yè)務(wù)連接狀態(tài)時(shí)，不可避免地在不同小區(qū)間游走，此時(shí)用戶需要請(qǐng)求接入其他小區(qū)以保持網(wǎng)絡(luò)連

7、接狀態(tài)。小蜂窩的同頻部署和較小的覆蓋范圍可能使得用戶游走時(shí)小區(qū)信號(hào)質(zhì)量急劇下降而產(chǎn)生業(yè)務(wù)中斷，或者快速頻繁地在兩個(gè)小區(qū)間進(jìn)行切換。針對(duì)切換優(yōu)化問題，提出一種具有行為感知的切換管理方法。該方法利用HMM學(xué)習(xí)用戶移動(dòng)軌跡，預(yù)測(cè)用戶下一個(gè)路徑點(diǎn)，進(jìn)而給出切換決策方案。針對(duì)熱點(diǎn)地區(qū)用戶存在群體移動(dòng)的特點(diǎn)，根據(jù)多用戶業(yè)務(wù)請(qǐng)求與網(wǎng)絡(luò)之間的匹配度，提出一種面向用戶服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service,QoS)的群組切換方法。仿真結(jié)果說明所提