認知網絡中動態(tài)調度機理研究.pdf

1、在資源有限的無線網絡中，充分利用各種資源來盡可能有效地傳輸數據是最亟需解決的基礎性問題。認知網絡的一些特性使這個問題變得更加具有挑戰(zhàn)性。首先，由于網絡中次用戶無規(guī)律的運動和主用戶未知的通信活動，使得拓撲具有不定性、信道具有時變性，從而導致次用戶之間的無線鏈路連接不穩(wěn)定;其次，在實際應用中，到達網絡的數據流都是隨機的，并且有不定的數據率要求，很難達到網絡總體的性能最優(yōu)；第三，為了均衡負載和維護網絡穩(wěn)定性，每個次用戶需要實時動態(tài)地調整其傳輸

2、率和接受率，以適應網絡狀況變化；最后，沒有集中的控制中心，每個次用戶只能根據自已及鄰居節(jié)點的信息進行決策，所有的操作都是分布式的。
　　本文針對多信道、多跳的認知網絡，提出了一種聯合速率調控、信道分配和路由選擇的動態(tài)調度機制JRCRS，來優(yōu)化整個網絡的資源利用率，其最終目標為最大化網絡的社會收益。本文的主要研究工作包括以下幾方面內容：
　　1.建立了網絡的節(jié)點、鏈路、數據流模型，將多信道、多跳的認知網絡建模為一個無向圖。將基

3、于排隊論的李雅普諾夫理論擴展到多信道的認知網絡中，建立了多信道網絡節(jié)點的實際隊列模型，并應用隊列穩(wěn)定性原理構建保障數據流速率要求的虛擬隊列。
　　2.本文把定價機制引入到次節(jié)點的協作傳輸中，將整個認知網絡模擬成一個虛擬的交易市場，并為節(jié)點的數據傳輸服務進行定價。該服務價格也被作為節(jié)點在選擇下一跳節(jié)點時的路由度量，其主要取決于兩個因素：節(jié)點的實際隊列長度和節(jié)點到數據流目的節(jié)點的距離，該路由度量有效反映了鏈路的傳輸代價。
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4、.以最大化認知網絡的平均社會收益為目標，用混合非線性整數規(guī)劃形式化定義了認知網絡中的動態(tài)調度問題，并基于隨機網絡的李雅普諾夫優(yōu)化理論，設計了一種分布式的動態(tài)調度機制JRCRS。該機制通過聯合速率調控、信道分配和路由選擇來滿足網絡中數據流的速率要求、分配無干擾的信道以及選擇負載小、距離數據流目的節(jié)點近的下一跳節(jié)點。在JRCRS機制下，網絡中的節(jié)點只需要知道當前網絡的狀態(tài)，就可以做出相應的調度決策。
　　4.最后，開發(fā)了一個適用于多信