基于跨層感知的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制研究.pdf

1、無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的快速增多和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的日益豐富極大的拓展了無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域，各種接入方式不斷涌現(xiàn)，如WLAN、WiMAX、UMTS、Bluetooth等，它們與傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)一起，組成統(tǒng)一而又復(fù)雜的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。多種接入方式共存的組網(wǎng)方式雖然能夠?yàn)橛脩粲行У靥峁╇S時(shí)隨地的無線網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)但隨著用戶需求的多樣化，相對固定的無線網(wǎng)絡(luò)接入方式與用戶對無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)靈活多變的需求之間的矛盾日益凸顯。在當(dāng)前復(fù)雜的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，如何綜合考慮網(wǎng)

2、絡(luò)特性、用戶業(yè)務(wù)需求和終端狀態(tài)這三方面因素，實(shí)現(xiàn)為用戶選擇穩(wěn)定的最佳接入網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)，并保障網(wǎng)絡(luò)資源的有效分配及網(wǎng)絡(luò)整體性能，是當(dāng)前亟待解決的問題。據(jù)此，本文以無線網(wǎng)絡(luò)跨層感知為基礎(chǔ)，針對復(fù)雜異構(gòu)的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，對其接入選擇機(jī)制與重配置方法進(jìn)行研究。在研究過程中，以認(rèn)知計(jì)算理論為基礎(chǔ)，同時(shí)引入了多尺度熵、模糊邏輯、Lyapunov等多種理論，并結(jié)合現(xiàn)有研究成果，在跨層感知框架模型下，通過對用戶業(yè)務(wù)特征的分析，為其提供有效、可靠的網(wǎng)絡(luò)接入選

3、擇與跨層資源優(yōu)化方法。該研究能夠?yàn)檎J(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的改進(jìn)和完善提供參考。
　　本文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　首先，針對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的動(dòng)態(tài)性與復(fù)雜性，構(gòu)建一種基于MDE-K環(huán)的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)跨層感知框架模型，解決網(wǎng)絡(luò)與環(huán)境的動(dòng)態(tài)適配問題，使其具有整體性、層次性和適應(yīng)性，以達(dá)到為用戶提供高容量、高速率、可靠的端到端的服務(wù)、以及高效智能的網(wǎng)絡(luò)管理的目標(biāo)。
　　其次，移動(dòng)終端的時(shí)變性、通信業(yè)務(wù)多樣性的特征使得終端業(yè)務(wù)特性難以直接分

4、析，針對上述問題，提出一種基于多尺度熵的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)終端用戶業(yè)務(wù)流規(guī)律分析方法，該方法由時(shí)空尺度業(yè)務(wù)流模型建立、K-近鄰法業(yè)務(wù)流分類，多元回歸分析預(yù)測等部分組成。
　　再次，設(shè)計(jì)一種基于模糊綜合評判的接入選擇方法，解決傳統(tǒng)的接入選擇方法單一的依靠鏈路層的鏈路容量、物理層的傳輸功率或某些其它的單一網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)而不能滿足未來網(wǎng)絡(luò)需求的問題，并利用量子遺傳算法優(yōu)化接入網(wǎng)性能因素及主要參數(shù)的權(quán)值的評定問題。
　　最后，針對認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中

5、用戶數(shù)據(jù)到達(dá)、主用戶信道占用等隨機(jī)性問題，提出了一種基于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的分布式傳輸控制方法，能夠確保傳輸能力優(yōu)化的確切邊界。具體包括了一種支持主用戶容忍碰撞的系統(tǒng)模型，根據(jù)主用戶傳輸數(shù)據(jù)類型的不同，允許其設(shè)定不同的干擾等級，有助于提高系統(tǒng)吞吐量；以及一種基于跨層的優(yōu)化傳輸控制算法，用以提高認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時(shí)間平均吞吐量為目標(biāo)，從傳輸層的接納速率控制入手，聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)層的信道資源分配，利用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論設(shè)計(jì)一種速率控制和信道資源控制相結(jié)合的跨層