異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)多網(wǎng)并發(fā)傳輸技術(shù)研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)爆炸式的發(fā)展,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入大繁榮時(shí)期,多種網(wǎng)絡(luò)各具特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)并將長(zhǎng)期共存。同時(shí),經(jīng)歷了數(shù)十年的不斷革新,各種無(wú)線接入技術(shù)的傳輸速率逐漸逼近香農(nóng)限,單個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率難以進(jìn)一步提升。為了滿足用戶對(duì)大容量新興多媒體業(yè)務(wù)日益增長(zhǎng)的需求,就必須進(jìn)行多網(wǎng)協(xié)作。然而,傳統(tǒng)的松耦合網(wǎng)絡(luò)協(xié)作機(jī)制無(wú)法同時(shí)、高效地使用多種網(wǎng)絡(luò)的傳輸資源,難以解決這類高速傳輸業(yè)務(wù)導(dǎo)致的QoS難保證、傳輸能耗過(guò)高以及引發(fā)嚴(yán)重干擾等問(wèn)題。因此,一種緊密的網(wǎng)絡(luò)耦合

2、技術(shù)--多網(wǎng)絡(luò)并發(fā)傳輸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。利用該技術(shù)可將同一業(yè)務(wù)在多種網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)進(jìn)行傳輸,該技術(shù)被認(rèn)為是解決上述問(wèn)題的有效途徑之一。
　　本文將圍繞如何利用并發(fā)傳輸技術(shù)解決高速業(yè)務(wù)引發(fā)的問(wèn)題展開研究:首先以并傳構(gòu)架和分流策略為切入點(diǎn),進(jìn)行高速業(yè)務(wù)傳輸問(wèn)題的研究,繼而擴(kuò)展到利用并發(fā)傳輸提高系統(tǒng)能效的探索,最終延伸至基于并發(fā)傳輸?shù)漠悩?gòu)網(wǎng)絡(luò)干擾問(wèn)題的探討。具體內(nèi)容如下:
　　1、對(duì)并發(fā)傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架進(jìn)行了分類,建立了并發(fā)傳輸最優(yōu)模型并分析

3、了其理論時(shí)延界。如何能夠?qū)F(xiàn)有多種不同制式的網(wǎng)絡(luò)緊密耦合在一起,是并發(fā)傳輸所面臨的根本問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題,本文在充分研究不同網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸路徑的不同,將并發(fā)傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架分為部分并發(fā)傳輸構(gòu)架和完全并發(fā)傳輸構(gòu)架。并進(jìn)一步分析了不同并傳構(gòu)架對(duì)應(yīng)的使用場(chǎng)景、數(shù)據(jù)分組傳輸模型及其對(duì)分流策略的影響。在此基礎(chǔ)上,建立了異構(gòu)多接入網(wǎng)絡(luò)并發(fā)傳輸最優(yōu)模型,利用排隊(duì)論原理分析了其理論時(shí)延界,為后續(xù)研究并發(fā)傳輸?shù)男阅芴峁┝死碚撘罁?jù)。
　　2

4、、提出了適用于不同網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的數(shù)據(jù)分流策略,并進(jìn)行了理論和平臺(tái)驗(yàn)證。數(shù)據(jù)分流策略的優(yōu)劣直接影響到并發(fā)傳輸?shù)淖罱K性能,針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)并發(fā)傳輸中最小化時(shí)延的問(wèn)題,根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息提出了多種聯(lián)合資源調(diào)度的分流策略,包括最短等待時(shí)延分流策略(MQD)、最短隊(duì)列長(zhǎng)度分流策略(MQL)和統(tǒng)一隊(duì)列管理分流策略(UQM),通過(guò)二維馬爾科夫鏈對(duì)這三種分流策略的性能進(jìn)行了理論分析。最后利用WLAN和WiMAX兩種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的分流

5、策略在保證最優(yōu)吞吐量不變的前提下有效的降低了系統(tǒng)的平均時(shí)延,在高負(fù)載情況下可逼近理論時(shí)延界。同時(shí),MQD分流算法可有效降低并發(fā)傳輸?shù)臅r(shí)延抖動(dòng)。
　　3、建立了面向能效的并發(fā)傳輸理論模型,提出了最佳能效分流定理,并設(shè)計(jì)了最大化能效的并發(fā)傳輸策略。當(dāng)前高速業(yè)務(wù)傳輸導(dǎo)致的高能耗問(wèn)題已經(jīng)成為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要桎梏之一。通過(guò)探索傳輸速率和能效之間的理論關(guān)系,闡述了并發(fā)傳輸提高系統(tǒng)能效的基本原理,建立了多網(wǎng)絡(luò)并發(fā)傳輸能效最優(yōu)化模型,修正了傳統(tǒng)

6、的能效和帶寬之間的折中關(guān)系。針對(duì)無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)下行并發(fā)傳輸場(chǎng)景,研究了不同網(wǎng)絡(luò)信道狀態(tài)、能耗和傳輸速率之間的關(guān)系,提出了能效最大化的網(wǎng)絡(luò)資源分配和數(shù)據(jù)分流算法。繼而,在上行傳輸場(chǎng)景中,討論了設(shè)備靜態(tài)功耗對(duì)并發(fā)傳輸?shù)挠绊?將該問(wèn)題建模成為混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題,通過(guò)對(duì)整數(shù)約束進(jìn)行松弛,提出了能夠逼近最優(yōu)解的并發(fā)傳輸策略。最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了該策略能夠有效地提高網(wǎng)絡(luò)能效和用戶生存時(shí)間。
　　4、提出了基于并發(fā)傳輸?shù)母蓴_轉(zhuǎn)移策略,分析并確定了

7、最優(yōu)干擾轉(zhuǎn)移門限和干擾轉(zhuǎn)移量,有效地利用了干擾空間的分集增益。隨著家庭基站被廣泛布設(shè)于熱點(diǎn)地區(qū),干擾問(wèn)題成為限制網(wǎng)絡(luò)容量和傳輸速率的主要問(wèn)題之一。本文首先探索了干擾分布特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)了由于網(wǎng)絡(luò)布設(shè)和用戶行為不確定性引發(fā)的干擾區(qū)域性分布不均勻現(xiàn)象。通過(guò)引入并發(fā)傳輸技術(shù),將原本分離的區(qū)域聯(lián)系起來(lái),提出了使用干擾轉(zhuǎn)移策略獲取干擾空間分集增益來(lái)提高系統(tǒng)性能的基本思想。進(jìn)一步,定義了干擾差指數(shù),建立了干擾轉(zhuǎn)移理論模型,確定了最佳干擾轉(zhuǎn)移門限,并獲得了