基于延時(shí)優(yōu)化的無線網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著無線網(wǎng)絡(luò)的速度和通信質(zhì)量不斷的提高，手機(jī)的運(yùn)算能力不斷提高，人們對手機(jī)的使用也在發(fā)生變化，手機(jī)用于打電話的時(shí)間比重在迅速下降，用于多媒體業(yè)務(wù)迅速增加。此變化導(dǎo)致了無線網(wǎng)絡(luò)資源與無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（QoS）之間矛盾進(jìn)一步擴(kuò)大，無線資源的發(fā)展速度現(xiàn)在趕不上人們對通信需求的不斷提高，此種現(xiàn)象可能還要存在許多年，現(xiàn)今使用分層結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對于此種現(xiàn)象的弊端日益加大。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)朝著更快的傳輸速率、更高的移動(dòng)速度方向發(fā)展，這就加大了無線信道

2、環(huán)境的突變性。單方面的發(fā)展無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度來解決無線網(wǎng)絡(luò)中的一些問題，對于研究人員來說并不是一個(gè)很好的解決方式。對于一個(gè)復(fù)雜問題的解決，應(yīng)綜合考慮與仔細(xì)分析。現(xiàn)今無線網(wǎng)絡(luò)中的突出問題表現(xiàn)在傳輸速率慢（相對于有線網(wǎng)絡(luò)）、信道易干擾、鏈路的不穩(wěn)定性、常發(fā)生擁塞、頻譜利用率不高、無線網(wǎng)絡(luò)中層與層之間的信息交互不暢等等。近年來許多研究者利用跨層技術(shù)來解決這個(gè)問題已有比較好的結(jié)果，但怎樣跨層和從那一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)去研究或設(shè)計(jì)成為近年來的一個(gè)比較大的爭

3、論。現(xiàn)在有兩種較為主流的研究方向：一是從TCP的擁塞控制出發(fā)來研究跨層問題；一是從鏈路的自適應(yīng)來研究跨層問題。
　　本文同時(shí)考慮了兩者的優(yōu)勢，綜合其特點(diǎn)，提出了一種基于減少延時(shí)的跨層設(shè)計(jì)方法來提高無線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。針對無線網(wǎng)絡(luò)丟包的多種相關(guān)現(xiàn)象，運(yùn)用凸優(yōu)化理論對鏈路丟包和擁塞丟包對無線網(wǎng)絡(luò)延時(shí)作了收斂性分析，結(jié)果顯示鏈路丟包對于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的收斂性好于擁塞丟包。根據(jù)上述結(jié)論主要在鏈路層對延時(shí)進(jìn)行優(yōu)化研究，研究了混合自動(dòng)重傳請求(HA

4、RQ)的三種模型的能效和傳輸速率。針對當(dāng)今無線傳輸設(shè)備和技術(shù)不斷提高，無線信道質(zhì)量也有了很大提高，以HARQII模型為基礎(chǔ)提出了一種改進(jìn)的方法。此改進(jìn)專門針對鏈路丟包現(xiàn)象設(shè)計(jì)，目的是減少網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，對其仿真得到較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)采用考慮了分組HARQ機(jī)制的情況下，利用可靠的重傳策略來有效地緩解無線鏈路的衰落對TCP性能的影響，也減少了擁塞丟包和網(wǎng)絡(luò)延遲。針對無線網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性與時(shí)變性，研究了如何通過聯(lián)合自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)、功率控制、

5、HARQ控制來最大化接收多媒體流的質(zhì)量問題。運(yùn)用跨層設(shè)計(jì)框架對無線物理層的自適應(yīng)編碼和改進(jìn)HARQII方案、鏈路層上的多用戶信道感知調(diào)度協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)用二維離散時(shí)序的馬爾可夫鏈(DTMCS)，對AMC策略、振幅、無線信道的衰減變化進(jìn)行聯(lián)合建模。把用戶的一個(gè)服務(wù)失量程序，嵌入到物理層有限維的馬爾可夫模型。依賴于有效的帶寬理論去模擬數(shù)據(jù)包到達(dá)的隊(duì)列和有效的能量理論去模擬物理層/媒體訪問控制(PHY/MAC)的反應(yīng)，同時(shí)分析基于有限維的 D