合群移動網(wǎng)絡(luò)模型研究.pdf

1、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步，通信、計(jì)算機(jī)、機(jī)電等技術(shù)的革新加速了移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與擴(kuò)充，但其帶來的一系列新的技術(shù)問題以及人們對個人通信不斷提升的需求，共同推動著移動通信網(wǎng)絡(luò)研究的發(fā)展。針對下一代移動通信系統(tǒng)研究中的兩個重要分支：網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)與移動性管理，考慮移動用戶群體特性和混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的思想，本文提出一種移動通信網(wǎng)中的合群網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，以增加移動網(wǎng)絡(luò)容量、提高移動網(wǎng)絡(luò)效率、優(yōu)化移動性管理。圍繞該模型，具體給出了一種基于多無線混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2、的合群網(wǎng)絡(luò)模型的設(shè)計(jì)框架，分析了其組織結(jié)構(gòu)給網(wǎng)絡(luò)在容量和能耗上帶來的效能提升，討論了移動節(jié)點(diǎn)的合群運(yùn)動特性并提出一種新的合群隨機(jī)運(yùn)動模型，最后給出了服務(wù)于該網(wǎng)絡(luò)模型的一系列算法、方案和規(guī)程，并以位置管理過程為實(shí)例探討了其在移動性管理中的應(yīng)用。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　 ⑴基于下一代移動網(wǎng)多無線功能的需求趨勢和下一代移動終端的多無線接入能力，給出了一種以多無線混合網(wǎng)絡(luò)模型為原型的合群網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)框架。從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、協(xié)議層次、功

3、能實(shí)體模型幾方面描述了模型設(shè)計(jì)框架，詳述其中的移動性管理功能模塊和垂直水平混合通信方式，并通過一個合群管理過程實(shí)例分析了模塊工作機(jī)制和協(xié)作通信方式，展示了模型處理流程。
　　 ⑵使用基本的慢衰落無線信道模型，分析了合群組織形式下節(jié)點(diǎn)通信的能量開銷?？疾焖泄?jié)點(diǎn)向基站發(fā)送相同比特信息量的情況，由于多跳短距離通信的能耗小于單跳長距離通信，使用合群組織形式的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信能量開銷也低于傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)。考慮到合群網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)一步利用多無

4、線資源和數(shù)據(jù)融合壓縮技術(shù)，可以得到合群結(jié)構(gòu)在組織形式上是優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能的結(jié)論。
　　 ⑶以網(wǎng)絡(luò)容量域模型為基礎(chǔ)，針對合群結(jié)構(gòu)這種組織形式，詳細(xì)分析了在不考慮如信息壓縮、多無線等輔助手段的條件下，合群管理本身給網(wǎng)絡(luò)容量與節(jié)點(diǎn)通信能量開銷帶來的效能。證明了由于合群的組織形式可以有效利用短距離多跳通信和空間復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)容量域和一致網(wǎng)絡(luò)容量相對傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)都有明顯提升。基于PALM積分理論，分析了個體運(yùn)動與合群運(yùn)動的內(nèi)在聯(lián)系，證明了大

5、量獨(dú)立運(yùn)動個體表現(xiàn)出的合群特性，給出了一維、二維區(qū)域上隨機(jī)路點(diǎn)運(yùn)動模型下節(jié)點(diǎn)的合群密度表達(dá)顯式，并通過仿真驗(yàn)證了解析分析的結(jié)論。提出了一種基于向量電荷的隨機(jī)運(yùn)動模型描述真實(shí)生活中的合群運(yùn)動。定義了兩種帶電粒子：特征電荷和普通電荷，分別描述某類運(yùn)動特征和具有多種運(yùn)動特征的移動用戶。通過設(shè)定游離、吸附、隨行三種運(yùn)動狀態(tài)，描述了移動用戶真實(shí)運(yùn)動中存在的個體隨機(jī)游走、追蹤合群和隨群運(yùn)動的不同活動。并建立仿真場景，考察了該模型下各參數(shù)對合群特性的

6、影響。
　　 ⑷提出了一套保證合群模型運(yùn)作的自治管理策略。針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件不足以提供合群環(huán)境感知和合群維護(hù)的現(xiàn)狀，提出利用水平對等通信，協(xié)商建立維護(hù)合群組的規(guī)程。特別關(guān)注了組頭的選取和輪換，提出基于合群度的組頭選取算法和基于威望值的組頭輪換算法，并仿真分析了合群組建立和維護(hù)過程中的各種開銷。
　　 ⑸基于合群網(wǎng)絡(luò)模型，彼此臨近的移動臺組成一個合群組，在位置更新過程中，可以以合群組為粒度，報(bào)告位置更新，從而降低位置更新的信