【摘要】：隨著通信技術(shù)爆炸式的發(fā)展,無線網(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、傳輸能耗過高以及引發(fā)嚴(yán)重干擾等問題。因此,一種緊密的網(wǎng)絡(luò)耦合技術(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題。針對(duì)該問題,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、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)致的高能耗問題已經(jīng)成為無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要桎梏之一。通過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)的能效和帶寬之間的折中關(guān)系。針對(duì)無線異構(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?將該問題建模成為混合整數(shù)規(guī)劃問題,通過對(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),干擾問題成為限制網(wǎng)絡(luò)容量和傳輸速率的主要問題之一。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。通過引入并發(fā)傳輸技術(shù),將原本分離的區(qū)域聯(lián)系起來,提出了使用干擾轉(zhuǎn)移策略獲取干擾空間分集增益來提高系統(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,并獲得了最大化能效的分流比例。仿真結(jié)果表明所提干擾轉(zhuǎn)移策略能夠在不影響其他用戶性能的前提下顯著提高多模用戶的能效性能。
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【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2351328