【摘要】：隨著通信技術(shù)的日益提升,無線自組織網(wǎng)絡(luò)作為無線通信的重要組成部分不斷發(fā)展,與之相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也不斷完善。根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界中節(jié)點(diǎn)分布呈現(xiàn)出一定的異構(gòu)特征和社交關(guān)系影響節(jié)點(diǎn)之間通信概率和內(nèi)容傳輸?shù)氖聦?shí),基于社交關(guān)系的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)容量分析是一個(gè)基礎(chǔ)而有意義的問題。根據(jù)從基礎(chǔ)理論至前沿趨勢(shì)的研究順序,本文在不同的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行分析,以容量分析為基礎(chǔ)進(jìn)一步研究了安全容量和延時(shí)性能,并刻畫了社交關(guān)系對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)通信傳輸?shù)挠绊�。研究順序中的基礎(chǔ)理論指的是傳統(tǒng)的主機(jī)到主機(jī)通信模式下的網(wǎng)絡(luò)性能分析,由于對(duì)內(nèi)容的訪問和傳輸已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)流量的主要部分,前沿趨勢(shì)指的是主機(jī)到內(nèi)容的通信模式下的網(wǎng)絡(luò)性能分析。最后本文提出各異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的容量實(shí)現(xiàn)方案,討論相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)對(duì)這三項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:首先,本文研究社交關(guān)系和節(jié)點(diǎn)異構(gòu)分布對(duì)無線自組織網(wǎng)絡(luò)容量的影響。在異構(gòu)無線自組織網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)服從簇狀分布。考慮節(jié)點(diǎn)之間存在社交關(guān)系,該社交關(guān)系采用基于排名的模型來建模,分析該模型可得節(jié)點(diǎn)更有可能與鄰近節(jié)點(diǎn)通信。本文首先計(jì)算在基于排名的模型中的源節(jié)點(diǎn)-目的節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的平均傳輸距離,并提出了一個(gè)實(shí)現(xiàn)吞吐量容量下界的方案。其次提出一個(gè)簡(jiǎn)化的社區(qū)檢測(cè)算法,根據(jù)節(jié)點(diǎn)對(duì)的傳輸距離排序,將無線節(jié)點(diǎn)通信劃分為兩部分:準(zhǔn)強(qiáng)關(guān)系通信和準(zhǔn)弱關(guān)系通信。準(zhǔn)強(qiáng)關(guān)系通信表示在同一個(gè)社區(qū)(或稱社交團(tuán)體)中的節(jié)點(diǎn)之間的通信,準(zhǔn)弱關(guān)系通信表示來自不同社區(qū)的節(jié)點(diǎn)之間的通信。然后本文分別計(jì)算準(zhǔn)強(qiáng)關(guān)系通信容量和準(zhǔn)弱關(guān)系通信容量,并揭示了網(wǎng)絡(luò)容量與社交關(guān)系,節(jié)點(diǎn)異構(gòu)分布之間的關(guān)系。其次,基于第一部分的研究?jī)?nèi)容,從物理層安全角度,本文進(jìn)一步研究基于社交關(guān)系的無線自組織網(wǎng)絡(luò)的安全容量。與第一部分類似地,社交關(guān)系服從基于排名的模型,使得合法節(jié)點(diǎn)更有可能與鄰近合法節(jié)點(diǎn)通信。本文考慮了兩種合法節(jié)點(diǎn)的分布:簇狀分布和同構(gòu)泊松分布,并分別提出了兩種合法節(jié)點(diǎn)分布情況下的傳輸方案,本文考慮了兩種被動(dòng)竊聽節(jié)點(diǎn)的合作方式:互相合作場(chǎng)景和不互相合作場(chǎng)景,并采用自干擾消除技術(shù)抑制竊聽節(jié)點(diǎn)的信噪比。根據(jù)合法節(jié)點(diǎn)的分布和竊聽節(jié)點(diǎn)的合作方式,本文進(jìn)而研究了合法節(jié)點(diǎn)同構(gòu)分布且竊聽節(jié)點(diǎn)不互相合作場(chǎng)景,合法節(jié)點(diǎn)異構(gòu)分布且竊聽節(jié)點(diǎn)互相合作場(chǎng)景,合法節(jié)點(diǎn)同構(gòu)分布且竊聽節(jié)點(diǎn)不互相合作場(chǎng)景,合法節(jié)點(diǎn)同構(gòu)分布且竊聽節(jié)點(diǎn)互相合作場(chǎng)景下的無線自組織網(wǎng)絡(luò)的安全容量。理論結(jié)果證明了所提出的傳輸方案的安全性能,并揭示了安全容量與社交關(guān)系,合法節(jié)點(diǎn)分布之間的關(guān)系。最后,順應(yīng)以主機(jī)到內(nèi)容交互為趨勢(shì)的通信模式發(fā)展,在基于社交關(guān)系和基礎(chǔ)設(shè)施支持的異構(gòu)信息中心網(wǎng)絡(luò)中,本文首先為主機(jī)到內(nèi)容的交互設(shè)計(jì)了一個(gè)傳輸機(jī)制,將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓鶕?jù)簇?cái)?shù)量和基站數(shù)量的關(guān)系劃分為簇密集情況和簇稀疏情況。其次提出了一種小區(qū)劃分多跳傳輸方案,并分別在簇密集情況和簇稀疏情況下推導(dǎo)出信息中心網(wǎng)絡(luò)的容量和延時(shí),并發(fā)現(xiàn)了容量和延時(shí)之間存在權(quán)衡關(guān)系。然后基于內(nèi)容流行度分布服從齊夫定律,本文采用拉格朗日乘子法作為數(shù)學(xué)工具,分析了以優(yōu)化容量和延時(shí)為目標(biāo)的最優(yōu)緩存策略。社交關(guān)系影響內(nèi)容流行度的分布,而內(nèi)容流行度分布在一定程度上體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中社交關(guān)系的強(qiáng)度。理論結(jié)果證明了所提傳輸方案的性能,并揭示了信息中心網(wǎng)絡(luò)性能與節(jié)點(diǎn)異構(gòu)分布,內(nèi)容流行度,基礎(chǔ)設(shè)施支持之間的關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5

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本文編號(hào)：2738079