异构无线网络中的网络接入决策机制研究

发布时间：2017-05-24 12:31

  本文关键词：异构无线网络中的网络接入决策机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着通信技术的快速发展,新的无线网络不断诞生并提供较好的服务质量,异构融合网络是下一代无线网络发展的趋势。异构网络融合背景下,需要对现有的无线网络资源合理利用和管理。网络接入决策算法能为用户选择最适合接入的网络,因而也是异构无线网络资源管理中的一个研究热点。本文首先研究了基于多属性决策的单个网络决策机制,分别提出了基于网络层次分析法(ANP)的多属性网络选择算法以及基于层次分析法(AHP)和协同学原理的多属性网络选择算法；接着在可同时接入多个网络的场景下进一步研究接入选择算法,分别提出了基于多网络并行传输的接入选择算法以及基于联合效用优化的多网络接入选择算法。本文主要研究内容如下：(1)将网络层次分析法应用到网络选择场景中,给出了基于ANP的网络选择算法。该算法将网络属性和目标网络作为网络结构中的元素进行分组,对不同的元素分别构建组内组间的判断矩阵,对各判断矩阵求得权重向量后组成未加权的矩阵,再建立元素组间的判断矩阵求得特征向量后组成加权的矩阵,计算出加权超矩阵经过极限运算得到极限矩阵,可分别得到属性权重和目标网络权重,通过加权后的代价函数值排序来选择目标网络。仿真结果表明,与EW和TOPSIS算法相比,ANP算法能减小包时延、包抖动、包丢失和切换次数,提高用户的服务质量。(2)提出了一种基于AHP和协同学原理的多属性网络选择算法。该算法将协同学应用到网络选择中,将候选网络看作是由多个属性子系统合成的复合系统,结合各属性子系统的有序度与AHP权重得到复合系统的熵值,以此反映复合系统的有序程度,即子系统间的协同程度,系统的协同性越大说明网络的整体性能越优。该算法除了考虑客观属性的协同性,不同业务类型的传输服务质量要求也被考虑,保证用户能选择性能较好的网络。仿真结果表明,该算法可以有效减少网络选择的切换次数,满足用户在不同业务要求下对服务质量的要求。(3)提出了一种基于多网络并行传输的异构网络接入选择算法。该算法根据终端接收信号功率确定能够进行通信的无线网络,以这些无线网络的任意非空子集作为候选方案,计算各个方案对应的聚合属性,再根据吞吐量和功耗阈值条件限定候选网络方案,对这些方案建立多属性决策矩阵,采用基于用户偏好的逼近理想值排序法(TOPSIS)来得到各个候选网络方案的效用函数值,从中选出最接近正理想方案的多网络接入方案。仿真结果显示,与单网络接入算法相比,提出的多网络接入算法可以充分利用各种异构网络的空闲资源,提高吞吐量,降低用户的单位吞吐量对应的功耗和费用,同时保证网络的负载均衡。(4)提出了一种基于联合效用优化的多网络接入选择算法。该算法采用指数平滑法对终端接收信号强度值进行处理,利用用户接入网络产生的效益和代价分别建立网络效益和成本模型,以带宽限制和网络数目限制为约束条件,得到网络联合效用的优化模型,采用拉格朗日乘子和对偶优化方法求解用户与网络的关联矩阵,得到用户接入网络的最佳方案。仿真结果显示,该算法能最大化用户接入网络后的联合效用,提高用户的吞吐量,有效降低网络的切换次数,满足用户的服务需求。
【关键词】：网络接入选择 多属性决策 异构无线网络 联合效用 对偶优化 指数平滑法
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 专用术语注释表10-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 无线通信网络的发展趋势14-16
• 1.2 研究背景16-17
• 1.3 异构融合网络架构17-18
• 1.4 网络接入选择算法18-21
• 1.5 论文主要工作及内容安排21-23
• 第二章 基于ANP的多属性网络选择算法23-44
• 2.1 多属性算法概述23-25
• 2.2 经典的多属性决策算法25-30
• 2.2.1 层次分析法(AHP)25-27
• 2.2.2 熵权法(EW)27-28
• 2.2.3 灰色关联分析法(GRA)28-29
• 2.2.4 逼近理想值排序法(TOPSIS)29-30
• 2.3 基于ANP的网络接入选择算法30-38
• 2.3.1 ANP法的原理31-33
• 2.3.2 ANP法的应用33-38
• 2.4 仿真与性能分析38-42
• 2.5 本章小结42-44
• 第三章 基于AHP和协同学原理的多属性网络选择算法44-59
• 3.1 引言44-45
• 3.2 异构无线网络系统模型45-46
• 3.3 基于AHP和协同学原理的多属性网络选择算法46-52
• 3.3.1 基于AHP方法的主观网络选择46-48
• 3.3.2 基于协同学原理的客观网络选择48-50
• 3.3.3 基于AHP和协同学原理的网络选择算法50-52
• 3.4 仿真与性能分析52-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第四章 基于多网络并行传输的网络选择算法59-73
• 4.1 引言59-60
• 4.2 多无线网络并行传输的系统模型60-61
• 4.3 基于多网络并行传输的异构网络接入选择算法61-67
• 4.3.1 多网络选择的问题分析61-62
• 4.3.2 多无线网络的属性聚合62-65
• 4.3.3 多网络并行传输的接入选择算法65-67
• 4.4 仿真与性能分析67-72
• 4.4.1 仿真场景67-69
• 4.4.2 仿真结果与分析69-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 基于联合效用优化的多网络接入选择算法73-90
• 5.1 引言73-74
• 5.2 异构网络系统模型74-75
• 5.3 基于联合效用优化的多网络接入选择算法75-82
• 5.3.1 建立联合优化模型75-80
• 5.3.2 求解优化问题80-82
• 5.4 仿真与性能分析82-89
• 5.4.1 指数平滑法的仿真结果与分析84-85
• 5.4.2 多网络接入决策优化算法的仿真结果与分析85-89
• 5.5 本章小结89-90
• 第六章 总结与展望90-93
• 6.1 本文总结90-91
• 6.2 未来展望91-93
• 参考文献93-97
• 附录1 程序清单97-99
• 附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文99-100
• 附录3 攻读硕士学位期间申请的专利100-101
• 附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目101-102
• 致谢102

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