车载异构网络业务均衡关键技术研究

发布时间：2017-06-03 07:05

  本文关键词：车载异构网络业务均衡关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：科技服务于生活。人类的生存方式正随着互联网技术的发展与应用发生着潜移默化的改变,人们希望无时无刻都处身于优质的网络环境中。这一需求推动了智能设备在各个领域的普及。蜂窝网络作为现阶段覆盖范围最大、接入最灵活的网络设施,自然面临着巨大的流量压力。车载自组织网络(VANET)使用IEEE 802.11p标准实现了车辆、车地之间的通信,在智能交通系统中应用广泛。实际上,VANET是一种专用场景下的无线应用网络。本文希望借助该专用网络承载车载场景下的数据流量,以此减轻蜂窝网的压力,同时为车载用户提供更好的用户体验。围绕该中心,本文完成的工作主要由四个方面组成。第一,基于3GPP标准以及有关应用需求,实现LTE与VANET车路通信部分即车载WiFi网络的架构融合。提出“逻辑甚紧耦合”架构概念,设计相关网元、接口、协议栈以及信令,用以完成两网之间的互联互通,为数据卸载方案的实施奠定基础。第二,提出本地流量卸载策略。该策略将信令与数据分离,核心网元仍可通过接收到的会话信令实现对用户行为的管控与计费,业务数据则会基于用户的地理位置信息由车载WiFi网络负载,不再经由蜂窝网络核心网或接入网的转发。第三,核心网根据其自身实时负载情况选择不同颗粒度的数据卸载策略。当核心网络处于严重拥塞状态时,在车载WiFi网络存在的条件下,其大部分接入业务将由车载WiFi网络承担；核心网络将采用“快恢复”策略,尽快摆脱拥塞状态。若核心网络仅发生轻微拥塞,则采用基于承载级参数的更为保守的数据卸载策略。核心网元将通过底层参数识别业务类型,首先卸载对时延具有较高忍耐性的业务。第四,为了进一步保证业务质量与会话的连续性,使大部分会话都能够在一个基本服务集中完成,本部分对车载场景以及不饱和状态下的EDCA机制进行数学建模,构造出三维马尔科夫链,使用数学表达式描述车载WiFi网络的吞吐量性能。根据该表达式分析出终端移动速度以及EDCA行为对系统吞吐量的影响,并提出相应的优化方案。最后使用NS3网络模拟软件对优化方案的性能进行仿真分析。仿真结果表明,当蜂窝网络发生拥塞时,车载WiFi网络能够起到很好的补充作用。对某些特定类型的业务而言,车载WiFi网络可为其提供更加优越的业务表现。
【关键词】：异构网 业务均衡 卸载 马尔科夫链 NS3
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U495;TN929.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 非移动用户的数据卸载12-13
• 1.2.2 车载通信环境下的数据卸载技术13-14
• 1.3 本论文的内容以及结构安排14-16
• 第2章 蜂窝网络与车载WiFi网络的融合16-25
• 2.1 蜂窝网络与WiFi网络融合的相关技术16-20
• 2.1.1 长期演进(LTE)与系统架构演进(SAE)16-18
• 2.1.2 WiFi网络的架构及技术特点18-19
• 2.1.3 蜂窝网络与WiFi网络的融合演进19-20
• 2.2 车辆自组织网络(VANET)20-22
• 2.2.1 VANET的网络架构及特点20-21
• 2.2.2 VANET的协议栈及信道分配21-22
• 2.3 802.11p协议22-24
• 2.3.1 802.11p协议物理层22-23
• 2.3.2 802.11p协议MAC层23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 基于LIPA/SIPTO的车载WiFi数据卸载方案25-52
• 3.1 LTE与VANET融合架构设计25-33
• 3.1.1 非3GPP网络的接入25-28
• 3.1.2 逻辑甚紧耦合架构与协议栈设计28-33
• 3.2 基于LIPA/SIPTO技术的数据卸载方案33-39
• 3.2.1 LIPA/SIPTO(本地IP存取/选择IP流量卸载)技术33-34
• 3.2.2 基于融合架构的本地数据卸载方案34-39
• 3.3 基于业务识别的数据卸载机制研究39-45
• 3.3.1 业务类型的识别39-43
• 3.3.2 本地数据卸载的决策43-45
• 3.4 性能仿真及分析45-51
• 3.4.1 仿真场景及参数45-47
• 3.4.2 仿真结果及性能分析47-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 车载WiFi数据卸载的优化方案52-72
• 4.1 基于802.11p的MAC层传输机制52-54
• 4.2 基于马尔可夫链的车载场景建模54-61
• 4.2.1 位置区域的划分与建模55-56
• 4.2.2 EDCA机制建模56-61
• 4.3 车载WiFi网络吞吐量优化方案61-69
• 4.3.1 车载WiFi网络吞吐量计算61-64
• 4.3.2 吞吐量性能分析与改进方案64-69
• 4.4 性能仿真及分析69-71
• 4.5 本章小结71-72
• 结论72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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1 彭清泉;无线网络中密钥管理与认证方法及技术研究[D];西安电子科技大学;2010年

  本文关键词：车载异构网络业务均衡关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：417495