基于OFDMA的无线虚拟网资源分配技术研究

发布时间：2017-09-03 02:01

  本文关键词：基于OFDMA的无线虚拟网资源分配技术研究

  更多相关文章： 无线资源 虚拟化 有限状态马尔科夫信道模型 正交频分复用多址接入 斯坦克尔伯格博弈

【摘要】：伴随移动终端普及,业务请求的数量与种类都在不断快速扩大和丰富,使得各种应用竞争无线资源的压力大大增强,它们不仅资源请求量各不相同,而且会提出严格的服务质量(Quality of Service,QoS)要求,所以有必要对有限的无线资源作出恰当地配置和管理。为了解决这一问题,无线网络虚拟化应运而生,移动网络运营商(Mobile Network Operator,MNO)利用虚拟化技术能够更灵活控制和管理自身资源,并且由于无线信道的特有性质,无线网络的虚拟化会需要解决更多问题。在无线虚拟网中,MNOs可以划归为两类:物理移动网络运营商(Physical Mobile Network Operators,PMNOs)和虚拟移动网络运营商(Virtual Mobile Network Operators,VMNOs)。PMNOs拥有网络基础设施,为VMNOs提供可租借的资源,实现资源的弹性配置,是一种支付占用资源的商业模式,是一种资源租赁形式的虚拟化机制;同时,VMNOs在租用的资源上进行编程和管理,为移动用户提供灵活的定制业务以及提高服务质量,最终PMNOs和VMNOs均达到双赢。因此,如何高效合理的实现无线环境中资源的配置,是虚拟化领域的一个研究重点。本文从博弈论的角度研究建立无线虚拟网过程中资源的分配和管理机制。博弈论作为分析和解决矛盾与合作的理论和工具,可以使彼此牵制的局中人都得到纳什均衡解,适合本文中的研究问题。我们主要研究OFDMA系统中单小区的资源虚拟化和分配问题,依据系统中物理层与MAC层间存在的制约关系,建立基于斯坦克尔伯格博弈的主从递阶结构,不仅可以使PMNOs更灵活的控制底层网络资源,还可以合理分配各VMNOs可用虚拟资源量,并同时满足移动用户的资源请求量和QoS要求,将原本无线虚拟网络资源调度的复杂联合优化问题,转化成物理层与MAC层不同层次间的资源调度问题。考虑到无线信道的时变特点,本文采用有限状态马尔科夫信道模型(Finite-State Markov Channel Model,FSMC)预测信道状态信息(Channel State Information,CSI)。在此前提下,分别设计了物理层和MAC层的效用函数,并提出恰当算法求出最优分配方案,且在非完全信息决策模型下推导出VMNOs间必有纳什均衡点的依据。通过数值仿真模拟斯坦克尔伯格博弈过程,分别得到了物理层和MAC层的最佳策略,取得了博弈的均衡解。仿真数据不仅印证了算法收敛性,还说明它可以实现虚拟网络独立管理的要求,确保资源的有效利用和满足QoS的约束。
【关键词】：无线资源 虚拟化 有限状态马尔科夫信道模型 正交频分复用多址接入 斯坦克尔伯格博弈
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 课题研究背景15-18
• 1.1.1 网络发展现状及未来挑战15-16
• 1.1.2 网络虚拟化的发展16-18
• 1.2 无线虚拟化技术研究18-20
• 1.3 研究意义20-21
• 1.4 课题的主要内容及贡献21-22
• 1.5 文章结构安排22-23
• 第二章 无线信道的FSMC模型23-39
• 2.1 无线信道特征23-24
• 2.2 连续时间Markov链24-28
• 2.2.1 Markov链定义24-25
• 2.2.2 转移概率函数25-27
• 2.2.3 平稳分布27-28
• 2.3 FSMC模型28-36
• 2.3.1 模型简介28-29
• 2.3.2 信噪比划分29-32
• 2.3.3 仿真评估32-36
• 2.4 基于OFDMA的CSI预测统计36-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 无线虚拟网资源分配技术研究39-51
• 3.1 资源管理的特点和研究现状39-40
• 3.2 资源分配方式和优化方法40-44
• 3.3 基于博弈论的优化建模方法44-47
• 3.3.1 博弈论定义44-45
• 3.3.2 博弈论分类45-47
• 3.3.3 博弈论应用47
• 3.4 Stackelberg博弈47-49
• 3.4.1 模型概述47-48
• 3.4.2 基本原理48-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第四章 基于Stackelberg博弈的资源自适应分配算法51-77
• 4.1 系统建模与问题描述51-63
• 4.1.1 基于OFDMA的系统模型51-55
• 4.1.2 效用函数55-57
• 4.1.3 物理层资源分配子博弈问题57-59
• 4.1.4 MAC层资源分配子博弈问题59-61
• 4.1.5 均衡点性质证明61-63
• 4.2 动态自适应算法设计与实现63-67
• 4.2.1 物理层资源分配算法63-64
• 4.2.2 MAC层资源分配算法64-65
• 4.2.3 系统模型算法65-67
• 4.3 仿真设置与结果分析67-75
• 4.3.1 物理层优化结果分析67-68
• 4.3.2 MAC层优化结果分析68-72
• 4.3.3 Stackelberg博弈性能分析72-75
• 4.4 本章小结75-77
• 第五章 总结与展望77-79
• 5.1 全文总结77
• 5.2 研究展望77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 作者简介85-86

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