面向多空口的异构网间切换方法与性能研究

发布时间：2020-05-31 04:45

【摘要】：随着网络技术的快速发展,现有网络已不能满足用户日益增长的海量数据高速通信需求,因此引入了5G新空口(New Radio,NR)。考虑到5G网络中业务的多样化需求,异构网络共存将是一个不可避免的趋势。如何设计面向多空口的异构网间切换方法与性能提升方法成为亟待解决的问题。本文针对这些问题,以进行合理的切换决策,提高网络切换性能,保证用户体验及业务的连续性为目标,在面向5G多空口的异构网间切换判决方法设计,以及5G NR小基站密集部署场景下的切换性能提升方法上取得了成果。本文主要贡献如下:(1)针对当前5G异构网络面临的切换和管理问题,本文提出了基于权重优化和直觉梯形模糊的5G异构网间切换方法,确定了各切换判决因子合理的权重,并综合网络特征、业务类型、用户偏好进行权重调整与切换网络选择算法设计。仿真结果表明,在典型场景下,随着用户数量增加,本算法与传统切换算法相比较可以降低网络整体切换次数15.4%-29.3%。此外,算法还能降低时延,提升网络吞吐量。当用户在运动过程中改变业务类型时,本算法也能够及时调整切换策略。(2)针对5G NR小基站进行密集部署所面临的切换场景快变、切换性能不佳的问题,本文提出了基于运动预测的用户网络双向决策切换性能优化算法,设计了基于多指标的网络排序规则和基于业务优先级的用户排队规则,使用户与网络可以通过双向选择进行切换决策。通过搭建仿真平台对所提出的切换算法性能进行验证,结果表明在该场景下,随着用户数量增加,本算法可以提高系统吞吐量35.9%-53.1%。此外,本算法还可以减少网络切换次数,缓解网络拥塞问题。本文为高流量大带宽场景下的5G多空口异构网络间切换,以及密集部署场景下的5G NR小基站间的切换提供了方法和技术支持,保证用户在网络中进行无缝的切换和业务传输,提高了网络性能、用户业务体验。
【图文】：

异构网络,场景

逦北京邮电大学工学硕士学位论文逦逡逑网络选择，使切换决策的结果更具科学性、可靠性、有效性。逡逑２．邋２．邋２邋５Ｇ异构网络切换场景设计逡逑（１）典型切换场景逡逑图２－１为新型５Ｇ异构接入网络高流量大带宽切换场景，包含了邋４Ｇ邋ＬＴＥ，５Ｇ逡逑ＮＲ和ＷＬＡＮ三种无线接入技术。该场景设定在密集住宅区，包含了五种典型的逡逑５Ｇ业务类型，会话类业务如语音、可视电话，，流类业务如３Ｄ／４Ｋ高清视频，交逡逑互类业务如ＡＲ／ＶＲ、网络游戏，后台类业务如Ｅ－ｍａｉｌ、短信服务，机器对机器逡逑（Ｍａｃｈｉｎｅ邋ｔｏ邋Ｍａｃｈｉｎｅ，Ｍ２Ｍ）类业务如车联网等。该异构网络场景的特点是高逡逑流量，大带宽，设备连接数巨大，网络负载高。部分业务对时延敏感，对网络可逡逑靠性要求高，需保证用户体验速率和业务的无缝传输。逡逑

流程图,切换算法,流程图

基于对现有的异构网间切换算法的研宄，本文提出基于权重优化和直觉梯形逡逑模糊的５Ｇ异构网间切换方案。在确定权重时运用层次分析法对切换判决因子进逡逑行赋权，然后基于用户偏好进行局部变权，对切换判决因子权重优化，最后运用逡逑基于直觉梯形模糊的多属性判决方法进行切换决策。本算法的优势在于，在新型逡逑５Ｇ异构网络的背景下，在影响切换判决的相关指标权重分配问题上有所突破，逡逑针对不同网络特性、业务类型、用户偏好进行网络选择，使切换决策的结果更具逡逑科学性、可靠性、有效性。逡逑首先，将ＵＥ在网络覆盖区域内随机撒点，收集周边网络ＲＳＲＰ值，并接入逡逑接收信号强度最强的网络。然后，ＵＥ在网络中进行不定向运动，实时收集周边逡逑网络信息，将周边网络的ＲＳＲＰ信号按照强度大小进行排序。若网络满足Ａ３事逡逑件［３７］时，将该网络加入候选网络列表，如不满足则忽略该网络。接下来，获取ＵＥ逡逑当前的业务类型、用户偏好，以及候选列表中所有网络的属性信息。用户将测量逡逑报告周期性地发送给服务的小区基站。最后，利用本文所提出的基于权重优化和逡逑直觉梯形模糊的多属性切换决策算法，计算网络得分并排序，将用户切换到得分逡逑最高的网络。随着ＵＥ运动，持续检测业务类型、用户偏好、网络属性的变化情逡逑况，进行切换决策，保持用户与最佳的网络的连接。图２－２为切换算法流程图。逡逑
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5

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