基于马尔科夫近似的网络组合优化问题分布式算法的研究

发布时间：2021-04-07 10:29

　　物联网和5G网络的飞速发展带来了许多网络问题,如资源稀缺和负载不均衡等等。因此,网络优化已成为当今通信领域的一个研究热点,其目标是通过设计合理的算法有效地管理和控制网络系统,使系统性能最大化。许多重要的网络优化问题本质上是组合优化问题,且属于NP-hard问题。随着问题规模的不断扩大,求解起来相当棘手。此外,网络环境的动态变化也给网络优化带了很大的挑战。本文通过设计分布式动态算法研究网络优化中的两个问题:电视白频谱的分配问题和AP关联问题。主要研究内容如下:频谱资源分配对网络系统的整体性能有着很大的影响,受到广泛的关注。与传统的WiFi频谱不同,电视白频谱是随时间和空间发生变化的,即时变性和空变性特性。如何在充分考虑电视白频谱的时变性和空变性的前提下为次用户分配频谱资源是一个研究难点。本文首先将电视白频谱分配问题建模为0-1整数规划问题并利用Log-Sum-Exp函数逼近最优目标值。在此基础上,利用马尔科夫近似技术设计了一个电视白频谱的分布式分配算法来求解。此外,本文将设计的算法扩展到动态环境中,以解决由于主用户随机进入和离开系统而导致电视白频谱数量的变化问题。仿真结果表明,本文提出的... 

【文章来源】：闽南师范大学福建省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电视白频谱分布图

第3章电视白频谱的动态分布式分配算法13第3章电视白频谱的动态分布式分配算法电视白频谱的开放使用为缓解频谱危机提供了一条有效的途径。作为一种新型频谱资源，电视白频谱以其良好的传播特性和优良的穿透能力受到人们的青睐。近年来，研究人员开始致力于电视白频谱分配的研究，提出了一些有效的分配算法。但是这些算法并未充分考虑电视白频谱的时变性和空变性的特性。为了填补这一空缺，本章节提出了一个电视白频谱的动态分布式分配算法，利用马尔科夫近似技术逼近最优解。3.1系统模型和问题描述3.1.1系统模型考虑一个由用户和电视白频谱组成的网络系统，其中用户分为主用户和次用户两种。主用户拥有电视白频谱的优先使用权，而次用户可以伺机使用空闲的电视白频谱。假设该系统内有N个次用户和M条可用信道/频谱(在下文中，频谱与信道互用)，令},...,,{21NuuuU与},...,,{21MchchchC分别表示次用户集合和可用信道集合，于是有|U|N和|C|M。由于电视白频谱具有空变性，不同位置的次用户可用的信道集合是不同的，因此用iuC表示可供次用户iu使用的信道集合，且有iumCi||。另一方面，电视白频谱具有时变性，当主用户在某一时刻进入或者离开系统时，im值会发生变化。图3.1电视白频谱网络系统的二分图模型

不同网络规模下的系统传输速率

【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式无线通信系统频谱资源有效分配研究[J]. 高男,周金和.  计算机仿真. 2018(06)
[2]基于图转换的无线接入点关联优化算法[J]. 陶雯,沈艳,管昕洁,万夕里.  电信科学. 2017(11)
[3]基于合作形成的认知无线网络频谱共享策略[J]. 谭雪松,林超,郭伟.  通信学报. 2014(03)
[4]集中式无线局域网接入点控制协议的实现[J]. 孟一飞.  网络安全技术与应用. 2009(06)
[5]认知无线电网络中的分布式动态频谱共享[J]. 邱晶,周正.  北京邮电大学学报. 2009(01)

博士论文
[1]基于能效的无线通信网络资源分配算法研究[D]. 胡津铭.东南大学 2018

硕士论文
[1]基于博弈论的认知无线电网络动态频谱接入算法研究[D]. 李笑男.北京邮电大学 2019
[2]异构无线网络中的资源分配研究[D]. 王闽.北京邮电大学 2017
[3]集中式无线局域网中负载阻塞问题的研究与解决[D]. 陈晨.天津大学 2007



本文编号：3123332