基于QoS保证的异构网关键技术研究
发布时间:2017-12-26 13:27
本文关键词:基于QoS保证的异构网关键技术研究 出处:《北京工业大学》2016年博士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:未来高速宽带通信面临的是一个无线多网络共存的复杂异构网络环境,为了更好地设计发展未来通信网络,需要对异构无线网络实用关键技术展开深入研究。随着无线通信技术的迅猛发展,人们对移动接入需求不断增加,为用户提供端到端的高质量的服务质量保证,具有十分重要的现实意义。从用户角度研究无线资源管理问题,已经取得了许多研究成果,但也面临优化模型完整性差,模型求解算法效率较低,难以在异构融合的网络环境下实施等新的挑战。鉴于此,针对异构无线网络特性和实际系统需求,研究了基于服务质量保证的异构无线网络若干关键技术,主要针对新型联合接纳控制机制,域内资源优化管理方法,协同多网资源优化管理方法和智能接入选择方法,展开了深入研究。这些新方法能够保证用户服务质量,同时使不同网络有机融合,充分发挥多网共存的优势。在对比实验中,获得了性能更好的表现,也证实了这些方法的有效性。论文主要研究工作和创新点如下:1)针对异构无线网络结构特点,分析了多种业务对联合接纳控制系统整体收益的影响,建立了一种基于半马尔科夫决策过程异构无线网络联合接纳控制模型,解决了异构无线网络新呼叫和切换呼叫的联合接纳控制问题。首先根据异构无线网络特点,定义了两种类型的网络,提出的接纳控制模型综合考虑了接纳控制整体收益,对多业务做出了优化决策策略,使其保证了网络整体收益最大化;其次,划分了不同网络状态,进行分域式的值迭代算法,能为异构无线网络出现的多种网络状态进行决策判决,降低了实现难度;然后,通过对所提出的基于半马尔科夫决策过程异构无线网络接纳控制模型的性能进行理论分析,得到其重要服务质量参数——新呼叫阻塞率和切换掉线率;最后,通过仿真比较可以看出,本文所提出的基于半马尔科夫决策过程(SMDP)联合接纳控制模型在网络整体能耗方面优于完全共享算法,采用优化决策策略,能够在提高网络性能的同时保证用户的服务质量。2)针对现有模型无法很好地同时兼顾异构无线网络内溢出事件的突发性和完整性的问题,建立了部分可观察马尔科夫调制泊松过程的业务模型,对异构无线网络单一域内突发性事件——溢出呼叫进行了研究。首先综合考虑网络状态和拒绝呼叫产生的网络开销,定义了最小化网络能耗的优化目标,构建了优化决策模型,获得的优化策略能平衡溢出呼叫引起的网络开销和业务服务质量需求之间的矛盾;其次,通过对部分可观察马尔科夫调制泊松过程溢出模型性能进行理论分析,推导和验证了业务服务请求到达网络的到达率、呼叫连接时间和呼叫逗留时间之间的关系;然后,根据获得的性能参数进行接纳控制决策,验证了异构无线网络域内优化管理模型的合理性和适用性;最后,通过仿真比较可以看出,本文所提的域内资源管理优化算法与资源完全共享算法相比,网络能耗降低了30%,优化策略自适应网络状态变化的同时,保证了异构无线网络域内业务的服务质量。3)针对异构无线网络多网协同的特点,从分析多个无线网络共存的资源管理优化体制构建思想出发,建立了新的异构无线网络资源统一管理优化模型,实现了协同信息的控制和管理,同时保证异构数据呼叫业务的服务质量,解决了多网间资源管理优化问题。首先,该模型在对呼叫服务请求做优化决策时,不仅考虑了本网络服务域的可用资源、服务请求的速率以及本系统长期收益,同时也考虑了其他网络服务域的整体长期收益;其次,通过对所提出的基于异构无线网络多网资源优化管理模型的性能进行理论分析,得到其重要服务质量参数——新呼叫阻塞率;最后,通过仿真比较可以看出,通过该模型获得的优化决策策略能充分利用异构无线网络中各个网络域的资源,不仅提高了资源的利用率,而且在提高了网络的整体长期收益的同时,也保证了移动服务的服务质量。与资源完全共享算法相比,新呼叫阻塞率降低了50%,理论分析和实验证明了异构无线网络资源域间资源优化管理方法的有效性。4)针对异构无线网络整体协作决策方面缺乏统一、成熟的接入选择算法的问题,建立了一个综合网络端决策和用户端决策的接入选择新算法。首先通过分析多网络覆盖重合区域内的网络状态,用户不同业务服务质量需求和移动终端的状态,形成异构无线网络系统统一决策的策略机制;其次,通过预评估作为接入选择的基础,分析了用户不同业务服务质量需求特征,设计了并行模糊逻辑系统对参数进行处理;然后,构建了网络评估框架确定网络的最优化选择准则,保证了用户多业务的服务质量,通过有效评估,实现了网络的最优化接入选择。最后,仿真实验表明,同现有主要求解算法相比,该算法具有较高的求解有效性和适应性。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN92
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本文编号:1337466
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