下一代移动通信网络中的业务特征认知及服务机制研究

发布时间：2017-06-10 06:07

  本文关键词：下一代移动通信网络中的业务特征认知及服务机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动互联网的飞速发展,蜂窝网中各种创新的业务形态和应用场景开始涌现,五花八门的业务需求对网络的设计和管理提出了挑战。为了应对这些挑战,各大国际标准组织和通信公司开始研究下一代网络的形态和关键技术。近年来,无论是工业界还是学术界的研究人员都越来越意识到现网数据分析的重要性,并将数据的建模和分析结果用于网络的优化和下一代网络的设计。本学位论文根据大量的现网数据分析结果,揭示了网络流量、用户行为、业务特征等规律,并根据软件定义网络的思想提出了在下一代蜂窝网的架构方案,及其跨层业务管理和优化的方法。具体而言,作者从以下业务特征和服务机制两方面进行了研究,概括为： 业务特征分析：根据现网基站流量数据,建立了流量密度的空间分布的模型,讨论了密集和稀疏区域的基站间的流量相关性,并提出了一种空间流量生成的算法。该模型可以基于正弦和函数在时间和空间上描述大尺度的空间业务变化,并描述业务的指数正态分布特征和小区间的空间相关性。另外,结合信息论中熵的概念,分析了不同类型业务(语音、短信、数据)在时间和空间上可预测性。然后,在单个用户的移动性行为方面,本文发现使用幂律分布来拟合用户的到达间隔和停留时间会更加精确；根据先前拟合的用户的到达间隔和停留时间分布,本文建立了用户离开的模型和单位面积内用户达到数的模型,用来更全面地刻画用户的移动性规律。在用户使用的数据业务中,本文以目前流行的“微信”应用为例,研究了移动即时消息的业务特征。我们发现虽然该业务只消耗了很少的核心网带宽,但其突发、频繁的通信机制对接入网的无线资源有较大的消耗。根据现网采集的即时消息的业务数据,我们尝试使用联合ON/OFF过程建立用户使用该业务的行为规律和业务特征模型,并据此来评估该业务在各种场景下对网络性能的影响。 服务机制探究：本文尝试提出用户体验指数概念,从而可以计算在不同的网络条件下该业务给用户带来的实际感知。根据无线上下文信息和不同业务的QoS需求,在核心网对业务进行管控从而满足用户体验指数的最大化目标。通过进一步抽象,本文提出了基于云计算技术的软件定义蜂窝网的概念。根据目前蜂窝网中潜在的三种典型的业务爆发：OTT (Over The Top)类业务的频繁访问和心跳导致的无线业务爆发、海量M2M类终端并发产生的核心网信令风暴、用户自行部署的Femto/Small Cell的上下线对网络拓扑结构造成的冲击,本文提出了将传统网元虚拟化后迁移到云计算平台,从而实现处理能力动态扩展,应对业务爆发。区别于传统的烟囱状的网元构成的蜂窝网络,我们提出的架构可以拉通相关网元和协议,实现信息的共享,达到打破横向的网元障碍和纵向的协议层级。总体而言,本文通过将网元的虚拟化后迁移至云计算平台,通过SDN技术将网元互相连接,提出了软件定义蜂窝网络的架构的设想,并认为其会成为下一代蜂窝网关键技术的重要组成部分。
【关键词】：下一代蜂窝网 流量模型 网络预测 移动性 即时消息业务 跨层优化 软件定义蜂窝网
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-10
• Abstract10-15
• 缩写、符号清单、术语表15-17
• 1 绪论17-31
• 1.1 研究背景17-20
• 1.2 移动通信系统基础简介20-23
• 1.3 国内外研究现状23-26
• 1.4 论文研究动机26-27
• 1.5 研究思路、内容及论文结构27-31
• 2 蜂窝网业务量空间分布及可预测性研究31-53
• 2.1 蜂窝网业务量空间分布31-41
• 2.1.1 研究背景31-32
• 2.1.2 蜂窝网空间业务量的测量32-35
• 2.1.3 流量密度的空间相关性建模35-37
• 2.1.4 流量密度的空间建模37-38
• 2.1.5 空间流量模型的应用38-41
• 2.1.6 业务量空间分布建模小结41
• 2.2 蜂窝网业务量可预测性研究41-53
• 2.2.1 流量可预测性的背景和动机41-42
• 2.2.2 预测数据集和分析机理42-43
• 2.2.3 基于信息熵的蜂窝网业务量可预测性分析43-50
• 2.2.4 分析参数讨论50-52
• 2.2.5 蜂窝网业务量可预测性分析小结52-53
• 3 蜂窝网中用户移动模型53-65
• 3.1 研究背景和动机53-54
• 3.2 用户到达间隔建模54-56
• 3.3 用户停留时间建模56-59
• 3.4 用户离开间隔建模59-62
• 3.5 单位时间内到达用户数建模62-63
• 3.6 蜂窝网中用户移动模型小结63-65
• 4 移动端的社交即时消息业务特征及其影响65-75
• 4.1 “信令风暴”的成因和研究背景65-66
• 4.2 移动即时消息业务特征建模66-70
• 4.3 移动即时消息业务对网络性能的影响70-72
• 4.4 移动即时消息业务特征建模小结72-75
• 5 基于业务特征认知的跨层服务机制75-85
• 5.1 区分业务的用户体验指数建模75-77
• 5.2 无线状态反馈在传输层业务管理中的应用77-81
• 5.3 基于业务特征的无线自定义调度机制81-85
• 6 基于云计算技术的软件定义蜂窝网85-95
• 6.1 业务爆发和云计算技术的出现85-86
• 6.2 蜂窝网中的业务爆发研究86-89
• 6.3 云计算和软件定义网络在蜂窝网中的应用89-93
• 6.4 智能的软件定义蜂窝网络93-94
• 6.5 对5G技术的展望94-95
• 7 攻读博士期间主要研究成果95-99
• 7.1 期刊论文95-96
• 7.2 国际会议论文96
• 7.3 参研项目96-97
• 7.4 已投稿论文97-99
• 8 简历99-101
• 8.1 个人经历99
• 8.2 研究兴趣99
• 8.3 所获荣誉99
• 8.4 联系方式99-101
• 参考文献101-106

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王晓明;;基于形式化方法的网络业务流自相似性研究[J];电脑知识与技术;2013年29期

2 周文刚;陈雷霆;董仕;;基于谱聚类的网络流量分类识别算法[J];电子测量与仪器学报;2013年12期

3 陆锋;刘康;陈洁;;大数据时代的人类移动性研究[J];地球信息科学学报;2014年05期

4 李敏;;通信网业务流量特性及话务量模型[J];电信快报;2014年04期

5 曾晓杰;;基于多重分形预测的DDoS攻击检测[J];福建电脑;2014年09期

6 JI Yimu;YUAN Yongge;HAN Zhijie;WANG Hao;HAN Lei;SUN Yanfei;WANG Ruchuan;;An Analysis and Proof on Self-Similarity Property of Flash P2P Internet Video Traffic[J];Chinese Journal of Electronics;2015年01期

  本文关键词：下一代移动通信网络中的业务特征认知及服务机制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：437558