论文部分内容阅读
未来无线通信系统将会是由各式各样的无线接入技术共存组成的,无线接入技术的异构性将成未来无线通信系统的重要特征之一,各种无线接入技术彼此之间相互竞争,同时需要实现灵活地协同工作,以达到无线资源的高效利用和共享,因此,异构网络融合成为未来无线通信系统不可避免的发展趋势。其中,终端设备基于交互协同技术,突破单一终端设备自身能力受限,为用户提供最佳业务体验,从而成为异构网络发展演进的重要分支之一。此外,网络融合是为了应对单个网络通信能力受限及无线资源利用率较低的挑战。网络协同作为网络融合的初级过渡阶段,是无线网络从异构孤岛走向融合共存的必然阶段,也是实现异构网络平滑演进的最佳选择。在此背景下,研究异构网络融合下的资源协同技术成为异构网络领域中的关键技术研究分支及前沿研究课题,并进一步促进异构无线网络融合。
归纳来说,主要工作包括以下几个方面:
基于异构无线网络发展的特征及趋势,结合移动无线网络的IMS体系架构,参与设计一种支持终端协同聚合和网络协同工作的异构网络融合框架,该框架主要包括上下文感知系统、聚合业务控制系统、分流传输控制系统、个域网管理系统、移动性管理系统等五大系统,旨在促进不同无线通信系统或者智能终端系统之间有序、有机、高效地整合,以实现异构网络融合。论文后续章节该基于异构网络融合框架,针对终端协同聚合、多网络协作传输和多终端协作传输,研究及讨论具体的算法及机制。
针对终端异构性更加突出,单一终端能力有限问题,面向内容更加丰富的业务应用,分析基于个体和协同能力的终端聚合,设计一般性的终端聚合描述框架,构建基于个体和协同能力的终端聚合的0-1规划模型,从业务能力不同的终端能力集中有效聚合终端形成高性能的协同终端群,满足用户的业务应用需求。针对该终端聚合模型提出一种多目标进化算法,其算法有效性强,可有效解决终端聚合问题,用户根据对个体表现和协同表现的个人偏好或者实际业务应用需求选择最满意的方案聚合终端。
针对单一网络通信能力和传输承载有限,不能完全满足所有用户业务需求问题,基于M/M/1排队理论,提出多网络协作传输模型,分析多网络协作模式下时延特征,根据端到端的时延成本和平均时延丢包,构建系统的效用函数,最小化时延丢包率和传输时延成本,设计运行效率较高的牛顿迭代算法,得到业务流分配优化决策,用户可根据决策结果选择合适的终端进行协作传输,从而充分利用异构无线环境下各网络传输承载能力,将业务分为多个子流实现跨网传输,不仅使得单一终端能够支持多种业务甚至高速数据业务,还能高效利用异构网络资源,优化系统性能,实现网络负载均衡。
针对协作中继场景下单一传输(直接传输/中继传输)频谱资源利用率较低问题,扩展单一传输方式,参与提出多终端协作传输机制,实现源终端和目的终端之间并行传输数据,充分利用空闲频谱资源,动态管理频谱,从而提高系统吞吐量。该机制运用经济学理论引入价格激励,根据终端剩余能量动态制定单位能量价格,基于业务总数据速率以及当前信道增益等条件构建系统目标函数,基于拉格朗日算法计算获得最佳功率分配方案。论文验证该机制能够有效控制终端功率消耗,延长整个网络生存时间,最小化整个网络能量消耗成本。
最后总结论文,并指出今后的研究方向。