基于动态门限的异构无线网络协作节能算法研究

【摘要】：近年来，为了满足人们随时随地的无线接入及多样化的业务需求，移动通信技术蓬勃发展，各种新技术和新业务不断涌现。伴随着无线网络规模的不断扩张，终端和网络设备能耗快速增长，无线网络能耗问题已引起人们的广泛关注。为了向用户提供多样化服务和无缝接入，重叠覆盖的无线接入网开始向融合的方向发展，未来的移动通信网络将是一种全IP化的异构无线网络。由于无线网络业务量在时间和空间上的分布不均，低负载情况下重叠区域会出现大量空闲资源，造成严重能源浪费。因此，节能降耗已成为异构无线网络研究的热点问题之一。 通过对相关研究现状的分析可知，针对异构无线网络协作节能的研究较少，且存在以下问题：采用排队论等理论推导方式对算法性能进行评价的节能算法仅针对时隙、载频或基站单一粒度进行研究；结合时隙、载频或基站多个粒度进行研究的节能算法仅通过仿真统计得出结论，没有从理论上对算法性能进行分析。针对上述问题，本文面向多个粒度，提出一种新的异构无线网络协作节能算法，并通过排队理论对算法性能进行评价和分析。 本文在UMTS/WLAN异构融合网络环境下，提出一种基于动态门限的异构无线网络协作节能算法。所提算法为异构系统设置节能触发和休眠唤醒两个负载门限，当系统负载低于触发门限时，WLAN服务用户强制转移到UMTS网络，WLAN转入休眠状态；当系统负载高于唤醒门限时，WLAN转入工作状态；UMTS网络始终处于工作状态，根据自身负载变化动态开关载频。本文应用排队理论对所提算法进行建模，通过建立的多维马尔科夫排队模型对门限进行动态调整，以保证不同用户到达率下的服务质量。仿真结果表明，所提算法与动态开关载频单一粒度算法相比，在保证系统性能的前提下，节能效果更佳，资源利用率更高。 上述基于动态门限的异构无线网络协作节能算法中，当系统负载达到唤醒门限时，有新用户到达便立即唤醒WLAN，若新用户不在其覆盖范围内，会导致徒增功耗的问题。为了避免这一问题，进一步降低异构系统功耗，本文利用单基站定位技术对所提算法进行了改进。改进算法中，当系统负载达到唤醒门限时，只有新到用户位于WLAN覆盖范围内才将其唤醒。仿真结果表明，改进算法能够实现进一步的节能，提高资源利用率。 本文的研究成果对异构无线网络协作节能优化设计具有重大的理论意义及应用价值。 【关键词】：异构无线网络 节能 动态门限 协作
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 论文研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 基站节能的主要技术9-11
• 1.2.2 智能关断技术研究现状11-13
• 1.3 论文主要内容及章节结构13-15
• 1.3.1 论文的主要内容13-14
• 1.3.2 论文的创新工作14
• 1.3.3 论文的章节结构14-15
• 第2章 异构无线网络模型及能耗模型15-25
• 2.1 异构无线网络模型15-21
• 2.1.1 UMTS/WLAN 异构融合架构15-18
• 2.1.2 网络模型及无线资源管理技术18-21
• 2.2 能耗模型21-23
• 2.2.1 WLAN 网络能耗模型21
• 2.2.2 UMTS 网络能耗模型21-23
• 2.3 本章小结23-25
• 第3章 基于动态门限的协作节能算法25-43
• 3.1 单一粒度协作节能算法25-31
• 3.1.1 算法描述25-26
• 3.1.2 算法性能分析26-31
• 3.2 基于动态门限的协作节能算法31-36
• 3.2.1 算法设计31-32
• 3.2.2 算法性能分析32-36
• 3.3 改进的基于动态门限的协作节能算法36-41
• 3.3.1 算法设计37-38
• 3.3.2 算法性能分析38-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第4章 仿真实验及结果分析43-49
• 4.1 仿真流程及参数43-44
• 4.2 仿真结果及分析44-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第5章 总结与展望49-51
• 5.1 论文总结49-50
• 5.2 工作展望50-51
• 参考文献51-57
• 作者简介及科研成果57-59
• 致谢59

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