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基于飞蜂窝的移动数据流量卸载方案设计与实现

冯捷  
【摘要】:移动数据流量卸载是为解决当前移动网络数据量逐年快速增加的问题而产生的新技术,是目前计算机网络领域研究的热点问题。移动数据流量卸载利用互补网络技术将蜂窝网络的部分数据转移到其他网络,从而起到减小蜂窝网络负载、提升用户体验以及降低资费等效果。本文基于正在发展的飞蜂窝网络设备,分析其网络架构和现有功能模块,设计并实现了一个移动数据流量卸载方案,并分析了该方案的实际效果和系统总带宽、平均网络延时等方面的性能指标。本文首先介绍了飞蜂窝设备的相关知识,包括其产生背景、发展过程和不同标准。然后对移动数据流量卸载进行了综述,包括研究背景、研究现状和研究意义,分析了目前一些常用于移动数据流量卸载的网络技术各自的特点。现有的移动数据流量卸载研究在蜂窝网络和互补网络的使用上侧重于网络选择的方式,即根据对网络状态条件的评价、数据包本身的特性、运营商或用户的特定偏好等制定不同物理网络通信链路的选择和切换策略。本文针对Android手机系统和飞蜂窝设备自身的特点,设计实现了3G和Wi-Fi物理信道并行使用的移动数据流量卸载方案,从而在降低3G蜂窝负载的同时,提高系统总体带宽。论文主要包括物理通信端口的处理、上层应用数据包的捕获、相关控制协议的定义、相关软件功能模块的实现以及信道选择和数据量分配策略等。对于多个网络并行传输的移动数据流量卸载方案中的信道选择问题,本文采用多目标决策的方法,综合考虑各网络参数的影响,利用TOPSIS法选择较优物理网络信道;而对于各物理信道数据量的分配问题,本文采用优选法的思想,以系统总带宽最大化为主要目标,兼顾信道利用率、网络延迟等其他指标,通过实际的实验测试,决定当前各物理信道的数据分配比率。在实际的数据包传输处理过程中,考虑带宽利用效率和各物理信道的负载平衡,提出了一种在不同信道中发送数据的次序调度算法。实验结果表明,本文的方案与单物理信道移动数据流量卸载的方式相比,在卸载蜂窝网络数据流量,缓解蜂窝网络负载压力的同时,提升了系统总带宽,优化了平均网络时延。关键字:飞蜂窝、移动数据流量卸载、并行通信、多目标决策


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