异构网络中网络选择与资源管理技术的研究

【摘要】：未来异构无线网络,即下一代无线网络,应该为各种共存的具有不同特性及功能的无线接入技术提供一个开放灵活的架构,来支持不同需求下的各种应用和业务。异构无线网络资源管理中最重要的是网络选择过程。本文就无线资源管理中的网络选择和资源分配方面的技术进行了研究与分析。传统的网络选择算法,有时会造成某些网络的拥塞和某些网络资源的浪费。针对这个问题,研究一种网络选择算法,在效用函数中考虑用户业务的QoS等级,利用效用函数在数值上量化一些在网络选择判决时会考虑的因子,然后根据效用值为用户提供适当的接入网络。假设网络由GPRS/EDGE/HSDPA组成,将用户分为网页浏览、电子邮件、视频等不同业务需求。根据用户实际的业务,选择一个可以满足用户需求的网络,该算法使无线资源得到合理利用,提高资源利用率,提高实时用户的满意度。本文研究了一种基于比例公平的次优化网络选择算法。假设不同的网络有各自的频带,没有网内干扰,一个用户选择一个网络。利用最优化数学方法得出网络选择的方案,通过数学分析,发现网络选择方案和用户在不同网络的数据速率有关,并且存在一个最优速率比。利用排序算法,以最大化最小标准用户数据速率为目标,得到最优的网络选择方案。在网络选择后,WLAN网络直接使用基于比例用户速率约束的次优化网络资源分配方法。LTE网络重新进行资源分配,研究一种次优化资源分配的算法,其目的是最大化最小标准用户速率,首先给每个用户分配一个资源块,然后使用贪婪思想,为标准速率最小的用户继续分配资源,直到所有的资源块都分配完。这个算法在最小用户标准速率和公平指数方面都表现出了较好的性能。本文提出了一种基于移动性和业务分类的异构网络选择算法和垂直切换算法,异构网络由GERAN/CDMA2000/WLAN组成。该算法将业务分为话音类业务和数据类业务,话音类业务倾向于接入质量稳定,覆盖范围广的网络,数据类业务更喜欢传输速率较高的网络。在本文提出的算法中还考虑了用户的潜在移动方向,使用户避免不必要的切换;而且还考虑了网络的负载情况,使网络负载均衡,同时为了区分不同网络对不同业务的适合度,定义了负载比较门限常量,使不同业务的用户接入更适合的网络。该算法有效地降低了网络接入阻塞率和网络切换阻塞率。