異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于隨機優(yōu)化的資源調(diào)度研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，以及各種移動終端設(shè)備的出現(xiàn)與普及，目前的無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)出現(xiàn)異構(gòu)化的趨勢。如業(yè)務(wù)需求的異構(gòu)化、無線接入網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)化和終端設(shè)備的異構(gòu)化。近些年來，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為學術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點，得到了廣泛的研究。各個國際電信組織如3GPP和ITU也都啟動了對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的研究，將其視為下一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)。這些異構(gòu)化也使得網(wǎng)絡(luò)更加復雜化，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化帶來了諸多的問題，如多樣的QoS需求、復雜的跨層干擾和

2、時變的系統(tǒng)狀態(tài)等。如何克服這些問題，使得異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠更好地兼容各種新型應(yīng)用、保障用戶的服務(wù)質(zhì)量、提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，具有深遠的現(xiàn)實意義。在本文中，使用隨機優(yōu)化理論對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的若干關(guān)鍵問題進行研究，具體如下:
　　1.由于各種新型應(yīng)用如智能電網(wǎng)、電子健康、智能交通等的出現(xiàn)與繁榮，隨之而來機器類型通信也越來越重要。由于機器類型通信與傳統(tǒng)的人與人之間的通信有著不同的特點，這也為人們帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。其中的關(guān)鍵問題之一是如何在滿足服

3、務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）需求的同時解決機器類型設(shè)備的大規(guī)模接入問題。在本文中，筆者根據(jù)QoS需求將機器類型設(shè)備分為不同的簇，然后將大規(guī)模接入問題建模為一個隊列問題。通過推導出基于大偏差原理的隊列上溢概率估計模型，我們提出了一個在線測量的自適應(yīng)大規(guī)模接入管理算法。該算法能夠基于觀測到的流量負載來做決策，無需利用先驗的統(tǒng)計信息。本文還設(shè)計了相關(guān)的實驗來驗證算法的性能。實驗結(jié)果表明本文所提算法能夠根據(jù)流量負載的變

4、化而自適應(yīng)的調(diào)節(jié)資源的分配，因此能夠適應(yīng)動態(tài)的系統(tǒng)環(huán)境和未知的流量特征。
　　2.在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，信道的質(zhì)量會隨時間而隨機變化。尤其是在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)復雜的干擾環(huán)境下，無線鏈路的吞吐量會產(chǎn)生難以預測的波動。而該波動會導致在線視頻播放的頻繁中斷或接收的視頻質(zhì)量波動，因此對無線視頻傳輸帶來了很大的挑戰(zhàn)。在本文中我們?yōu)闊o線可伸縮視頻傳輸系統(tǒng)的終端側(cè)提出了一種具有平滑播放約束的動態(tài)層數(shù)切換策略。其目標是通過優(yōu)化長期的視頻質(zhì)量和視頻播放平滑度來

5、提升用戶的體驗。該算法不需要提前知道信道動態(tài)變化的先驗知識，能夠根據(jù)當前觀測而在線執(zhí)行。本文在理論上和仿真實驗中分別分析、驗證了算法的性能。
　　3.在本文中，筆者還研究了異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)下的基站側(cè)的多用戶可伸縮視頻傳輸問題。為了解決時變的信道質(zhì)量、視頻應(yīng)用的嚴格QoS需求和復雜的跨層干擾所帶來的挑戰(zhàn)，筆者提出了一種視頻碼率和無線資源分配聯(lián)合優(yōu)化模型，使得在可伸縮視頻傳輸服務(wù)中能夠根據(jù)信道質(zhì)量和干擾的動態(tài)變化而自適應(yīng)的調(diào)節(jié)其視頻碼率和