針對OFDMA網(wǎng)絡(luò)安全傳輸?shù)目鐚诱{(diào)度算法研究.pdf

1、由于無線通信系統(tǒng)具有廣播的特性,無線通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)安全問題一直的研究的熱點與難點。而安全網(wǎng)絡(luò)容量是無線網(wǎng)絡(luò)物理層安全傳輸能力的重要指標(biāo)。作為下一代高速移動通信技術(shù),正交頻分多址接入(ofdma)網(wǎng)絡(luò)的物理層安全問題更是具有實際的研究意義。而無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的的隨機性也給這項研究帶來了很大的挑戰(zhàn)。
　　為了達(dá)到提升ofdm a網(wǎng)絡(luò)物理層安全的目標(biāo),本文針對ofdma網(wǎng)絡(luò)特性,設(shè)計了不同的數(shù)據(jù)傳輸場景下的ofdma網(wǎng)絡(luò)跨層調(diào)度算法。文中

2、所包括的傳輸場景主要有:1)只有安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)腛FDMA下行鏈路;2)同時具有開放與私密數(shù)據(jù)請求的ofdma下行鏈路;3)基于ofdma技術(shù)的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。針對上述三個場景,本文的主要工作與貢獻(xiàn)如下:
　　1)在只有安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)膐fdma下行鏈路中,每個用戶對數(shù)據(jù)傳輸都有不同安全等級的要求。本文首先從安全信道容量角度定義每個用戶不同等級的安全需求,即最小安全信道容量的要求。接著針對無線網(wǎng)絡(luò)時變的特性,利用動態(tài)隊列技術(shù)和李雅

3、普諾夫優(yōu)化方法設(shè)計實時的資源分配和流量控制算法—FCRA。該算法在不需要統(tǒng)計信息的情況下做決策,僅僅依靠實時信道狀態(tài)信息和隊列信息(實際數(shù)據(jù)隊列和虛擬能量隊列)實現(xiàn)接近最優(yōu)的算法性能。并且FCRA算法借助虛擬能量隊列,追蹤時均的能量消耗,保證網(wǎng)絡(luò)總體功耗滿足時均的能量限制。最后仿真結(jié)果也驗證了FCRA算法在保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定和獲得最優(yōu)時均吞吐量方面的性能。
　　2)在同時有安全與開放數(shù)據(jù)請求的下行鏈路中,除了用戶私密數(shù)據(jù)的傳輸必須在物理

4、層上滿足完全保密(perfect security)的要求之外,其開放信息的傳輸還有時均的時延上界限制。本文首先提出跨層調(diào)度算法— FCRA-OP,利用了動態(tài)隊列信息和即時信道狀態(tài)信息做決策,以最大化網(wǎng)絡(luò)時均加權(quán)吞吐量為目標(biāo),同時滿足總的時均能耗限制。FCRA-OP算法除了對兩種數(shù)據(jù)分別提出流量控制算法以及在移動用戶之間的資源調(diào)度算法,還針對兩種數(shù)據(jù)傳輸進行了私密傳輸控制:只有當(dāng)私密傳輸?shù)木o急程度大于開放信息的緊急程度時,系統(tǒng)才會給私密

5、信息分配傳輸能力;否則為了滿足開放信息時延的限制,所有的網(wǎng)絡(luò)容量將被用來傳輸開放信息。
　　其次,我們得到了系統(tǒng)吞吐量與時延上界之間的折衷關(guān)系:對數(shù)據(jù)傳輸時延要求越寬松,系統(tǒng)能夠獲得的吞吐量性能越好。另外也證明,FCRA-OP算法則能在給定時延要求和有限數(shù)據(jù)緩存的條件下,通過調(diào)節(jié)控制參數(shù)F,使得網(wǎng)絡(luò)總體加權(quán)吞吐量接近最優(yōu)。
　　3)本文從提高頻譜利用率的角度出發(fā),提出了基于OFDMA技術(shù)的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的二級網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)