DevicE-to-Device機(jī)會(huì)通信中的傳輸和路由性能研究.pdf

1、隨著個(gè)人通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，通過在移動(dòng)用戶節(jié)點(diǎn)間直接建立無線鏈路并交換數(shù)據(jù)的Device-to-Device(D2D)通信方式漸現(xiàn)廣闊的應(yīng)用前景。D2D數(shù)據(jù)傳輸有利于提升蜂窩小區(qū)頻譜效率、節(jié)省移動(dòng)終端的能耗并延長(zhǎng)其電池壽命。隨著D2D設(shè)備的普及，通過多跳鏈路的形式組成的D2D機(jī)會(huì)通信網(wǎng)絡(luò)可利用節(jié)點(diǎn)的廣泛移動(dòng)性在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)數(shù)據(jù)投遞和分發(fā)，從而顯著減輕蜂窩接入網(wǎng)日漸增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)負(fù)載。然而，D2D節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)變化的移動(dòng)規(guī)律直接決定著它們間無

2、線傳輸?shù)男诺浪ヂ浜蛠G包特性;移動(dòng)用戶間社會(huì)屬性的差異顯著地影響著它們的接觸頻率與協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)概率，從而左右D2D機(jī)會(huì)投遞的性能。因此，本文分別選取衰落無線信道中的無線傳輸和基于節(jié)點(diǎn)社會(huì)關(guān)系的機(jī)會(huì)路由兩個(gè)角度，開展對(duì)D2D機(jī)會(huì)通信性能的研究。
　　從D2D移動(dòng)節(jié)點(diǎn)無線傳輸?shù)慕嵌瘸霭l(fā)，基于Mobile-to-Mobile信道模型的衰落特性，提出了一種最優(yōu)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度的選擇策略。通過兼顧考慮信道衰落引起的包丟失和數(shù)據(jù)包冗余信息對(duì)節(jié)點(diǎn)間有效載荷

3、數(shù)據(jù)傳輸性能的影響，并結(jié)合數(shù)據(jù)包丟失重傳所需的開銷，給出了一定包長(zhǎng)度下傳輸單位有效載荷所需時(shí)間的期望值。通過包長(zhǎng)度的優(yōu)化選取，使D2D節(jié)點(diǎn)間的有效載荷傳輸吞吐量在既定的場(chǎng)景條件下得以最大化。進(jìn)一步地，結(jié)合能反映D2D節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速率實(shí)時(shí)變化特性的Random Waypoint(RWP)行走模型，考慮節(jié)點(diǎn)在不同速率狀態(tài)下相互接觸平均時(shí)間間隔差異的影響，推導(dǎo)出了能最優(yōu)化在給定的RWP模型下以動(dòng)態(tài)速率移動(dòng)的D2D節(jié)點(diǎn)間傳輸性能的既定包長(zhǎng)值。相應(yīng)的

4、仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的正確性，并顯示在RWP模型下采用最優(yōu)既定包長(zhǎng)度傳輸?shù)腄2D節(jié)點(diǎn)間有效載荷數(shù)據(jù)的吞吐量較為接近包長(zhǎng)值隨速率變化動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的理想性能上界，從而能適應(yīng)多數(shù)D2D移動(dòng)機(jī)會(huì)通信場(chǎng)景。
　　從D2D用戶間的社會(huì)特性出發(fā)，提出了一種改進(jìn)的D2D機(jī)會(huì)通信路由仿真建模方法。該模型結(jié)合任意節(jié)點(diǎn)對(duì)之間分別反映它們微觀與宏觀社會(huì)特性的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)距離和社團(tuán)劃分關(guān)系，使得節(jié)點(diǎn)間的隨機(jī)接觸頻率和協(xié)作中繼轉(zhuǎn)發(fā)概率隨著它們間社會(huì)關(guān)系的疏遠(yuǎn)而逐

5、次降低。仿真表明該模型下節(jié)點(diǎn)間的接觸頻率分布特性與對(duì)真實(shí)社會(huì)性節(jié)點(diǎn)追蹤所獲取數(shù)據(jù)集的同類結(jié)果較為相似。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合相應(yīng)的機(jī)會(huì)路由算法，通過仿真及其分析發(fā)現(xiàn):社會(huì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的存在極大地分化了D2D節(jié)點(diǎn)間的相互關(guān)系和行為特性，從而提升了它們機(jī)會(huì)投遞的性能;自私性的強(qiáng)度及其分布特性都會(huì)顯著影響機(jī)會(huì)通信的平均投遞率和投遞時(shí)延，且在節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作行為普遍具有自私傾向的場(chǎng)景下，節(jié)點(diǎn)自私性隨社會(huì)關(guān)系親疏而有差異分布的特點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)投遞性能有積極作用;相比