異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)軟負(fù)載均衡算法研究.pdf

1、最近這些年，無線通信領(lǐng)域取得了空前的發(fā)展，人們不斷提出了各種新穎的無線通信技術(shù)，一時(shí)間，出現(xiàn)了多種制式的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展和智能終端的不斷普及，特別是移動(dòng)端多媒體應(yīng)用的迅猛發(fā)展，移動(dòng)端的流量呈現(xiàn)爆炸性地增長(zhǎng)。單一模式的通信網(wǎng)絡(luò)由于端到端的吞吐量較低、延時(shí)較大，已無法滿足現(xiàn)有需求。而未來將出現(xiàn)大量的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋的場(chǎng)景，在該種場(chǎng)景下，利用異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是解決上述問題的有效手段之一。因此，很有

2、必要研究一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)下的協(xié)作共享技術(shù)。從提升整個(gè)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合系統(tǒng)的資源利用率的角度來看，負(fù)載均衡顯然是一種十分有效手段。我們研究的焦點(diǎn)是軟負(fù)載均衡策略。該策略下，將用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流分割成若干個(gè)子數(shù)據(jù)流，并將子數(shù)據(jù)流交由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行并行傳輸，以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合系統(tǒng)的負(fù)載均衡。
　　首先，我們提出了一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)流量的最優(yōu)分配機(jī)制。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以看作是多個(gè)可以同時(shí)為終端用戶服務(wù)的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的組合。為簡(jiǎn)單起見，每個(gè)

3、網(wǎng)絡(luò)都被建模成M/M/1隊(duì)列。我們的目標(biāo)是最小化每個(gè)隊(duì)列中受約束的任務(wù)數(shù)?？梢酝ㄟ^拉格朗日乘數(shù)解決最優(yōu)解問題。根據(jù)各個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)速率，將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)速率最優(yōu)地分配到各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。仿真分析表明，該算法比平均分配算法和貪婪算法具有更高的吞吐量，提高了頻譜效率。
　　當(dāng)并行鏈路傳輸多媒體業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)應(yīng)用業(yè)務(wù)時(shí)，由于這兩類業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)包時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)和數(shù)據(jù)包重排序等因素十分敏感，因此，為了提高并行鏈路的利用率，研究一種有效的基于時(shí)延控制的負(fù)載

4、分配算法顯得至關(guān)重要。我們提出了一種基于鏈路時(shí)延控制的負(fù)載分配算法，稱為DCSLB算法。DCSLB算法的目的是在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合場(chǎng)景下，考慮了多條鏈路的帶寬和傳播時(shí)延因素，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整分配到各條鏈路上的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載比例（分割比例）實(shí)現(xiàn)最大鏈路時(shí)延的最小化。一方面，減小了接收端數(shù)據(jù)包重排序的等待時(shí)延；另一方面，使得各條鏈路的端到端時(shí)延差最小， 從而降低接收端數(shù)據(jù)包重排序的概率，進(jìn)而使得系統(tǒng)成功傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)延減小。
　　隨

5、后，我們搭建了基于LTE和WLAN融合的實(shí)物驗(yàn)證系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)DCSLB算法，測(cè)試結(jié)果表明采用DCSLB算法的軟負(fù)載均衡方案相對(duì)于傳統(tǒng)的單模接入方案，在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)了吞吐量的線性疊加。
　　最后，我們對(duì)軟負(fù)載均衡應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了拓展，針對(duì)未來蜂窩網(wǎng)絡(luò)中宏小區(qū)和小小區(qū)協(xié)同覆蓋以及WLANAP組成mesh網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景，提出了一種分層半集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以有效減小無線資源管理服務(wù)器的管理復(fù)雜度，并通過引入備用無線資源管理服務(wù)器，