多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)基站設(shè)置和性能研究.pdf

1、多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)是蜂窩網(wǎng)絡(luò)和移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合，同時(shí)具有蜂窩網(wǎng)絡(luò)較好的可靠性和移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)動態(tài)配置的靈活性，形成局域子網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)虛擬小區(qū)擴(kuò)展和虛擬小區(qū)分裂，使網(wǎng)絡(luò)具備了很高的自適應(yīng)性和智能性。通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持，可以改善移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的連通性，避免大量路由開銷浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬，解決網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受限，提高由于節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系松散帶來的可靠性低、通信質(zhì)量缺乏保證的問題；通過移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的自組織性和多跳中繼能力，可

2、以緩解蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站的瓶頸效應(yīng)和平衡業(yè)務(wù)流量，提高頻率空間利用率和網(wǎng)絡(luò)容量，彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足，增加網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入和運(yùn)營成本。多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)作為4G或未來無線移動通信系統(tǒng)的一種重要形式，可以按需為用戶提供多層次的服務(wù)，不僅能滿足現(xiàn)有目標(biāo)市場的需求，而且蘊(yùn)含著巨大的商業(yè)價(jià)值和社會效益，具有極大的技術(shù)和市場潛力。
　　多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)涉及兩種截然不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)融合，目前尚缺乏對網(wǎng)絡(luò)性能準(zhǔn)確有效的評價(jià)指標(biāo)和定性定量的分

3、析，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、通信模式選擇、信道分配策略、混合路由協(xié)議設(shè)計(jì)等諸多關(guān)鍵技術(shù)問題的解決辦法普適性差。在充分分析和論證國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文對多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)的基站設(shè)置方法和性能問題進(jìn)行了深入的研究。研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　　第一，對多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)基站設(shè)置方法的研究。針對二維情況下多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)基站的最優(yōu)設(shè)置問題，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)連通性和網(wǎng)絡(luò)QoS，定義了相應(yīng)的評價(jià)函數(shù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分布，提出了相應(yīng)的基站設(shè)置方法

4、，通過分析不同基站設(shè)置方法的特點(diǎn)，提出了基于網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征的基站設(shè)置方法，仿真結(jié)果證明了其有效性。綜合上述分析，提出了平衡網(wǎng)絡(luò)連通性和網(wǎng)絡(luò)QoS的優(yōu)化基站設(shè)置方法。
　　第二，對多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)行了理論上的定量分析。首先，在網(wǎng)絡(luò)容量方面，提出了多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)端到端的的容量域模型，為描述網(wǎng)絡(luò)容量提供了一個數(shù)學(xué)框架。基于此框架，推導(dǎo)出了多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)容量的解析表達(dá)式，并為最佳路由策略提供了理論支持。其次，在網(wǎng)絡(luò)

5、覆蓋方面，通過對覆蓋問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)出了基于兩跳接入的多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)的中繼節(jié)點(diǎn)獲得概率、呼叫阻塞概率、呼叫中斷概率的解析表達(dá)式，分析了各種參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。仿真結(jié)果表明，多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)有效的提高了網(wǎng)絡(luò)容量，降低了網(wǎng)絡(luò)的呼叫阻塞概率和呼叫中斷概率，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。
　　第三，對多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)病毒傳播行為的研究。通過對現(xiàn)實(shí)世界中病毒傳播行為的分析，以SI模型為基礎(chǔ)，提出了3種病毒和反病毒傳播模型：SIF模型、A-SI

6、模型、A-SIM模型，較好的描述了不同的病毒和傳播行為及其控制方法與功能?；趫D論的基本理論，分析了多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)對比了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的病毒傳播行為差異。針對多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)具有移動性和多跳通信能力的特點(diǎn)，分析了節(jié)點(diǎn)移動速率和最大跳數(shù)對病毒傳播行為的影響。同時(shí)，通過不同病毒傳播行為模型之間的對比，也分析了病毒傳播行為的不同特征。最后，通過在基站側(cè)引入反病毒功能，分析了反病毒功能對病毒傳播的控制作用。通

7、過對病毒和反病毒傳播行為模型的研究，為更清楚的認(rèn)識病毒，確定其在傳播過程中的弱點(diǎn)，更精確的預(yù)測病毒所造成的損失，提高網(wǎng)絡(luò)安全性提供了理論依據(jù)。
　　第四，對多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究?；谧罴焰溌窢顟B(tài)路由（OLSR，Optimized Link State Routing）協(xié)議，采用區(qū)域路由技術(shù)，提出了一種多跳蜂窩混合網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議ACMR（ Adaptive Communication Mode Routing）。ACMR協(xié)議