針對OFDMA網絡安全傳輸的跨層調度算法研究.pdf

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

2、所包括的傳輸場景主要有:1)只有安全數據傳輸的OFDMA下行鏈路;2)同時具有開放與私密數據請求的ofdma下行鏈路;3)基于ofdma技術的認知無線電網絡環(huán)境。針對上述三個場景,本文的主要工作與貢獻如下:
　　1)在只有安全數據傳輸的ofdma下行鏈路中,每個用戶對數據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。接著針對無線網絡時變的特性,利用動態(tài)隊列技術和李雅

3、普諾夫優(yōu)化方法設計實時的資源分配和流量控制算法—FCRA。該算法在不需要統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(實際數據隊列和虛擬能量隊列)實現接近最優(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,保證網絡總體功耗滿足時均的能量限制。最后仿真結果也驗證了FCRA算法在保證網絡穩(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據請求的下行鏈路中,除了用戶私密數據的傳輸必須在物理

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,以最大化網絡時均加權吞吐量為目標,同時滿足總的時均能耗限制。FCRA-OP算法除了對兩種數據分別提出流量控制算法以及在移動用戶之間的資源調度算法,還針對兩種數據傳輸進行了私密傳輸控制:只有當私密傳輸的緊急程度大于開放信息的緊急程度時,系統才會給私密

5、信息分配傳輸能力;否則為了滿足開放信息時延的限制,所有的網絡容量將被用來傳輸開放信息。
　　其次,我們得到了系統吞吐量與時延上界之間的折衷關系:對數據傳輸時延要求越寬松,系統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據緩存的條件下,通過調節(jié)控制參數F,使得網絡總體加權吞吐量接近最優(yōu)。
　　3)本文從提高頻譜利用率的角度出發(fā),提出了基于OFDMA技術的認知無線電網絡環(huán)境中的二級網絡資源調