多業(yè)務無線蜂窩網(wǎng)中的調度與控制算法研究.pdf

1、隨著移動應用越來越普及，人們要求無線蜂窩網(wǎng)能夠提供的服務也越來越多樣化。下一代無線蜂窩網(wǎng)絡將能夠承載多種業(yè)務——話音、視頻、圖形圖像和數(shù)據(jù)等，這些不同種類的業(yè)務具有不同的服務質量(quality ofservice，QoS)要求，如對時延、誤比特率、數(shù)據(jù)速率的要求不同。為移動用戶提供多種業(yè)務服務是未來無線通信網(wǎng)絡的主要發(fā)展方向。無線蜂窩網(wǎng)絡設計有兩大目標：一是保證各類業(yè)務的QoS要求，二是使網(wǎng)絡的資源利用率達到最大，這需要借助于有效的調

2、度和業(yè)務控制策略。而無線信道具有自己的一些特殊性，例如位置相關，高誤碼率，時變特性等等。而正是由于無線信道的這些特殊性，無線調度和業(yè)務控制策略與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡相較有很多不同，并且具有更多的挑戰(zhàn)。本文從系統(tǒng)設計的角度出發(fā)，針對多業(yè)務無線蜂窩通信系統(tǒng)中的調度算法、呼叫接納控制算法和擁塞控制算法進行研究。 首先作者研究了多業(yè)務無線蜂窩網(wǎng)中的調度算法。 在本文第二章中，作者針對實時多媒體業(yè)務和非實時數(shù)據(jù)業(yè)務共存的多業(yè)務無線蜂窩網(wǎng)

3、，深入研究了下行鏈路中多QoS約束下的機會調度算法。本章中針對不同QoS需求的情況，提出了多種機會調度算法。它們在保證用戶多種不同QoS需求的情況下，優(yōu)化系統(tǒng)吞吐量。作者針對每類業(yè)務均具有多種長時QoS約束的一般情況，提出了基于OoS歸一化估計的機會調度算法；針對實時多媒體業(yè)務短時QoS特性，提出了一種無線多媒體網(wǎng)絡中的機會調度算法。 在本文第三章中，作者研究了高速上行分組接入(High Speed Uplink Package

4、Access，HSUPA)系統(tǒng)中保證QoS約束前提下，最大化系統(tǒng)吞吐量的調度問題。作者先針對HSUPA系統(tǒng)的特殊性，給出了其速率可行域。然后針對非實時數(shù)據(jù)業(yè)務的公平性，提出了HSUPA系統(tǒng)中基于QoS約束，支持多服務類別的機會調度算法。該算法在保證業(yè)務公平性的前提下，通過利用無線信道信息，最大化系統(tǒng)吞吐量。然后在HSUPA系統(tǒng)中引入了實時多媒體業(yè)務，提出了保證實時多媒體業(yè)務和非實時數(shù)據(jù)業(yè)務QoS的機會調度算法。 網(wǎng)絡技術的發(fā)展和

5、實時應用的需求，要求網(wǎng)絡協(xié)議能夠跨層工作?？鐚釉O計的協(xié)議棧能在各層之間交換狀態(tài)信息，以便適應和最優(yōu)化網(wǎng)絡性能。 在本文的第四章中，作者研究了結合業(yè)務信息的跨層調度算法，在設計調度算法的時候考慮了業(yè)務的跨層信息，例如文件大小信息，用戶移動信息等。作者先提出了上行信道中結合文件大小信息的公平調度算法，在保證公平性需求的同時盡量最大化系統(tǒng)吞吐量。分別考慮了用戶無最大功率限制和用戶有最大功率限制的情況。然后作者在下行信道中提出了同時考慮

6、文件大小信息和用戶移動性的調度算法。 在本文的第五章中，作者研究了CDMA蜂窩通信網(wǎng)的多業(yè)務呼叫接納控制算法。該章中作者先針對WCDMA系統(tǒng)上行信道的特征，提出了一種基于補償策略的降級呼叫接納控制策略。在系統(tǒng)過載的情況下采用降級的方式分配資源，接納用戶以降低阻塞概率；當系統(tǒng)負載較輕的時候，在資源分配中采用補償策略以提高公平性。作者還給出了該算法的馬爾可夫鏈條模型。本章中還提出了一種適用于蜂窩CDMA系統(tǒng)的雙門限呼叫接納控制算法。

7、 本文的第六章中，作者將機會調度策略和擁塞控制策略相結合，提出了一種新的跨層優(yōu)化算法。提出的算法設計目的為保證QoS需求的同時，最大化系統(tǒng)性能。作者將隊列長度信息引入到機會調度算法之中，以穩(wěn)定網(wǎng)絡中的隊列。在擁塞控制算法的設計上考慮了信道信息和隊列信息，以避免數(shù)據(jù)包丟失和隊列空置的情況。 為驗證、評估本文所提出的各種算法的性能，作者分別編寫了調度算法、接納控制算法和擁塞控制算法的仿真軟件，并利用這些軟件考察了各種算法的性