移动通信中WWW业务建模及调度算法研究

论文摘要

随着计算机性能和仿真技术的提高,计算机仿真技术得到越来越广泛的运用。OPNET是一种具有高可靠度的网络建模、设计、仿真和分析工具。本文首先介绍了基于OPNET建立的UMTS仿真平台,并基于该平台研究了UMTS网络典型业务端到端的关键性能参数,以及根据业务服务质量的需求提供不同等级服务的可行性。仿真结果表明,该系统级仿真平台对UMTS系统的性能分析是有效的,为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据。计算机仿真系统的性能分析总是建立在某些假设前提基础上的,例如信道模型、信源模型等等。业务源模型极大地影响到系统性能评估结果的准确程度,因此,建立正确的业务分布模型就成为系统仿真模型中重要的组成部分。本文第三章通过对ON/OFF模型和WWW业务流的分析得到一个与实际无线网络更吻合的三层业务模型,并且利用第二章知识在OPNET上完成UMTS单蜂窝仿真平台的搭建。最后通过OPNET仿真平台上的仿真,证明了三层业务模型比ON/OFF模型更加精确,是一种理想的业务模型。此模型的应用有利于提高无线网络规划与优化的质量和效率。UMTS中要求能为不同的用户提供多种的通信业务,同时满足不同业务的服务质量要求。在充分利用无线系统资源的基础上,并尽可能地保证用户数据的传输质量,需要对无线资源进行合理的管理与分配。调度算法的研究是无线资源管理的关键部分,本文第四章在WCDMA系统混合业务下研究调度算法,WCDMA系统混合业务下设计调度算法要考虑信道条件,要区分业务保证用户的QoS要求,避免用户“饥饿”现象,同时也要尽可能提高整个系统的吞吐量和调度的公平性。由此,在比例公平调度算法（PFS）基础上基于C/I、QoS、饥饿权重提出区分业务类型的比例公平分组调度算法（CQSSD-PFS）,同时引入实时业务和系统容量补偿模型。在第二章建立的UMTS仿真平台上根据第三章的业务模型配置业务,最后对算法进行仿真,仿真结果表明CQSSD-PFS算法可有效确保各类业务之间的短期、长期公平性和较高的系统吞吐量。总之,本文研究工作为多业务UMTS系统的网络建模、业务建模和无线资源优化管理提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 第三代移动通信系统简介
• 1.2.1 IMT-2000 系统的基本特征和基本要求
• 1.2.2 UMTS 的网络结构
• 1.2.3 无线接口协议的结构
• 1.2.4 第三代移动通信系统的无线资源管理和移动性管理
• 1.3 论文创新点和内容安排
• 1.3.1 本论文的创新之处
• 1.3.2 本论文的内容安排
• 第2章 UMTS 性能分析仿真平台
• 2.1 引言
• 2.2 UMTS 系统级仿真平台
• 2.2.1 UMTS 系统介绍
• 2.2.2 无线宽带接入网
• 2.2.3 UMTS 系统仿真模型
• 2.3 仿真分析与结果
• 2.4 本章小结
• 第3章 无线业务模型分析与建模
• 3.1 引言
• 3.2 WWW 业务模型
• 3.2.1 流量的自相似特性
• 3.2.2 自相似的定义
• 3.2.3 自相似的统计分析方法
• 3.2.4 业务建模的准则
• 3.2.5 ON/OFF 模型
• 3.3 三层业务模型
• 3.3.1 三个概率分布
• 3.3.2 模型分析
• 3.4 仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 调度算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 无线调度中的主要问题
• 4.3 UMTS 分组域的协议模型
• 4.4 分组数据传输信道
• 4.5 分组调度与无线资源管理
• 4.5.1 分组调度与切换控制
• 4.5.2 分组调度与负载控制
• 4.5.3 分组调度与准入控制
• 4.6 无线分组调度算法的特点
• 4.7 对几种典型调度算法的分析讨论
• 4.7.1 用户公平性和系统吞吐量讨论
• 4.7.2 轮询调度算法
• 4.7.3 最大C/I 调度算法
• 4.7.4 比例公平调度算法（PFS）
• 4.8 CQSSD－PFS 算法模型
• 4.8.1 基本算法
• 4.8.2 补偿模型
• 4.8.3 CQSSD－PFS 算法调度步骤
• 4.9 仿真分析
• 4.10 本章小结
• 第5章 结论
• 5.1 论文主要贡献
• 5.2 进一步工作的建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文