无线TCP和资源调度的跨层设计算法研究

论文摘要

随着下一代无线网络的飞速发展和业务需求的爆炸式增长,传统的分层网络协议栈设计显现出诸多缺陷,以网络性能最大化为目标的跨层设计已成为通信业界的研究热点。论文针对下一代无线网络的应用,着重研究其环境下的TCP性能跨层优化设计以及多用户OFDMA系统跨层感知的资源调度算法。通过对TCP/IP协议栈各层关键参数的跨层协调利用,提高其对无线网络的适应性。论文首先概述下一代无线网络相关关键技术,然后详细介绍了跨层设计的思想,并阐述跨层设计的研究现状。在此基础上,针对目前TCP拥塞控制算法在无线环境下的性能下降问题,提出一种基于显式拥塞通知(ECN)的跨层机制的无线TCP改进算法。仿真证明,论文所提跨层算法改善了网络吞吐量性能,提高了网络资源利用率。接着,论文研究下一代无线网络资源调度的设计技术,提出了一种OFDMA系统单小区资源调度的跨层设计改进算法。本算法在资源分配的同时考虑用户物理信道状态信息以及反映公平性和QoS需求的其他层参数。仿真结果表明,和已有算法相比,改进算法提高了调度机制的公平性和无线系统的频谱效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景
• 1.2 研究动机及意义
• 1.3 论文主要内容及结构安排
• 第二章 下一代无线网络跨层设计
• 2.1 概述
• 2.2 跨层设计简介
• 2.3 跨层设计架构分类
• 2.4 跨层设计交互参数
• 2.4.1 物理层的跨层设计参数
• 2.4.2 数据链路层的跨层设计参数
• 2.4.3 网络层的跨层设计参数
• 2.4.4 运输层的跨层设计参数
• 2.4.5 应用层的跨层设计参数
• 2.5 下一代无线网络跨层设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 无线网络中TCP 跨层优化算法研究
• 3.1 概述
• 3.2 TCP 协议介绍
• 3.2.1 TCP 报文段格式
• 3.2.2 TCP 拥塞控制机制
• 3.2.3 传统TCP 在无线网络中存在的问题
• 3.2.4 传统TCP 在无线网络中的性能分析
• 3.3 无线环境下TCP 性能的改进方案
• 3.3.1 端到端的运输层解决方案
• 3.3.2 链路层解决方案
• 3.3.3 分段连接方案
• 3.3.4 现有解决方案评价及本文解决思路
• 3.4 基于ECN 跨层机制的无线TCP 性能改进算法
• 3.4.1 ECN 机制简介
• 3.4.2 网络拥塞等级划分
• 3.4.3 TCP-A 算法描述
• 3.5 算法仿真
• 3.6 本章小结
• 第四章 无线通信系统资源调度算法
• 4.1 概述
• 4.2 资源调度算法评估参数
• 4.2.1 吞吐量
• 4.2.2 用户公平性
• 4.2.3 QoS 需求保障
• 4.3 资源调度算法
• 4.3.1 RR 算法
• 4.3.2 Max C/I 算法
• 4.3.3 PF 算法
• 4.4 仿真实现与性能分析
• 4.4.1 仿真物理参数
• 4.4.2 算法仿真及性能分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 OFDMA 系统跨层感知的资源调度算法研究
• 5.1 概述
• 5.2 多用户OFDMA 系统无线资源调度
• 5.2.1 OFDMA 系统概述
• 5.2.2 OFDMA 系统资源调度技术
• 5.3 跨层感知资源调度算法
• 5.3.1 算法改进背景
• 5.3.2 JSPA-A 跨层算法描述
• 5.3.3 算法仿真实现与性能分析
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果