支持QoS的无线移动网络呼叫接入控制和智能资源分配研究

论文摘要

论文主要研究了下一代无线移动通信网络中的呼叫接入控制和智能带宽资源分配问题,为自适应多媒体应用提供用户要求的服务质量。连接层次的服务质量有两个主要表征参数:新呼叫阻塞概率和切换呼叫掉线概率。根据这两个参数的不同要求,我们将多媒体业务划分为三类:切换保证切换(HGH)业务,切换优先切换(HPH)业务和新呼叫,它们分别有不同的服务质量要求。相应的每一类业务有不同的资源预留模式。本文首先讨论了无线通信网络的发展演变和面临的一些未来技术挑战,分析了现有的一些有代表性的呼叫接入控制方案。这些接入控制方案绝大部分本质上是基于排队模型的方案。为了克服现有呼叫接入控制方案的缺点,本文提出了一种新的基于网络状态实测的呼叫接入控制算法。该方案即使对多级业务服务网络而言,也能够最大化统计复用增益(网络同时提供服务的用户数),同时保证用户预定义的服务质量请求。与以往方案往往对影响资源预测的许多复杂因素建模不同,该方案使用自回归滑动平均模型预测下一时刻可能的切换掉线数目,然后通过一个闭环控制动态更新资源预留门限。所以,该方案完全避开了采用传统的马尔可夫链/排队系统的复杂计算。更进一步的是,为了在不同业务等级(类型)之间得到相同的切换掉线概率,本文提出了一个接入概率的概念。类似于信号处理理论中的预畸变技术,低带宽请求的业务类型以较低接入概率接入,该接入概率值依赖于相对掉线概率,从而给高带宽业务预先分配一个相对高的接入优先级,尤其是在高过载情况下更是如此。仿真结果表明,本文提出的新方案能够实现比现有方案更高的统计复用增益,同时能可靠保证目标掉线概率。同时,引入接入概率的算法能为不同业务等级提供相同的切换掉线概率。下一代多媒体无线网络,如宽带码分多址,为每个业务呼叫定义了一个由保证位速率和最大位速率限制的位速率等级区间,根据网络的当前拥塞程度分配一个速率等级。为了给各种用户有效提供更好的服务质量,我们使用Hopfield神经网络在已接入会话间自适应和公平地分配带宽资源。同时,为了更好的反映自适应多媒体用户对网络运营商满足他们服务质量的评价,我们引入了一个新的服务质量参数:用户满意度。这在以前文献中很少详细讨论。基于这个新参数,我们提出了一个基于实测的呼叫接入控制方案的框架,以此满足应用的服务质量需求并有效地利用网络资源。仿真证明了算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究的意义
• 1.2 无线多媒体网络的服务质量
• 1.3 论文组织
• 2 蜂窝无线移动通信系统概述
• 2.1 蜂窝移动网络的演化和未来发展趋势
• 2.2 无线移动网络中的无线资源管理与服务质量
• 2.3 关于无线移动网络服务质量的相关工作
• 3 呼叫接入控制算法中的排队模型
• 3.1 引言
• 3.2 单一带宽业务呼叫接入控制模型
• 3.3 不同带宽业务呼叫接入控制模型
• 3.4 带宽自适应业务的呼叫接入控制模型
• 3.5 本章小结
• 4 基于实测多级业务呼叫接入控制算法
• 4.1 引言
• 4.2 已有相关研究工作
• 4.3 一种新的基于实测多级业务呼叫接入控制算法
• 4.4 算法仿真和讨论
• 4.5 本章小结
• 5 区分多级业务的呼叫接入控制
• 5.1 引言
• 5.2 非区分多级业务呼叫接入控制的缺陷
• 5.3 应用接入概率概念的多级业务呼叫接入控制算法
• 5.4 算法仿真和讨论
• 5.5 本章小结
• 6 自适应带宽资源分配
• 6.1 引言
• 6.2 Hopfield 神经网络
• 6.3 一种基于Hopfield 神经网络的自适应资源分配算法
• 6.4 下一代无线网络的用户满意度
• 6.5 算法仿真和讨论
• 6.6 本章小结
• 7 全文总结和未来展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读博士学位期间发表相关论文目录