异构融合网络切换仿真平台及接入选择算法研究

摘要

下一代无线网络将是由多种无线接入技术构成的异构融合网络，能够为用户提供高速的无线连接和无缝漫游服务，以满足用户不同的业务需求。异构融合网络的关键技术之一，垂直切换及网络选择技术，即用户在异构网络间的切换以及在多个候选网络共存情况下，优化选择切换目标网络的技术，作为实现用户无缝漫游的重要技术基础及有效保障近年来受到广泛关注。然而，接入网络的异构性和用户应用需求的多样性，给垂直切换及网络选择技术带来了新的挑战。此外，在异构融合网络研究过程中，通常使用网络仿真方法对所提方案或算法进行性能评估及验证，以减小成本开销，提高研发效率，但现有的NS2(Network Simulator version2)等网络仿真软件主要针对以太网和无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）仿真而开发，尚无法实现异构融合网络间的垂直切换仿真。本文针对异构融合网络切换仿真平台和接入网络选择算法开展研究，具体包括以下几方面内容:
　　 首先，介绍了异构融合网络中三种常见的接入技术，指出了三种接入技术各自的特点及其应用;阐述了几种典型的接入网络选择算法，指出了各算法的优势和不足;并对当前主流网络仿真软件进行比较并重点介绍了NS2仿真软件。
　　 其次，针对异构融合网络切换仿真问题，以NS2为基础，设计了多接口节点，实现了垂直切换仿真，并对切换性能进行了仿真评估;通过分析切换过程，提出并实现了向下切换和向上切换优化方案，并对优化方案进行仿真评估，验证了优化方案的有效性。
　　 最后，针对异构融合网络接入选择问题，提出了一种基于人工神经网络(Artificial Neural Network，ANN)的异构接入网络选择算法。该算法基于ANN建立候选接入网络模型，收集用户及网络特征参量，获知特定网络各项输出业务特性，继而根据移动终端业务特性，确定业务敏感参量，通过评估各接入网络业务特性，特别是业务敏感参量特性，实现对接入网络的优化选择。仿真结果表明本文所提出的算法可提供较传统算法更好的服务质量（Quality of Service，QoS）。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状及意义

1．3 课题来源

1．4 论文主要工作及结构安排

第二章 异构融合网络概述及仿真软件简介

2．1 异构融合网络概述

2．1．1 WLAN网络

2．1．2 WiMax网络

2．1．3 UMTS网络

2．2 接入网络选择算法

2．2．1 基于代价函数的接入网络选择算法

2．2．2 基于多属性决策理论的接入网络选择算法

2．2．3 基于模糊逻辑的接入网络选择算法

2．2．4 基于马尔可夫决策过程理论的接入网络选择算法

2．2．5 基于博弈理论的接入网络选择算法

2．3 网络仿真软件简介

2．3．1 主流网络仿真软件比较

2．3．2 NS2仿真软件简介

2．4 本章小结

第三章 异构融合网络切换仿真平台设计与优化

3．1 多接口节点设计与垂直切换实现

3．1．1 NS2中节点的实现

3．1．2 多接口节点的实现

3．1．3 垂直切换实现

3．2 切换性能评估

3．2．1 吞吐量

3．2．2 切换时延

3．3 切换性能优化

3．3．1 向下切换过程优化

3．3．2 向上切换过程优化

3．3．3 优化方案性能评估

3．4 本章小结

第四章 基于ANN的异构接入网络选择算法

4．1 基于BP的ANN及系统建模概述

4．1．1 ANN概述

4．1．2 BP神经网络简介

4．1．3 基于BP神经网络的系统建模概述

4．2 算法实现

4．2．1 算法基本思想

4．2．2 接入网络特性建模

4．2．3 优化网络选择机制

4．3 算法仿真及分析

4．3．1 获取样本数据

4．3．2 网络建模仿真

4．3．3 仿真结果分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 未来的工作

致谢

参考文献

附录：攻硕士学位期间从事的科研工作及取得的科研成果