基于能效优化的异构融合网络智能调度技术研究

摘要

随着移动互联网的普及，为了解决移动信息业务数据量快速增长与无线网络传输容量受限之间的矛盾，网络融合技术作为一种有效途径，受到越来越多的关注与研究。此外，从绿色通信的角度，能量效率已经成为诸多无线网络重要的性能指标之一。本文针对多媒体内容的智能调度，应用随机几何理论和泊松点过程对无线通信网络中的基站和用户进行建模和分析，重点研究广播蜂窝异构融合网络中的能量效率问题。
　　为了获得更高的网络吞吐量和能量效率，利用现有数字广播网络改造后所释放的UHF频谱资源，实现微蜂窝网络和数字广播网络的异构融合，从而为无线移动宽带需求的快速增长提供最为有效的技术手段。在融合网络中，定义需要传输的多媒体内容总数为M和内容调度中心调度给广播网络的多媒体内容的比例为per（或者数目n），对用户请求的多媒体内容进行智能调度，基本的调度策略为：按照多媒体内容的请求概率由大到小进行排序，概率较高的「M*per」或者n种多媒体内容由数字广播网络来传输，剩余的由蜂窝网络来传输。对融合网络的研究分为以下两方面：
　　1.从用户请求多媒体内容的角度出发，根据用户请求多媒体内容的概率在Zipf分布中的排序，将请求的内容分为公共内容和个性化内容两类。基于随机几何空间网络模型，考虑广播网络的覆盖范围、蜂窝网络基站的激活概率和用户的中断概率，推导广播蜂窝异构融合网络的有效容量，并计算融合网络的能量效率。本文将per作为参考变量，分析该变量对融合网络能效的影响。仿真结果表明，当调度比例per给定时，在融合网络中微蜂窝基站的部署密度小于用户密度的情况下，融合网络的能效高于同等参数配置下单蜂窝网络的能效。
　　2.由于第三章中融合网络能量效率表达式过于复杂，难以从理论上给出per的最优值，为此，本文对该能量效率表达式进行分析与化简。以简化场景下融合网络能量消耗为优化目标，以广播网络传输的多媒体内容数和带宽分配因子为约束条件，建立优化问题，并通过引入Lambert W函数对该优化问题进行求解。仿真结果表明，随着多媒体内容总数的增加，广播网络传输的多媒体内容数和带宽分配因子的仿真曲线逼近理论曲线，从而验证了优化问题求解结果的正确性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2研究意义

1.3主要贡献

1.4论文内容安排

第二章 随机几何理论及其在蜂窝网络中的应用

2.1随机几何理论

2.2 随机几何理论在蜂窝网络中的应用

2.3本章小结

第三章 广播蜂窝异构融合网络

3.1系统模型

3.2融合网络有效容量

3.3融合网络功率消耗

3.4融合网络性能指标

3.5仿真结果和分析

3.6本章小结

第四章 条件简化的广播蜂窝异构融合网络

4.1能量效率表达式

4.2条件简化的异构融合网络

4.3优化问题

4.4仿真结果及分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间的研究成果