LTE系统中网络信令负载优化研究

摘要

随着移动互联网的快速发展，智能设备上所运行的应用出现多样化发展趋势，移动数据业务得到了繁荣发展。然而广泛普及的智能设备以及多样化的移动数据业务却给当前的移动蜂窝网络带来了巨大压力。当前移动数据业务流量呈现出以下特征：网络连接频繁，实时在线，频繁突发的小数据包传输等。这些流量特点会导致网络控制信令资源被大量消耗，造成网络信令过载以及网络拥塞，这也就是近年来为人们所熟知的信令风暴问题。
　　作为未来移动通信的主流技术，4G LTE网络已经得到了大力发展和普及。然而，LTE协议设计之初并未针对该类问题进行优化，在4G LTE网络广泛商用之前有必要未雨绸缪，提前针对网络信令过载问题设计优化方案。
　　在这种背景下，本文展开了对LTE系统中网络信令负载优化方案的研究，主要包括：
　　首先，从LTE协议的角度研究分析LTE网络中信令过载问题，指出由于当前移动数据业务流量特征导致的频繁RRC状态转换是引发信令过载的主要原因。通过收集资料与阅读文献，本文对LTE系统中网络信令负载的现有优化方案进行总结分析，随后本文同时分析并总结了移动数据业务流量特征与建模方案。
　　其次，参考现有文献中基于泊松分布与马尔科夫模型的分析方法，本文从理论分析的角度进一步扩展并提出改进模型，同时应用改进模型对UE功耗及网络信令负载进行了定量分析。而后在功耗约束条件下，运用改进模型对网络信令负载进行优化分析。
　　最后，由于现实场景中往往是多业务并发或交替运行，其数据流量特征往往十分复杂且难以模拟或预测。本文提出一种基于 ON-OFF模型与泊松分布的多业务流量建模方案，从物理意义上模拟数据业务在时域上的流量特征。同时，本文针对这种复杂业务与流量场景提出了一种网络信令负载优化方法：RRC连接释放定时器动态调整机制。通过实际的数值仿真，验证了该优化方法可以有效控制网络信令负载在安全水平内。

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第一章 绪论

1.1论文研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本论文主要研究内容

1.4本论文的结构安排

第二章 网络信令负载优化相关研究

2.1 LTE系统及其关键技术概述

2.2网络信令过载问题及其优化方案研究

2.3移动数据业务流量特征及建模研究

2.4本章小结

第三章 基于马尔可夫模型的网络信令负载优化分析

3.1信令负载评估指标

3.2基于泊松分布的流量建模

3.3 RRC状态转换过程分析

3.4理论与数值仿真结果分析

3.5本章小结

第四章 RRC连接释放定时器动态调整机制设计与实现

4.1场景与问题分析

4.2基于ON-OFF模型与泊松分布的多业务流量建模方法

4.3 RRC连接释放定时器动态调整机制设计

4.4仿真验证与结果分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文工作总结

5.2后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果