基于多路径智慧协同的异构网络流量卸载机制研究

摘要

异构网络(Heterogeneous Networks，HetNets)的重叠覆盖为数据传输提供了一种新的方法。在异构网络中，具备多宿主特性的终端设备可以随时随地通过任何一种或者多种接入网络获取服务资源。当传输路径质量相似时，多路径传输机制通过聚合不同链路的带宽可有效提高网络吞吐量。然而，当传输路径异构且不对称时，由于路径质量参数存在明显差距，多路径传输效率会大大降低。因此，仅仅依靠在收发双方建立多条并行通信链路，很难缓解由路径拥塞引发的传输延时问题。随着网络技术的不断创新，智能终端可以在移动中组成移动机会网络，通过设备直连相互通信完成数据交互，将核心网络数据流量通过多种异构网络技术卸载到边缘网络成为解决网络拥塞问题的有效方案。
　　本文提出一种基于多路径智慧协同的异构网络流量卸载机制。该机制在异构网络多路径传输的基础上引入协同卸载技术，将服务资源从远端服务器卸载到接入网边缘，充分利用异构网络，缩短用户和资源之间的距离。具体内容如下:
　　(1)通过分析异构网络协同卸载的系统需求，对协同卸载系统的通信流程及各个模块的功能进行详细设计，并对异构网络协同卸载系统中各个模块的功能实现进行具体描述。
　　(2)采用协同卸载源选择策略选择卸载源。卸载源节点可充分利用设备间直接通信分发数据，有效提升传输效率，缩短传输时延。
　　(3)搭建实验平台，对异构网络协同卸载系统完成仿真，验证了协同卸载机制的有效性和可行性。将异构网络协同卸载机制、典型卸载机制以及基于参考信号接收功率/参考信号接收质量的卸载机制从应用场景、成本消耗、卸载方式以及激励因素四个角度进行定性分析比较性能差异;从卸载源选择个数、卸载效率方面评估三种机制的卸载性能;从平均下载时延、基站传输能耗方面评估三种机制的传输性能。上述仿真结果表明异构网络协同卸载机制通过充分利用异构网络资源，可以有效减少数据下载时延和传输能耗，进一步改善用户体验质量。
　　本文提出的基于多路径智慧协同的异构网络流量卸载机制可充分利用无线终端的多宿主特性，降低电信核心网负载、提高网络传输效率，具有较好的实用价值。

目录

声明

致谢

摘要

主要缩略词对照表

1 引言

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 异构网络传输机制

1．2．2 多路径传输机制

1．2．3 流量卸载机制

1．3 选题意义

1．4 论文主要工作及结构

1．4．1 研究内容和贡献

1．4．2 论文结构

2 异构网络协同卸载机制

2．1 异构网络架构及特征

2．2 多路径传输模型

2．3 传统卸载传输机制

2．3．1 卸载机制分类

2．3．2 流量卸载算法

2．4 协同卸载传输机制

2．4．1 协同卸载架构

2．4．2 协同卸载算法

2．5 本章小结

3 异构网络协同卸载系统设计

3．1 系统需求概述

3．2 协同卸载机制总体设计

3．2．1 协同卸载控制器架构

3．2．2 信息交互数据包

3．3 通信协议总体设计

3．3．1 通信节点域内移动场景

3．3．2 卸载源节点域间移动场景

3．3．3 通信节点域间移动场景

3．4 协同卸载控制器内模块设计

3．4．1 状态感知模块

3．4．2 状态存储模块

3．4．3 卸载决策模块

3．5 本章小结

4 协同卸载控制器实现

4．1 系统模型

4．2 数据结构

4．2．1 数据类型定义

4．2．2 数据包结构

4．3 状态感知模块实现

4．3．1 总体实现流程

4．3．2 状态信息读取

4．4 状态存储模块实现

4．4．1 状态信息数据结构

4．4．2 状态信息存储链表

4．5 卸载决策模块实现

4．5．1 状态信息解析模块

4．5．2 卸载源选择子模块

4．5．3 用户请求应答模块

4．6 本章小结

5 功能测试与性能分析

5．1 仿真平台介绍

5．1．1 NS-3概述

5．1．2 SUMO概述

5．2 仿真环境搭建

5．2．1 生成交通网络

5．2．2 SUMO和NS3联合仿真

5．3 功能测试

5．3．1 测试环境及配置

5．3．2 状态感知模块测试

5．3．3 状态存储模块测试

5．3．4 卸载决策模块测试

5．4 定性分析

5．5 性能分析

5．5．1 卸载性能比较

5．5．2 传输性能比较

5．6 本章小结

6 总结与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集