基于实际场景的LTE与WI-Fi异构网布网研究

摘要

随着移动互联网和智能终端的快速发展，移动数据流量呈现爆炸式的增长，同时超过80％的移动数据流量产生在室内热点地区。大量的移动数据和分布的不均匀性给传统的蜂窝移动网带来了很大的挑战，在室内热点地区部署小功率站点（比如:Wi-Fi，Femto），和原有蜂窝移动网组成异构网络，可以有效地解决热点区域网络的覆盖和容量问题。
　　本文以长期演进(Long Term Evolution，LTE)与Wi-Fi组成的异构网作为研究目标，以室内部署Wi-Fi作为主要的研究内容，分析Wi-Fi和LTE蜂窝移动网组成的异构网络的网络性能，研究Wi-Fi对整个网络的影响。研究场景建立在北京市朝阳区20Km2的实际区域上，将中国现有网络升级到LTE后，作为基本蜂窝移动网络，在室内热点区域部署Wi-Fi站点，共同组建一个异构网络。研究方法是对实际场景和网络进行建模，首先对实际场景进行三维建模，建模要考虑到实际场景的地形、地质、楼宇分布、楼层高度等因素;然后对实际网络进行建模，要考虑到基站的站址，高度，天线下倾角、方位角、增益等参数;最后基于中国移动的流量统计对用户的分布进行建模。基于上述建模，在室内部署Wi-Fi站点，能有效的解决研究区域内网络的覆盖和容量问题。
　　为了有效的部署Wi-Fi站点，本文建立了Wi-Fi的吞吐量模型、干扰模型和异构网络切换机制，设计了两种Wi-Fi的部署方案，有效地分流了蜂窝移动网的流量，同时降低了网络的中断率。同时，与Femto作为室内部署站点的异构网络进行比较，分析了Wi-Fi和Femto分别作为异构网中室内站点时异构网的性能参数。
　　通过仿真可以看出，室内部署Wi-Fi，与蜂窝移动网组建异构网络，有效的解决了网络的容量和覆盖。Wi-Fi分流了蜂窝网的大量流量，有效的减轻了蜂窝网的负担，同时也降低了整个网络的中断率。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 论文结构安排

2 异构网理论基础

2．1 LTE与Wi-Fi的融合

2．2 Wi-Fi理论基础

2．2．1 Wi-Fi物理层关键技术

2．2．2 Wi-Fi MAC层关键技术

2．3 本章小结

3 理论模型

3．1 Wi-Fi吞吐量模型

3．1．1 Wi-Fi DCF协议效率ηDCF建模

3．1．2 Wi-Fi成帧效率ηFrame建模

3．1．3 Wi-Fi资源共享建模

3．1．4 Wi-Fi吞吐量模型总结

3．2 Wi-Fi干扰模型

3．3 LTE与Wi-Fi的网络切换机制

3．4 本章小结

4 Wi-Fi部署方案

4．1 部署方案背景

4．1．1 参考网络

4．1．2 虚拟用户性能地图

4．1．3 业务量密度地图

4．2 基于DFM的Wi-Fi部署方案

4．3 基于中断率的Wi-Fi部署方案

4．4 本章小结

5 仿真平台架构与关键模型

5．1 仿真平台架构

5．2 用户模型

5．3 天线模型

5．4 传播环境模型

5．4．1 路径损耗模型

5．4．2 阴影衰落模型

5．5 调度模型

5．6 资源映射模型

5．7 本章小结

6 仿真结果与分析

6．1 仿真场景和参数设定

6．2 站点部署的研究

6．2．1 站点部署的SINR分析

6．2．2 站点部署的中断率分析

6．2．3 站点部署的吞吐量分析

6．2．4 站点部署的分流率分析

6．2．5 结论

6．3 Wi-Fi部署方案的研究

6．3．1 部署位置分析

6．3．2 Wi-Fi部署方案的吞吐量分析

6．3．3 Wi-Fi部署方案的中断率分析

6．3．4 结论

6．4 本章小结

7 结束语

7．1 工作总结

7．2 展望

参考文献

作者简历

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