基于认知的异构网络选择技术的研究

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1、第一章绪论1．1引言随着无线网络不断发展，无线通信系统越来越复杂，包含的无线技术越来越多，未来的无线网络必定是一个基于多种不同类型的无线接入技术的复杂异构网络，包括各种蜂窝网如GSM、GPRS(GenemlizedPaCketRadioService)、EDGE(EnhancedDataRateforGSMEvolution)、t11eUniverSalMobile1’elecommunicationsSystem(UMTS)、无线局域网WLAN、全球微波互联接入网WiMAX等I卜51。不同标准化组织制定的无线接入技术通常在覆盖范围、接入速率、容量、移动性和业务特性等方面有着很大的差异

2、，如图1．1所示，其适用的场景各有侧重，都存在其各自的优势和缺陷，彼此之间很难相互替代【铺】。举例来说，蜂窝网具有广覆盖的优点，能够满足用户高速移动的需求，但是带宽小，分配到每个用户的业务传输速率收到限制，影响数据的快速传输，而无线局域网具有很大的带宽，然而覆盖范围过小，使得它无法支持用户的高速移动。可以看出，不同的无线网络各具特色，可以进行优势互补。‘-CoVerage卫JL皇=o囫囫圈飘暑■o霞i。‘一：：‘翳厂，一缫。’。_暑j、满工戮融生，擎l。’。_咎专一，。蓦?’j暑既．，‘：U麓o艮4譬‘to-‘_阑嬲。Ii眵；粗r：，萨，量蘸三二≯-崮鞫鳋鳐激n’l号≮nrI”嘎，t≤

3、曩o’一o．1l1鲁andwid留0+2基于认知的异构网络选择技术的研究是不切实际的想法，因此，未来的网络系统可通过异构网络融合的办法，将不同技术支持的无线网络组合成一个整体，在保证各种无线网络之间的特性的同时，也满足了用户多方面的业务需求。网络选择技术是异构无线网络融合关于无线资源管理研究的关键技术之一。对于用户来说，总希望能根据自身的业务需求选择最合适的网络进行通信；对于网络端的运营商来说，则是希望以最低的成本收回最高的利益，换句话说，就是希望网络资源得到充分的利用，同时能保证为用户提供用户所需的服务质量。由上可知，用户和网络之间的选择过程对双方利益的相对最大化非常重要。因此，在研

4、究网络选择算法时，算法应具备综合各方面需求的能力。未来的无线网络发展趋向是成为认知网络，目标层的任务是获得端到端的目标最优化，同时认知网络要求对应算法还具备认知能力。因此设计的网络选择算法需满足未来网络的特征，要以端到端的目标最优化作为算法的基础。基于以上分析，本文主要研究了网络选择算法问题，针对异构网络的特性分别在端到端的目标最优化、认知性能以及多目标优化等方面进行详细研究，并对相应的算法做了相应的仿真验证。1．2．1．异构无线网络的发展1．2论文的研究背景近年来，无线通信领域的各种技术在不断的更新换代，从二十世纪七八十年代开始的AMPS(AdvancedMobilePhoneSer

5、Vice，先进移动电话服务)和1'ACS(T0talAccessCommunicationSystem，全球接入通信系统)为代表的第一代蜂窝移动通信网络的发展，到以GSM(GlobalSystemforMobilecommunications，全球移动通信系统)和CDMA为代表的第二代移动通信2G，再到以TD．SCDMA、WCDMA、CDMA2000三大标准为基础的第三代移动通信3G，到现在正如火如荼的4G时代的到来，通信发展的脚步越走越快，通信的传输速度、传输质量的提升，通信费用的逐步降低，提供服务的多样化趋势，不断为更多的人们的生活带来更多的便利。然而，不断增加的多种类型的业务需求

6、、无线网络资源的匮乏、以及用户对服务质量的要求，给无线通信的发展带来了巨大的挑战。在网络发展过程中，由于秉承对原有的网络技术的兼容性，在未来的无线网络系统中，原有网络不会因为新技术的研究而被淘汰，而是与新技术的无线网络共存。无线通信系统已构成了一个有多种不同接入技术的无线网络共存的大环境，包括如蜂窝网、无线局域网、无线城域网等各种网络。各种网络之间彼此都为了特定需求而存在，因此相互之间在覆盖范围、业务能力、链路特性等方面存在很第一章绪论大的差异。未来的无线网络是一个具有异构性的复杂网络，依赖于多种类型的无线接入技术，横跨不同类型网络的自由移动将成为下一代无线网络的主要特征之一。未来无线

7、网络要考虑在多种无线接入网络之间保持通信的连续性和高质量，这就要求各种无线网络接入技术能够相互兼容，即异构网络融合。在异构网络融合环境中，无线网络的异构性主要体现在不同无线技术下不同的频谱规划方式、组网方式、资源管理和配置方式、业务需求以及移动终端的不同能力。目前，国内外学术界和产业界相继投入大量人力、物力对异构网络进行深入研究，我国政府近年来在国家自然基金、国家高科技计划863、国家重点基础研究发展计划973计划等项目上都给予了较大的资金支持