认知网络中具有自主学习特征的智能qos保障机制研究

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1、劣参未交博士学位论文瘪乞≯一认知网络中具有自主学习特征的智能QoS保障机制研究IntelligentQoSMechanismswithSelf-LearningCharacteristicinCognitiveNetworks作者：李丹丹导师：张润彤北京交通大学2013年7月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名

2、：桫签字日期：矽f≥年7月甲日聊签名形7，’小陟签字日％凡年7月，。日中图分类号：UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学博士学位论文认知网络中具有自主学习特征的智能QoS保障机制研究IntelligentQoSMechanismwithSelf-learningCharacteristicinCognitiveNetworks作者姓名：李丹丹导师姓名：张润彤学位类别：管理学学科专业：管理科学与工程学号：09113120职称：教授学位级别：博士研究方向：信息管理北京交通大学2013年7月致谢本论文的工作是在我的导师张润彤教授的悉心指导下完成的，张润彤教授严谨的治学态度和科学的工作方法

3、给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来张润彤老师对我的关心和指导。张润彤教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，不论在学习上还是生活上都给予了我很大的关心、鼓励和帮助，在此向张润彤老师表示衷心的谢意。另外，在我攻读博士学位期间，朱晓敏老师也在学习和生活上给予我很多支持和照顾，在此，也非常感谢朱晓敏老师的关怀。在实验室工作及撰写论文期间，李亚老师，尚小溥、谷秀君、华蕊、杨泽东、曹传坤、黄荣环、王文艳、李吴月、程紫来等同学对我论文中的各项研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的爱人、父母和朋友，他们一贯的理解、支持和鼓励使

4、我有足够的勇气走下去，能够在学校专心完成我的学业。中文摘要认知行为模型首先检测网络当前的状态，然后根据观察到的网络条件和参数进行调整、判决、执行。认知技术使得通信实体具有认知周围环境的能力，并能根据周围环境的变化智能、自主、自适应地动态变化。将认知的概念和功能引入现有的信息网络就构成了认知网络。然而，以端到端QoS(QualityofService)性能最优化为目标的认知网络的研究在国内外还都处于萌芽阶段，仅有一个大致的网络概念模型和少量认知路由算法。认知网络中QoS机制的实现，即资源预约、资源调度和管理等问题至今还缺乏可行的解决方案。因此，本文将基于网络行为模型，研究认知网络的QoS保障机制

5、，本文是国家高技术研究发展计划(863计划)课题的一部分。本文主要提出了三个算法和机制，包括基于蚁群算法的多径路由并行传输协议、预留资源的自适应借用策略、以及基于神经网络的混合网络流量预测模型。详细内容如下。(1)在认知网络中支持流媒体传输的多径路由算法方面，本文通过改进蚁群算法，提出能够规避和快速缓解拥塞的多径路由协议命名为AMP算法。AMP算法在源节点和目的节点之间寻找多条独立的可用路径，并构成有效传输路径集。根据每条路径上的带宽资源和网络负载情况，对集合中的路径进行优先级排队，确定多条传输路径并行传输，改善流媒体业务的服务质量。当主路由发生拥塞时，迅速使用路径集中的备用录用替换原有路由，

6、保证传输的连续性。同时，启动新的路径搜索算法，即在目的节点和源节点同时发送寻路蚂蚁，双方向发现新路由，能够更加迅速的发现新路径，规避拥塞。另外，AMP算法使用改进了的蚂蚁寻路准贝IJ，使得该算法可以实现多QoS约束的最优路由，即同时满足时延和带宽约束的路由。(2)在预留资源的自适应借用与吞吐量优化方面，本文引入自适应借用的思想，提出了预留资源的借用策略，命名为RBFR策略。在传统的信息网络中，预留资源在有效期内具有独占性和专用性，而数据业务的突发特点使发送端输出的数据流不连贯，造成相应的预留资源不定期的处于闲置状态，导致资源浪费。在网络负载较重的情况下，占整体资源比例较大的预留资源有部分闲置，

7、而网络中剩余的可用资源无法满足更多应用的接入需求，限制了吞吐量的提高。因此，充分利用认知网络的自学习和重配置功能，实现预留资源的自适应借用，是提高网络吞吐量、改进网络性能的重要手段。于是，本文将节点的资源类型分为三类：预留资源、本地资源和额外资源，提出在保证已预留资源的数据流服务质量的前北京交通大学博士学位论文提下，允许实时业务在满足相应规定时借用节点闲置的预留资源，非实时业务不允许借用其他节点的