LTE-A上行链路无线网络虚拟化中的资源分配技术研究

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无线网络虚拟化技术通过抽象、隔离与共享物理基础网络设施，解耦了物理资源供应和服务过程，并分别通过物理移动网络运营商（Physical Mobile Network Operator， PMNO）和虚拟移动网络运营商（Virtual Mobile Network Operator，VMNO）统管上述两个过程。通过无线网络虚拟化可以显著降低移动蜂窝网络部署和操作的整体花费，解决目前移动网络架构逐渐僵化并无法满足用户需求的问题。
　　现有的无线网络虚拟化研究大多数都集中在数据链路层以上，这主要是由于虚拟网络的部署往往是基于应用服务流层次的，因此，目前无线网络虚拟化的研究往往都忽略了物理层特性，如信道状态信息，这导致在进行资源调度的时候无法充分地利用信道资源，造成了资源的浪费。另外，少量关于物理层虚拟化技术的文献在研究业务服务质量需求时只考虑了带宽服务，没有对业务流时延等服务质量需求进行深入研究。
　　本文旨在研究单小区 LTE-A系统上行链路无线网络虚拟化中的资源分配算法，首先，本文提出利用有限状态马尔可夫信道模型预测一个调度时隙内的信道状态信息，然后得到信道在一个调度时隙内的容量均值，从而可以在研究资源调度的时候忽略无线信道的衰落和变化，直接利用无线信道的容量均值进行操作。
　　其次，本文在保证向用户提供固定时延服务质量约束的条件下进行业务接入控制，将时延服务质量约束分别与业务到达率和容量相结合，提出在不同层面上分别使用等效带宽模型和等效容量模型向订阅用户提供定制服务，保证了业务的服务质量特性。
　　最后，本文设计了一种联合考虑资源分配和业务接入的动态交互机制。根据PMNO和VMNO的不同功能，在物理层根据按需分配原则建立了资源分配模型，在MAC层根据各个虚拟网之间的竞争关系利用非合作博弈建立了业务接入模型。这两个模型的优化结果相互影响，MAC层向物理层提出带有服务质量约束的等效带宽需求，利用分支定界法可以求解出物理层资源分配模型的资源分配变量，根据资源分配变量结果和信道状态信息得到等效容量，在MAC层根据等效容量和到达率的关系满足时延服务质量需求，利用梯度迭代算法得到业务接入变量，PMNO与VMNO重复传递资源分配变量和业务请求，直到业务接入变量的值趋于稳定的状态，表示此时已经达到整个系统的平衡。通过仿真验证了本文提出的保证服务质量特性的无线网络虚拟化机制在接入率、效用函数和时延中断概率方面的优越性以及稳定性。

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作者
韩丛端;
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作者单位

西安电子科技大学;

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授予单位西安电子科技大学;
学科信息与通信工程
授予学位硕士
导师姓名卢小峰;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类蜂窝式移动通信系统（大哥大、移动电话手机）;
关键词
无线网络虚拟化; LTE-A系统; 上行链路; 资源分配; 接入控制; 服务质量;

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1. LTE-A网络下M2M通信上行链路资源分配算法研究 [J] . 王建平 ,柳传嘉 ,朱程辉 . 计算机应用与软件 . 2018,第010期
2. M2M在中继网络中的上行链路资源分配算法 [J] . 刘亚利 ,陈雯 ,曹东晨 . 东华大学学报（自然科学版） . 2017,第006期
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6. 网络虚拟化中动态资源分配算法研究 [C] . 罗娟 ,徐岳阳 ,李仁发 . 《通信学报》学术论坛暨2011云计算学术会议 . 2011
7. LTE-A网络下M2M通信上行链路资源分配算法研究 [A] . 柳传嘉 . 2018

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