无线多跳中继网络资源调度

论文摘要

无线多跳中继网络作为一种新兴网络架构,能够有效扩大宽带无线网络小区覆盖面积,提高链路质量,屏蔽位置和移动速度等条件影响为用户提供公平的高质量无线多媒体服务。然而,数据的多次转发引发了严重的系统容量问题。本文研究了中继网络结构特性与系统容量之间的联系,给出提高资源利用率的中继网络QoS架构,对其核心内容资源调度和准入控制问题的数学建模、算法设计和性能分析进行了全面研究。具体研究成果包括:首先,分析了两跳中继网络的结构及影响系统性能的因素,提出了保证用户QoS需求,随网络拓扑和干扰状况变化动态调整的自适应资源复用调度算法ARRS。为进一步研究中继网络结构与系统容量的量化关系奠定了基础。其次,深入分析一般化多跳中继网络结构,通过将图论染色理论扩展到加权混合图的多重染色WMMC问题,建立起中继网络结构特性与系统容量之间的联系。对WMMC问题进行了形式化定义、分类和加权色数定界的全面研究。建立起最小化调度时间为目标的中继网络调度问题和以求解加权色数为目标的WMMC问题的映射。以此为依据,设计了高效的多跳中继网络资源调度算法,并对算法性能进行了理论分析。最后,研究了中继网络准入控制问题,指出系统吞吐量与业务带宽需求的非线性关系造成中继网络和传统单跳网络准入控制的根本区别。建立了以资源调度为基础,结合中继选择的中继网络准入控制策略。设计了动态资源预留准入控制算法DBRAC,确保中继网络满足多媒体业务QoS需求的同时,有效的降低切换业务的阻塞率,并且提高了系统资源的利用率。构造了中继网络业务流模型,为准入控制策略性能分析提供理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第1章 引言
• 1.1 中继网络概述
• 1.1.1 中继网络的产生
• 1.1.2 中继网络的基本结构
• 1.2 中继网络资源管理及研究现状
• 1.3 本文的研究思路和贡献
• 1.4 内容组织
• 第2章 两跳中继网络调度
• 2.1 引言
• 2.2 系统描述及数学建模
• 2.2.1 系统描述
• 2.2.2 建立接入链路资源复用的加权图模型
• 2.3 自适应的资源复用调度算法
• 2.4 基于加权无向图多重染色的接入链路资源复用算法
• 2.4.1 基于独立集划分的联合调度算法
• 2.4.2 基于双重排序的抢占式调度算法
• 2.5 仿真结果及分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 多跳中继网络调度
• 3.1 引言
• 3.2 系统描述及数学建模
• 3.2.1 系统描述
• 3.2.2 建立加权混合图模型
• 3.3 加权混合图的多重染色问题
• 3.3.1 问题定义及分类
• 3.3.2 加权色数的界限
• 3.4 基于加权混合图多重染色的调度算法
• 3.4.1 基于子集划分的非抢占式调度算法
• 3.4.2 基于分层排序的抢占式调度算法
• 3.5 仿真结果及分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 中继网络准入控制
• 4.1 引言
• 4.2 系统描述
• 4.3 动态资源预留准入控制算法
• 4.3.1 准入控制策略
• 4.3.2 预留资源计算
• 4.4 分析模型
• 4.5 性能分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 下一步研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果