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基于动态缓存的无线网络编码性能分析模型

系统仿真学报 2013年第10期25卷 2468-2474,2480页

作者：白光伟金铃沈航曹磊南京工业大学计算机科学与技术系南京210009 南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210093 南京理工大学高维信息智能感知与系统教育部重点实验室南京210094

目前绝大部分网络编码模型是在假设节点缓存无限大的基础上建立的。结合IEEE802.11DCF信道随机接入机制,提出了一种基于动态缓存的精确分析无线网络编码性能的模型。该模型主要研究无线节点缓存有限及可变的情况下,网络节点平等接入和... 详细信息

目前绝大部分网络编码模型是在假设节点缓存无限大的基础上建立的。结合IEEE802.11DCF信道随机接入机制,提出了一种基于动态缓存的精确分析无线网络编码性能的模型。该模型主要研究无线节点缓存有限及可变的情况下,网络节点平等接入和多优先级接入时的网络编码性能。通过构建嵌入式马尔科夫链模型对动态缓存进行数学建模,及离散二维马尔科夫链模型对DCF信道随机接入机制进行建模分析,从而得出一系列与网络编码性能密切相关的重要参数,如节点信道接入概率、数据包成功发送概率、平均编码数目、有效吞吐量等。结果表明,该模型精确评估了动态缓存和随机接入机制对无线网络编码的影响,为深入剖析无线网络编码特性和更好地运用网络编码提供了有力的依据。

关键词：网络编码动态缓存随机信道接入机制嵌入式马尔科夫链

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移动通信网络位置管理方案建模与开销分析

移动通信网络位置管理方案建模与开销分析

作者：马俊超西南交通大学

学位级别：硕士

位置管理在移动通信网络中起着非常重要的作用,其目的是高效地跟踪处于空闲模式下的移动用户（User Equipment, UE）的位置,以保证当有呼叫到达时,网络能快速准确地定位到目.标UE并建立通信链路。性能分析对位置管理方案的确定和网络系... 详细信息

位置管理在移动通信网络中起着非常重要的作用,其目的是高效地跟踪处于空闲模式下的移动用户（User Equipment, UE）的位置,以保证当有呼叫到达时,网络能快速准确地定位到目.标UE并建立通信链路。性能分析对位置管理方案的确定和网络系统设计起着关键作用,而信令开销分析是评价位置管理方案性能的重要指标。现有很多算法对2G/3G/4G所采用的位置管理机制进行完善和改进,其中包括基于运动的位置管理方案和4G网络采用的基于跟踪区列表的位置管理方案。首先,针对2G/3G网络中的基于运动的位置管理方案没有完全考虑网络的HLR/VLR （Home Location Register/Visitor Location Register）结构,本论文考虑网络的HLR/VLR架构,采用流体流动模型,提出一种嵌入式马尔科夫链模型,分析呼叫到达间隔服从指数分布、小区驻留时间服从一般分布时的位置管理信令开销,得到了两次呼叫到达之间位置更新开销和寻呼开销的闭合表达式,得到了使位置管理开销最低的最佳运动阈值,并分析了不同参数对基于运动的位置管理方案的影响。其次,由于跟踪区列表的分配方案很大程度上影响着4G LTE网络中基于跟踪区列表的位置管理方案的性能,而至今没有研究能够提出一种最优化的跟踪区列表分配方案使得基于跟踪区列表的位置管理方案的信令开销最低,本论文致力于寻找一种最优化的跟踪区列表的分配方案。利用本地用户活动范围小、运动规律性强的特点,提出了一种嵌入式马尔科夫链模型分析基于跟踪区列表的位置管理方案的信令开销,得到了两次呼叫到达间位置更新开销和寻呼开销的数学公式,得到了使位置管理的信令开销最低的跟踪区列表的分配方案,并分析了不同参数对基于跟踪区列表的位置管理方案的影响。本文的分析方便人们找到基于运动的位置管理方案的最佳运动阈值和基于跟踪区列表的位置管理方案的最佳跟踪区列表分配方案,所建立的嵌入式马尔科夫链模型适用性广泛,所得到的结果能为移动通信网络系统架构配置提供理论基础。

关键词：位置管理性能分析嵌入式马尔科夫链基于运动的位置管理方案基于跟踪区列表的位置管理方案跟踪区列表分配

具有用户状态追踪功能的位置管理方案建模及信令开销分析

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具有用户状态追踪功能的位置管理方案建模及信令开销分析

作者：王竞天西南交通大学

学位级别：硕士

位置管理在移动通信中有着不可或缺的地位,通过动态的确定用户在网络中的位置,保证当有呼叫到达时,网络可以及时准确的对用户进行定位,从而保证无线通信的服务质量。现有的位置管理方案主要分为静态的位置管理方案、动态的位置管理方案... 详细信息

位置管理在移动通信中有着不可或缺的地位,通过动态的确定用户在网络中的位置,保证当有呼叫到达时,网络可以及时准确的对用户进行定位,从而保证无线通信的服务质量。现有的位置管理方案主要分为静态的位置管理方案、动态的位置管理方案和基于TAL的位置管理方案,由于静态方案中存在着信令负载不均衡、不能适应所有用户的移动性等缺陷,现有的研究更多关注动态和基于TAL的方案。动态位置管理方案主要分为基于距离、时间、运动量的位置管理方案,其中基于距离的位置管理方案拥有最低的开销,基于时间的位置管理方案虽然不是很高效,但是系统简单而且可以定期对用户状态进行追踪。基于TAL的方案是4G网络中的位置管理方案,可以解决静态方案中存在的问题。首先,以往移动网络中对基于距离的位置管理方案的研究一般只是出于降低信令开销考虑,然而当基于距离的位置管理方案应用于2G/3G网络中时,若想对用户的状态进行追踪必然需要结合使用基于时间的位置管理方案。同时,在HLR/VLR双层网络结构下用户穿越LA边界进行的位置更新会对用户在LA内部进行的位置更新方案造成影响,在LTE网络中也存在这一类似的情况。针对这些问题本论文提出将基于时间的位置管理方案与基于距离的位置管理方案相结合,这样基于距离和时间结合的位置管理方案便具有了对用户状态的追踪能力,同时在分析过程中考虑实际网络HLR/VLR双层网络结构。使用爱尔兰分布对时间阈值进行近似表示,采用流体流动模型将用户在小区中的驻留时间与位置区中的驻留时间建立关系,采用嵌入式马尔科夫链模型,对位置管理方案在两次呼叫到达间隔时间内的信令开销进行理论推导,并通过仿真分析不同参数对基于距离和时间结合的位置管理方案的影响,以及验证为了降低寻呼失败率,周期性位置管理方案的必要性。其次,在LTE网络中基于TAL的位置管理方案中也需要周期性的对用户的状态进行追踪,因此必然需要考虑引入周期性位置更新对以往基于TAL的位置管理方案的影响,然而在现有的方案分析中都忽略了这一因素。为了分析周期性位置更新对方案性能的影响,本文对原有的嵌入式马尔科夫链进行改进,得到两次呼叫到达时间间隔内信令开销的表达式,最后通过仿真验证了理论分析结果的正确性,同时分析了不同参数对位置管理方案的影响。

关键词：位置管理基于距离和时间结合的位置管理爱尔兰分布嵌入式马尔科夫链 HLR/VLR 流体流动模型基于TAL的位置管理

MBOA UWB系统中信道接入算法性能研究

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MBOA UWB系统中信道接入算法性能研究

作者：夏媛华中科技大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的进一步发展,人们对无线网络也提出了更高的要求,如:高速、普遍存在(Ubiquitous)、无缝切换等等。IEEE 协会针对这种需求发展出了适用于不同环境的技术与标准,如:适用于无线城域网(WMAN: Wireless Metropolitan Area N... 详细信息

随着无线通信技术的进一步发展,人们对无线网络也提出了更高的要求,如:高速、普遍存在(Ubiquitous)、无缝切换等等。IEEE 协会针对这种需求发展出了适用于不同环境的技术与标准,如:适用于无线城域网(WMAN: Wireless Metropolitan Area Network)的802.16 系列、适用于无线局域网(WLAN: Wireless Local Area Network)的802.11 系列和适用于无线个域网(WPAN: Wireless Personal Area Network)的802.15 系列。超宽带(UWB:Ultra Wide Band)技术属于802.15 下的一支,以其高速率、低功耗、抗干扰、兼容性强等多种优势将取代蓝牙(Bluetooth)成为下一代无线个域网的标准。现今UWB 标准分为两大阵营:以Intel、TI 为首的多带OFDM(MBOA:Multi-band OFDM Alliance)阵营和以Motorola 为首的直接序列UWB(DS-UWB:Direct Sequence)阵营。两大阵营分别提出了自己的物理层和相应的MAC 层规范,本文就是针对MBOA-UWB 中MAC 层信道共享和资源分配算法进行的性能研究。 MBOA 的MAC 层是一个全分布式的Ad Hoc 结构,时间被分为固定长度的超帧(Superframe)。每个设备根据自己的观察与邻居进行协调,以争用(CSMA)或者预留(Reservation)的方式共享信道。在预留方式中,发送设备需要预留相应数量的空闲时隙来满足流量要求。但是由于在超帧中现有大量的空闲时隙,并且由于其他设备或者业务的存在,这些空闲时隙随机的分布在整个超帧中间,因此对于发送设备而言,需要规划自己的预留策略以满足一定的要求,如最大化吞吐量或者最小化端到端时延等,从个人和整体的角度提高网络利用率和性能。本文提出了一种基于嵌入式马尔科夫链的数学模型,能够精确预测不同预留方式下的时延性能和对应的丢包率;并且由此方法可以在发送端进行性能估计,对信道的预留策略起到指导作用;最后我们还推出了在MBOA-UWB MAC 规范下的最佳预留方式。所有的结果均有详细的推导过程和仿真验证。

关键词： MBOA MAC DRP TDMA 嵌入式马尔科夫链

PCS网络基于距离的位置管理建模和开销分析

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PCS网络基于距离的位置管理建模和开销分析

作者：赵国平西南交通大学

学位级别：硕士

位置管理在个人通信服务（Personal Communication Services, PCS）网络中起着重要作用,可有效地跟踪在PCS网络覆盖范围内移动终端位置。性能分析在位置管理方案和系统设计上起着关键作用。信令开销是其中一项重要指标。为分析PCS网络性... 详细信息

位置管理在个人通信服务（Personal Communication Services, PCS）网络中起着重要作用,可有效地跟踪在PCS网络覆盖范围内移动终端位置。性能分析在位置管理方案和系统设计上起着关键作用。信令开销是其中一项重要指标。为分析PCS网络性能,目前有基于时间、运动和距离的三种动态位置管理方案来分析PCS网络的性能。众所周知,基于距离的位置管理方案在动态位置管理方案中开销最低。由于问题的复杂性和挑战性,以往的分析方法不能够精确计算位置管理开销。首先,本文采用小区级马尔科夫链为移动模型描述移动终端在二维蜂窝网络的运动。通过建立两个连续呼叫间隔内的位置更新模型,分析呼叫到达和小区驻留时间均为一般分布基于距离的位置管理方案的位置更新次数和位置管理总开销。其次,在第2章的基础上,将分析基于距离的位置管理方案所建立的位置更新模型应用到静态和基于运动的位置管理方案,并比较三种位置管理方案的性能。同时观察不同参数对基于运动的位置管理方案的影响,并比较本文分析模型推导下的静态位置管理方案和基于运动位置管理方案与现有模型推导下对应两种方案的区别。最后,考虑当前PCS网络的HLR/VLR （Home Location Register/Visitor Location Register）结构,采用嵌入式马尔科夫链为移动模型,建立描述移动终端在不同位置区移动的模型,分析呼叫间隔到达为指数分布、小区驻留时间为一般分布基于距离的位置更新方法和顺序寻呼策略下的位置管理方案的信令开销,同时分析方案的性能。本文的分析方便人们找到使基于距离的位置管理方案开销最低的最佳距离阈值,所建立的分析模型具有广泛适用性,巧妙解决了小区边界和位置区边界重合这一问题。

关键词：位置管理性能分析嵌入式马尔科夫链二维蜂窝网络基于距离的位置管理方案

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无线网络基于距离的位置管理建模和开销分析

西南科技大学学报 2012年第2期27卷 53-60页

作者：赵国平西南交通大学信息科学与技术学院四川成都610031

针对无线网络如何精确计算位置管理开销这一问题,采用嵌入式马尔科夫链作为移动模型描述移动终端在二维蜂窝网络的运动,通过建立两个连续呼叫间隔内位置更新的模型分析呼叫到达和小区驻留时间均为一般分布时基于距离的位置管理方案的位... 详细信息

针对无线网络如何精确计算位置管理开销这一问题,采用嵌入式马尔科夫链作为移动模型描述移动终端在二维蜂窝网络的运动,通过建立两个连续呼叫间隔内位置更新的模型分析呼叫到达和小区驻留时间均为一般分布时基于距离的位置管理方案的位置更新次数和位置管理总开销,对无线网络进行性能评估。通过分析得到如下结论:(1)位置更新次数是距离阈值的减函数;(2)位置管理开销是距离阈值的凸函数;(3)当所选取的距离阈值较小时,位置更新开销影响位置管理开销较大;当所选取距离阈值较大时,寻呼开销影响位置管理开销较大。通过仿真分析验证了理论分析的正确性。

关键词：无线网络位置管理信令开销嵌入式马尔科夫链