無線-移動網絡自適應QoS資源分配關鍵技術研究.pdf

1、當今的互聯(lián)網中，無線/移動網絡與互聯(lián)網相結合已成為未來無線/移動通信發(fā)展的趨勢。無線/移動網絡因其用戶的可移動性、聯(lián)網方便快捷性、建網靈活性、低維護費用性、規(guī)模可伸縮性，使得無線/移動網絡得到了迅猛的發(fā)展和廣泛的部署。無線/移動網絡的迅速發(fā)展，以及各種便攜式終端的大量使用，使得人們在無線/移動網絡環(huán)境下對互聯(lián)網服務的需求不斷增長。同時隨著無線/移動網絡的發(fā)展用戶對于具有服務質量保障的多媒體服務等新型應有需求越來越多。一方面，這些多媒體傳

2、輸等新型應用呈現出新的特性，對無線/移動網絡的QoS支持提出了更高的要求，迫切地需要提出結合新型應用和無線/移動網絡特性的動態(tài)、高效QoS資源分配方案。另一方面無線/移動網絡的核心矛盾是無線資源匱乏。目前對無線/移動網絡資源的分配都是從某些關鍵技術出發(fā)，以局部的思想提出問題的解決方案，缺乏整體、系統(tǒng)的觀點。所以需要從系統(tǒng)和控制論的角度出發(fā)加強端系統(tǒng)與中間節(jié)點資源的控制，在有限的資源條件下，為無線/移動網絡內端用戶終端提供差異性服務質量保

3、障。此外由于無線/移動網絡固有的特性：比如誤碼率高、時延大、帶寬低且具有時變性、信道不對稱以及頻繁的移動等，這些特性使得無線/移動網絡對現有互聯(lián)網技術和應用服務質量保障提出了更多更高的挑戰(zhàn)。所以研究無線/移動網絡環(huán)境下自適應QoS資源分配成為未來網絡發(fā)展的重要部分。 研究無線/移動網絡自適應QoS資源分配技術，必須從體系結構的高度出發(fā)，整體的分析研究無線/移動網絡中自適應QoS資源分配關鍵技術，并以控制論的思想指導協(xié)議算法的設計

4、。本論文首先根據無線/移動網絡特性和通用QoS資源分配框架，提出了一種面向服務的無線/移動網絡自適應QoS資源分配體系結構參考模型ISWNA，然后使用自適應控制理論對貫穿整個傳輸平面空間交互所包含的自適應QoS資源分配關鍵技術，如流速與擁塞控制、主動隊列管理和資源調度等關鍵技術進行了深入的研究，全面地剖析了無線/移動網絡環(huán)境所面臨的問題，針對這些問題提出相應的協(xié)議或算法。在流速與擁塞控制的研究中，本論文通過研究無線/移動網絡鏈路特性給T

5、CP傳輸協(xié)議性能造成的影響，討論了避免這些影響所采用的一些方法。在此基礎上，針對無線/移動網絡環(huán)境設計了符合TCP友好性要求的無線/移動網絡自適應TCP擁塞控制算法(TCP-AW)，算法在自適應與公平性方面有著良好的特性；在隊列管理的研究中，本論文提出一種自適應無線/移動網絡多媒體QoS保證的主動隊列管理算法(adaptive-MQWB)，算法利用帶寬的動態(tài)變化與MAC層報文服務時延之間的變化率關系，以改變主動隊列的目標隊長為實現目標，

6、較精確地控制主動隊列的目標隊長。adaptive-MQWB算法在帶寬時變的無線/移動網絡中對于實時流媒體傳輸服務質量有著明顯的保障作用。另外，本論文結合應用服務與無線/移動網絡特性提出無線/移動網絡魯棒性的主動隊列管理算法(RAQM)。在證明無線/移動網絡可逆性的基礎上，研究無線/移動網絡頻繁切換造成的暫時性中斷以及當前WEB服務的廣泛發(fā)展造成的短連接請求等情況，利用自適應控制理論與神經網絡逆系統(tǒng)方法提出了一種滿足魯棒性要求的無線/移動

7、網絡主動隊列管理算法：在資源調度研究中，本論文研究了無線/移動網絡環(huán)境下自適應公平調度模型，討論了服務區(qū)分的必要性和無線/移動網絡調度補償方法，設計了一種二級結構的服務區(qū)分自適應公平調度算法(TWFS)，算法能夠區(qū)分不同服務類型，公平分配網絡資源。對于鏈路造成的暫時性服務中斷給予了多級服務補償，并通過分組級的公平資源分配，保障服務質量和流隊列的平滑降級。 此外，論文通過仿真實驗分別對所提出的算法進行了分析和驗證，并對論文進行了總