云无线接入网中视频分发策略研究

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云无线接入网(Cloud Radio Access Network,C-RAN)架构具备绿色节能、频谱利用率高、延展性好、资源池共享、协作抗干扰等优势,与无源光网络(Passive Optical Network,PON)相结合,能够为用户提供大容量、高可靠、低时延的接入服务。同时,随着多媒体智能终端设备的广泛应用,视频业务将成为第五代移动通信系统(the Fifth Generation of Cellular System,5G)的主要业务。C-RAN作为5G网络的技术选择,其高效的视频分发策略对于提高用户体验质量(Quality of Experience,QoE)尤为重要。因此,本文重点研究云无线接入网中的视频分发策略,主要研究内容如下:首先,本文介绍了C-RAN的研究背景、架构演进以及承载方式,并对C-RAN网络的研究热点进行了分析,紧接着重点描述了C-RAN网络中的视频分发策略以及现有分发策略的特点,并对本章进行了归纳总结。其次,本文提出一种基于远端射频单元(Radio Remote Head,RRH)协作的视频分发策略,以解决密集组网与负载不均衡引发的小区边缘与重负载小区用户性能较差的问题。根据小区间的干扰程度、节点传输带宽以及请求内容相似度,建立协作增益感知的虚拟无源光网络,采用光域和无线域协同的方式为视频内容提供协作缓存与传输;进而,联合优化用户视频体验、带宽配置与缓存策略,分别在光域和无线域采用动态预缓存及缓冲水平感知的带宽配置方式,达到提高用户体验质量的目的。仿真结果表明,所提机制能够有效地提高缓存命中率,增强用户体验质量。再次,本文提出一种基于端边云(End-Edge-Cloud,EEC)协作的视频分发策略,以缓解用户体验与网络资源的矛盾关系。考虑用户簇切换时的零缓冲中断时间与网络的频谱效率,基于合并与分裂规则的联盟形成算法构建虚拟无源光网络,尽量避免链路传输中断;进而,分析用户可容忍的视频中断时间与切换等待时间,优化质量自适应与无线带宽分配;最后,根据带宽命中率、用户优先级与其队列模型中的链路速率匹配关系,联合配置前传、回传带宽与缓存资源,保证业务传输的可靠性与高效性。结果表明,所提机制能够有效地增强用户体验质量,避免网络拥塞。最后,对本文的研究工作进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望。
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