软件定义无线网络中资源分配算法研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:lj55769145
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
为了满足无线通信业务迅猛增长的需求,未来通信系统需要具备更强的灵活性和鲁棒性,软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)能够管理日益复杂的网络结构和提供多样化的服务,其中资源分配是优化网络资源和保证用户服务质量(Quality of Service,QoS)的关键技术。本学位论文着重研究软件定义无线网络(Software Defined Wireless Networks,SDWN)架构中的资源分配算法,主要包括SDWN中基于半定规划的高精度定位算法、软件定义无线传感网(Software Defined Wireless Sensor Networks,SDWSN)中最小化能耗的资源分配算法,软件定义蜂窝网(Software Defined Cellular Networks,SDCN)中基于能效最优的资源分配算法,以及移动自组织云网络(Ad Hoc Mobile Cloud,AHMC)中基于定价的资源分配算法等。论文的主要研究工作如下:1.针对SDWN场景中实现移动目标精确定位的问题,提出一种集中式的高精度定位算法。该算法中,移动终端采用基于OpenFlow流表转发的方式,将采集的测距信息和惯导信息上传至SDN控制器。在控制器端,将获得的测距误差和步长估计值分别建模为高斯混合随机变量,并通过最大似然估计确定移动终端的位置坐标。为了降低最大似然估计的算法复杂度,通过Jenson不等式和半定松弛,将原始NP难问题转化为凸优化问题。进而,提出一种非高斯噪声条件下基于半定规划的定位算法,从而获得凸问题的全局最优解,即原问题的次优解。仿真和实验结果表明,所提的算法较传统的滤波算法可以获得更高的定位精度,特别地,当状态空间模型中的系统噪声和观测噪声不再服从高斯分布时,所提算法可以通过混合模型对非高斯噪声进行近似,以提升定位性能,从而为SDWN中的上层服务奠定基础。2.针对SDWSN中降低传感器节点能量消耗的问题,提出一种最小化节点能耗的资源分配算法。该算法考虑传感器节点传输所需的最小信干噪比,以最小化传感器节点能耗为目标建立优化问题。其次,通过松弛将原非凸问题转换为凸优化问题进行求解,提出一种集中式的自适应带宽和功率分配的资源分配算法。随后,为了分析所提算法的性能,重点阐述了两个特例,即自适应带宽分配算法和自适应功率分配算法。为了获取和利用网络的全局信息,设计一种基于OpenFlow通信协议的集中式资源分配方案。作为对比,给出一种分布式自适应带宽和功率分配的资源分配方案。仿真结果表明,所提集中式算法可以更好地权衡功率和带宽的利用,同时,通过全局优化可以减少小区大小和节点异质性对网络整体性能的影响。3.针对SDCN架构下提高异构网络中接入用户能效的问题,提出一种基于能效最优的资源分配算法。该算法考虑QoS需求和干扰容限,建立最大化网络能效的优化问题。其次,为了降低求解原混合整数规划问题的算法复杂度,通过松弛将原问题转化为凸优化,提出一种集中式资源分配算法。为了分析所提算法性能,采用柯西不等式获得原优化目标的上下界,将原集中式优化问题转化为分布式的非合作博弈问题。进而,在满足最大最小公平准则的条件下,给出了一种分布式能效最优算法作为比较。仿真结果表明,相比较分布式算法而言,所提集中式算法能够提高Femtocell网络的能效,更加接近能效性能的上界,同时能够提升网络的吞吐量。4.针对AHMC中高效利用无线资源和云计算资源的问题,提出一种基于定价的资源分配的算法。首先,综合考虑通信与计算成本,以最大化移动用户或基站的个体效用为目标函数,构造买家-卖家博弈模型。用户和基站在SDN控制器的集中管理下进行定价协商,从而达到Stackelberg均衡点。并分别针对准静态和动态场景,采用统一定价和非统一定价策略,提出一种基于定价的资源分配算法。同时,在SDN的框架下,给出了基于OpenFlow协议的联合任务卸载和资源分配方案,即分别在用户侧和基站侧部署流表规则,以增强网络功能的灵活性。一方面,在定价协商和任务卸载的不同阶段,可以通过增删流表,满足不同用户不同类型数据的传输需求。另一方面,在动态场景中,基站或者用户可以通过更新流表规则,提高算法收敛速度,以快速达到均衡点。仿真结果表明:所提算法可以通过任务卸载,使得买家充分利用网络中的云计算资源,并通过非均匀定价的方式激励基站和其他用户为买家提供无线资源和计算资源。
其他文献
在对现有的旅游资源评价方法进行综述的基础上 ,提出综合价值法概念 ,阐述了其特征和意义。实际运用该法对重庆巴南区旅游资源进行评价的方法及其结果。为巴南区各景区旅游资
在实现现代化的过程中,人的因素是主要因素,离开人的现代化,要实现所有的现代化也就无从谈起了.因此,对我国而言,选择有效的途径和方法来促进人的现代化,是建设社会主义现代
在全球企业投融资的行业选择中,现代租赁业已经成为众多工业发达国家和一部分发展中国家的主要平台,同时在开展市场营销活动过程中,现代租赁业也成为了开展设备促销的重要举
在莫言的小说中,女性形象必不可少。莫言笔下的女性角色颇多,描述了20至21世纪生活在中国中下层的女性。莫言的作品中饱含了一种对女性的关怀和同情,作者通过生动的语言形象
我国腐败高发,特别是腐败犯罪黑数巨大,腐败存量惊人的现实情况,已严重影响我国反腐斗争的信心和进程,基于此,腐败存量特赦论浮出水面。腐败存量特赦论作为一种政治话语,以交
由于移动设备处理能力和能量的限制,近年来提出了一种新型移动云环境,通过Ad-hoc方式共享邻近设备的闲置资源完成数据处理、存储等需求。在此背景下,该文提出一个在源设备与
移动设备自身固有的一些局限性,其中包括计算能力有限,存储空间有限,环境感知能力有限以及电量有限等局限性,使得许多应用程序无法在移动设备上高效的运行。研究人员提出移动
大学生马克思主义宗教观是意识形态教育的一部分,也是高校党建和思想政治教育工作的重要内容。经调查,多数大学生拥护党和国家的宗教政策,但存在知其然而不知其所以然的问题;
目的为评价Δχv作为血氧饱和度(SvO2)的替代指标,对正常中孕期和晚孕期胎儿的磁化率进行评价。方法 36例孕妇平均胎龄(GA)为(31±2/7)周,均行MRI检查。获得来自胎儿脑的磁敏感加权
随着移动终端设备的普及与移动通信技术的快速发展,计算密集型业务对终端的计算能力和存储能力提出了很高的要求。因此,有很多研究者考虑将云计算的思想引入到移动通信网络中