【摘 要】
:
实时多媒体服务在5G通信网络中逐渐成为主要业务,伴随产生的极大数据通信量对无线通信网络造成了巨大压力。而且,当前服务时延标准已无法满足新兴的毫秒级业务要求,成为传统云无线接入网(Cloud Radio Access Network,CRAN)的主要技术瓶颈。针对这些问题,一种改进后的新架构雾无线接入网(Fog Radio Access Network,FRAN)被提出。FRAN最主要的特点在于边缘
论文部分内容阅读
实时多媒体服务在5G通信网络中逐渐成为主要业务,伴随产生的极大数据通信量对无线通信网络造成了巨大压力。而且,当前服务时延标准已无法满足新兴的毫秒级业务要求,成为传统云无线接入网(Cloud Radio Access Network,CRAN)的主要技术瓶颈。针对这些问题,一种改进后的新架构雾无线接入网(Fog Radio Access Network,FRAN)被提出。FRAN最主要的特点在于边缘缓存,即各个雾接入节点(Fog Access Point,F-AP)可根据用户需求提前缓存特定内容,能够显著的减少用户的服务时延和缓减后传链路压力。为了充分利用网络边缘资源,分布式内容布置方案成为研究关键。然而,目前的相关研究假设缓存节点已知重要的网络参数,且不能适应时变的用户请求等等。针对这些问题,本文就雾无线接入网中的分布式边缘缓存方法展开了研究。首先,研究了基于势博弈的分布式边缘缓存方法。首先,以最小化网络平均时延作为优化目标并考虑到多方面因素对其的综合影响。第一,存在某类用户,他们被多个F-AP共同服务,则用户请求不同内容时可动态选择服务F-AP,这会导致得到不同的网络时延。第二,用户需通过后传链路获得内容时,考虑到F-APs后传链路质量存在很大差异,改善因此造成的网络时延。第三,考虑到受限的后传链路资源,F-AP缓存内容的释放和更新需要错开流量高峰期,避免加重拥塞。其次,基于势博弈相关理论,构建合适的势函数和效用函数,提出了一种基于势博弈的分布式边缘缓存方法,并证明该博弈均衡点的存在性。最后,将基于势博弈的分布式边缘缓存方法同启发式算法做仿真比较,验证了算法的性能。其次,在上述方法的基础上,研究了基于势博弈的改进的分布式边缘缓存方法。首先,综合考虑了F-AP和用户之间的拓扑关系、用户无线链路质量、F-AP后传链路质量、文件流行度对缓存方案的影响。其次,由于势博弈收敛准则的约束,导致存在相同服务用户的F-AP无法在同一优化周期进行缓存策略的更新,提出将势博弈算法与基于图论的动态规划算法结合,得到了收敛性更强的分布式缓存方案。最后,将基于势博弈的改进的分布式缓存方法同基准算法做仿真比较,验证了算法的性能。最后,在考虑F-AP并未事先得知任何用户或者网络信息的前提下,研究了基于强化学习的分布式边缘缓存方法,以最大化长期的缓存命中率。首先建立系统模型用于将F-AP的缓存问题重构为多代理的强化学习过程。其次,给出基于两阶段学习的强化学习算法,并进一步证明算法的收敛性、稳定性以及最优性。最后,通过仿真验证算法的收敛性,并与先进先出缓存(First In First Out,FIFO)、最少频率缓存(Least Frequent Used,LFU)、最近最少缓存(Least Recent Used,LRU)等经典内容替换算法进行性能比较,进一步验证算法的优越性。
其他文献
卫星通信在应急通信、地面蜂窝覆盖以外区域的通信及空中和远海通信方面具有无可替代的地位。与此同时,5G网络的出现和星地一体化架构的引入将在不久的将来极大地改变卫星通信的角色。更高速率和更高系统吞吐量的持续需求推动了高通量卫星的发展。其关键技术之一是多波束传输技术。通过采用点波束,能够大幅度提高天线增益,以支持小型卫星用户终端。同时不同点波束之间可以进行频率重用,提高了频带的利用率,并提高系统容量。但
随着移动通信技术的高速发展,面向高速率、低时延、大连接无线数据业务的第五代移动通信(The 5th Generation,5G)应运而生。然而,在信息速率快速提高、连接数量大幅上升的同时,通信设备的能量消耗也随之不断增加。因此,通信系统中的能效问题变得日益重要。鉴于此,本文分别从基站侧和终端侧两方面对高能效5G移动通信技术开展研究。在基站侧,本文通过设计基站波束成形方案,引入功率再利用机制,降低并
智能设备和高速率应用场景(例如在线游戏和高清视频)的快速增长对未来的无线通信提出了更高的速率需求。为了应对这种挑战,MIMO、波束赋形、移动边缘计算等技术被提出来解决用户的需求,人们也对具有广泛带宽的毫米波频段很感兴趣。同时,如何设计可靠且有效的资源分配算法来最大化系统容量,或是最小化系统总能耗将也成为更值得深入研究的问题。本文的主要内容归纳如下:1.考虑一个在工作于毫米波频段的切换波束MIMO-
VLC是一种通过调制可见光来传输数据的通信技术,由于其频谱资源丰富且无需授权、绿色节能、对人体无害、安全性高、成本低以及干扰小等优势引发了学界和产业界的密切关注。本文围绕MIMO-VLC系统中的空间调制,研究了以下四个问题:广义空间调制符号集的设计、广义迫零预编码的优化、联合预编码与均衡、成像与非成像接收机中速率匹配下的预编码与均衡的联合优化,具体工作如下:一、研究了MIMO-VLC系统中采用GS
无线自组网以其组网快速、扩展灵活、稳定抗毁等突出特点而得到研究领域和应用行业的广泛而积极地关注。现有的无线自组网应用系统在无线传输性能、组网节点规模、环境普适性能及网络移动应用等能力与性能上尚有诸多不足或欠缺,无法满足各种各类应用的多样需求。针对相关行业的具体应用目标要求,论文就研发具有传输速率高、延时小、支持节点移动的新型高性能无线自组网开展了相关具体技术研究、设计与实现开发工作。论文工作从实际
随着移动通信技术的发展,物联网等产业对移动通信终端的定位需要在不断提升,公共安全对位置信息的需求也逐步提高,面向移动通信技术的无线定位需求带来了新的研究热点。因此,本文主要研究面向移动通信终端的非盲DOA估计方法,深入研究了非盲DOA估计方法并进行改进,对基于第三方接收机的移动通信终端上行信号的非盲DOA估计算法进行了设计及改进,并重点针对LTE-A上行信号进行了算法验证及实现。本文的主要工作如下
随着5G技术日臻成熟,基于大规模MIMO的无线通信专网应用也就成为新的研究需求。5G专网的基站覆盖范围要求远大于普通商用5G蜂窝移动通信系统,工作在郊区、海岛、山区等应用场合,支持高移动性,因而信道的时延扩展较大,最大多普勒频偏也较大。本文针对5G专网的需求特点,研究确定适用于5G专网的大规模MIMO下行链路SDMA预编码及检测算法,并进行FPGA硬件实现形成IP核。本文首先进行大规模MIMO下行
低密度奇偶校验(LDPC)码是一种线性分组纠错码,由于具有逼近Shannon信道容量的特点,因而得到了广泛重视与研究。本文针对LDPC码校验矩阵的构造与编码,以及置信传播(BP)译码算法和动态调度(IDS)译码算法进行了研究与改进,主要工作如下:一、研究了基于Fibonacci数列的改进QC-LDPC构造与编码方法。在介绍LDPC校验矩阵的构造方法和基本的编码方法的基础上,提出了基于Fibonac
室内可见光通信(VLC)的照明、信息传输以及光功率传输的三重作用使其成为无线携能通信中的重要内容之一。本文以室内可见光通信为背景,结合了物理层安全和能量传输的两个方面,研究了保密容量(SC)和能量收集(HE)之间的权衡问题。另外,针对系统中终端随机分布这一更为实际的场景做了进一步分析,并提出了改进系统安全传输性能的方案。具体可以概括为:一、保密容量和能量收集之间的权衡问题研究:考虑了一个由发射机,
随着无线通信业务需求的日益增长,大规模多输入多输出(MIMO,Multiple Input Multiple Output)技术得到了广泛的关注。在大规模MIMO技术中,基站配备数量众多的天线,同时服务大量用户终端,可有效提高系统频谱效率以及传输可靠性。大规模MIMO无线传输性能与信道估计性能密切相关,本论文主要研究基于信道稀疏表征的大规模MIMO上行信道估计方法。首先,分别研究窄带大规模MIMO