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蜂窝移动通信系统中RAN QoS研究

作　者: 罗长远
导　师: 冉崇森
学　校: 中国人民解放军信息工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 移动通信系统呼叫准入控制带宽分配调度自动请求重传 TCP RLC 衰落信道
分类号: TN929.5
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

在移动通信中,随着新型移动多媒体业务的不断涌现,如何在有限的无线频率资源上提供满足人们需求的宽带移动多媒体业务,对移动通信技术的发展提出了巨大的挑战。现存的移动通信必须向着能够支持更高速率多媒体业务的移动通信系统发展,移动通信网中的服务质量(QoS)直接决定了移动网络的可用性和实用性,现阶段Internet上的服务质量问题研究已经达到了相当的水平,而移动网络在这方面还刚刚起步,是一个急需研究的课题。本文分析和探讨了蜂窝移动通信系统中无线接入网(Radio Access Network,RAN)的一些与无线多媒体业务服务质量相关的几个关键问题。其中包括影响连接级QoS的呼叫准入和切换问题;影响分组级服务质量和服务效率的无线分组调度问题;以及影响系统端到端的服务质量的无线TCP增强及其与链路层联合优化等相关问题。具体包括: (1) 为了适应无线网络对多媒体业务服务质量的需求,根据无线网络的多媒体业务特征,提出了一种支持动态带宽分配的无线多媒体业务的呼叫准入策略。通过对该策略进行数学模型分析和数值仿真,结果表明,该策略在小区带宽紧张时,通过降低可变带宽业务的业务带宽,能有效降低用户呼叫阻塞概率和中断概率;在小区带宽有剩余时,可以通过增加可变带宽业务的服务带宽来提高资源利用率。另外,可变带宽业务还能够灵活地借用为越区切换用户预留的带宽资源,充分地利用系统资源。 (2) 由于传统的软切换技术是在理想化条件下的模型,在现实环境的一些特殊情况下,不利于高效的利用信道资源,我们针对这些特殊情况提出了基于移动台的移动方向和移动速率来进行用户软切换呼叫接入的策略,并建立数学模型进行了分析。分析结果表明该策略在系统软切换呼叫到达强度较高时,不仅仅扩大了系统容量而且从整体上提高了系统软切换的服务质量。 (3) 提出了一种支持时延限制的无线多媒体流公平调度算法,算法根据无线信道的服务质量,动态调整连接的业务速率。在相对较差的信道质量下,采用低业务速率来减少由于误码和重传带来的资源浪费。而在信道恢复到较好质量时采用高业务速率来保证终端的流量、延迟和丢包率等QoS应用需求。并根据各个业务请求的时延因子的大小来公平地进行带宽补偿和再分配。该调度算法的目的并不在于单纯追求整个系统的吞吐量达到最大,而是在于保证各个连接的预约带宽和时延前提下去追求整个系统的吞吐量。对时延敏感的流和对差错敏感的流,能做到区别补偿调度,满足

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摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-27
  §1.1 无线移动通信网络概述  8-13
    1.1.1 无线移动通信网络发展  8-9
    1.1.2 UMTS网络体系结构  9-10
    1.1.3 WCDMA空中接口协议栈  10-13
  §1.2 无线接入网中多媒体业务的QoS概述  13-25
    1.2.1 UMTS系统中QoS的结构  13-15
    1.2.2 UMTS的QoS分类及其特性  15-17
    1.2.3 无线网络中决定QoS的网络要素  17-18
    1.2.4 无线接入网中多媒体业务QoS的关键问题与研究现状  18-25
  §1.3 论文的主要工作和内容组织  25-27
第二章支持动态带宽分配的无线多媒体业务呼叫接入策略  27-40
  §2.1 引言  27-29
  §2.2 支持动态带宽分配的呼叫接入策略描述  29-30
  §2.3 系统性能分析  30-34
    2.3.1 业务模型  30-32
    2.3.2 系统性能参数  32-34
  §2.4 仿真结果比较  34-38
  §2.5 小结  38-40
第三章基于终端移动速度和移动方向的软切换接入策略  40-49
  §3.1 引言  40-42
  §3.2 系统模型  42-44
    3.2.1 基于移动速度和移动方向的软切换接入策略描述  42-43
    3.2.2 软切换区域及快慢速用户划分  43-44
  §3.3 系统性能分析  44-46
  §3.4 仿真与数值分析  46-48
  §3.5 小结  48-49
第四章有时延限制的无线多媒体分组公平调度策略  49-62
  §4.1 引言  49-50
  §4.2 无线蜂窝环境中分组调度模型及其特点  50-53
    4.2.1 无线分组调度模型  50-51
    4.2.2 无线分组调度的特点  51-53
  §4.3 动态速率调整  53-56
  §4.4 额外带宽的分配  56-57
  §4.5 补偿模式  57-59
  §4.6 数值结果与讨论  59-60
  §4.7 小结  60-62
第五章基于模糊逻辑的无线链路层重传控制策略  62-75
  §5.1 引言  62-66
    5.1.1 影响无线网络中TCP性能的主要因素  62-63
    5.1.2 无线环境下TCP增强相关技术  63-66
  §5.2 WCDMA中RLC层的错误恢复机制及实现  66-69
  §5.3 自适应的重传纠错和主动丢弃策略  69-72
    5.3.1 变量模糊化  69-70
    5.3.2 模糊规则和输出计算  70-72
  §5.4 性能仿真  72-73
  §5.5 小结  73-75
第六章 TCP/RLC协议在相关信道模型下的性能分析  75-86
  §6.1 引言  75-76
  §6.2 无线信道模型  76-77
  §6.3 RLC协议层退避延缓发送模型及性能分析  77-78
  §6.4 TCP性能分析模型  78-84
    6.4.1 TCP协议及其拥塞控制简介  78-80
    6.4.2 相关错误信道下的TCP模型  80-81
    6.4.3 性能分析  81-84
  §6.5 数值分析及性能比较  84-85
  §6.6 小结  85-86
第七章结束语  86-89
致谢  89-90
参考文献  90-98
作者在博士学习期间撰写的学术论文  98
作者在博士学习期间参与的项目  98

蜂窝移动通信系统中RAN QoS研究

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