基于Dueling-DQN的异构无线网络垂直切换算法研究

针对当前异构无线网络中切换算法考虑的服务质量指标较少,用户频繁切换愈加严重的问题,提出了基于主客观加权与改进的深度强化学习相结合的异构无线网络垂直切换方法。首先,提出了一种支持异构无线网络的软件定义网络架构;其次,提出了主客观加权相结合的属性加权算法;最后,将网络选择问题利用改进的Dueling-DQN方法解决。仿真结果表明,本文所提算法在不同用户类型网络下切换次数分别减少了11.25%,13.34%,18.76%,13.75%,吞吐量提升了16.64%。因此本文所提算法有效避免了乒乓切换,减少切换次数并且提升了吞吐量。

舰船异构无线网络的自适应业务网关设计

针对舰船异构无线网络难以实现互联互通、网络资源利用率低的问题,文中设计了一种用于舰船异构无线网络的自适应业务网关。网关包括业务接口模块、网络接口模块、数据转发模块和网络接入选择模块四部分,其中网络接入选择算法作为网关的关键,负责为具有不同特性的业务自适应匹配最佳网络接入。文中提出了一种混合型网络接入选择算法用于自适应业务网关,算法综合单一网络接入和多网并行传输的网络接入选择算法,根据业务带宽需求灵活选择算法,为业务匹配最佳网络。仿真结果表明,相比于传统算法,该算法的业务选网成功率和业务满意率均有一定程度的提升。

异构无线网络的可靠传输方法

针对目前常用的应用层文件可靠传输方法无法满足异构无线网络中文件可靠传输需求的问题,提出一种适应异构无线网络文件可靠传输的软件架构。该软件架构包含业务感知、网络感知和传输控制,其中传输控制是该软件架构核心。传输控制通过优先级调度、拥塞控制、可靠传输、断点续传等策略,对不同业务属性的业务作出全面、精准的管控与控制决策,使得不同业务能通过适合其业务特性的传输处理方式进行处理,提高网络整体利用率,在网络丢包率达到10%的无线网络,传输相同大小的文件,传输时间最多为通用应用层传输协议的50%,极大提升用户体验。

异构无线网络中基于非合作博弈论的资源分配和接入控制

对异构无线网络中无线资源分配和呼叫接入控制进行研究.基于非合作博弈理论,提出了不同无线资源的带宽和连接数量分配的理论模型.结合网络连接的效用函数,对非合作博弈的无线资源分配中的纳什均衡点的存在性和唯一性进行论证.而且,进一步对业务量与阻塞率之间的关系进行分析,提出了能够保证通信可靠性的接入控制算法.仿真结果表明,基于非合作博弈论的无线资源分配机制能够有效地解决带宽和连接数量的分配问题,并能在整体上保证分配的合理性和公平性.接入控制算法根据需要能够动态地调整在某一区域分配的连接数量,从而保证通信的可靠性.

异构无线网络中基于SINR和层次分析法的SAW垂直切换算法研究

B3G或者4G无线网络体系致力于集成各种异构无线接入网络,其中一个主要的设计课题是支持垂直切换的研究。该文将多属性QoS考虑在内,针对各业务特点,提出一种基于SINR(信干噪比)和层次分析法(AHP)的SAW(简单加权法)垂直切换算法(SASAW)。它综合考虑SINR的影响以及要获得同等数据速率情况下,目标网络需要的等效SINR数值、用户通信代价、网络可用带宽等来构造属性矩阵做切换判决。为了评估性能,考虑3GPP定义的4类业务,利用层次分析法中的特征向量法来决定各个QoS属性之间的权重关系,构造比较判决矩阵并检验其一致性;根据判决矩阵,利用特征根法获得权重向量;最后根据属性矩阵和权重向量,利用SAW垂直切换算法进行判决。通过对算法的通过率、丢话率、垂直切换次数、平均用户代价等的性能比较,结果表明该文提出的算法能够根据各业务特点综合考虑各属性间关系,获得优良的系统性能。

基于模糊神经网络的异构无线网络接入选择算法

针对现有异构无线网络基于模糊逻辑及神经网络的接入选择方法未能合理考虑网络负载状况的问题,提出一种基于RBF(径向基函数)模糊神经网络的接入选择方法。该方法以可接入网络的接入阻塞率相等为模糊神经网络参数强化学习的目标,对网络负载程度具有很好的动态适应性,实现了智能化的接入判决。仿真结果表明,该方法能有效均衡异构无线网络间的负载,保障实时与非实时业务的QoS,并且相对于负载均衡算法(MLB算法)降低了网络的接入阻塞率。

异构无线网络中基于Stackelberg博弈的分布式定价和资源分配算法

针对异构无线网络资源管理问题,结合多主多从Stackelberg博弈模型,提出了一种同时满足网络运营商和用户效用最大的异构无线网络定价和资源分配方案。首先设计了一种基于收益和花费的移动用户效用函数,并证明在运营商的价格确定后,效用函数满足凹函数的条件,保证了移动用户间非合作博弈的纳什均衡点存在。为了获取移动用户的最优带宽策略和运营商的最优价格策略,提出了一种分布式迭代算法。最后通过仿真实验取得了参与者的最优策略和子博弈完美纳什均衡。

基于公钥的可证明安全的异构无线网络认证方案

该文针对3G-WLAN异构网络的接入安全,对异构网络的实体进行抽象,建立了一种通用的认证模型。在该模型的基础上,利用Canetti-Krawczyk(CK)模型设计了一种新的接入认证与密钥协商方案。该方案利用公钥基础设施分配公钥,简化接入端服务器和归属端服务器间的认证过程和认证信息;利用椭圆曲线密码机制,减少了移动终端的认证计算量;最后利用CK模型对提出的协议进行了形式化分析和证明。分析表明该方案是安全有效的。

基于组合权重的异构无线网络选择算法

针对异构网络环境下网络选择算法采用单一方法确定判决指标权重存在的片面性问题,提出了基于组合权重的异构无线网络选择算法。首先根据用户需求建立判决矩阵,并进行层次分析,得到各判决指标的主观权重,同时对判决指标进行熵值处理,得到其客观权重;然后对主客观权重进行博弈均衡,确定指标的组合权重;最后对备选网络进行灰色关联分析,并运用组合权重对关联系数进行加权排序,得到最优接入网络。仿真实验证明:该方法能综合考虑多种接入判决指标,提高了异构网络中多模终端选择网络的准确性。

异构无线网络中基于标识的匿名认证协议

针对异构无线网络中的认证协议的安全问题,提出一种基于CPK算法和改进的ECDH算法的双向认证和密钥协商协议,引入用户的临时认证身份和临时通信身份实现用户的身份匿名;提出采用临时通信身份有序对防止重认证过程中的重放攻击,并且在协议设计中规避了密钥泄漏带来的风险。分析表明该协议具有身份认证、会话密钥安全、匿名性等安全属性。

异构无线网络中多模终端多接入选择机制研究

为进一步提升多模移动终端的传输性能和服务连续性,设计了一种利用异构无线网络多无线传输分集进行多网络同时接入和并行传输的多模终端多接入选择机制,该机制应用指数平滑方法处理已测量参数;使用状态转移模型管理终端多个网卡的接入选择策略;采用效用函数动态平衡终端功耗与传输速率。仿真结果表明与传统切换式接入选择相比,所提出的方法显著减少了不必要的接入重选次数,并在保证终端功耗与吞吐量的前提下提高了传输能效。

IP流分流的异构无线网络负载均衡

针对传统异构无线网络硬负载均衡方法业务阻塞率较高的问题,根据软负载均衡方法,提出了异构无线网络中基于IP流分流的负载均衡算法.该算法通过数值分析得到最佳分流比率,在用户请求网络接入或切换时,根据最佳分流比率将用户业务分成子流,并把各子流接入或切换到相应网络,保证了网络间的负载均衡.仿真结果表明,所提算法相对于传统的硬负载均衡方法,降低了业务阻塞率和业务丢包率.

安全高效的异构无线网络可控匿名漫游认证协议

分析传统的匿名漫游认证协议,指出其匿名不可控和通信时延较大的不足.针对上述不足,提出异构无线网络可控匿名漫游认证协议,远程网络认证服务器通过1轮消息交互即可完成对移动终端的身份合法性验证,当移动终端发生恶意操作时,家乡网络认证服务器可协助远程网络认证服务器撤销移动终端的身份匿名性.该协议在实现匿名认证的同时,还具有恶意匿名的可控性,有效防止了恶意行为的发生,且其通信时延较小.安全性证明表明,该协议在CK安全模型中是可证安全的.相对于传统漫游机制而言,该协议更适合于异构无线网络.

基于混沌遗传的异构无线网络接入选择策略

为了解决异构无线网络接入选择问题,提出一种基于混沌遗传算法的解决方法.将网络接入选择转换为一个多属性优化问题,利用混沌遗传算法解决全局寻优问题.算法首先通过超混沌系统产生初始种群和混沌扰动向量,对遗传算法进行改进;然后利用混沌遗传算法对适应度函数求解得到网络选择评价指标权重.仿真结果表明,该算法能够使新到达的用户更均匀地分布在各备选网络中,有效降低网络阻塞率并减小各候选网络阻塞率差距,实现网络的负载均衡.

基于粗糙集理论和层次分析法的异构无线网络接入选择算法

针对异构无线网络环境下的基于负载均衡的接入选择算法未能全面考虑判决因素以及合理反映候选网络综合性能水平的问题,利用多属性决策理论提出一种异构无线网络接入选择算法。该算法在满足多属性判决的基础上,采用粗糙集理论和层次分析法确定接入判决指标的主观和客观权重,并通过最小二乘法对主客观权重进行折中选择,判决过程兼顾了网络的综合性能水平和用户的喜好,提高了网络接入选择的准确性和合理性。仿真结果表明,该算法相对于参考算法有效降低了系统阻塞率,并有利于异构网络之间的负载均衡。

异构无线网络中基于马尔可夫决策过程的区分业务接纳控制的研究

对异构无线网络中区分业务类型的接纳控制机制进行研究。分析了语音和数据2种典型业务在CDMA蜂窝网络和WLAN中的容量区域。基于马尔可夫决策过程理论,提出异构无线网络中区分业务类型的接纳控制理论模型,规定了不同类型业务的接纳控制行为并推导了系统状态转移概率。而且,进一步从用户角度对不同类型业务QoS要求和网络状态之间关系进行分析,提出一种基于模糊逻辑的接纳效用评估机制,在保证各类业务接入和切换成功率的基础上,推导出接纳效用最大的最优接纳控制策略。仿真表明,基于模糊逻辑的接纳效用评估能够有效反映网络状态动态变化对接纳控制的影响,最优接纳控制策略在平均接纳效用方面明显优于不考虑业务区分和用户移动性2种接纳控制机制,并且能严格保证各类业务的接入和切换成功率。

异构无线网络用户网络关联优化:一种基于群体博弈的方法

针对异构无线网络(Heterogeneous Wireless Networks,HWNs)负载平衡问题,提出了一种基于群体博弈的用户网络关联方案.首先将HWNs系统用户网络关联问题抽象成一个群体博弈模型,根据用户在网络中得到的收益函数,证明该群体博弈满足势博弈的条件.利用复制动态作为演化动态工具,证明演化的结果最终会收敛到纳什均衡,这个特性确保了每个用户关联到一个效用最优的网络.然后证明纳什均衡点能最大化整个HWNs系统的吞吐量,保证了纳什均衡的有效性.最后,基于复制动态原理提出了用户网络关联算法.仿真实验模拟了用户网络选择过程,得到了均衡点,验证了理论分析的结果.

基于干扰效率多蜂窝异构无线网络最优基站选择及功率分配算法

针对多蜂窝多用户异构无线网络干扰管理和效率提升问题,该文研究了基于干扰效率最大的下行链路基站(BS)-用户匹配和功率分配问题。首先,考虑宏用户和微蜂窝用户的服务质量,将问题建模为多变量混合整数非线性规划问题。其次将原问题分解为基站选择和功率分配两个子问题。针对基站选择问题,利用凸优化问题获得最优基站选择策略;针对功率分配问题,利用二次变换法和Dinkelbach辅助变量法,将功率分配问题转换为凸优化问题求解。仿真结果表明,与现有算法对比,该算法具有较好的干扰效率和干扰控制性能。

基于网格的异构无线网络负载均衡算法

针对目前软负载均衡算法中无线资源统计不具有普适性,未考虑用户业务需求与异构资源单元差异性匹配的问题,根据网格计算的思想,在异构无线网络中提出了基于网格的负载均衡算法。该算法首先将无线资源映射成不同的三维资源单元,每个三维资源单元相当于一个网格。然后将业务分成不同的子业务流(数据包),统一分给不同的网格,实现业务的分布式分流,在保证用户QoS的情况下,实现网络的负载均衡。仿真结果表明:基于网格的负载均衡算法能够较好地均衡异构网络间的负载,降低负载偏离度,提高系统吞吐率。

基于能效的异构无线网络联合切换调度和资源分配算法

在宏蜂窝和微蜂窝并存的异构无线网络中,为了提高系统能效,提出了一种联合切换调度和资源分配(JSRA)算法。首先,利用基于微基站睡眠的集中式切换调度算法(CUSA)来确定用户的关联基站,CUSA将微基站用户全部切换到宏基站是否能减少功耗作为判断微基站睡眠的准则;然后,基站采用基于最优信道质量的子载波分配调整(BCSA)算法为用户分配子载波和传输功率,BCSA算法通过调整最大能效用户和最小能效用户之间的子载波分配,保证网络能效逼近最优解。理论分析和实验仿真表明,同单独考虑用户切换或资源分配的三种算法相比,JSRA算法复杂度偏高,但是在用户数为120时网络功耗最多降低44.4%,用户总速率只比一种对比算法略有下降,最多提升80%,网络能效最多提升200%。实验结果表明,JSRA算法能够有效提高异构无线网络的网络能效。