基于QoS度量的移动认知网络路由决策

第1章绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 研究背景及意义 (2)

1.2.1 认知无线电 (2)

1.2.2 认知无线网络 (3)

1.2.3 移动认知网络 (4)

1.3 认知无线网络的相关技术 (6)

1.3.1 频谱感知 (6)

1.3.2 频谱共享 (7)

1.3.3 网络连通性 (7)

1.3.4 拓扑控制 (8)

1.3.5 网络路由 (9)

1.4 论文的主要工作及创新点 (12)

1.5 论文的结构及内容安排 (14)

第2章多参数的移动认知网络模型 (16)

2.1 引言 (16)

2.2 网络模型 (18)

2.3 本章小结 (21)

第3章移动认知网络的连通性研究 (22)

3.1 引言 (22)

3.2 系统模型 (23)

3.2.1 随机路点移动模型 (24)

3.2.2 无线信道模型 (24)

3.2.3 网络模型 (24)

3.3 连通性分析 (26)

3.3.1 PUs不工作时的连通性 (27)

3.3.2 PUs工作时的连通性 (28)

3.4 仿真与讨论 (31)

3.5 本章小结 (35)

第4章基于局部拓扑控制的认知路由算法研究 (36)

4.1 引言 (36)

4.2 认知网络模型及相关定义 (38)

4.2.1 认知网络模型 (39)

4.2.2 认知网络功耗模型 (39)

4.2.3 相关定义 (40)

4.2.4 认知网络链路可利用时间预测 (41)

4.3 局部认知拓扑控制路由算法 (44)

4.3.1 联合链路代价计算 (44)

4.3.2 信息的获取 (45)

4.3.3 拓扑的构建与优化 (45)

4.3.4 路由选择 (45)

4.3.5 算法复杂度及实例 (46)

4.4 仿真结果与分析 (48)

4.5 本章小结 (54)

第5章基于中断概率的认知路由算法研究 (55)

5.1 引言 (55)

5.2 系统模型 (57)

5.3 中断性能分析 (60)

5.3.1 端到端的中断概率 (60)

5.3.2 网络路径选择 (64)

5.4 仿真结果分析 (65)

5.4.1 中断概率分析 (65)

5.4.2 路径选择分析 (70)

5.5 本章小结 (73)

第6章总结与展望 (74)

6.1 论文总结 (74)

6.2 研究展望 (76)

参考文献 (77)

攻读博士期间取得的科研成果 (88)

相关术语及缩略语 (90)

致谢 (91)

基于QoS度量的移动认知网络路由决策第1章绪论

第1章绪论

移动认知网络是一种融合了认知无线电（Cognitive Radio, CR）技术与移动自组织网络技术的新型网络。在无线通信技术的飞速发展中，它的出现为解决频谱资源分配不合理和利用率低的问题提供了思路。但是，这种网络的网络架构及网络制式都不同于传统的无线自组织网络，必须在现有通信技术的基础上，另辟蹊径研究移动认知网络路由技术。由于移动认知网络的连通性和拓扑结构具有动态变化的特点，所以信息传输很容易被中断。而网络的连通性、网络的拓扑结构以及网络的中断性能对网络的路由选择起着至关重要的作用。因此，本文从以上几方面深入探索网络的性能及路由。本章首先介绍本文工作的研究背景。接着介绍认知无线电和认知网络的相关概念及关键技术。其次介绍认知网络路由技术的研究情况。最后，介绍本论文的主要工作及创新点，并给出本论文的组织结构及内容安排。

1.1 引言

随着高速宽带无线通信技术的飞速发展，未来通信网络将是一个泛在、异构的网络模式，具有自我配置、自我优化和自动学习的能力。可以看出，未来通信网络向着认知网络发展将是通信技术发展的一个重要方向。与此同时，频谱资源紧缺问题变得越来越突出，尤其是无线局域网无线个域网的出现，使得采用无线方法接入互联网变得很普遍。而无线局域网无线个域网大多使用的是非授权的开放的工业、科学和医药（Industrial, Scientific and Medical，ISM）频段，这就使得这些ISM频段占用拥挤。而大部分授权频段则经常空闲，3GHz以下授权频段的平均频谱利用率只有5.2%[1]。这说明在目前这种频谱资源固定分配的模式下，某些部分的频谱资源相对紧张，但承载的业务量极大，而相当数量的授权频谱资源的利用率却非常低。因此，原有的传统频谱分配理论及技术已经无法适应也无法满足各类无线网络的不断产生、飞速发展以及共存互融。认知无线电技术被称为未来最热门的无线技术，它通过对授权频谱进行“二次利用”，为缓解频谱资源紧缺与日益增长的无线业务需求之间的矛盾开辟了一条新的路径。对有效解决有限的无线资源条件下提高频谱资源利用率这一通信难题有着优越的和不可替代的意义。