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1、华中科技大学 博士学位论文 移动通信网络社会行为关联优化研究 姓名：王浩 申请学位级别：博士 专业：通信与信息系统 指导教师：黄本雄 2010-05 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 在 3G 网络向 LTE、4G 网络演进时，为构建具有网络异构化、服务泛在化、数 据多元化等特征的新一代移动通信网络，必须以 2G 网络为基础，业务融合为目标， 构建为用户行为服务的移动通信网络。针对目前移动通信网络中服务于社会属性的 网络优化工作和更进一步实施 LTE、4G 网络的构建工作，通过对移动用户的社会行 为分析，为移动通信网
2、络建设中网络行为建模和网络优化两个重要课题进行探讨， 从而推动移动通信网络研究的发展。在移动通信社会行为管理优化的体系平台下， 通过用户的社会行为数据优化当前移动通信网络中的热点覆盖、拥塞控制等问题是 解决网络质量与用户感受间差异性的必要方法。 本论文所开展的研究工作包括三大部分，一是通过采集和分析移动网络中具有 用户行为特征的数据，通过用户数据快速定位分析、时间轴的比对分析，研究网络 中存在的社会特征，二是在对用户行为特征数据进行数学建模，形成对用户行为的 统计特性、自组织网络中路径选择参数、以及作为网络拥塞控制中丢包率与平均队 列长度的关系模型，三是讨论移动通信网络中考虑可变区域代价的呼叫
3、控制（CAC） 方法及非线性动力学拥塞控制方法。主要包括以下内容： （1）研究移动通信网络的社会行为研究方法，是由复杂社会行为的数据采集、 感知、分析，形成社会行为分析的目标和方向，从而改进移动网络规划和优化的过 程。构建移动通信网络社会行为关联体系，为使移动网络成为服务于用户行为，又 由用户的行为形成统计数据，反馈控制于网络中影响拥塞、提高 QoS 的直接参数。 （2）通过采集和解析网络用户实时发送的网络测量数据（MR） ，并由这些数据 进行定位和时间关联，得到用户在通话行为中所形成的统计参数，从而分析出整个 网络承载用户分布和用户感受的特征数据，给出改进和优化网络的标志性参量，为 提供进一
4、步研究网络社会群体行为的模型基础。采用 MR 网络采集方法得到用户数 据，通过接收电平、时间提前量、时间戳等参数提出的快速定位算法，还可以作为 一种广泛使用的无线定位方法。 （3）通过对用户行为数据进行数学建模，建立复杂网络的无标度集聚子模型， 并分析该模型的度分布、度相关性的稳定性从而得到移动网络的发展演进过程。 （4）研究区域代价可变策略下对用户行为的影响，建立用户行为的效用方程， 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 II 通过调整用户在热点区域内的通信代价，降低业务的阻塞率和掉话率，提高用户对 网络的使用效率，以提高 QoS 的
5、方法。 （5）研究在以数据业务为主的网络条件下的网络拥塞模型，提出可控丢包方式 提高网络吞吐量算法，并提出一种闭环的拥塞控制方法。 移动网络开始呈现边缘化的趋势，标志着移动下一代网络时代的开端，那么， 支持群移动的网络行为将成为移动网络的研究热点。考虑移动用户在网络中的相互 关系，这样建模和优化网络能够使网络服务适应于用户的业务需求。 本文围绕以上五个问题展开，通过数据获取、网络行为建模、关联优化方法几 个方面的研究，详述了网络用户行为与网络优化的相互作用关系。 提出了快速的移动用户位置信息获取方法，适合于其他网络配合蜂窝网络进行 数据融合定位，使资源开销更小而定位精度更高，同时，也为进一步分
6、析网络社会 行为的数据重现带来方便。 提出了网络集聚模型描述网络中用户的移动性和网络向无标度性演化的过程。 提出了区域代价可变的呼入控制方法改善网络热点覆盖下的忙时拥塞问题。 建立网络数据业务的拥塞模型，采用平均的队列长度来反馈控制网络的拥塞程 度，并提出网络拥塞控制系统的稳定性条件。 本文通过一系列的数据采集、数据分析、数据融合、数学建模、算法改进、仿 真比较，以及在此思路下的案例分析，得到了在当前网络条件下基于用户社会行为 的分析结论。 本研究系移动通信网络学科所亟待解决的移动网络构建与设计优化问题，所激 发的探索类课题，论文的研究工作有助于未来移动通信网技术的发展，突破制约移 动通信系统
7、建设的“瓶颈”问题，具有一定的理论前瞻性和实际应用意义。 关键词关键词： 移动通信网 混合网络 无线定位 网络设计 网络优化 社会行为 联合优化 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 III Abstract When the 3G network is developing into LTE, 4G network , in order to build a new generation mobile communication network characterized with heterogeneous, ubiquitous
8、service, data diversity and so on, we must take the 2G network as the basis and consider business integration as the goal. Under the support of National Natural Science Foundation project “Research on dynamic coacervate mobile network model with the Support of group properties“ and National science
9、and technology significant and special project “Opening Research on Critical Technology of Broadband Mobile Business “, this sbuject will mainly concern on network optimization work based on social attributes in current hybrid network and the further implementation of the construciton of LTE and 4G
10、network. Through the analysis of social behavior of mobile users, we will discuss about network design and optimization in mixed network construction which will promote the development of research on mobile communication networks.In this paper, the research work carried out include the following: (1
11、) The analysis of complement among various wireless access technologies ,including: 2G/3G cellular networks GSM, WCDMA, CDMA2000, TD-SCDMA which China possesses independent intellectual property rights , Wireless MAN / LAN / area networks Wimax, Wi - Fi, Bluetooth, other types of sensor networks, sa
12、tellite networks, IMT-Adance, LTE and other evolving networks etc Although the modulation, frequency range and coverage areas of access networks are different which makes certain technical difficulties for business integration, the business behavior happened from a users point of view is full of soc
13、iality. Therefore, especially in the hybrid network conditions, pre-estimation of the users mobile range and business scope will bring versatility and compatibility for the allocation of resources to the hybrid network. (2) Study on hybrid networks wireless location technology. At present ,there are
14、 two types of Wireless location methods , GPS satellite positioning and GSM cellular networks positioning which reduce the system cost of location-based services and bring into multi-network co-location methods to improve positioning accuracy as much as possible. During the study of social behaviour
15、 of mobile users, the user business starting time, location and business type are the major research data objects, in which the time and business type in the measured data with time stamp and the flag bits can restore the single parameter while the location information must be obtained through the c
16、alculation of other 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 IV parameters. Therefore, using the data joint calculation collected in the hybrid network to realize wireless positioning is necessary. (3) Under the hybrid network environment, the mothods of network design and optimization, for different formats of heterogeneous networks, are various. In general, the independent optimization of different networks is the main access to achieve their overall network optimization, which led t
