可见光通信与WiFi异构网络联合资源分配策略及切换机制研究

The next generation high speed WLAN aims to realize high data rate by developing new spectrum resources, and effectively improve the performance of heavy load networks. Visible light communication provides a high capacity solution to alleviate the wireless spectrum crunch. This project aims to address the challenge of resource management in heterogeneous VLC and WiFi networks, focusing on the network resource allocation and handover scheduling. The joint resource allocation technique in hybrid VLC and WiFi system will be studied, for optimal resource assignment scheme. Then, the joint handover scheme for the hybrid networks will be designed, especially flexible and simple handover decision algorithm. Finally, the heterogeneous networks based on the joint handover scheme will be experimentally demonstrated. The proposed novel indoor network is expected to satisfy the large-capacity communication needs of population-intensive areas and provide new exploration for the last mile.

下一代高速无线局域网希望通过开发新的频谱资源进一步提高传输速率，有效提升室内外密集网络部署环境下的性能。可见光通信为无线局域网络的“频谱紧张”、“深度覆盖”等问题提供高速大容量的解决方案。本项目针对可见光通信与WiFi异构融合网络中亟待解决的资源管理问题进行研究，将异构网络的资源管理问题转化为资源分配和切换调度两个子问题。主要研究内容为：研究可见光通信与WiFi异构网络的联合资源分配策略，获取最优化的资源调度方案；提出可见光通信与WiFi异构网络的联合切换算法，解决高灵活性、低复杂度的切换判决方案这一难点问题；并对采用联合切换算法的可见光通信与WiFi异构网络进行实验验证。本项目构建的新型室内网络能够满足人口密集区大容量的通信需求，为“最后一公里”的实现提供新的发展方向和动力。

本项目主要讨论构建可见光通信（VLC）与WiFi的异构网络，为实现室内高速通信与无缝覆盖，主要进行两个关键问题研究（1）VLC与WiFi异构网络的资源分配算法的研究；（2）异构网络的垂直切换相关研究。主要创新点以及研究成果：本项目首先提出建立分布式联合资源管理系统模型，针对单系统资源管理提出两个符合基本假设的资源管理分配策略。通过搭建仿真环境，得到最优的资源管理分配策略，并使用最优算法仿真联合资源管理分配系统，得到异构网络资源调度方案，以最大公平性将带宽分配给访问网络的用户。此外选择比例公平算法（PF算法）作为基础，改进并设计出适合的算法，提高在不同区域内用户获得资源的能力，提高资源的利用率，并与现阶段已有的调度资源算法进行对比发现性能良好，最后由于不同技术组成的异构网络在接入技术、覆盖范围、业务类型等方面有很大不同，使得传统的水平切换技术无法解决异构网络的移动性管理问题，因此对切换研究尤其重要，本项目设计基于模糊逻辑的切换算法, 根据网络服务质量（QoS）得分进行切换，此研究表明VLC与WiFI异构网络在未来有着良好的发展。