异构网络融合场景下的联合资源优化分配模型及算法研究

Heterogeneous multi-access network fusion is the development trend of wireless communication. Radio resource joint optimization allocation is one of the key problems to be studied in heterogeneous network fusion. The project aims to explore the basic methods and the key technologies of radio resource optimization allocation in heterogeneous network fusion scenario, design optimal allocation models and the corresponding intelligent optimization algorithms for different radio resource , and establish the theory framework and technology system of joint radio resources optimization in heterogeneous network. The specific content and objectives of this project are as follows: The radio resources of the heterogeneous network will be regarded as research object, the vector space model of resources will be designed, the space characteristics of generalized resources vector will be analyzed, the unified characteristics description and express method of joint radio resources will be designed. The base station joint location multi-objective optimization model, the joint dynamic spectrum allocation multi-objective optimization model, and the joint session admission control multi-objective optimization model will be proposed, the corresponding multi-objective optimization intelligent algorithms for different radio resource optimization model will be given. The outcome of the project is expected to effectively promote the development of joint resource optimization techniques of heterogeneous network. It has important theoretical and practical significance to improve the overall utilization of radio resources of the heterogeneous wireless network. The outcome of the project will be validated and applied in the heterogeneous network system of Zhongyuan economic zone, so as to alleviate the contradiction between the wireless business needs brought about by the construction of Zhongyuan economic zone and the shortage of radio resources.

异构多接入网络融合是无线通信发展的趋势，无线资源联合优化分配是异构网络融合要研究的关键问题之一。本项目旨在探索异构网络融合场景下无线资源联合优化分配的基本方法及关键技术，拟建立不同无线资源的优化分配模型及相应的智能优化算法，构建联合无线资源优化的理论架构与技术体系。拟研究的具体内容及目标：以异构网络的联合无线资源为研究对象，构建矢量资源空间模型，分析广义矢量资源的空间特征，给出无线资源的特征描述及表达方法；设计异构网络融合场景下的基站联合选址多目标优化模型、联合式动态频谱分配多目标优化模型和联合会话接入控制多目标优化模型，并给出其相应的多目标优化智能算法。项目预期成果能有效推动异构网络联合资源优化技术的发展，对提高异构网络无线资源的整体利用率具有重要的理论及现实意义。项目研究成果将在中原经济区异构网络环境下进行验证及应用，以缓解中原经济区建设产生的大量无线业务需求与无线资源紧缺之间的矛盾。

未来无线通信网络将是各种无线接入技术并存、协同工作、支持终端无缝移动性的融合网络。无线资源的紧缺成为制约通信网络进一步发展的瓶颈。无线资源是有限的，而业务需求则是无限增长的。解决无线资源紧缺问题的基本思路: 通过对资源进行整合优化，缩减不必要的资源浪费，提高资源利用率。因此，本项目针对异构网络融合场景下矢量资源空间模型、无线资源联合优化分配的基本方法、资源分配模型及智能求解算法等内容开展了研究工作。.在无线资源空间建模方面，本项目主要开展了以下研究工作：提出了统一的资源特征描述、表达方法和资源矢量空间模型，用广义矢量资源空间网格中的矢量来表示无线资源和用户需求；依据资源分布，建立了资源使用约束条件；将矢量资源划分为可用矢量资源、已用矢量资源和禁用矢量资源，从而把资源使用的决策转化为可用矢量资源和资源需求矢量匹配的过程。.在联合式基站选址优化方面，本项目主要开展了以下研究工作：对无线通信网络的基站选址优化问题进行了研究，构建了基站选址优化模型，并给出了优化方案；综合考虑影响异构多网络融合场景下基站选址问题的相关因素（例如信号覆盖率、基站建设成本、基站维护成本等），建立了联合式基站选址优化模型，并给出了联合式基站选址优化方案；从“智能式选址优化，降低选址成本，提高选址效率”和“对站址资源进行联合优化，提高基站站址的利用率”两个方面，解决异构网络融合场景下的基站选址问题。.在联合式动态频谱分配方面，本项目主要开展了以下研究工作：首先研究了同构网络中的动态频谱分配问题，提出了一种以最大化网络收益为目标的频谱分配方案；从提高整个异构网络系统的频谱资源利用率角度出发，考虑了网间和网内频谱资源协同分配优化问题，构建了一个与时间有关的双层优化模型，给出了一种联合式动态频谱分配方案，对未来的绿色通信提供了有力支持。.在联合会话接入控制方面，本项目主要开展了以下研究工作：研究了异构网络的联合会话接入控制模型、联合会话接入控制算法、接入选择策略等；把异构网络联合会话接入控制问题建模为多目标优化问题，把接入带宽资源的利用率作为一个优化目标，把用户会话接入阻塞率作为另一个优化目标，所设计的会话接入控制算法在阻塞率和频谱效用之间能够获得更好的性能折中，同时兼顾各个无线接入网络之间的负载均衡性。