基于分布式网格的异构无线网络负载均衡方法研究

未来的无线移动通信系统是一种基于全IP技术的无缝融合异构网络。如何可靠而有效地进行负载均衡以达到最大化的利用网络资源，是异构无线网络要解决的关键问题之一。本项目针对异构无线网络中集中式负载均衡可靠性较低和分布式负载均衡资源开销较大的问题，引入资源管理单元将异构无线网络映射成分布式网格，并根据排队理论将用户IP业务流分为多个子流在异构网络中并行传输，提出一种基于分布式网格的负载均衡新方法。项目主要对以下内容进行深入研究：1）网格技术在异构无线网络中的映射方法研究；2）基于排队理论的异构无线网络资源计算方法研究；3）基于分布式网格的负载接入和转移均衡算法研究。本项目从集中式和分布式负载均衡原理出发，在分布式网格中根据排队理论，运用资源管理单元对资源进行组织和调度，从IP流并行传输的角度考虑负载均衡的问题，对下一代移动网络体系标准及演进技术研究具有极其深远的理论意义和研究价值。

本项目针对异构无线网络集中式负载均衡可靠性较低和分布式负载均衡资源开销较大问题，对基于分布式网格的异构无线网络负载均衡方法展开了深入研究，取得的主要成果：1）网格技术在异构无线网络中的映射方法研究方面：利用网格技术在异构无线网络中的映射方法构建了一种分层半集中式网络结构，给出了各功能实体间传递信令的流程，推导出了综合可靠度和信令开销数学表达式。2）基于排队理论的异构无线网络资源计算方法研究方面：提出了基于排队理论的异构无线网络资源计算方法，给出了四维马尔柯夫排队服务模型；构建了二维资源单元分配模型和三维资源单元分配模型，为负载均衡算法研究奠定了理论基础。3）基于分布式网格的负载接入均衡算法研究方面：在异构无线网络环境下，提出了一种基于可变传输单元的接入选择算法，利用二维资源单元计算系统容量，运用排队论建立系统模型，有效地提高了非实时业务性能及系统总资源利用率；考虑到用户的移动性和无线环境的时变性，提出了一种动态IP流分流负载均衡算法，在用户通信的整个过程中实时为其更新最佳分流比率。4）基于分布式网格的负载转移均衡算法研究方面：针对目前软负载均衡算法未考虑用户业务需求与异构资源单元差异性匹配问题，提出了基于网格的负载转移均衡算法，将无线资源映射成不同的三维资源单元，统一分给不同的网格，实现业务分布式分流；提出了一种利用模糊神经网络进行分流的垂直切换算法，克服了现有软负载均衡算法的局限性。本项目研究按计划进行，并超额完成了预期目标。提出的基于分布式网络的负载均衡新方法，对下一代移动网络体系标准及技术演进具有重要的理论意义和应用价值。研究成果：获得吉林省科学技术进步奖二等奖1项；获得发明专利1项，申请发明专利3项；发表论文19篇，已录用论文1篇，其中16篇EI检索，1篇ISTP检索；项目培养了2名博士生毕业、9名硕士毕业；11人次参加国际学术会议。