基于软件定义的异构泛在网络关键技术研究

With the rapid development of wireless communication technology, wireless access networks with different standards, formats and specifications appear to form a complex heterogeneous ubiquitous network environment. These heterogeneous networks are difficult to manage uniformly, and they cannot preferably coordinate resources to provide users with good service. The project will be 1) using the idea of software defined network to establish a unified control model of heterogeneous ubiquitous network, and combined with the cognitive radio technology to realize active sensing and sharing of spectrum resources; 2) establishing mobile user tracking and prediction model based on the awareness information of control layer to the global network state, and using the method of virtual switching to realize seamlessly switching in heterogeneous ubiquitous network environment; 3) realizing the traffic load balancing intra-network routing mechanism, and further establishing inter-network cooperative routing mechanism through the establishment of network traffic distribution forecasting model, combined with the characteristics of heterogeneous network; 4) proposing the optimal cache mechanism in the heterogeneous ubiquitous network environment through the research on the cache size distribution and cache content decision. The research results of this project will provide a flexible and efficient management of heterogeneous ubiquitous network uniformly by software defined architecture, and provide new technical support and theoretical basis in the aspects of routing mechanism, cache strategy and so on.

随着无线通信技术的快速发展，具有不同标准、制式和规格的无线接入网络先后出现，构成复杂的异构泛在网络环境。这些异构网络难以实现统一的管理，相互之间也无法较好地协调资源来为用户提供良好的服务。本项目将1）采用软件定义网络思想建立异构泛在网络统一控制模型，并结合认知无线电技术实现频谱资源的主动感知与共享；2）以控制层对全局网络状态的感知信息为基础，建立移动用户轨迹跟踪与预测模型，采用虚拟切换的方法实现异构泛在网络环境下的无缝切换；3）通过建立网络流量分布预测模型，结合异构网络特征，实现流量负载分布均衡的网内路由机制，进一步建立网间协同路由机制；4）通过对缓存大小分配和缓存内容决策两方面内容的研究，提出异构泛在网络环境下的最优缓存机制。本项目的研究成果将通过软件定义的架构对异构泛在网络进行灵活、高效的统一管理，并在路由机制、缓存策略等方面提供新的技术支持和理论依据。

随着无线通信技术的快速发展，具有不同标准、制式和规格的无线接入网络先后出现，构成复杂的异构泛在网络环境。这些异构网络难以实现统一的管理，相互之间也无法较好地协调资源来为用户提供良好的服务。本项目聚焦异构泛在网络环境，围绕无线资源管理、移动切换、路由算法及缓存策略方面存在的关键问题展开研究，具体研究内容包括：1）采用软件定义网络思想建立异构泛在网络统一控制模型，设计了基于软件定义的异构泛在网络架构，并研究用OpenFlow协议实现信息的收集和分发；2）研究了频谱利用率高、隐私保护性能优的频谱双边拍卖机制，从而使得异构泛在网络环境下的用户可以高效地共享频谱资源；3）从避免用户间传输冲突的角度，研究了协作频谱感知和竞争集的多用户信道接入策略；4）提出了非正交多址的信道编码方案，在保证用户的QoS需求和公平性的前提下，提高数据的传输效率；5）提出了基于深度学习的安全链路选择算法，提升多参数约束条件下的最优路径选择效率；6）提出了分布式缓存部署和替换机制，有效降低内容获取的代价。仿真实验结果表明所提出的算法均获得了更优的性能，能够提升异构泛在网络中的用户体验。