針對大容量新興業(yè)務高速傳輸?shù)男枨�，本書主要介紹在不同制式網絡共存的場景中， 多個異構網絡并發(fā)傳輸時的數(shù)據分流技術。 全書共5章，分別介紹了異構網絡融合技術和多網絡并發(fā)傳輸技術及其研究背景及意義，分析了不同數(shù)據分流策略的性能， 并著重討論了并發(fā)傳輸技術在綠色通信和干擾管理等方面的傳輸策略， 最后對多網絡并發(fā)傳輸技術進行了總結和研究展望。
本書既可供無線通信或無線網絡相關研究領域的學生、研究人員或從業(yè)人員參考，也可作為無線網絡并發(fā)傳輸及數(shù)據分流技術的研究資料。
隨著通信技術爆炸式的發(fā)展，無線網絡進入大繁榮時期，多種網絡各具特點、 優(yōu)勢互補并將長期共存。同時，經歷了數(shù)十年的不斷革新，各種無線接入技術的傳輸速率逐漸逼近香農限，單個網絡的傳輸速率難以進一步提升。為了滿足用戶對大容量新興多媒體業(yè)務日益增長的需求，就必須進行多網協(xié)作。然而，傳統(tǒng)的松耦合網絡協(xié)作機制無法同時、高效地使用多種網絡的傳輸資源，難以解決這類高速傳輸業(yè)務導致的QoS難保證、傳輸能耗過高以及引發(fā)嚴重干擾等問題。此時，一種緊密的網絡耦合技術——多網絡并發(fā)傳輸技術應運而生。利用該技術可將同一業(yè)務在多種網絡上同時進行傳輸，該技術被認為是解決上述問題的有效途徑之一。本書將就利用并發(fā)傳輸技術解決高速業(yè)務引發(fā)的問題展開論述：首先以并發(fā)傳輸網絡構架和分流策略為切入點，進行高速業(yè)務傳輸問題的研究，繼而擴展到利用并發(fā)傳輸提高系統(tǒng)能效的探索，最終延伸至基于并發(fā)傳輸?shù)漠悩嬀W絡干擾問題的探討。本書的具體內容如下：
第1章介紹了無線通信網絡的發(fā)展歷程，著重闡述了異構網絡融合的概念、分類以及發(fā)展現(xiàn)狀，進而討論了異構網絡并發(fā)傳輸?shù)陌l(fā)展概況，并分析了分流策略在無線協(xié)作網絡中的重要作用，最后對全書的內容進行了簡單介紹。
第2章對并發(fā)傳輸網絡構架進行了分類，建立了并發(fā)傳輸最優(yōu)模型， 分析了其理論時延界。如何能夠將現(xiàn)有多種不同制式的網絡緊密耦合在一起，是并發(fā)傳輸所面臨的根本問題。本章針對該問題，在充分研究不同網絡特點的基礎上，根據數(shù)據傳輸路徑的不同，將并發(fā)傳輸網絡構架分為部分并發(fā)傳輸構架和完全并發(fā)傳輸構架，并進一步分析了不同并發(fā)傳輸構架對應的使用場景、數(shù)據分組傳輸模型及其對分流策略的影響； 針對異構網絡并發(fā)傳輸中最小化時延的問題，根據不同網絡狀態(tài)信息， 提出了多種聯(lián)合資源調度的分流策略，并通過二維馬爾科夫鏈對所提分流策略的性能進行了理論分析。最后介紹了利用WLAN和WiMAX兩種網絡構建實驗平臺的設計思路與實現(xiàn)方法，并給出了實驗結果。實驗結果表明， 本書提出的分流策略在保證最優(yōu)吞吐量不變的前提下有效地降低了系統(tǒng)的平均時延，在高負載情況下可逼近理論時延界。
第3章建立了面向能效的并發(fā)傳輸理論模型，提出了最佳能效分流定理，并設計了最大化能效的并發(fā)傳輸策略。當前高速業(yè)務傳輸導致的高能耗問題已經成為無線網絡發(fā)展的主要桎梏之一。本章通過探索傳輸速率和能效之間的理論關系，闡述了并發(fā)傳輸提高系統(tǒng)能效的基本原理，建立了多網絡并發(fā)傳輸能效最優(yōu)化模型，修正了傳統(tǒng)的能效和帶寬之間的折中關系；針對無線異構融合網絡下行并發(fā)傳輸場景，研究了不同網絡信道狀態(tài)、能耗和傳輸速率之間的關系，提出了能效最大化的網絡資源分配和數(shù)據分流算法；繼而，在上行傳輸場景中，討論了設備靜態(tài)功耗對并發(fā)傳輸?shù)挠绊�，將該問題建模成為混合整數(shù)規(guī)劃問題，通過對整數(shù)約束進行松弛，提出了能夠逼近最優(yōu)解的并發(fā)傳輸策略。最后通過仿真驗證了該策略能夠有效地提高網絡能效和用戶生存時間。
第4章提出了基于并發(fā)傳輸?shù)母蓴_轉移策略，分析并確定了最優(yōu)干擾轉移門限和干擾轉移量，有效地利用了干擾空間的分集增益。隨著家庭基站廣泛布設于熱點地區(qū)，干擾問題成為限制網絡容量和傳輸速率的主要問題之一。針對這個問題本章探索了干擾分布特點，發(fā)現(xiàn)了由于網絡布設和用戶行為不確定性引發(fā)的干擾區(qū)域性分布不均勻現(xiàn)象，通過引入并發(fā)傳輸技術，將原本分離的區(qū)域聯(lián)系起來，提出了使用干擾轉移策略獲取干擾空間分集增益來提高系統(tǒng)性能的基本思想。進一步，定義了干擾差指數(shù)，建立了干擾轉移理論模型，確定了最佳干擾轉移門限，并獲得了最大化能效的分流比例。仿真結果表明， 本書所提干擾轉移策略能夠在不影響其他用戶性能的前提下顯著提高多模用戶的能效性能。
本書由陜西省自然科學基金重點產業(yè)鏈等項目資助出版。非常感謝陜西師范大學物理學與信息技術學院韓維佳教授和計算機科學學院王亮副教授對本書出版給予的大力支持。同時，感謝西安電子科技大學通信工程學院信息科學研究所盛敏教授和團隊老師、研究生對本書的指導、幫助和支持。最后，感謝陜西師范大學物理學與信息技術學院無線智聯(lián)網絡團隊的師生們對本書撰寫所提供的幫助和支持。
由于作者水平有限，書中難免存在不足之處，歡迎廣大讀者批評指正。
馬 驍
2021年12月
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 異構網絡融合技術 5
1.2.1 異構網絡融合方式分類 5
1.2.2 異構網絡融合技術 10
1.3 異構多網絡并發(fā)傳輸技術 14
1.3.1 多網絡并發(fā)傳輸?shù)谋尘凹案拍? 14
1.3.2 多網絡并發(fā)傳輸?shù)木W絡結構研究 15
1.3.3 多網絡并發(fā)傳輸?shù)姆至鞑呗匝芯? 17
1.4 并發(fā)傳輸技術發(fā)展趨勢 22
1.5 本書的主要內容 23
第2章 異構網絡并發(fā)傳輸時延界分析及分流策略研究 26
2.1 并發(fā)傳輸網絡構架 27
2.2 并發(fā)傳輸理論時延界分析 29
2.3 不同分流策略及其性能分析 32
2.3.1 按比例分流策略 32
2.3.2 按網絡狀態(tài)分流策略 34
2.3.3 統(tǒng)一隊列管理分流策略 40
2.4 性能仿真 43
2.4.1 仿真參數(shù)設置 43
2.4.2 單MUE場景的性能仿真 45
2.4.3 多用戶場景的性能仿真 51
2.5 并發(fā)傳輸實驗平臺 52
2.5.1 并發(fā)傳輸實驗平臺設計與實現(xiàn) 53
2.5.2 實驗結果 56
2.6 本章結語 60
第3章 綠色異構網絡中的并發(fā)傳輸技術研究 62
3.1 引言 63
3.1.1 建設綠色網絡的緊迫性 63
3.1.2 綠色網絡的研究現(xiàn)狀 64
3.2 系統(tǒng)模型 66
3.3 多網并傳節(jié)能的理論基礎 68
3.3.1 能效與傳輸速率的關系 68
3.3.2 并傳節(jié)能策略的基本思想 69
3.3.3 異構網絡并發(fā)傳輸能效模型 70
3.4 下行傳輸中的網絡側節(jié)能研究 72
3.4.1 下行傳輸問題建模 73
3.4.2 下行最大能效并傳問題分析 73
3.4.3 下行最大能效并傳策略 78
3.4.4 性能驗證 79
3.5 上行傳輸中的MUE節(jié)能研究 83
3.5.1 上行傳輸問題分析 84
3.5.2 網絡排序定理修正 84
3.5.3 門限值修正 88
3.5.4 低靜態(tài)功率時的上行最大能效并發(fā)傳輸策略 89
3.5.5 高靜態(tài)功耗時的上行最大能效并發(fā)傳輸策略 90
3.5.6 一般上行傳輸場景的最大能效并發(fā)傳輸策略 93
3.5.7 性能驗證 95
3.6 本章結語 104
第4章 異構網絡中的干擾轉移策略研究 105
4.1 異構蜂窩網絡 106
4.2 研究場景 109
4.3 干擾轉移策略研究 113
4.3.1 干擾差指數(shù) 113
4.3.2 干擾轉移問題建模 114
4.3.3 問題求解 116
4.3.4 干擾轉移策略 117
4.4 性能驗證 119
4.5 本章結語 126
第5章 總結和展望 128
5.1 全文內容總結 128
5.2 后續(xù)研究工作展望 130
附錄 縮略語對照表 133
參考文獻 137
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