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异构无线网络中的负载均衡技术作为联合无线资源管理技术之一,主要解决异构无线网络之间的容量差异及业务分布的不均问题。高效的负载均衡算法有助于增加网络容量、平衡业务负载,解决网络负载“热点”问题。本文借鉴了灰色系统理论和博弈论对异构无线网络中的负载不均问题进行分析和解决。
异构无线网络中的负载均衡从实现方式上可以分为集中式负载均衡和分布式负载均衡。本文分别从这两个角度对异构无线网络的负载均衡算法进行了研究。
在集中式负载均衡算法的研究中,分析了影响负载均衡的各种因素。在综合考虑各种影响因素的基础上,给出了灰色关联负载均衡算法。该算法先确定影响负载均衡的因素,构建由网络组成的因子集,再把其变换成灰色关联因子集,进行灰色关联分析,得到各个网络的关联度,进而根据关联度来计算业务流在各个网络间的分配比例。在灰色关联负载均衡算法中,根据分辨系数能否动态调整,把该算法进一步细化为静态灰色关联负载均衡算法和动态灰色关联负载均衡算法。仿真结果表明,该算法能使业务流均匀地分配到各个网络中,实现负载均衡,最终使整个异构系统的吞吐量得到提高,丢包率得到降低,数据包的传输时延得到减少。动态灰色关联负载均衡算法比静态灰色关联负载均衡算法在通信系统中能表现出更好的性能。
在异构无线网络的分布式负载均衡中,各个网络有不同的优化目标,而且各网络提供给用户使用的带宽数量总是受到其他网络的影响,网络之间存在冲突。博弈论能较好地解决冲突问题,在异构无线网络的分布式负载均衡研究中引入博弈论,把异构无线网络的带宽分配归结为一个博弈过程,给出了基于关税机制的异构无线网络负载均衡博弈模型。从博弈者、策略、收益三个方面分析了该模型的构成要素,推导出了博弈的纳什均衡策略。各个网络利用纳什均衡策略向系统提供带宽,使整个系统处于均衡状态。