文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
中继网络中的负载均衡研究
姓名:余林洪
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:周武旸
2011-05
摘要
摘要
中继网络的提出有效地缓解了传统蜂窝网络不能满足人们不断增长的速率
需求这一问题。通过引入中继节点将一条较长的传输路径分成几段具有更好传输
质量的较短路径,提高了系统容量。在一些不方便安放基站的地方通过架设中继
能够有效地扩大系统的覆盖范围。但是由于人们运动的不确定性,仍然可能出现
某些热点小区业务过载,导致大量用户被阻塞,而在周围小区由于用户数目过少
而使大量资源闲置的情况。中继网络中的负载不均衡问题依然突出。如何在中继
网络中实现小区间的负载均衡已经成为当前的一个研究热点,本文也是针对这一
问题进行研究。
本文首先研究了中继网络中多业务情况下的负载均衡问题。文中对中继网络
中的多业务负载均衡问题进行建模,将其抽象为一个以最大化成功接入用户比例
为目标的数学问题,并针对这个问题给出一种五步法负载均衡策略。通过动态控
制用户、中继和基站的连接关系,使热点小区的负载尽量多地转移到空闲小区。
由于非实时业务速率可变,还通过减少非实时用户的信道数目,使更多的用户接
入网络,降低了用户的阻塞概率。为了保证实时业务的性能,在接入控制时优先
进行实时用户的接入。
本文还研究了中继网络中考虑用户切换性能的负载均衡问题。在处理用户接
入请求时,充分考虑到新用户与切换请求用户的差异性,给出了一种考虑用户切
换的负载均衡策略。该策略为新用户与切换请求用户设置不同的接入门限,新用
户具有更高的门限,即为切换请求用户设置了一定数目的保护信道。使切换用户
相对于新用户具有更多的可用信道。同时在用户接入时采用直接负载均衡与间接
负载均衡的方法将热点小区的用户通过中继转移到相邻的轻负载小区,合理利用
系统的信道资源,降低用户接入请求的阻塞概率。随后本文用三维马尔科夫链模
型对该策略进行了理论分析。理论分析和仿真结果表明该策略较好的保证了切换
请求用户的高优先级,使其具有更低的接入请求阻塞概率。

关键词:中继网络负载均衡多业务阻塞概率切换

I
Abstract
ABSTRACT
The work effectively mitigates the problem that traditional cellular
networks can no longer meet the people’s requirement of higher data transmission rate.
Relay nodes in works divide a longer transmission path into some shorter paths
with better transmission quality and it can increase the system capacity. Placing a
relay node in the location where a base station can’t be set conveniently can extend
the coverage area of the system. Although works have higher system capacity
and larger coverage area, due to the uncertainty of people’s movement, there are still
some hot cells being overloaded and many new calls are blocked. But in the
surrounding cells, there may be much unused resource because of lacking users. The
problem of load imbalance is still serious in works. How to utilize load
balancing strategies to solve this problem has been a hot point of research. We also
research the load balancing strategy in works.
We firstly study load balancing in works with multiple tr