【中国大英博物馆】东通信技术

山东通信技术目次渊1979年创刊总第125期冤第29卷第4期2009年12月渊季刊冤渊公开发行冤ShandongTongxinJishu技术研究与应用无线认知网络的跨层设计................................................................李钊陈广泉渊1冤OFDM系统载波频偏估计算法研究....................................胡蕾杨铁军李瑞光渊6冤基于ZigBee的无线传感器网络研究................................................夏少波许娥渊9冤一种信息安全防护技术模型......................................................................董春辉渊13冤技术交流浅介十一运综合指挥和信息服务平台..........................张学植吴申之赵云峰渊16冤Iu-CS接口数据配置探讨............................................................................王仁芝渊18冤浅析CDMA无线网络边界优化..................................................................潘伟杰渊22冤移动位置更新失败原因分析及改进措施..................................................展俊云渊27冤移动业务综合支撑系统的建设与应用........................................顾学勇李英霞渊31冤阿朗MGW的SM负荷分担优化方案及实施..............................李守侠唐信申渊33冤论如何降低重点客户用户端故障率..........................................................杨华颜渊37冤宽带开关端口电子工单系统优化方案及实施..............................张龙江薛芳渊40冤管理经纬电信企业服务人员3G胜任力模型的构建和应用....................................李开新渊42冤主管单位院山东省通信管理局主办单位院山东通信学会编委院孔建坤王剑峰吕雪峰刘梦溪张学辉赵珑高兆法郭彬董士宝傅玉林谢绍富(按姓氏笔画为序)主编院张渲编辑院刘伟地址院济南市经十一路40号邮编院250002电话院0531-82092813袁86612813Email院[e-mail]国内统一刊号院CN37-1161/TN广告经营许可证号院3700004000133国内定价院5.00元1认知网络介绍1.1认知网络定义近几年随着信息技术的不断发展袁人们已经不仅仅满足于有线的网络接入方式袁转而对无线接入的需求大大增加遥而且袁随着3G乃至4G的应用袁无线通信除了语音业务外袁数据业务的比例显著提高袁这对网络质量提出了更高要求遥为满足日益增长的网络信息需求袁认知网络的概念逐渐被业界认同遥目前较为通行的认知网络渊CognitiveNetwork冤定义袁是指通信网络能够感知现存的网络环境袁通过对所处环境的理解袁实时调整通信网络的配置袁智能地适应专业环境的变化遥同时袁它还具备从变化中学习的能力袁并能把它们应用于未来的决策中遥在做所有决策的时候袁网络要把端对端目标渊end-to-endgoals冤考虑进去遥从定义可以看出袁有认知属性的网络有别于其它网络的地方袁在于它会主动收集所处网络环境尧自然环境的变化袁并对这些变化做出积极尧主动的响应袁其最终目的是充分保障用户的需求和端到端通信的畅通遥在这里袁端到端表示数据流传输中所有涉及的网络组件遥对于数据网络而言袁它可以包括路由器尧子网尧虚链接尧交换机尧加密机制尧媒介尧波形或者接口等遥1.2基本学习模型框架对于任何一个有学习能力的智能系统模型而言袁反馈回路是必不可少的袁反馈回路简称野OODA冶回路遥渊北京邮电大学袁北京100876冤无线认知网络的跨层设计李钊陈广泉摘要院本文概要介绍了认知网络及实现认知能力的跨层设计遥认知是未来网络设计需要考虑的重要方面袁将大大提高网络设备的利用率和数据传送能力遥如今无线传输所占比重已逐渐超过有线传输袁成为应用最广泛的传输方式袁而跨层设计就是一种非常适合无线环境下实现网络认知功能的设计模式遥本文整合了跨层设计的几个不同概念和思想袁并对不同的跨层设计进行了分类袁最后总结了跨层设计的实施方案遥关键词院无线传输认知网络跨层设计图1OODA回路模型第29卷第4期2009年12月山东通信技术ShandongCommunicationTechnologyVol.29No.4Dec.20091--如图1所示袁大致可以看到有学习功能的四个关键技术院observe袁orient袁decide和act遥就认知网络自身而言袁其所要研究的关键技术包括院环境感知尧智能决策尧信息挖掘尧网络重配置等遥渊1冤环境感知院环境感知是实现通信网络认知的基础袁感知的内容包括无线环境及其所处的网络环境遥现阶段对于环境的感知袁是通过对OSI网络模型各个层的关键参数的数值记录对比得出遥例如物理层的发送功率尧误比特率等曰链路层的自动请求重发渊ARQ冤次数等曰网络层的移动IP切换信息及正在使用的物理网络接口等曰传输层的重传超时时间尧接受窗口尧拥塞窗口等曰应用层的传输时延范围尧时延抖动尧吞吐量等遥渊2冤智能决策院智能决策是利用人工智能的原理和技术所建立的尧辅助决策的计算机软件系统袁支持半结构化和非结构化问题的决策遥智能决策系统主要包括决策支持系统尧专家系统尧机器学习尧效能评价等遥认知网络是一个具有智能的主体袁将人工智能理论尧机器学习尧推理机制引入专用通信网络决策系统袁使得专用通信网络能够实现环境自适应遥渊3冤网络信息挖掘院这是数据挖掘技术在网络信息处理中的应用遥网络信息挖掘是从大量数据样本的基础上得到数据对象间的内在特征袁并以此为依据进行有目的的信息提取遥综合运用多种智能检索技术袁能够获取用户个性化的信息需求遥应用网络信息挖掘技术能够根据目标特征信息在网络上或信息库中进行有目的的信息搜寻遥渊4冤网络可重配置院随着计算机和网络的发展与广泛应用袁以及用户需求的不断提高袁用户对于网络可用性和可靠性的要求日益提升遥网络规模越来越大尧结构越来越复杂袁网络管理所需的专业知识也日益增强袁网络管理与维护工作变得更加困难袁再加上人力成本的持续加大袁都提高了对网络管理系统高度自动化和智能化的要求袁以减轻网管人员的工作复杂度和工作强度袁这也是近几年网络管理发展的一个大趋势遥目前的网络配置和管理有很多是依赖人工袁无论是初期的网络建设还是后期的维护袁这将极大地增加网络的配置和维护成本袁而且其配置效果常常不理想袁系统的整体性能欠佳遥未来的认知网络应具备自管理尧自配置尧自优化功能袁这就需要网络具有可重配置特性遥但由于其高度的灵活性袁几乎可以改变空中接口包括高层在内的所有参数袁所以往往非常复杂袁在接口之间将会有大量的标准化工作袁这个可以看作是认知网络渊乃至现在网络冤发展的一个长期目标遥可以看出袁认知网络的动态特征对网络协议也提出了较高要求袁要求协议支持实时尧异步的特性袁必须能自适应于因环境变动或终端变动而带来的网络资源的动态变化尧网络拓扑结构的改变遥因此袁在网络体系结构中必须考虑重配置功能袁协议设计应充分反映认知网络技术的特征遥快速配置设计研究可以从跨层设计渊Cross-layerDesign冤入手遥跨层设计能对分散在网络各子层的特性参数进行协调融合袁从而优化网络整体性能遥2跨层设计介绍2.1跨层产生的原因现在无线通信和无线网络的发展速度越来越快袁已逐渐成为通信网络研究的重点袁将来通过无线方式传播的数据量将越来越大袁而现有网络架构已成为大数据量数据传输的瓶颈袁因此袁关于无线网络构成的灵活性和无线网络架构体系被众多的研究者所关注遥虽然现有的层次架构模型可以很好地服务于有线网络袁但在无线网络的应用中袁却有很大的局限性遥为解决这个问题袁同时为实现网络认知的特性袁研究者们提出了跨层的概念遥无线传播方式与有线传播方式最大的区别袁在于无线传播环境下节点之间没有固有连接这个概念遥节点只是简单地向外辐射能量袁之间的通信传播相互重叠干扰遥对于接受端袁不可能像有线接收方式那样袁只接受固定发送端发送的数据而拒绝其它发送端发送的数据遥并且袁无线信号传播媒介要比有线信道复杂尧恶劣得多袁时常会出现多径效应尧多普勒效应等一系李钊等院无线认知网络的跨层设计第4期22--列影响信号质量的情况发生遥这就使得无线传播的架构模型要比有线传播复杂许多遥但如今无线网络中所用的架构和有线网络的架构比较相似袁都是TCP分层结构遥但是袁无线通信环境具有快速变化的特性袁而基于分层结构的协议栈只能在相邻的层之间以固定的方式进行通信遥这样一来袁现有的协议就无法灵活地适应无线移动环境的变化袁从而使得在设计协议时只能考虑其在通信条件最为恶劣的情况下进行工作袁进而导致了协议栈无法对有限的频谱资源及功率资源进行有效的利用遥此时袁对于无线网络原有的层次架构的模型就需要做出适当修改袁而跨层设计就是在这样的背景条件下被越来越多的人所关注遥2.2跨层定义在原有的层次架构模型中袁例如网络的七层模型渊OSI冤和TCP模型将整个网络划分为数层袁在垂直体系下定义每一层的用途和功能袁每一层所提供的服务由协议来阐述遥这种层次模型下是不允许不相邻的两层间之间进行通信袁而相邻层间的通信也受到了极大的限制遥跨层设计的特性袁就在于设计各层的协议时可以允许不同层之间的通信或是共享参数袁由此打破层次间的束缚遥研究者对于跨层也有很多的定义袁一般来说袁可以把跨层设计定义为院违反层次结构模型来设计各层的协议袁以使网络性能达到最大化遥先介绍一个最简单的跨层设计遥假设有垂直体系的三个层次LA尧LB和LC袁LA是最下面一层袁LC是最上面一层遥原有的层次模型中袁是不允许LA和LC之间有通信接口的袁不能够直接通信遥但是可以修改LC的协议袁要求在运行时LA将特定参数传递给LC袁此时就要在LC和LA之间定义一个新的接口遥很明显袁这就违反了原有的架构模型遥3跨层设计架构目前研究者提出了许多跨层的设计方案袁其中最核心的是层间如何进行耦合袁也就是在跨层设计中袁如何让原有的各个独立的层打破协议的限制袁在各层间进行相互通信遥目前研究较广泛的跨层基本架构有以下四种院渊1冤在原有体系架构的层之间创造新的接口遥渊2冤将原有体系架构中相邻的层进行合并遥渊3冤将原有的层进行对应袁而不需要创造新的接口遥渊4冤将整个系统所有层进行垂直校准遥如今大多数的跨层设计袁都是以上述四种基本模型为基础进行研究和改进的遥下面对几种基本设计做一详细说明遥3.1设计渊定义冤新的接口一些跨层设计需要在层之间设计新的接口袁用于系统运行时在层间共享有用信息袁新的接口很明显违反了分层架构遥依据信息在新的接口中传递的方向袁可以将这个分类再分为三个子类院渊1冤向上传递院信息从下层传递到上层遥渊2冤向下传递院信息从上层传递到下层遥渊3冤双向传递院信息在上层和下层间来回传递遥3.1.1向上传递信息一些高层的协议在系统运行时需要来自下层的信息袁这时就要设计从下层到上层的接口来传送需要的信息遥例如袁如果一个端到端TCP链接包含一段无线链接袁在无线链接中信道的变化会使丢包率上升袁图2新接口的三个类型山东通信技术圆园园9年33--图3合并相邻的层致使TCP发送端误认为在网络中发生了拥塞而做出错误的判断袁结果导致网络性能更加恶化遥从低层建立接口到传输层能确保明确的通告袁以降低类似情况发生的几率遥3.1.2向下传递信息一些跨层架构协议设计依赖于在系统运行时使用来自高层接口所传送的信息袁以设定低层的参数遥例如袁应用层可以通知链路层数据延迟的需求袁链路层可以用时延敏感的优先级来决定数据发送的先后顺