Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thuật toán quyết định chuyển giao dọc dựa trên MDP có ràng buộc cho mạng không dây đa dạng 4G
Tóm tắt
Hệ thống truyền thông không dây thế hệ thứ 4 nhằm cung cấp cho người dùng sự tiện lợi khi chuyển vùng liền mạch giữa các mạng truy cập không dây đa dạng. Để đạt được mục tiêu này, việc hỗ trợ chuyển giao dọc là rất quan trọng trong quản lý di động. Bài báo này tập trung vào thuật toán quyết định chuyển giao dọc, xác định các tiêu chí dưới đó chuyển giao dọc nên được thực hiện. Vấn đề được định hình như một quá trình quyết định Markov có ràng buộc. Mục tiêu là tối đa hóa phần thưởng tổng kỳ vọng của một kết nối theo ràng buộc chi phí truy cập tổng kỳ vọng. Trong mô hình của chúng tôi, một hàm lợi ích được sử dụng để đánh giá chất lượng kết nối, và một hàm hình phạt được sử dụng để mô hình hóa tín hiệu phát sinh và việc rớt cuộc gọi. Thông tin về vận tốc và vị trí của người dùng cũng được xem xét trong quá trình ra quyết định chuyển giao. Các thuật toán lặp chính sách và Q-learning được sử dụng để xác định chính sách tối ưu. Các kết quả cấu trúc về chính sách chuyển giao dọc tối ưu được suy dẫn bằng cách sử dụng khái niệm siêu mô đun. Chúng tôi chỉ ra rằng chính sách tối ưu là một chính sách ngưỡng trong băng thông, độ trễ và vận tốc. Kết quả số cho thấy thuật toán quyết định chuyển giao dọc mà chúng tôi đề xuất vượt trội hơn so với các sơ đồ quyết định khác trong một loạt các điều kiện như biến động về thời gian kết nối, vận tốc của người dùng, ngân sách của người dùng, loại lưu lượng, chi phí tín hiệu và chi phí truy cập tiền tệ.
Từ khóa
#chuyển giao dọc #quản lý di động #quyết định Markov #tối ưu hóa #mạng không dây đa dạng 4GTài liệu tham khảo
3rd Generation Partnership Project (3GPP) http://www.3gpp.org.
3rd Generation Partnership Project 2 (3GPP2) http://www.3gpp2.org.
IEEE 802.21 Media Independent Handover Working Group, http://www.ieee802.org/21/.
McNair, J., & Zhu, F. (2004). Vertical handoffs in fourth-generation multi-network environments. IEEE Wireless Communications, 11(3), 8–15.
Chen, W., Liu, J., & Huang, H. (2004). An adaptive scheme for vertical handoff in wireless overlay networks. In Proceedings of ICPAD’04, Newport Beach, CA.
Xia, L., Jiang, L. G., & He, C. (2007). A novel fuzzy logic vertical handoff algorithm with aid of differential prediction and pre-decision method. In Proceedings of IEEE ICC’07, Glasgow, Scotland.
Nasser, N., Guizani, S., & Al-Masri, E. (2007). Middleware vertical handoff manager: A neural network-based solution. In Proceedings of IEEE ICC’07, Glasgow, Scotland.
Mani, M., & Crespi, N. (2006). Handover criteria considerations in future convergent networks. In Proceedings of IEEE GLOBECOM’06, San Francisco, CA.
Garmonov, A. V., Cheon, S. H., Yim, D. H., Han, K. T., Park, Y. S., Savinkov, A. Y., et al. (2008). QoS-oriented intersystem handover between IEEE 802.11b and overlay networks. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 57(2), 1142–1154.
Zhang, W. (2004). Handover decision using fuzzy MADM in heterogeneous networks. In Proceedings of IEEE WCNC’04, Atlanta, GA.
Bari, F., & Leung, V. (2007). Application of ELECTRE to network selection in a heterogeneous wireless network environment. In Proceedings of IEEE WCNC’07, Hong Kong, China.
Yang, K., Gondal, I., Qiu, B., & Dooley, L. S. (2007). Combined SINR based vertical handoff algorithm for next generation heterogeneous wireless networks. In Proceedings of IEEE GLOBECOM’07, Washington, DC.
Liu, M., Li, Z., Guo, X., & Dutkiewicz, E. (2008). Performance analysis and optimization of handoff algorithms in heterogeneous wireless networks. IEEE Transactions on Mobile Computing, 7(7), 846–857.
Chien, S., Liu, H., Low, A. L. Y., Maciocco, C., & Ho, Y. (2008). Smart predictive trigger for effective handover in wireless networks. In Proceedings of IEEE ICC’08, Beijing, China.
Ormond, O., Murphy, J., & Muntean, G. (2006). Utility-based intelligent network selection in beyond 3G systems. In Proceedings of IEEE ICC’06, Istanbul, Turkey.
Zhang, J., Chan, H. C., & Leung, V. (2006). A location-based vertical handoff decision algorithm for heterogeneous mobile networks. In Proceedings of IEEE GLOBECOM’06, San Francisco, CA.
Guo, Q., Zhu, J., & Xu, X. (2005). An adaptive multi-criteria vertical handoff decision algorithm for radio heterogeneous networks. In Proceedings of IEEE ICC’05, Seoul, Korea.
Lee, W., Kim, E., Kim, J., Lee, I., & Lee, C. (2007). Movement-aware vertical handoff of WLAN and mobile WiMAX for seamless ubiquitous access. IEEE Transactions on Consumers Electronics, 53(4), 1268–1275.
Zahran, A., & Liang, B. (2005). Performance evaluation framework for vertical handoff algorithms in heterogeneous networks. In Proceedings of IEEE ICC’05, Seoul, Korea.
Wang, J., Prasad, R. V., & Niemegeers, I. (2008). Solving the incertitude of vertical handovers in heterogeneous mobile wireless network using mdp. In Proceedings of IEEE ICC’08, Beijing, China.
Stevens-Navarro, E., Lin, Y., & Wong, V.W.S. (2008). An MDP-based vertical handoff decision algorithm for heterogeneous wireless networks. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 57(2), 1243–1254.
Sun, C., Stevens-Navarro, E., & Wong, V. (2008). A constrained MDP-based vertical handoff decision algorithm for 4G wireless networks. In Proceedings of IEEE ICC’08, Beijing, China.
Sun, C. (2008). A constrained MDP-based vertical handoff decision algorithm for wireless networks. Master’s thesis, University of British Columbia, Vancouver, BC.
Altman, E. (1999). Constrained Markov decision processes. London: Chapman and Hall.
Liang, B., & Haas, Z. (2003). Predictive distance-based mobility management for multidimensional PCS networks. IEEE/ACM Transactions on Networking, 11(5), 718–732.
Tang, S., & Li, W. (2005). Performance analysis of the 3G network with complementary WLANs. In Proceedings of IEEE GLOBECOM’05, St. Louis, MO.
Doufexi, A., Tameh, E., Nix, A., Armour, S., & Molina, A. (2003). Hotspot wireless LANs to enhance the performance of 3G and beyond cellular networks. IEEE Communications Magazine, 41(7), 58–65.
The network simulator—ns-2, http://www.isi.edu/nsnam/ns.
WiMAX module for ns-2 simulator, http://ndsl.csie.cgu.edu.tw/wimaxns2.php.
Puterman, M. (1994). Markov decision processes: Discrete stochastic dynamic programming. New York: Wiley.
Bertsekas, D. P. (2007). Dynamic programming and optimal control (3rd ed.). Boston, MA: Athena Scientific.
Djonin, V., & Krishnamurthy, V. (2007). Q-learning algorithms for constrained Markov decision process with randomized monotone policies: Application to MIMO transmission control. IEEE Transactions on Signal Processing, 55(5), 2170–2181.
Beutler, F., & Ross, K. (1985). Optimal policies for controlled markov chains with a constraint. Journal of Mathematical Analysis and Applications, 112, 236–252.
Topkis, D. M. (1998). Supermodularity and complementary. Princeton: Princeton University Press.