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智能移动设备与智能应用的普及使得移动数据开始了爆发性的增长,致使蜂窝网络逐渐面临网络拥塞问题。为了缓解由数据量激增而导致的蜂窝网络拥塞问题,两类不需要额外部署花费的方法“机会卸载”与“非授权频段接入”被提出。机会卸载——利用节点移动性产生的节点间短距离无线通信机会传递数据,可以降低利用蜂窝网络传递的数据量。但是,移动节点之间短距离无线通信机会的不确定性,使得机会卸载并不能保障数据在其有效期内被传递至请求节点。非授权频段接入——将蜂窝网络可用频谱扩展至非授权频段,增加了蜂窝网络的频谱容量。为了保障蜂窝网络与已经占用非授权频段的网络公平共享该频段,3GPP为蜂窝网络提出了两类非授权频段接入机制Duty-Cycle和Listen-Before-Talk。但是,上述两类接入机制均由蜂窝网络自主控制,蜂窝网络为了自身吞吐量优化无法很好的考虑占用此非授权频段其他网络的性能损失。因此,研究优化数据机会卸载成功率的机会卸载策略、以及优化蜂窝网络非授权频段吞吐量同时满足公平共享限制的非授权频段接入机制,对于缓解蜂窝网络拥塞具有重要意义。对于机会卸载策略,目前大部分关注于提升数据机会卸载率的研究存在的局限性如下:(1)没有研究可以分布式、实时的量化节点机会卸载数据至某一指定目的点的能力;(2)没有研究综合考虑机会接触时长、机会接触次数、直接和间接接触的所有Wi-Fi接入点等因素对上行数据机会卸载率的影响。对于非授权频段接入机制,本文面向LTE网络非授权频段接入场景,现今大部分通过调整接入机制的参数实现LTE网络非授权频段吞吐量优化的研究,存在的局限性如下:(3)对于Duty-Cycle接入机制,在优化LTE网络非授权频段吞吐量过程中,忽略了基于3GPP公平性的信道公平共享评判标准是否被满足;(4)对于Listen-Before-Talk接入机制,忽略了 LTE网络非授权信道占用时间参数对网络吞吐量的影响。针对以上存在的问题,本文的研究内容如下:(1)针对下行数据机会卸载过程中,因无法准确评估节点数据卸载能力导致数据卸载失败,从而影响机会卸载性能(卸载率、冗余度)的问题,本文面向单用户下行数据卸载场景,提出一个基于实时转发能力评估的下行数据机会卸载策略。该卸载策略规定携带数据的节点仅传递数据至比其转发能力高的节点。为了准确的评估一个节点在数据有效期内机会传递数据至某指定目的点的能力,本文提出了一个分布式的基于临时簇的节点转发能力评估方法。仿真实验证明,本文提出的下行数据机会卸载策略兼顾了数据卸载成功率和冗余度两方面的平衡——在产生相同冗余数据的相同情况下,其数据卸载成功率优于其他机会卸载策略。(2)针对上行数据机会卸载过程中,因待卸载数据过大或机会传递时间过短导致数据无法在一次机会接触内被完全卸载,从而影响数据卸载率的问题,提出了一个基于数据段优化分配的上行数据机会卸载策略。首先,将数据划分为多个大小相同的数据段,每个数据段可在一次接触内完全传递;其次,综合考虑机会接触的频率和持续时长等因素,基于提出的路径卸载概率计算方法构建以每条路径卸载数据段数目为优化变量,最大化数据卸载率为目标的非线性整数规划模型;最后,针对该问题模型,提出了一个基于启发式算法的数据段分配算法。仿真实验证明,本文提出的上行数据机会卸载策略在多种仿真场景下的数据卸载率均优于其他机会卸载策略。(3)针对Duty-Cycle接入机制在优化LTE网络非授权频段吞吐量过程中,无法保障基于3GPP公平性的信道公平共享评判标准问题,提出了一个基于占空比自适应调整的Duty-Cycle优化机制。该机制可以自适应的调整机制中占空比取值,在保障此公平共享限制的前提下,优化LTE网络在非授权频段的吞吐量。对于占空比的调整,综合考虑LTE网络授权频段的带宽及其用户的下行链路数据率需求,非授权频段公平共享等因素,构建以LTE网络每条非授权信道占空比为优化变量,最大化LTE网络吞吐量为目标的非线性优化模型。针对该优化问题,提出基于内点法的信道占空比调整算法。仿真结果证明,提出的基于占空比自适应调整的Duty-Cycle优化机制,在优化LTE网络非授权频段吞吐量的同时保障了公平共享。(4)针对Listen-Before-Talk接入机制因固定机制中LTE网络非授权信道占用时间,而导致的LTE网络在非授权频段吞吐量无法被优化或Wi-Fi网络吞吐量被过度影响问题,提出了一个基于信道占用时间自适应调整的Listen-Before-Talk机制。该机制可以自适应的调整机制中LTE网络的非授权信道占用时间,在保障非授权信道公平性共享的前提下,优化LTE网络在非授权频段的吞吐量。对于非授权信道占用时间调整,综合考虑LTE网络用户的下行链路数据率需求,非授权频段公平限制等因素,基于提出的考虑LTE网络在非授权频段与授权频段数据帧同步性的共享非授权信道网络吞吐量计算方法,构建以蜂窝网络占用非授权信道时长为优化变量,最大化LTE网络吞吐量为目标的非线性优化问题。针对该优化问题,提出基于内点法的LTE网络非授权信道占用时间调整算法。仿真结果证明,提出的基于信道占用时间自适应调整的Listen-Before-Talk优化机制,在保障公平限制条件下,实现了 LTE网络在非授权频段吞吐量的优化。