摘要
随着通信网络对速率、带宽的要求不断提升，第五代移动通信系统(thefifthGeneration,5G)逐渐发展为多技术融合支撑的万物互联系统。虽然典型技术在5G中的应用在一定程度上提升了网络的性能，如软件定义小蜂窝网络(SoftwareDefinedSmallCellNetwork,SDCN)的部署缓解了数据流量增长所带来的网络压力，使得资源管理更加高效，同时网络编码技术通过压缩数据流提升了系统吞吐量；但由于5G处于多业务系统、多技术、多层次的复杂环境中，网络拓扑结构的多变与链路的不稳定等使得通信的可靠性仍然面临严峻的挑战。 本文在现有的软件定义网络(SoftwareDefinedNetwork,SDN)与网络编码相结合为5G蜂窝网络提供有力支撑的基础上，进一步就优化资源分配和提升网络性能等提出两种解决方案，主要工作总结如下： 1.针对现阶段将SDN和网络编码相结合在5G网络的研究中存在重传次数多、能耗大等问题，利用拓扑结构进行融合与协同编码，提出了SDCN中拓扑感知随机线性网络编码(RandomLinearNetworkCoding,RLNC)重传方案。该方案的主要创新点包括：(1)设计SDN控制器端口设备映射表，用于构建全局网络拓扑；(2)根据网络拓扑信息选取最佳编码包为同一通信周期内来源于同一小蜂窝中丢失数据包的线性组合，并且设计最佳编码数据包格式；(3)提出拓扑感知RLNC重传方案，该方案分为四步：报告丢包信息、拓扑感知编码发现、生成最佳编码包，传输最佳编码包。仿真实验表明，该方案减少了重传次数，降低了传输能耗。 2.针对解决蜂窝网络中资源分配的缓存技术中，由于缺乏就拓扑结构和用户设备(UserEquipment,UE)接收缓存平衡性的研究，导致资源管理依旧面临严峻挑战的问题，提出了基于拓扑管理的平衡自适应RLNC缓存方案。该方案的主要创新点有：(1)通过SDN控制器收集的网络拓扑，设计拓扑管理非干扰集贪婪策略，对存在干扰的小基站(SmallBaseStation,SBS)进行分集管理；(2)建立平衡调度缓存模型，通过调节不同区域的SBSs并行缓存分发时间，以平衡UEs接收到的编码缓存，并基于二分搜索算法设计平衡调度缓存策略寻找该模型的最优解；(3)建立自适应编码缓存模型，并设计速率自适应编码缓存策略，通过优化编码缓存中的编码速率来自适应网络负载的变化。仿真实验表明，该方案很好地平衡了网络资源的分配，同时具有良好的自适应性。
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