Mobility Management for Heterogeneous Networks: Leveraging Millimeter Wave for Seamless Handover
克服毫米波（mmW）通信的不确定性和动态信道变化的最有希望的方法之一是部署集成mmW和微波（$μ$ W）频率两者的双模基站。特别地，如果设计得当，这种双模基站可以增强高度移动无线环境中的移动性和切换。提出了一种新的联合$μ$ W-mmW网络移动性分析和管理方法。所提出的方法利用设备级缓存以及双模基站的功能，以最大限度地减少切换失败，并提供无缝的移动性。首先，基本结果的缓存能力，包括缓存概率和缓存持续时间，推导出建议的双模网络场景。第二，平均可实现的缓存速率为移动用户。然后，缓存的切换次数（HO）和平均切换失败（HOF）的影响进行了分析。推导的分析结果表明，内容缓存将减少HOF和增强移动性管理的异构无线网络与毫米波的能力。数值结果证实了分析推导，并表明，所提出的解决方案提供了显着减少的平均HOF，达到45%，移动用户移动速度相对较高。
2017-09-04 cs.IT cs.NI math.IT
Velocity-Aware Handover Management in Two-Tier Cellular Networks
虽然网络致密化被认为是满足不断增长的容量需求的重要解决方案，但其对切换（HO）速率的影响被忽视。在密集的5G网络中，HO延迟可能会抵消甚至抵消网络密集化带来的收益。因此，用户的移动性提出了一个不平凡的挑战，收获能力增益通过网络致密化。在本文中，我们提出了一种速度感知HO管理方案，双层下行链路蜂窝网络，以减轻HO的影响，可预见的致密化吞吐量增益。所提出的HO方案通过跳过HO到沿着用户轨迹的一些BS来牺牲最佳BS连接性，以维持较长的连接持续时间并降低HO速率。此外，所提出的方案使合作BS服务和最强干扰消除，以补偿跳过最佳连接。为此，我们考虑不同的HO跳过的情况下，并开发一个速度感知的数学模型，通过随机几何，量化的覆盖概率和用户吞吐量方面的性能建议HO计划。结果突出了密集蜂窝环境中的HO速率问题，并显示了所提出的HO方案的重要性。最后，随着切换跳过的BS合作的价值被量化为不同的用户移动性配置文件。
2016-09-04 cs.IT cs.NI math.IT
Drone delivery: Reliable Cellular UAV Communication Using Multi-Operator Diversity
无人机（UAV，又名无人机）的市场规模可达全球市场价值的10%。特别是，无人机送货是最具吸引力的应用之一。越来越多的无人机需要依赖蜂窝网络的适当交通管理系统。然而，在文献中已经表明，这些网络不能提供可靠的通信，由于低覆盖概率和频繁的切换。本文提出了一个针对这些问题的潜在解决方案，同时不需要修改现有的基础设施。也就是说，为UAV配备多个蜂窝调制解调器以连接到不同提供商的网络引入了网络多样性，从而在100米的飞行高度处产生98%的覆盖概率。相比之下，一个网络只能确保80%的覆盖率。与此同时，停电区域的大小变得小了十倍，有害停电的频率降低到零。这些结果是利用物理层模拟器获得的，该物理层模拟器利用真实的城市3D环境、蜂窝网络参数（例如，站点位置、天线定向和增益）以及特定空中信道模型。
2022-02-18 cs.NI cs.SY eess.SY
Towards Understanding the Fundamentals of Mobility in Cellular Networks
尽管移动性在无线网络中扮演着核心角色，但分析研究其对网络性能的影响是非常困难的。本文的目的是解决这个差距，提出了一个随机航路点（RWP）的移动性模型定义在整个平面上，并将其应用于分析两个关键的蜂窝网络参数：切换率和逗留时间。我们首先分析了该模型的随机特性，并将其与其他两种模型进行比较：经典的RWP移动模型和合成截断Levy步行模型，该模型是从真实的移动轨迹构建的。比较表明，所提出的RWP移动性模型是更合适的移动性仿真在新兴的蜂窝网络，其中有越来越小的细胞。然后，我们将该模型应用到蜂窝网络下确定性（六边形）和随机（泊松）基站（BS）模型。我们提出了切换率和逗留时间的解析表达式，这具有预期的属性，切换率是成正比的BS密度的平方根。与实际BS分布相比，我们发现Poisson-Voronoi模型在移动性评估方面与六边形模型一样准确，但更悲观，因为它预测了更高的切换率和更低的逗留时间。
2013-01-16 cs.NI
Handover Experiments with UAVs: Software Radio Tools and Experimental Research Platform
移动性管理是蜂窝网络的关键特征。当将无人机（UAV）集成到蜂窝网络中时，需要仔细管理它们的小区关联，以便与其他蜂窝用户共存。无人机在三维空间中移动，可能会在其飞行路径上穿越多个单元，因此可能会受到多个干扰。为了使无人机用户的移动性管理的研究，本文描述了设计，实现和测试方法与空中用户的切换实验。我们利用软件定义无线电（SDR）并实施一系列工具，用于在实验室中准备实验，并将其带到户外进行现场测试。我们只使用商业现成的硬件，开源软件和实验许可证，以实现可重复和可扩展的实验。我们最初的室外结果是两个SDR基站连接到一个开源软件核心网络，实现4G长期演进协议，一个低空无人机用户设备演示了切换过程。
2022-01-03 cs.AR cs.NI eess.SP
Neighbor Auto-Grouping Graph Neural Networks for Handover Parameter Configuration in Cellular Network
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；McGill University（麦吉尔大学）；Tianjin University（天津大学）
由蜂窝网络实现的移动通信是我们现代社会的主要基础之一。优化蜂窝网络的性能并提供具有改进的覆盖和用户体验的大规模连接对我们的日常生活具有相当大的社会和经济影响。这种性能在很大程度上依赖于网络参数的配置。然而，随着蜂窝网络的规模和复杂性的大幅增加，网络管理，特别是参数配置，变得越来越复杂。目前的实践主要依赖于专家的先验知识，这是不够的，将需要大量的领域专家和高昂的维护成本。在这项工作中，我们提出了一个基于学习的框架切换参数配置。在这种情况下，关键的挑战是解决相邻小区之间的复杂依赖关系，并联合优化整个网络。我们的框架以两种方式应对这一挑战。首先，我们引入了一种新的方法来模拟网络如何响应不同的网络状态和参数值，称为自动分组图卷积网络（AG-GCN）。在参数配置阶段，而不是解决全局优化问题，我们设计了一个局部多目标优化策略，每个单元考虑几个局部性能指标，以平衡自己的性能和邻居。我们评估我们提出的算法通过模拟器使用真实的网络数据构建。我们证明了我们的模型可以找到的切换参数，实现更好的平均网络吞吐量相比，专家推荐的以及替代基线，这可以带来更好的网络质量和稳定性。它有可能大大降低人类专家干预和维护所产生的成本。
2023-02-28 cs.LG cs.NI
Time-based Handover Skipping in Cellular Networks: Spatially Stochastic Modeling and Analysis
在无线蜂窝通信网络的背景下，切换（HO）管理引起了研究的关注。HO管理的一个关键问题是处理移动用户经历的越来越多的HO。为了解决这个问题，近年来已经研究了HO跳过技术。在本文中，我们提出了一种新的HO跳过方案，即基于时间的HO跳过。在所提出的方案中，用户的HO由一定的固定时间段控制，我们称之为跳过时间。可以将跳过时间作为系统参数来管理，从而实现HO跳过的灵活操作。我们分析了该方案的传输性能的基础上的随机几何方法。在用户执行基于时间的HO跳过的情况下，我们推导出两个性能指标的解析表达式：HO速率和期望的数据率。分析结果表明，具有基于时间的HO跳过的场景优于没有HO跳过的场景，特别是当用户快速移动时。此外，我们发现，有一个唯一的最佳跳过时间最大化的传输性能，我们近似获得。
2020-08-24 cs.IT cs.NI math.IT
Evaluation of Handover Exchange Schemes Between Two Cognitive Radio Base Stations with and without Buffers
本文研究和评估了认知无线电网络中两个次级用户（SU）之间的切换交换方案，在相邻小区的切换区域中，在不同的方向移动。更具体地说，本调查比较了在蜂窝认知无线电网络中的SU的性能，有和没有信道交换系统。调查显示，减少切换失败，阻塞，被迫和接入概率分别为切换交换方案与缓冲区相比，其他情况。
2017-11-07 cs.NI
Learning Wi-Fi Connection Loss Predictions for Seamless Vertical Handovers Using Multipath TCP
TU Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普斯大学）
我们提出了一种新的数据驱动的方法来在智能手机上执行平滑的Wi-Fi/蜂窝切换。我们的方法依赖于多个智能手机传感器提供的数据（例如，Wi-Fi RSSI、加速度、指南针、步数计数器、气压）来预测Wi-Fi连接丢失，并使用多路径TCP在不同连接模式之间动态切换。我们训练一个随机森林分类器和一个人工神经网络对现实世界的传感器数据收集的五个智能手机用户在三个月内。经过训练的模型在智能手机上执行，可以提前15秒可靠地预测Wi-Fi连接丢失，精度高达0.97，召回率高达0.98。此外，我们提出了四个DASH视频流实验，运行在Nexus 5智能手机上使用可用的Wi-Fi/蜂窝网络的结果。用于Wi-Fi连接丢失的神经网络预测用于在蜂窝链路上建立MPTCP子流。实验表明，我们的方法提供了无缝的无线连接，提高了DASH视频流的体验质量，并且与没有Wi-Fi连接丢失预测的切换方法相比，需要更少的蜂窝数据。
2019-07-24 cs.LG cs.NI
Through the Telco Lens: A Countrywide Empirical Study of Cellular Handovers
针对现有蜂窝网络切换研究数据局限于局部区域和有限设备的问题，本文基于欧洲某国顶级MNO的4000万用户4周流量数据，首次开展全国性切换性能分析，揭示RAT、设备等因素的影响及切换失败规律，为移动性管理提供独特见解。
2024-11-29 cs.NI
Multi-Robot Association-Path Planning in Millimeter-Wave Industrial Scenarios
Linköping University（林雪平大学）
工业4.0机器人的大规模开发需要先进的无线解决方案，以取代灵活性较低且成本较高的有线网络。在这方面，毫米波（mm波）可以提供高数据率，但是它们的特征在于需要密集无线电部署的不均匀覆盖。在这种情况下，覆盖漏洞和大量切换可能会降低通信吞吐量和可靠性。与传统的多机器人路径规划（MPP）相比，我们定义了一种多机器人关联路径规划（MAPP）问题，旨在共同优化机器人的路径和机器人接入点（AP）的关联。在MAPP中，我们专注于最小化的路径长度，以及在保持连通性的同时，保持连接的数量。我们提出了一个算法，可以解决MAPP在多项式时间，它是能够数值逼近全局最优。我们表明，所提出的解决方案是能够保证网络的连通性，并显着减少的数量相比，最大限度地减少路径长度。
2020-03-21 cs.NI cs.RO
Performance Comparison of Dual Connectivity and Hard Handover for LTE-5G Tight Integration in mmWave Cellular Networks
MmWave通信预计将在第五代移动网络中发挥重要作用。它们提供潜在的数千兆比特吞吐量和超低无线电延迟，但同时也遭受高各向同性路径损耗的影响，并且覆盖区域比LTE宏蜂窝小得多。为了解决这些问题，提出了毫米波基站的高度定向波束成形和非常高密度的部署。本论文旨在通过研究5G网络与当前LTE蜂窝网络的紧密和无缝集成来提高5G网络的可靠性和性能。特别地，LTE基站可以为5G移动终端提供覆盖层，因为它们在微波频率上操作，微波频率对阻塞不太敏感并且具有较低的路径损耗。本文件是Michele Polese先生在Marco Mezzavilla博士和Michele Zorzi教授的监督下完成的硕士论文的副本。它将提出一种基于移动终端与LTE和5G无线电接入网络的双连接的LTE-5G紧密集成架构，并将评估支持该架构所需的新网络流程。此外，将在ns-3模拟器中实现这种新架构，并将进行全面的模拟活动，以评估其性能。关于LTE和5G之间的切换的基线。
2016-07-13 cs.NI
An MDP Model for Optimal Handover Decisions in mmWave Cellular Networks
蜂窝网络的新前沿是利用28 GHz以上毫米波（mmWave）频率的巨大频谱。在这些频率下具有挑战性的无线电传播特性以及高度定向波束成形的使用导致基站（BS）与用户设备（UE）之间的间歇链路。在本文中，我们重新审视的问题，细胞的选择，以保持一个可接受的服务水平，尽管潜在的间歇性链路连接典型的毫米波链路。我们提出了一个马尔可夫决策过程（MDP）的框架来研究我们提出的小区选择策略，它联合考虑了几个因素，如动态信道负载和链路质量的属性和性能。我们使用值迭代算法（VIA）来解决MDP，并获得最佳的关联集。我们通过分布式迭代方法来解决多用户问题，其中每个UE基于固定信道分布和其他UE的小区选择统计来表征系统的演进。通过仿真结果，我们表明，我们提出的技术作出明智的切换选择，从而提供了一个显着的改善，在整体网络容量。此外，我们的技术减少了总的切换次数，从而降低了信令开销，同时为UE提供了更高的服务质量。
2016-06-06 cs.NI
Periodic handover skipping in cellular networks: Spatially stochastic modeling and analysis
切换（HO）管理是密集蜂窝网络中最关键的任务之一。HO管理中的一个问题是处理由于5G演进中的网络致密化而增加的HO，并且迄今为止在文献中已经研究了各种HO跳过技术以抑制过多的HO。在本文中，我们提出了另一种HO跳过方案，称为周期性HO跳过。所提出的方案禁止移动用户设备（UE）的HO达特定时间段（称为跳过时段），从而通过调整跳过时段的长度来实现HO跳过的灵活操作。我们调查的随机几何的基础上所提出的计划的性能。具体而言，我们推导出两个性能指标的解析表达式-HO率和预期的下行链路数据率-当UE采用周期性HO跳过。基于该分析的数值结果表明，周期性HO跳过场景在表示HO速率和预期下行链路数据率之间的折衷的某个效用度量方面可以优于没有任何HO跳过的场景，特别是当UE快速移动时。此外，我们数值表明，可以存在一个最佳长度的跳过期间，局部最大化的效用度量，并近似地提供了一个简单的形式的最佳跳过期间。与其他一些HO跳跃技术进行了数值比较。
2023-03-13 cs.IT cs.NI math.IT
Performance Evaluation of Spectrum Mobility in Multi-homed Mobile IPv6 Cognitive Radio Cellular Networks
技术的发展以及超大规模集成电路的成就使移动设备能够配备多个无线电接口，这被称为多宿主。另一方面，已经引入了各种无线接入技术的组合，称为下一代无线网络（NGWN），以在任何时间和位置提供与移动设备的连续连接。认知无线电网络作为下一代网络的一部分，被认为是解决频谱效率低下和频谱稀缺问题的重要手段。为了在认知无线电网络的上下文中提供跨异构无线接入网络的无缝和无处不在的连接，利用移动IPv6是有益的。在本文中，一个移动终端配备了两个无线电接口被认为是为了评估性能的频谱切换的切换延迟。分析结果表明，该模型可以实现更好的性能相比，其他相关的移动性管理协议，主要是在切换延迟。
2017-01-04 cs.NI
Improved Handover Through Dual Connectivity in 5G mmWave Mobile Networks
毫米波（mmWave）频带为第五代（5G）蜂窝系统提供了数量级更大吞吐量的可能性。然而，由于毫米波信号非常容易受到阻塞的影响，因此任何一个毫米波链路上的信道质量都可能非常间歇。本文实现了一种新型双连接协议，使移动用户设备（UE）设备能够同时维持与4G和5G小区的物理层连接。一种新颖的上行链路控制信令系统与本地协调器相结合，使得能够在任何一个链路上发生故障的情况下进行快速路径切换。本文提供了第一个全面的端到端的毫米波蜂窝系统中的切换机制的评估。仿真框架包括详细的基于测量的信道模型，以真实地捕获阻塞事件的空间动态，以及MAC，RLC和传输协议的全部细节。与传统的切换机制相比，该研究揭示了显着的好处，所提出的方法下的几个指标。
2017-07-17 cs.IT cs.NI math.IT
A Vertical Look at UAV Connectivity in the Wild: Cellular vs. Starlink, 3D Characterization, and Performance Prediction
University of Kansas（堪萨斯大学）
本文通过真实飞行测试，比较了蜂窝网络（Verizon）和低轨卫星（Starlink）在农村环境下对低空无人机的连接性能，并分析了高度对蜂窝网络信号、切换率及延迟的影响。
2026-05-28 cs.ET cs.NI cs.SY
QoS Provisioning Using Optimal Call Admission Control for Wireless Cellular Networks
无线网络中对高级服务的日益增长的需求提出了利用适当的资源管理来提供服务质量（QoS）的问题。在这项研究中，这样的无线网络的配置技术是由呼叫准入控制（CAC）。本文提出了一种新的呼叫接入控制方法，即统一分数频带（UFB），用于在无线网络中为新呼叫和切换呼叫提供适当的优先级。该UFB方案基本上是一种新型的切换优先级方案。在该方案中，切换优先级由两个阶段提供，这有助于网络利用更多的资源。此外，切换呼叫速率估计和它的QoS供应的影响进行了广泛的讨论，以达到最佳的QoS在建议的切换优先级方案。在提供多业务的无线网络中，低优先级业务的过度呼叫阻塞经常在非常高的业务速率下发生，这是QoS提供的一个关注问题。为了实现这样的QoS提供多个服务，另一个CAC计划，提出了这项研究工作。该方案被认为是均匀带细化（UBT）方案，它是基于均匀细化技术（UTT），这是非常类似的思想，UFB方案。在该方案中，一组信道经历细分策略。该方案降低了较低优先级业务类的呼叫阻塞概率（CBP），而不会显著增加较高优先级业务类的呼叫阻塞概率。该方案的分析功能推导出一般形式，这是有用的推导任何数量的业务类。此外，数值分析的建议UBT计划表明，性能方面的呼叫阻塞概率，整体呼叫阻塞概率，和信道利用率的改善和优化相比，传统的固定保护信道计划。
2015-02-23 cs.NI
SDN enabled Mobility Management in Multi Radio Access Technology 5G networks: A Survey
本文综述了利用SDN使能架构管理5G等多无线接入技术网络中的切换问题，探讨了先进架构、卸载技术及实现方法，并指出了当前挑战与未来方向。
2023-04-06 cs.NI cs.SY eess.SY
Mobility for Cellular-Connected UAVs: challenges for the network provider
无人机（UAV）技术正变得越来越普遍，其应用也越来越多样化。5G及以上网络必须实现无人机连接。这将要求网络运营商在网络的规划和运营中考虑这种新类型的用户。这项工作提出了运营商将遇到的挑战，并应在未来考虑无人机成为网络的用户。我们分析了3GPP规范，现有的研究文献和公开的无人机连接数据集，以描述所面临的挑战。我们将这些挑战分为网络规划和网络优化类别。我们讨论的挑战，规划网络覆盖时，考虑覆盖飞行用户和PCI冲突和混乱的问题，这些用户可以加剧。在讨论网络优化挑战时，我们介绍了自动邻居关系（ANR）和切换挑战，特别是邻居关系表（NRT）中的邻居数量及其潜在的删除和阻止列表、频繁的切换次数以及无人机的可能性由于切换问题而断开连接。我们讨论了解决所面临挑战的可能方法，并使用真实世界的数据集来支持我们对这些挑战及其重要性的研究结果。
2021-02-25 cs.NI
Joint QoS-control and Handover Optimization in Backhaul aware SDN-based LTE Networks
未来的蜂窝网络将是密集的，需要关键的流量管理技术来进行细粒度的网络控制。在存在具有瓶颈链路的不同网段的情况下，问题变得更加复杂，所述瓶颈链路限制了向最后一英里用户的期望的服务质量（QoS）递送。在这项工作中，我们首先设计了一个框架，软件定义的蜂窝网络（SDCN），然后提出了新的机制，QoS和非QoS用户流量的管理，同时考虑接入和回程网络，联合。在不同的网络环境中使用网络模拟器（ns-3）开发和测试了整个SDN-LTE系统和相关方法。特别是在用户分布不均匀的情况下，与其他方法相比，该负载分配算法可以使所有网络用户和40%空闲边缘用户的平均QoS用户下行链路吞吐量分别提高至少6%和23%.此外，所提出的系统有效地实现所需的QoS和处理网络拥塞，而不会产生显着的开销。
2019-06-07 cs.NI
Analysis of Handover Failures in Heterogeneous Networks with Fading
切换过程是蜂窝网络中最关键的功能之一，并且负责维持用户设备（UE）跨多个小区的无缝连接。它通常基于来自相邻基站（BS）的信号测量，并且它受到无线电传播信道的时间和频率选择性的不利影响。在本文中，我们介绍了一种新的模型，用于分析切换性能在异构网络（HetNets）的功能，车辆用户速度，小区大小，和移动性管理参数。为了研究阴影和衰落对切换性能的影响，我们提取了从第三代合作伙伴计划（3GPP）兼容的HetNet模拟器中获得的相关统计数据，随后，我们将这些统计数据整合到我们的分析模型中，以分析波动信道条件下的切换失败概率。计算机模拟验证了分析结果，这表明衰落可以显着降低车辆用户在HetNet中的切换性能。
2015-07-06 cs.CG cs.NI
Handover Necessity Estimation for 4G Heterogeneous Networks
4G网络面临的最大挑战之一是异构无线网络的统一网络。为了在这样一个多样化的环境中实现无缝移动，垂直切换仍然是一个具有挑战性的问题。在许多情况下，切换失败和不必要的切换被触发，导致服务降级，吞吐量降低，并增加阻塞概率和分组丢失。本文提出了一种新的垂直切换判决算法切换必要性估计（HNE），以减少切换失败和不必要的切换在异构无线网络中的数量。本文提出了一种多准则的垂直切换判决算法，该算法基于两个部分：移动时间估计和时间阈值计算。我们提出的方法进行了比较，对其他两种方法：（a）固定的RSS阈值为基础的方法，其中蜂窝网络和WLAN之间的切换启动时，从WLAN的RSS达到一个固定的阈值，和（b）滞后为基础的方法，其中的滞后被引入，以防止乒乓效应。仿真结果表明，该方法将切换失败次数和不必要的切换次数分别减少了80%和70%。
2012-02-08 cs.NI
Cooperative Sensing in Deep RL-Based Image-to-Decision Proactive Handover for mmWave Networks
对于可靠的毫米波（mmWave）网络，本文提出了合作感测与多摄像头操作中的图像到决策的主动切换框架，直接映射图像的切换决定。在该框架中，利用相机图像来允许预测毫米波链路中的阻塞效应，由此网络控制器以主动方式触发切换。此外，直接映射允许行人数量的可伸缩性。本文通过实验研究了采用多摄像机协同感知的可行性，这些摄像机可以补偿彼此的盲点。通过深度强化学习来学习最佳映射，以解决来自多个相机的图像的高维性。基于实验获得的图像和接收功率的评估验证了可以在多相机操作中学习增强信道容量的映射。结果表明，我们提出的框架与多摄像头操作优于传统的框架与单摄像头操作的平均容量。
2019-06-12 cs.NI
Intelligent Dynamic Handover via AI-assisted Signal Quality Prediction in 6G Multi-RAT Networks
R\&D Department Four Dot Infinity Athens, Greece
针对6G多RAT网络，提出基于LSTM信号质量预测的P-CHO框架，由RAT控制控制器编排，减少切换失败和乒乓事件，实现低延迟主动切换。
2025-10-16 cs.LG cs.NI
Global mibility and handover management for heterogeneous network in VANET
车载自组织网络是一种新兴的技术.移动性管理是车载自组织网络支持各种智能交通系统应用的最具挑战性的研究课题之一。车载Ad hoc网络对于车辆间通信越来越重要，因为它们允许车辆之间的通信，而无需任何基础设施、配置工作，并且没有蜂窝网络的高成本。除了本地数据交换，车辆应用程序可以用于访问互联网服务。访问由位于路边站点的互联网网关提供。然而，互联网集成需要车载自组织网络的相应移动性支持。在本文中，我们将研究在车载自组网的网络移动性的方法，该模型将描述车辆从一个网络到另一个网络的运动。提出的切换方案减少了切换延迟，分组丢失信令开销。
2013-10-18 cs.NI
EnCoR: An end-to-end architecture for simplifying cellular networks
Virginia Tech（弗吉尼亚理工学院暨州立大学）；UC Berkeley（加州大学伯克利分校）；ICSI（国际计算机科学研究所）
提出EnCoR架构，通过移除核心网中的移动性支持，利用端到端移动性消除隧道IP锚定，在保持与现有认证、计费和QoS技术兼容的同时，降低端到端延迟和运营商成本，并在实际应用中达到与传统LTE网络相当的性能。
2026-05-22 cs.NI
A Unified Stochastic Model of Handover Measurement in Mobile Networks
切换测量负责发现切换目标，并直接决定移动性管理的性能。它是由一个复杂的组合参数处理多细胞的情况和系统动态。网络设计必须在这样的多约束问题中提供适当的切换测量过程。本文提出了一个统一的网络分析和优化框架。论述集中在随机建模，并解决其关键的概率事件，即（i）合适的切换目标找到，（ii）服务失败，（iii）切换测量触发，和（iv）切换测量撤回。我们推导出他们的封闭形式的表达式，并提供了一个通用的设置的最佳信号质量和\st{minimum duration outage} \textit{level crossing properties}的切换测量失败和目标小区质量的分析。最后，我们展示了它在当今3GPP-LTE蜂窝网络中的应用和有效性。
2015-02-02 cs.IT cs.NI math.IT
Seamless Handover in IP over ICN Networks: a Coding Approach
无缝连接在移动网络中实现基于QoS的交付中起着关键作用。然而，目前的切换机制阻碍了满足这一目标的能力，由于切换失败，分组丢失和服务中断的高比率。由于切换要求的变化，这些挑战在诸如高级长期演进（LTE-Advanced）和未许可频谱中的LTE（LTE-LAA）的异构蜂窝网络（HCN）中被进一步放大。虽然机制，如快速切换代理移动IPv6（PFMIPv6），试图解决这些问题，他们在一个高成本与次优的结果。这主要源于现有IP核心网的各种限制。在本文中，我们提出了一种新的切换解决方案的移动网络，利用一个革命性的IP信息为中心的网络（IP-over-ICN）架构的优势，支持灵活的服务提供通过选播和组播，结合随机线性编码技术的优势，消除了重传的需要。我们的解决方案允许编码流量在切换阶段以组播方式从源直接传播到目的地，而不需要现有解决方案中的中间锚点;从而克服了数据包丢失和切换失败，同时降低了整体交付成本。我们评估我们的方法与分析和仿真模型相比，PFMIPv6显着降低成本。
2017-02-07 cs.NI
Mobility Performance Analysis of RACH Optimization Based on Decision Tree Supervised Learning for Conditional Handover in 5G Beamformed Networks
本文针对5G FR2波束赋形网络，提出资源高效的随机接入流程和基于决策树的监督学习方法以优化条件切换，并分析了其与基线切换的移动性能权衡。
2023-09-18 cs.NI
Handover Management for mmWave Networks with Proactive Performance Prediction Using Camera Images and Deep Reinforcement Learning
对于毫米波网络，本文提出了一种范式转变，利用时间连续的相机图像切换决策问题。在做出切换决策时，重要的是预测未来的长期性能-例如，时变数据率的累积和-主动避免做出短视的决定。然而，这项研究实验注意到，在接收功率的时间变化不一定是信息主动预测移动障碍物引起的数据率的快速退化。为了克服这一挑战，本研究提出了一种主动的框架，其中切换时序进行了优化，而障碍物引起的数据率退化发生之前预测的退化。关键思想是扩展状态空间以涉及时间连续的相机图像，其包括用于预测这种数据率劣化的信息特征。为了克服在处理扩展状态空间的大维度的困难，我们使用深度强化学习来决定切换定时。基于实验获得的相机图像和接收功率执行的评估表明，扩展的状态空间便于（i）从劣化发生之前的500 ms预测障碍物引起的数据率劣化，以及（ii）优于没有状态空间扩展的切换框架的性能
2020-07-17 cs.NI
Conditional Handover in 5G: Principles, Future Use Cases and FR2 Performance
本文详细阐述了条件切换（CHO）-第三代合作伙伴计划（3GPP）第16版中设计的移动性功能，旨在提高蜂窝网络中切换的可靠性。CHO已被证明是一个成功的功能，并吸引了移动网络的其他几个领域，其中也需要增加可靠性（例如，非地面网络或综合接入回程）。本文解释了CHO的原理，描述了其在垂直领域的未来使用，并提供了性能结果，显示了CHO可以在更高频段为5G系统提供的增益。我们的仿真分析集中在频率范围2（FR 2）和CHO恢复过程中的切换。结果表明，与版本15的基线切换相比，在更高的频率下，CHO也可以大大减少移动性故障。此外，已经证实CHO恢复可以是允许在故障后更快地重新连接到网络的有用手段。在某些情况下，发现CHO回收率使用率超过80%。该论文还概述了CHO领域未来的研究和标准化方向，该领域似乎是3GPP第18版及以后进一步发展的可靠候选者。
2022-04-04 cs.NI
Deep Reinforcement Learning Approach to QoSAware Load Balancing in 5G Cellular Networks under User Mobility and Observation Uncertainty
School of Electrical Engineering, Iran University of Science & Technology (IUST), Tehran, Iran（伊朗科技大学电气工程学院）
本文提出基于PPO的深度强化学习框架，用于在用户移动性和观测不确定性下实现端到端的QoS感知负载均衡，通过多目标奖励机制平衡效率与稳定性。
2026-05-12 cs.NI cs.SY eess.SY
Achieving Ultra-Low Latency in 5G Millimeter Wave Cellular Networks
IMT 2020对20 Gbps峰值数据率和1毫秒延迟的要求为5G蜂窝系统的设计提出了重大的工程挑战。使用10 GHz以上的毫米波（mmWave）频段--其中有大量的频谱可用--是一个有希望的5G候选者，可能能够应付自如。然而，虽然毫米波频段可以支持大规模峰值数据率，但要在端到端服务上提供这些数据率，同时保持可靠性和超低延迟性能，需要重新考虑协议栈的所有层。本文从媒体访问控制（MAC）层、拥塞控制和核心网架构三个方面探讨了毫米波蜂窝系统中提供端到端、可靠、超低延迟服务所面临的挑战和可能的解决方案。
2016-02-22 cs.NI
Decentralized Handover Parameter Optimization with MARL for Load Balancing in 5G Networks
针对5G网络小区数量激增导致手动切换参数调优不可行、现有研究忽略工程细节的问题，提出基于MARL的去中心化优化方案，联合建模三类切换影响，通过共识近似分布式训练降低交互成本，实验证明其负载均衡及网络性能优于现有基准。
2025-04-18 cs.NI
Multi-Agent Q-Learning for Real-Time Load Balancing User Association and Handover in Mobile Networks
Tufts University（塔夫茨大学）；Pukyong National University（釜庆国立大学）
本文提出集中式和分布式多智能体在线Q学习算法，在密集蜂窝网络中实时进行负载均衡用户关联与切换，并引入切换成本奖励，实现低复杂度、快速收敛且优于3GPP最大SINR关联的性能。
2024-12-22 cs.LG cs.MA cs.NI
Resource Sharing Among mmWave Cellular Service Providers in a Vertically Differentiated Duopoly
随着对将毫米波频带用于5G蜂窝系统的兴趣日益增加，对资源共享的兴趣也重新兴起。毫米波频带的特性（诸如大带宽、高定向天线、高穿透损耗和对遮蔽的敏感性）表明了毫米波蜂窝网络中的频谱和基础设施共享的技术优势。然而，技术优势并不一定转化为服务提供商利润的增加或消费者剩余的增加。在本文中，详细的网络模拟，以更好地了解资源共享的经济意义，在一个垂直差异化的双寡头市场的蜂窝服务。结果表明，与微波蜂窝服务提供商相比，毫米波服务提供商的资源共享往往利润较低，并且不一定会增加消费者剩余。
2017-02-22 cs.GT cs.NI
Coverage Analysis for Cellular-Connected Random 3D Mobile UAVs with Directional Antennas
这封信提出了一个分析框架，以评估蜂窝连接的无人机（UAV）网络的覆盖性能，其中无人机用户设备（UAV-UE）配备有定向天线，并根据三维（3D）移动模型移动。配备有实际下倾天线的地面基站（GBS）根据泊松点过程（PPP）分布。从随机几何的工具，我们推导出切换概率和覆盖概率的最强平均接收信号强度（RSS）关联策略下的随机UAV-UE。所提出的分析框架允许调查UAV-UE天线波束宽度，移动速度，小区关联和垂直运动的切换概率和覆盖概率的影响。我们得出结论，最佳UAV-UE天线波束宽度随着GBS密度而减小，并且在稀疏网络场景中，全向天线模型是优选的。此外，最强平均RSS关联相对于最近关联的优越性随着GBS密度的增加而减小。
2022-11-27 cs.NI eess.SP
Mitigation of Human Exposure to RF Fields in Downlink of Millimeter-Wave Cellular Systems
在极少数适当关注毫米波（mmW）通信中有害健康影响的研究中，大多数研究都关注由于与人体更紧密接触而引起的上行链路病例。我们最近的研究表明，即使是人类暴露于下行链路毫米波技术中的射频（RF）场也不是最小的可以忽略的。上行链路有一些射频暴露缓解技术，但下行链路情况几乎没有受到任何关注。然而，本文提出了一种用于毫米波蜂窝通信的下行链路协议，该协议实现了最大数据率，同时保持对人类健康的影响最小化。我们的研究结果表明，所提出的技术降低了功率密度（PD）和比吸收率（SAR）相比，典型的协议，只有轻微的牺牲数据率。
2018-01-20 cs.NI
Experimental Evaluation of a UAV User QoS from a Two-Tier 3.6GHz Spectrum Network
无人机（UAV）技术越来越多地用于各种应用，如视频监控和交付。为了安全有效地使用无人机，这些设备需要连接到蜂窝网络。关于无人机蜂窝连接的现有研究表明，无人机遇到了现有网络的重大问题，例如强干扰和天线未对准。在这项工作中，我们执行一个新的测量活动的性能的无人机用户连接到一个实验性的两层蜂窝网络在两个不同的领域都柏林市的智能港区，其中包括大规模的MIMO宏小区和无线回程的小小区。我们测量参考信号接收功率（RSRP）、参考信号接收质量（RSRQ）、信号干扰噪声比（SINR）、下行链路吞吐量和小小区切换速率。我们的研究结果表明，增加无人机的高度降低了性能在这两个层次，由于天线错位等问题。然而，小型小区层可以在整个UAV高度范围内保持相对稳定的性能，这表明UAV用户可以在飞行期间成功连接到小型小区。此外，我们证明，虽然无人机切换率显着波动在不同的高度，整体观察到的切换率是非常低的。我们的研究结果突出了城市地区的小型蜂窝为无人机提供连接的潜力。
2021-04-09 cs.NI
Directional Initial Access for Millimeter Wave Cellular Systems
由于毫米波（mmWave）频带在这些频率处的大规模可用带宽，这些频带最近已经吸引了对于下一代蜂窝系统的相当大的兴趣。然而，设计毫米波蜂窝系统的一个关键挑战是初始接入-移动设备建立到基站小区的初始链路层连接的过程。毫米波通信依赖于高度定向的传输，并且初始接入过程因此必须提供一种机制，通过该机制可以在潜在的大角度空间中搜索初始传输方向。考虑到不同的扫描和信令过程，评估接入延迟和系统开销的设计方案进行了比较。信道结构和多址接入问题也被考虑。分析表明，低分辨率的全数字架构相比，单流模拟波束成形的显着优势。
2016-07-28 cs.IT cs.NI math.IT
Channel Dynamics and SNR Tracking in Millimeter Wave Cellular Systems
毫米波（mmWave）频率可能在第五代（5G）蜂窝系统中发挥重要作用。在这些频段开发系统的一个关键挑战是快速信道动态的潜力：由于毫米波信号被许多材料阻挡，手持设备相对于环境中物体的位置或方向的微小变化可能导致信道质量的大幅波动。本文讨论的问题跟踪的信号噪声比（SNR），这是一个必不可少的过程，速率预测，切换和无线链路故障检测。本文提出了一种从周期同步信号中估计信噪比的简单方法。该方法，然后使用真实的实验在常见的阻塞情况下结合室外统计模型进行评估。
2016-04-19 cs.IT cs.NI math.IT
Handover Management in 5G and Beyond: A Topology Aware Skipping Approach
网络密集化被认为是满足5G容量标准的潜在解决方案。网络致密化通过缩小基站（BS）的覆盖区来提供更多容量，从而减少由每个BS服务的用户的数量。然而，容量的增益是以增加的切换（HO）速率为代价实现的。因此，HO率是一个关键的性能限制因素，应该仔细考虑在致密化规划。本文揭示了密集5G网络中出现的HO问题，并通过拓扑感知HO跳过提出了一种有效的解决方案。不同的跳跃技术被认为是与传统的最佳连接的计划和比较。为此，通过研究分别采用泊松点过程和泊松簇过程建模的单层和双层蜂窝网络下行链路的平均用户速率，验证了所提方案的有效性.所提出的跳过方案显示出高达47%的平均吞吐量增益，这将最大限度地提高网络密度的好处。
2016-11-21 cs.NI
Data-Driven Design of 3GPP Handover Parameters with Bayesian Optimization and Transfer Learning
本文提出基于高维贝叶斯优化和迁移学习的3GPP切换参数优化框架，在真实部署中优于3GPP基准方案，并实现跨用户速度的快速适配。
2025-04-03 cs.IT cs.NI eess.SP
CHOMET: Conditional Handovers via Meta-Learning
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文提出符合O-RAN范式的CHOMET框架，利用元学习优化3GPP条件切换（CHO）中的资源分配与信令开销问题，提供动态遗憾保证，在不稳定信号下性能比3GPP基准高180%。
2025-07-10 cs.LG cs.NI
Resource Management and Cell Planning in Millimeter-Wave Overlaid Ultra-Dense Cellular Networks
本文提出了一种利用毫米波（mmWave）和超密集基站（BS）的蜂窝网络，以实现下行平均速率的深远5G目标。然而，毫米波覆盖网络由于在移动用户处的实现困难而导致其充足的数据率仅适用于下行链路传输的缺陷，从而导致上行链路和下行链路速率之间的巨大差异。因此，我们把我们的注意力不仅要最大化下行链路速率，而且要确保最小的上行链路速率。为此，我们首先推导出毫米波覆盖的超密集蜂窝网络频谱效率的上行链路和下行链路的情况下，在封闭的形式，通过使用随机几何通过下界近似。在实际场景中，所提出的网络的这种易处理的结果揭示了现有微波（$μ$ Wave）蜂窝资源应该主要专用于上行链路传输，以便与毫米波下行链路速率改进相对应。此外，经由$μ$ Wave BS致密化来增加上行链路速率不能单独应对毫米波下行链路/上行链路速率不对称，并且因此在5G蜂窝网络中需要额外的$μ$ Wave频谱。
2015-04-20 cs.IT cs.NI math.IT
Understanding Noise and Interference Regimes in 5G Millimeter-Wave Cellular Networks
随着传统蜂窝频带中的严重频谱短缺，毫米波（mmWave）频率对于下一代微蜂窝和微微蜂窝无线网络已经吸引了越来越多的关注。一个基本的和开放的问题是毫米波蜂窝网络是否可能是噪声或干扰受限的。识别网络运行的机制对于MAC和物理层程序的设计至关重要，并提供关于如何协调跨小区传输以应对干扰的见解。这项工作使用最新的基于测量的统计信道模型来准确评估各种部署场景中的干扰噪声比（INR）。除了细胞密度，我们还研究了天线阵列的大小和天线方向图，其影响是至关重要的毫米波政权。信道模型还考虑了阻塞、视线和非视线机制以及局部散射，这些因素会显著影响空间隔离水平。
2016-04-19 cs.IT cs.NI math.IT
A Novel Multiobjective Cell Switch-Off Framework for Cellular Networks
在下一代蜂窝网络中，小区切换（CSO）被认为是一种很有前途的降低能耗的方法。然而，民间社会组织不仅从资源分配的角度，而且从执行的角度提出了严重的挑战。事实上，CSO代表了一个困难的优化问题，由于其NP完全的性质。此外，在CSO方案的实现中存在许多重要的实际限制，例如需要最小化实时复杂度和开-关/关-开转换的数量以及CSO引起的翻转。本文介绍了一种新的方法，CSO的基础上多目标优化，利用统计描述的服务需求（已知的运营商）。此外，下行链路和上行链路的覆盖标准，包括不同的模型之间的比较分析，以表征小区间干扰也提出了阐明其对CSO的影响。该框架以两种方式将自己与其他提案区分开来：1）最小化开-关/关-开转换以及转换器的数量，以及2）离线执行算法的计算量大的部分，这使得其实现可行。结果表明，所提出的方案实现了大量的能量节省在小小区部署的服务需求是不均匀分布，而不损害服务质量（QoS）或需要大量的实时处理。
2016-11-04 cs.NI
Millimeter Wave Channel Modeling and Cellular Capacity Evaluation
随着传统蜂窝频带中的严重频谱短缺，30和300 GHz之间的毫米波（mmW）频率作为下一代微蜂窝和微微蜂窝无线网络的可能候选者已经吸引了越来越多的关注。mmW频带提供比当前蜂窝分配大的数量级的频谱，并且使得非常高维的天线阵列能够通过波束成形和空间复用获得进一步的增益。本文使用最近在纽约市28和73 GHz的真实世界的测量，推导出详细的空间统计模型的通道，并使用这些模型提供了一个现实的评估毫米波微和微微蜂窝网络在密集的城市部署。统计模型推导出的关键信道参数，包括路径损耗，空间簇的数量，角色散和中断。据发现，即使在高度非视线的环境中，强信号可以检测到100米至200米从潜在的小区站点，可能与多个集群，以支持空间复用。此外，基于模型的系统仿真预测，mmW系统可以提供比当前最先进的4G蜂窝网络容量增加一个数量级，而不会增加当前城市部署的小区密度。
2014-04-25 cs.NI
Frame Structure Design and Analysis for Millimeter Wave Cellular Systems
毫米波（mmWave）频率已经吸引了第五代（5G）蜂窝通信的相当大的关注，因为它们提供比当前蜂窝系统大几个数量级的带宽。然而，媒体访问控制（MAC）层可能需要被显著地重新设计以支持毫米波通信中预期的高度定向传输、超低时延和高峰值速率。为了解决这些挑战，我们提出了一种新的毫米波MAC层帧结构，具有许多增强功能，包括灵活的，高粒度的传输时间，动态控制信号的位置，扩展的消息和能力，有效地复用定向控制信号。解析公式推导出的利用率和控制开销作为控制周期，用户数，业务统计，信号噪声比和天线增益的函数。重要的是，该分析可以包含各种前端MIMO能力假设-毫米波的一个关键特性。在现实的系统和业务假设下，分析表明，所提出的灵活的帧结构设计提供了显着的好处，与固定的帧结构类似于当前的4G长期演进（LTE）的设计。它还表明，全数字波束成形架构提供了显着降低开销相比，模拟和混合波束成形下的等效功率预算。
2016-08-20 cs.NI
Tractable Resource Management in Millimeter-Wave Overlaid Ultra-Dense Cellular Networks
在毫米波覆盖的5G蜂窝网络中，毫米波（mmW）向微波（μW）寻求什么帮助？本文提出了是否补充下行链路（DL）或上行链路（UL）传输的问题，并得出结论，μW应该帮助UL更多。这种对UL的贡献是由于移动用户处的高峰均功率比（PAPR）而导致的低mmW UL速率。DL/UL分配是基于经由随机几何的新颖的封闭形式的mm-uW频谱效率（SE）推导而可追踪地提供的。调查结果明确表明：（i）DL/UL mmW（或μW）SE两者在超密集蜂窝网络（UDN）中一致地收敛于相同值，以及（ii）这样的mmW（或μW）UDN SE是BS与用户密度比的对数函数。相应的毫米-μW的资源管理进行了评估，利用三维（3D）堵塞模型与真实的地理在韩国首尔。
2015-07-16 cs.IT cs.NI math.IT
5G Millimeter Wave Cellular System Capacity with Fully Digital Beamforming
由于毫米波（mmWave）无线系统对定向链路的严重依赖，具有高维阵列的波束成形（BF）对于这些频率中的蜂窝系统至关重要。如何以功率有效的方式执行阵列处理是一个基本的挑战。模拟和混合BF需要较少的模数转换器（ADC），但一次只能在少数方向上通信，限制了定向搜索、空间复用和控制信令。数字BF实现了灵活的空间处理，但必须在低量化分辨率下操作以保持在合理的功率电平内。本文提出了一种简单的加性高斯白噪声（AWGN）模型来评估蜂窝系统容量的低分辨率量化的影响。利用该模型的仿真显示，在中等分辨率（每个ADC 3-4比特）下，量化导致的下行链路蜂窝容量损失可以忽略不计。本质上，低分辨率ADC限制了高SNR，而蜂窝系统通常不工作。研究结果表明，低分辨率全数字BF架构可以实现高能效，提供大大增强的控制平面功能和与模拟BF相当的数据平面性能。
2018-01-02 cs.IT cs.NI math.IT
A Modular and Scalable Simulator for Connected-UAVs Communication in 5G Networks
本文针对蜂窝联网无人机频繁切换和传统传输协议低效问题，基于 MATLAB 构建支持 5G NR、多协议与切换策略评估的模块化可扩展仿真平台。
2025-09-30 cs.NI
Coverage and Rate Analysis for Millimeter Wave Cellular Networks
毫米波（mmWave）有望成为第五代蜂窝网络的载波频率。由于毫米波信号对阻塞敏感，因此在超高频（UHF）频带中操作的蜂窝网络的先前模型不适用于直接分析毫米波蜂窝网络。利用随机几何的概念，本文提出了一个通用的框架来评估毫米波蜂窝网络的覆盖和速率性能。使用距离相关的站点线（LOS）的概率函数，LOS和非LOS基站的位置被建模为两个独立的非齐次泊松点过程，不同的路径损耗的法律适用。基于所提出的框架，信号噪声干扰比（SINR）和速率覆盖概率的表达式推导。毫米波覆盖和速率性能作为天线几何形状和基站密度的函数进行检查。密集网络的情况下，进一步分析通过应用简化的系统模型，其中的LOS区域的用户近似为一个固定的LOS球。结果表明，密集毫米波网络可以实现可比的覆盖范围和更高的数据率比传统的UHF蜂窝系统，尽管存在堵塞。结果表明，实现最佳SINR的小区大小与用户的LOS区域的平均大小成比例。
2014-10-18 cs.IT cs.NI math.IT
