Mobile node localization in cellular networks
位置信息是基于位置的应用程序的主要组成部分。这些信息用于不同的安全和面向服务的应用程序中，以根据用户的地理位置为用户提供服务。在室内和室外环境中定位移动节点有许多方法。针对移动节点在室外环境下的定位问题，提出了一种基于小区和用户位置信息的定位方法。我们的定位方法是基于问候消息延迟（发送和接收时间）和基站收发站（BTS）的坐标信息。为了验证我们的方法在蜂窝网络，我们实现和模拟我们的方法在两个场景，即维护数据库的基站在集中式和分布式系统。仿真结果表明了该方法的有效性及其在电信系统中的应用价值。
2012-01-10 cs.NI
Device-to-Device Data Storage for Mobile Cellular Systems
作为从蜂窝接入网络下载内容的替代方案，移动设备可以用于存储数据文件并通过设备到设备（D2D）通信来分发它们。我们考虑由移动用户组成的基于D2D的存储社区。假设从一个基站传输数据到一个移动用户消耗更多的能量比两个移动用户之间传输数据，我们表明，它可以是有益的，使用冗余存储，以确保数据文件保持提供给社会，即使一些存储用户离开网络。我们推导出一个易于处理的封闭形式的方程，说明当冗余应该使用，以尽量减少预期的数据检索的能源消耗。我们发现，复制是添加冗余，而不是再生代码的首选方法。计算机模拟验证了我们的研究结果。
2013-09-24 cs.NI
Global Systems Performance Analysis For Mobile Communications (GSM) using Cellular Network CODECS
全球移动通信系统（GSM）是近年来流行并一直在增长的蜂窝网络。它是为了解决第一个蜂窝系统的碎片化问题而开发的，它解决了数字调制方法，网络结构和服务的水平。组织要成为学习型组织，以跟上技术的变化，使网络服务处于具有竞争力的水平，这是根本。本文使用NetSim工具进行仿真分析，比较不同的蜂窝网络编解码器的GSM网络性能。针对每个网络编解码器提供的服务质量，分析诸如吞吐量、延迟和抖动的这些参数。针对不同的网络场景，对蜂窝网络的单播应用进行了建模。根据评估和仿真，发现G.711、GSM_FR和GSM-EFR的性能优于其他编解码器，它们被认为是蜂窝网络的最佳编解码器。这些编解码器将在不久的将来最好地用于改善网络的性能。
2021-06-30 cs.NI
Device-Centric Cooperation in Mobile Networks
在当今的移动设备中，诸如视频流之类的应用的日益普及引入了对吞吐量的更高需求，并且尤其对蜂窝链路施加了压力。通过利用蜂窝和局域连接在移动设备之间进行协作是满足日益增长的需求的有前途的方法。在本文中，我们认为，一组合作的移动设备，利用蜂窝和局域网的链接，并在彼此接近，有兴趣在相同的视频内容。传统的网络控制算法在这种设置中引入了高开销和延迟，因为网络控制和协作决策是以源为中心的方式进行的。相反，我们开发了一个以设备为中心的随机合作计划。我们以设备为中心的方案; DcC允许移动设备在不损失最优性的情况下做出控制决策，例如流控制、调度和协作。由于以设备为中心，DcC减少了：（i）开销;即，应该通过蜂窝链路传输的控制分组的数量，从而更有效地使用蜂窝链路，以及（i i）每个分组经历的延迟量，这提高了服务质量。仿真结果证明了直流变换器的优点。
2014-07-02 cs.NI
Understanding Mobile Traffic Patterns of Large Scale Cellular Towers in Urban Environment
了解城市环境中大规模蜂窝塔的移动业务模式对于现代大都市的互联网服务提供商、移动用户和政府管理者都是非常有价值的。本文的目的是提取和建模的大规模塔部署在一个大城市的交通模式。为了实现这一目标，我们需要解决几个挑战，包括缺乏适当的工具来处理大规模的交通测量数据，未知的交通模式，以及处理影响交通模式的城市生态和人类行为的复杂因素。我们的核心贡献是一个强大的模型，它结合了三维信息（时间，塔的位置和交通频谱），以提取和模拟数千个蜂窝塔的交通模式。我们的实证分析揭示了以下重要的观察结果。首先，在9，600个蜂窝塔中只存在五种基本的时域业务模式。第二，每个提取的交通模式映射到一种类型的地理位置相关的城市生态，包括居住区，商业区，交通，娱乐，综合区。第三，我们的频域流量频谱分析表明，9,600个塔中的任何塔的流量都可以使用与人类活动行为相对应的四个主要分量的线性组合来构建。我们相信，所提出的交通模式提取和建模方法，结合对移动流量的实证分析，铺平了道路，对大规模的蜂窝塔在现代大都市的交通模式的深入了解。
2015-10-14 cs.NI
Improving Mobile Video Streaming with Mobility Prediction and Prefetching in Integrated Cellular-WiFi Networks
我们提出并评估了一个程序，利用移动性和吞吐量预测预取视频流数据在集成的蜂窝和WiFi网络。这种异构无线技术的有效集成对于在无处不在的网络环境中支持高性能和节能的视频流将是重要的。我们的评估是基于跟踪驱动的模拟，考虑经验测量，并显示了各种系统参数如何影响性能，暂停视频帧的数量和能耗方面，这些参数包括视频流的数量，移动，WiFi和ADSL回程吞吐量，以及WiFi热点的数量。此外，我们评估的过程的鲁棒性的时间和吞吐量的变化。最后，我们提出了我们的初始原型，实现所提出的方法。
2013-10-23 cs.MM cs.NI
An Approach for Spatial-temporal Traffic Modeling in Mobile Cellular Networks
移动蜂窝网络中的业务数据的量和类型一直在持续增长。同时，交通数据在时间和空间等多个维度上动态变化。因此，流量建模是必不可少的理论分析和未来的超密集蜂窝网络的节能设计。在本文中，作者试图建立一个易于处理的和准确的模型来描述实际蜂窝网络中的单个基站的流量变化模式。首先，基于蜂窝网络中的实际数据，提出了一种描述多个基站业务量随时间变化的正弦叠加模型。结果表明，一个区域内多个基站的平均业务量呈周期性变化，并具有三个主要的频率分量。然后，对数正态分布的空间建模的实际交通数据进行了验证。分析了空闲时间和繁忙时间的空间流量分布。并给出了园区、校园和中心商务区三个典型区域的模型参数。最后，提出了一种基于多基站时空业务分布的单基站时空业务联合建模方法。通过与当前蜂窝网络中的实际数据进行比较，对这三种模型进行了评估。结果表明，这些模型能够准确地描述蜂窝网络中实际业务数据的变化规律。
2017-03-31 cs.NI
Data Matters: The Case of Predicting Mobile Cellular Traffic
Department of Mathematics and Systems Analysis（数学与系统分析系）
本文针对智能道路场景，提出利用道路交通流量和速度等人口动态数据辅助蜂窝网络指标进行基站负载预测，实验证明预测误差最多可降低56.5%。
2025-07-07 cs.LG cs.NI
Energy Efficient Mobile Edge Computing in Dense Cellular Networks
移动边缘计算（MEC）是满足移动设备日益增长的计算需求的新兴范例，它与密集部署的基站（BS）相结合，被认为是迈向下一代移动网络的关键一步。然而，由于BS的无线电接入资源和计算资源必须被联合管理，并且它们在空间域和时间域两者中与业务复杂地耦合，因此对于设计能量高效的网络出现了新的挑战。在本文中，我们解决的挑战，将MEC到密集的蜂窝网络，并提出了一个有效的在线算法，称为引擎（能量约束卸载和睡眠），使联合计算卸载和BS睡眠的决定，以最大限度地提高服务质量，同时保持低能耗。我们的算法利用李雅普诺夫优化技术，在线工作，并实现了接近最优的性能，而不使用未来的信息。仿真结果表明，该算法在不牺牲用户服务质量的前提下，可以有效地降低能耗。
2017-01-25 cs.IT cs.NI math.IT
Device-to-Device Networking Meets Cellular via Network Coding
利用移动设备之间的设备到设备（D2 D）连接有希望满足蜂窝链路上不断增加的吞吐量需求。具体地，当移动设备彼此非常接近并且对相同内容感兴趣时，诸如Wi-Fi直连的D2 D连接可以被机会性地用于构建协作（并且联合操作）蜂窝和D2 D联网系统。然而，理解、量化和利用网络编码在联合蜂窝和D2 D设置中用于协作移动设备的潜力是至关重要的。在本文中，我们考虑这个问题，并且（i）开发用于联合蜂窝和D2 D设置中的协作移动设备的网络编码框架，即NCMI，其中蜂窝和D2 D链路容量相同，以及（ii）表征所提出的网络编码框架的性能，其中我们使用分组完成时间，其是恢复所有分组的传输时隙的数量，作为性能指标。我们通过模拟展示了我们的网络编码框架的好处。
2017-12-08 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
PCNM: A New Platform for Cellular Networks Measurements and Optimization
在本文中，我们提出了PCNM，一个新的蜂窝网络测量移动平台。PCNM基于一组技术，这些技术将理论计算和模拟量身定制为真实的蜂窝网络环境。它包括：（a）测量基站（BS）的不同参数的模块，诸如定位、小区标识、时间提前信息、接收电平和质量，（b）通过监视一组移动节点来优化网络测量任务的新协议，以及最后（c）通过添加新基站来扩展现有蜂窝网络的能力。我们评估我们的遗传算法用于减少节点的移动性和优化的测量提取N个基站使用k个移动传感器（k >= 1）。我们展示了如何将实际测量（以协作方式使用移动传感器）与理论和预测方法相连接，对蜂窝网络的维护，扩展和性能评估具有很高的益处。
2012-10-01 cs.NI cs.OH cs.PF
On the road to more accurate mobile cellular traffic predictions
Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）
本文提出利用免费道路指标结合蜂窝网络流量，在轻量学习结构中实现高速公路小区短期负载的准确预测，并支持联邦与集中式学习。
2023-05-24 cs.LG cs.NI
Location Aware Opportunistic Bandwidth Sharing between Static and Mobile Users with Stochastic Learning in Cellular Networks
我们认为位置相关的机会带宽共享之间的静态和移动下行链路用户在蜂窝网络。每个小区都有固定数量的静态用户。移动用户进入小区，在小区内移动一段时间，然后离开小区。为了向移动用户提供更高的数据率，我们提出在有利的时间和位置向移动用户提供更高的带宽，而在其他时间向静态用户提供更高的带宽。我们制定的问题作为一个长期的平均奖励马尔可夫决策过程（MDP）的每一步的奖励是静态和移动用户接收的瞬时数据量的线性组合，并找到最优策略。这种MDP的过渡结构一般不知道。为了缓解这个问题，我们提出了一个基于单时标随机逼近的学习算法。此外，注意到无约束的MDP可以用来解决一个有约束的问题，我们提供了一个学习算法的基础上多时标随机逼近。结果扩展到解决两类用户之间的公平带宽共享的问题。数值结果表明，我们的计划的性能改善，也性能增益和公平性之间的权衡。
2018-08-21 cs.NI
cniCloud: Querying the Cellular Network Information at Scale
本文介绍了cniCloud，一个基于云的平台，移动设备共享和查询细粒度的蜂窝信息的规模。cniCloud通过众包扩展了单设备蜂窝分析：它从大量移动设备收集细粒度的蜂窝网络数据，将其聚合在基于云的数据库中，并为最终用户提供接口，以便对蜂窝数据运行类似SQL的查询。它通过优化数据库存储和采用特定于域的优化来提供高效和响应式处理。我们的初步部署和实验验证了它在执行众包分析方面的可行性。
2017-07-24 cs.NI
Why to Decouple the Uplink and Downlink in Cellular Networks and How To Do It
自从移动电话开始以来，蜂窝网络的下行链路和上行链路已经被耦合，即移动终端已经被约束为在下行链路和上行链路方向上与相同的基站（BS）相关联。网络密集化和移动数据使用的新趋势增加了这一限制的缺点，并建议应重新审视。在本文中，我们确定并解释了五个关键参数，有利于下行/上行去耦（DUDe）的基础上混合的理论，实验和逻辑参数。然后，我们概述了当前（LTE-A）移动系统中实现这种解耦所需的变化，然后展望第五代（5G）蜂窝标准。我们相信，与提供类似或更低增益的其他解决方案相比，所引入的范例将以更低的成本在网络吞吐量、中断和功耗方面带来显著的增益。
2015-03-23 cs.NI
Exploring a New Model for Mobile Positioning Based on CDR Data of The Cellular Networks
与移动数据特别是CDR数据相关的新兴技术在移动和交通应用中具有巨大的潜力。然而，由于其时空特性和稀疏性，它提出了一些挑战。因此，在本文中，我们引入了一种新的模型，仅使用CDR数据和覆盖区域位置来改进移动设备的定位精度。所采用的方法有三个步骤：第一，我们发现的移动模型（移动，停留）是与覆盖区域，其中移动终端连接使用卡尔曼滤波器。然后，同时我们估计设备的位置或位置。最后，我们应用地图匹配，把定位到正确的路段。结果是非常令人鼓舞的;尽管如此，在运动模型和地图匹配方面仍有一些改进。例如，通过引入基于数据驱动建模的更复杂的移动模型和地图匹配，该地图匹配使用通过将“停留”位置与建筑物匹配以及将“移动”模型与道路匹配而检测到的移动模型类型。
2019-02-08 cs.NI
Network Coding for Cooperative Mobile Devices with Multiple Interfaces
移动设备之间的协作以及同时利用诸如蜂窝和局域链路之类的多个接口有望满足蜂窝链路上不断增加的吞吐量需求。具体地，当移动设备彼此非常接近并且对相同的内容感兴趣时，除了蜂窝链路之外，还可以利用诸如WiFi直连的设备到设备连接来构建协作系统。然而，理解网络编码对于具有多个接口的协作移动设备的潜力是至关重要的。在本文中，我们考虑这个问题，和（i）开发网络编码方案的合作移动设备具有多个接口，和（ii）通过使用传输的数量来恢复所有数据包作为性能指标的网络编码的性能特征。
2015-05-21 cs.IT cs.NI math.IT
An ANN Based Call Handoff Management Scheme for Mobile Cellular Network
由于简单性和有效性，Hanover决策通常基于信号强度。除了传统的技术，例如基于阈值和滞后的方案之外，最近许多人工智能技术，例如模糊逻辑、人工神经网络（ANN）等也被用于进行切换决策。本文提出了一种基于人工神经网络的切换算法，并对其性能进行了研究。我们在这里使用人工神经网络进行快速准确的切换决策。在我们提出的切换演算法中，使用反向传播神经网络模型，反向传播方法的优点是它的简单性和合理的速度。该算法的设计，测试和发现，以提供最佳的结果。
2014-01-10 cs.NI
Load Balancing Optimization in LTE/LTE-A Cellular Networks: A Review
在过去的几十年中，无线技术已经经历了巨大的增长。最近高端移动设备的引入进一步增加了用户对高带宽的需求。当前的蜂窝系统需要手动配置和管理网络，由于移动用户和节点的速率呈指数增长，这现在是昂贵的、耗时的并且容易出错。这导致引入自组织能力的网络管理与最少的人的参与。预计它将允许更高的终端用户服务质量（QoS）以及电信服务提供商更低的运营和维护成本。自组织蜂窝网络包括用于蜂窝网络的自动配置、优化和维护的功能的集合。由于移动终端用户在从一个小区边界移动到另一个小区边界时继续使用网络资源，小区内的业务负载不会保持恒定。因此，负载均衡作为自组织网络解决方案的一部分，已经成为蜂窝网络中最活跃和新兴的研究领域之一。它涉及将负载从过载小区转移到具有空闲资源的相邻小区以用于更平衡的负载分布，以便维持适当的终端用户体验和网络性能。本文综述了当前移动网络中使用的各种负载均衡技术，特别强调了适合未来蜂窝网络自优化特性的技术。
2014-12-23 cs.NI
Technical Report: Design, Implementation and Deployment of Intermittency-aware Cellular Edge Services for Rural areas
由于电力基础设施差且不可靠、回程连接差以及缺乏对电信提供商的经济激励，农村地区继续受到数据连接有限的困扰。这些因素继续阻碍提供可靠、高可用性和带宽密集型的移动服务和应用程序，使其在此类环境中良好运行。本文介绍了GreenLinks的设计，实施和部署，一个新的地面上的平台，使可靠性感知，可靠和可用的蜂窝服务和应用支持在农村环境下的极端操作环境下，有限的功率和现有的蜂窝覆盖。与传统的单片蜂窝网络架构不同，GreenLinks能够实现开放的可编程蜂窝基站的分布式（并且可能是不相交的）集合，以提供传统蜂窝服务和新形式的分布式边缘服务。GreenLinks提供了新的应用程序原语，以支持不同类型的可靠性感知分布式移动边缘服务，包括P2P交易，基于语音的社交媒体应用程序和分布式移动传感应用程序。使用参与式感知空白空间方法，GreenLinks基础站点
2016-04-18 cs.NI
Location Aided Energy Balancing Strategy in Green Cellular Networks
大多数蜂窝网络通信策略集中在数据业务场景，而不是能量平衡和有效利用。因此，热小区中的移动用户可能会遭受低吞吐量由于能量负载不平衡的问题。在现有技术的蜂窝网络技术中，中继站扩展小区覆盖并增强移动用户的信号强度。然而，繁忙的业务使得热点地区的中继站很快耗尽能量。在本文中，我们提出了一种能量平衡策略，在该策略中，移动节点能够动态地选择并切换到具有最高潜在能量容量的中继站，以恢复通信。该策略的关键是每个中继站只保留两个参数，其中包含其先前的能量消耗的趋势，然后预测其未来的能量，这被定义为中继站的潜在能量容量。然后每个移动节点可以选择具有最高势能容量的中继站。仿真结果表明，我们的方法显着增加的总吞吐量和平均寿命的中继站在蜂窝网络环境中。
2014-06-20 cs.NI
Coverage and Economy of Cellular Networks with Many Base Stations
蜂窝网络的性能可以通过采用许多基站（BS）来显著改善，这缩短了传输距离。然而，不存在关于量化来自部署许多BS的性能增益的已知结果。为了解决这个问题，我们采用随机几何模型的下行链路蜂窝网络和分析的移动中断概率。具体而言，给定泊松分布的BS，中断概率示出成反比减少BS和移动密度之间的比率。此外，我们分析了从增加BS密度的性能增益和由此产生的网络成本占能源消耗，BS硬件和回程电缆之间的最佳权衡。最佳基站密度被证明是成正比的移动密度的平方根和所考虑的成本因素的平方根的倒数。
2012-04-06 cs.NI
An analytical model for evaluating outage and handover probability of cellular wireless networks
我们考虑随机蜂窝网络中的基站位置形成一个均匀的泊松点过程和每个移动连接到基站，提供最佳的平均信号功率。如果SINR低于某个阈值，则移动台处于中断。如果移动台在某些时隙中处于中断，则必须做出切换决定。在考虑路径损耗、阴影、瑞利快衰落、频率因子复用和常规波束形成等因素的影响下，对中断概率和切换概率进行了评估。主要假设是瑞利快衰落改变每个时隙，而其他网络组件保持静态期间的研究。
2010-09-01 cs.NI cs.PF math.PR
CONCERT: A Cloud-Based Architecture for Next-generation Cellular Systems
蜂窝网络是我们信息驱动社会的基石之一。然而，现有的蜂窝系统已经受到移动数据业务的爆炸式增长、机器类型通信的出现和移动互联网服务的蓬勃发展的严重挑战。在本文中，我们提出了CONCERT（云和cEllulaR系统的融合），这是一种面向未来蜂窝通信和移动计算服务的融合边缘基础设施。所提出的架构是基于控制/数据（C/D）平面解耦的概念。数据平面包括异构物理资源，诸如无线电接口设备、计算资源和软件定义交换机。控制平面联合协调物理资源以将它们呈现为虚拟资源，在虚拟资源上可以以灵活的方式部署包括通信、计算和管理的软件定义的服务。此外，我们引入了新的设计物理资源的放置和任务调度，使CONCERT可以克服现有的基带集中化方法的缺点，更好地促进下一代蜂窝网络的创新。这些优点通过在具有C/D解耦空中接口、延迟敏感机器类型通信和实时移动云游戏的无线电接入网络（RAN）上的应用示例来展示。我们还讨论了一些基本的研究问题所提出的架构，以照亮未来的研究方向。
2014-10-01 cs.IT cs.NI math.IT
A Dual-Connection based Handover Scheme for Ultra-Dense Millimeter-Wave Cellular Networks
超密集毫米波蜂窝网络中的移动用户比传统网络中更频繁地经历切换事件，这导致由于阻塞而增加的服务中断时间和性能下降。多连接技术已经被提出来解决这个问题，它也扩展了毫米波通信的覆盖范围。在本文中，我们提出了一种基于双连接的切换方案，移动UE的环境中，他们同时与两个毫米波小区连接，以克服频繁的切换问题。该方案允许移动UE根据测量的SINR在两个毫米波连接之间选择其服务链路，然后相应的基站可以将重复的分组转发给UE。我们比较我们的双连接为基础的计划与传统的单连接为基础的计划，通过ns-3模拟。仿真结果表明，该方案能显著降低切换速率和切换时延.因此，我们认为，双连接为基础的计划，帮助移动用户实现他们需要在超密集的蜂窝环境中的性能目标。
2021-07-09 cs.NI cs.SY eess.SY
Unveiling the Evolution of Mobile Networks: From 1G to 7G
本文系统梳理了从1G到7G蜂窝网络的演进历程，重点分析了MOSFET技术推动模拟向数字转变的关键作用，旨在全面呈现电信格局的变革性发展并展望未来蜂窝技术前景。
2023-10-29 cs.NI
Evolution and Innovation in 5G Cellular Communication System and Beyond: A Study
自过去几年以来，无线行业出现了惊人的增长。广泛的无线技术、越来越多的用户友好的和多媒体使能的终端以及用于内容生成的开源工具的更广泛的可用性已经引导了受鼓励的以用户为中心的网络，从而导致对高效网络设计的需要。本文的研究目标是对移动通信5G技术进行全面的研究。移动通信中的现有研究工作与5G技术有关。这项研究的主要贡献是5G（第五代）移动通信技术的关键规定，该技术被视为以消费者为导向。在5G技术中，移动消费者比其他人更优先考虑。在这种背景下，已经广泛研究了5G技术的现有和高度需求的技术。研究人员在进一步研究新兴的5G系统时面临着开放的挑战。
2014-07-16 cs.NI
Resource Management and Quality of Service Provisioning in 5G Cellular Networks
随着5G技术的商业推出和蜂窝网络基础设施的快速扩张，预计蜂窝和移动网络流量将呈指数级增长。此外，新的服务预计将广泛传播，例如连接到移动网络的物联网。这将在业务负载方面增加额外的负担。因此，一些研究表明，与现在产生的流量相比，移动流量可能会增加1000多倍。这意味着必须以智能的方式管理和控制用于移动服务的网络资源，因为资源总是有限的，但是对服务的需求和保持用户设备总是连接到移动网络的需要可以被认为是无限的，从而在巨大的服务需求和可用资源之间留下差距。为了缩小这一差距，应主要考虑网络资源的管理，以避免高峰时段和流量高峰期间的网络拥塞和性能下降，并允许更多客户在需求高时访问网络服务。另一方面，保证各种新业务的服务质量要求是5G网络必须满足的另一个挑战。在本文中，我们将回顾5G网络的特点和规范，然后对资源管理和QoS提供进行调查，以提高和管理5G网络中的资源利用率。
2020-08-21 cs.NI
Cooperative Content Offloading Through WiFi and Mobile Device-to-Device Networks
本文研究了WiFi和移动设备到设备网络的使用，车辆自组织网络是一个典型的例子，作为一种补充手段，以卸载和减少蜂窝网络的流量负载。提出了一种新的合作内容分发策略，异构网络包括不同类型的设备具有不同的移动性水平，从静态的WiFi接入点，以移动设备，如车辆。所提出的策略将很大一部分数据流量从蜂窝网络卸载到WiFi或设备到设备网络。详细分析了采用该策略的异构网络中的内容分发过程。在此基础上，讨论了内容传播策略的最优参数设置。仿真和数值研究表明，该策略有效地减少了蜂窝网络的数据流量，同时保证成功的内容交付。
2017-01-03 cs.NI
PCach: The Case for Pre-Caching your Mobile Data
我们提出了PCach，一个基于智能手机的方法，用于缓解蜂窝网络中的拥塞导致的指数增长的移动数据流量。PCach的基本思想很简单：使用WiFi主动缓存智能手机内存中的内容，否则这些内容将通过蜂窝网络传输。然而，它导致了几个具有挑战性的问题，包括有多少移动数据实际上流经蜂窝网络，有多少数据可以预缓存，以及何时预缓存以及预缓存什么。我们通过对专门构建的Android众测应用程序收集的用户数据进行全面分析，逐步解决这些问题，该应用程序自2014年7月以来被45名用户积极使用。我们的分析表明，中等智能手机用户通过蜂窝网络传输15%的数据，其中80%可以通过WiFi预先缓存。为了利用这些结果，我们对测量数据进行了仔细分析，以引入一种算法，该算法可以在现成的智能手机上独立运行，并以良好的准确性预测何时以及预缓存什么。
2018-07-26 cs.NI
Adaptive Slot Allocation And Bandwidth Sharing For Prioritized Handoff Calls In Mobile Netwoks
移动性管理和带宽管理是蜂窝移动网络中的两个主要研究课题。移动性管理包括两个基本部分：位置管理和切换管理。为了给用户提供QoS，移动通信是无线蜂窝网络中的一个关键要素。它通常是由跨越小区边界或由当前信道中的信号质量恶化而发起的。本文提出了一种新的蜂窝移动网络接纳控制策略。在蜂窝网络中，两个重要的QoS参数是呼叫丢弃概率（CDP）和分组丢弃概率（HDP）。CDP表示呼叫由于切换失败而掉线的概率。HDP表示由于目标小区中的可用资源不足而导致的切换失败的概率。大多数算法试图将HDP限制到某个目标最大值，但不限制CDP。在本文中，我们表明，当HDP被控制，CDP也被控制到最低程度，同时保持较低的阻塞率为新的呼叫在系统中。
2010-05-06 cs.NI
MobileAtlas: Geographically Decoupled Measurements in Cellular Networks for Security and Privacy Research
MobileAtlas通过地理解耦SIM与调制解调器，构建开源蜂窝网络测量平台，揭示流量计量漏洞、IPv6防火墙问题及跨网追踪风险。
2024-03-13 cs.CR cs.NI
COMONet: Community Mobile Network
近年来，移动电话的密度迅速增加。当前移动电话技术的一个缺点是，即使主叫方和被叫方在彼此的无线电范围内，它也迫使所有呼叫通过蜂窝基站。已经提出了混合蜂窝网络和非授权移动接入（UMA）作为使移动电话用户能够绕过蜂窝基站的解决方案。然而，这些技术要么需要特殊的硬件，要么在某些情况下必须依赖服务提供商。我们发现，大多数现成的移动电话都支持Wi-Fi（和蓝牙）。我们提出了一个社区移动网络（COMONet），它利用Wi-Fi（和蓝牙）建立移动电话用户之间的ad hoc网络，以绕过GSM基站尽可能。COMONet不依赖于特殊的非商品硬件，它是一个基于软件的解决方案。COMONet监视自组织网络上的所有可用路径，并且如果自组织网络上的路径不可用，则COMONet透明地切换到服务提供商的GSM基站上的常规路径。在COMONet中，主叫方和被叫方不必在彼此的Wi-Fi或蓝牙范围内进行呼叫，因为COMONet能够通过参与COMONet的其他移动节点路由呼叫。
2020-09-13 cs.NI cs.SI
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
Deep Learning Anomaly Detection for Cellular IoT with Applications in Smart Logistics
网络物理基础设施系统中连接的物联网（IoT）设备数量正在以越来越快的速度增长。这给当前的物联网网络带来了重大的设备管理和安全挑战。在应对这些挑战的几种方法中，植根于深度学习（DL）的基于数据的方法正受到越来越多的关注。在本文中，受工业环境中即将到来的5G物联网连接的推动，我们建议将基于DL的异常检测（AD）作为服务集成到3GPP移动蜂窝物联网架构中。所提出的架构在物联网设备（ADM-EDGE）和移动核心网（ADM-FOG）中嵌入了基于自动编码器的异常检测模块，从而在系统响应性和准确性之间取得平衡。我们设计、集成、演示和评估了一个测试平台，该平台在3GPP窄带物联网（NB-IoT）移动运营商网络中集成的真实部署中实现了上述服务。
2021-04-02 cs.NI
Random Access Based on Maximum Average Distance Code for Massive MTC in Cellular IoT Networks
码扩展随机接入（CeRA）是用于在蜂窝IoT网络中支持mMTC的有前途的技术。然而，它的潜力是有限的代码模糊性，这是从一个更大的码字比实际发送的数量的推断结果。在这封信中，我们提出了一个随机接入方案，以减轻这个问题，允许设备选择的quickbles考虑到最大平均距离的q元码传输。此外，提出了一种基于超图的CeRA解码方法，并推导了一个分析模型。数值结果表明，该方案显着增加了成功的信道接入的概率以及资源利用率。
2021-05-26 cs.IT cs.NI math.IT
CellTV - on the Benefit of TV Distribution over Cellular Networks A Case Study
随着移动IP接入正在成为提供无线服务的主导技术，对用于这种类型的接入的更多频谱的需求正在迅速增加。由于IP接入可用于所有类型的服务，而不是过多的专用单一服务系统，因此有很大的潜力使频谱使用更有效。在本文中，取代目前的地面UHF电视广播系统与移动，蜂窝数据（IP-）网络的可行性和潜在的好处进行了分析。在蜂窝网络中，TV内容将被提供为服务之{一}，这里称为CellTV。在调查中，我们考虑典型的瑞典农村和城市环境。我们在2020年使用不同的电视观看模式和蜂窝技术模型。定量分析的结果表明，如果电视消费趋势朝着更专业的节目，更多的本地内容和更多的点播要求发展，CellTV分销可能是有益的。移动蜂窝系统具有灵活的单播能力，将成为提供这些服务的理想平台。然而，结果也表明，CellTV不是当前观看模式（即中等数量的频道，每个频道都有大量观众）的地面电视广播的频谱效率替代品。在这种情况下，值得怀疑的是，预期的频谱节省是否能激励必要的投资，升级蜂窝网站和开发先进的电视接收器所需的成功的蜂窝电视分配。
2013-12-17 cs.NI
Base Station Switching Problem for Green Cellular Networks with Social Spider Algorithm
随着最近移动数据的爆炸式增长，移动通信行业的能源消耗和碳足迹正在迅速增加。必须开发更节能的系统，以减少对环境的潜在有害影响。一个可能的策略是在非高峰时段关闭一些未充分利用的基站。在本文中，我们提出了一个二进制的社会蜘蛛算法，为选择基站关闭的指导方针。在我们的实现中，我们使用惩罚函数来制定问题，并设法绕过原始优化问题中的大量约束。我们采用几个随机生成的蜂窝网络进行仿真，结果表明，我们的算法可以产生优越的性能。
2015-02-01 cs.NI
Combined Base Station Association and Power Control in Multi-channel Cellular Networks
针对多信道多小区蜂窝网络的上行链路研究了组合的基站关联和功率控制问题，其中每个信道由恰好一个小区（即，基站）。提出了一种分布式关联和功率更新算法，并证明了该算法收敛于非合作博弈的纳什均衡。我们认为网络模型与离散手机（产生原子拥塞游戏），以及一个连续的手机（产生人口游戏）。我们发现，均衡不一定是帕累托有效的，也不一定是系统最优的。为了解决系统最优性的缺乏，我们提出了定价机制。结果表明，这些机制可以实现分布式的方式。
2011-12-08 cs.GT cs.NI
Smart Antenna for Cellular Mobile Communication
在未来的无线系统中采用智能/自适应天线技术预计将对频谱的有效使用、建立新无线网络的成本的最小化、服务质量的优化以及跨多技术无线网络的透明操作的实现产生显著影响[1]。简要介绍了智能天线系统。SA可以经由链接到每个天线元件的权重的自适应更新来在干扰器的方向上放置零点。因此，SA消除了大部分同信道干扰，从而获得更好的接收质量和更低的掉话。SA还可以通过到达方向算法跟踪小区内的用户[2]。本文阐述了智能/自适应天线的结构、发展以及与基本天线格式的不同之处。本文进一步解释了天线的辐射方向图以及为什么它在其相关领域中是高度优选的。智能/自适应天线的能力可以很容易地应用于认知无线电和OFDMA系统。
2012-04-09 cs.CY cs.NI
Analytical Modeling of Uplink Cellular Networks
蜂窝上行链路分析通常通过将所有干扰合并到Wyner型模型中的单个确定性或随机参数的简单方法进行，或者通过复杂的系统级仿真进行，该仿真通常不能提供对观察到各种趋势的原因的洞察。本文提出了一种新的中间方法，使用点处理，这是准确的，也容易评估的积分表达式的基础上的拉普拉斯变换的干扰。我们假设移动台和基站随机放置在网络中，每个移动台与其最近的基站配对。与下行链路分析的相关近期工作相比，所提出的上行链路模型在两个关键特征上不同。首先，考虑用户和基站点过程之间的依赖关系，以确保每个基站在给定的资源块中服务于单个移动台。第二，包括每移动功率控制，这进一步耦合由于位置相关的信道反转的移动台的传输。尽管如此，我们成功地推导出网络中典型链路的覆盖（相当于中断）概率。这个模型可以用来解决各种各样的系统设计问题的未来。在本文中，我们专注于功率控制的影响，并看到部分信道反转应使用在低信号干扰噪声比（SINR），而全功率传输是最佳的在较高的SINR。
2013-03-21 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Interference and User Association Optimization in Cellular Wireless Networks
在蜂窝无线网络中，用户关联是指将移动用户分配到基站小区的问题--这在许多新兴的小小区和异构网络中是一个关键但具有挑战性的问题。本文考虑了一类通用的效用最大化问题的移动用户协会和带宽和功率分配的联合优化。该公式可以包含一大类网络拓扑结构、干扰模型、SNR到速率映射和网络约束。此外，该模型可以应用于载波聚合的情况下，移动台可以同时由多个小区服务。虽然问题是非凸的，我们的主要贡献表明，优化承认一个可分离的对偶分解。这个属性使得能够快速计算上界的效用，以及一个有效的，分布式的实现近似局部优化，通过增广拉格朗日技术。模拟在异构网络中的宏和微微蜂窝的混合物。我们证明了所提出的方法在毫微微小区链路中具有可变回程容量的情况下以及在用户密度足够低的情况下的重要价值，即轻度使用的小区可以降低功率。
2013-04-15 cs.NI
Toward Optimal Performance with Network Assisted TCP at Mobile Edge
与设计蜂窝网络（CN）的分布式端到端（E2 E）TCP方案的经典时尚相比，我们探索了另一个设计空间，让CN协助传输控制的任务。我们表明，在新兴的蜂窝架构，如移动/多接入边缘计算（MEC），其中服务器位于靠近无线电接入网络（RAN），可以实现显着的改善，通过利用在RAN的逻辑集中的网络测量的性质，并通过信息，如其最小的e2 e延迟和接入链路容量到每个服务器。特别地，网络辅助模块（位于移动边缘）将与无线调度器配对，以向每个服务器提供反馈信息并促进拥塞控制的任务。为此，我们提出了两个网络辅助计划，称为NATCP（一个干净的石板设计取代TCP在终端主机）和NACubic（一个向后兼容的设计，不需要改变TCP在终端主机）。我们的初步评估，使用真正的细胞的痕迹表明，这两个计划显着优于现有的计划在单流和多流的情况下。
2019-05-22 cs.NI
Outdoor Position Recovery from HeterogeneousTelco Cellular Data
Tongji University（同济大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
近年来，电信（Telco）蜂窝网络产生了前所未有的数据量。例如，生成测量记录（MR）以报告移动设备和电信网络之间的连接状态，例如，接收信号强度。MR数据已被广泛用于定位户外移动设备，以进行人类移动性分析、城市规划和交通预测。现有的作品使用一阶序列模型，如隐马尔可夫模型（HMM）试图捕捉时空局部性的底层移动模式，以降低定位误差。HMM方法通常假设底层移动设备的稳定移动性模式。然而，由于底层移动设备的混合运输模式和与MR样本相关联的位置的不均匀分布，真实的MR数据集表现出异构的移动性模式。因此，现有的解决方案不能处理这些异构的移动性模式。我们提出了一个基于多任务学习的深度神经网络（DNN）框架，即PRNet+，以结合户外位置恢复和运输模式检测。为了确保框架的工作，PRNet+开发了一个特征提取模块，以精确地从异构MR样本中学习局部，短期和长期时空局部性。对上海三个代表性地区收集的八个数据集的广泛评估表明，PRNet+大大优于最先进的技术。
2021-08-24 cs.LG cs.NI
NG-Scope: Fine-Grained Telemetry for NextG Cellular Networks
蜂窝最后一跳的精确且高粒度的信道容量遥测对于传输层协议和前沿应用（例如视频点播和可视电话）的有效操作至关重要。本文介绍了设计，实施和实验性能评估的NG范围，第一个这样的遥测工具，能够融合物理层信道占用读数从蜂窝控制信道与高层数据包到达统计，并作出准确的容量估计。NG-Scope处理最新的蜂窝创新，例如当多个基站将其信号聚合在一起为移动用户提供服务时。商用蜂窝网络中的端到端实验表明，无线容量随信道质量、移动性、每个小区内的竞争流量以及聚合小区的数量而显著变化。我们的实验表明，显著提高了小区负载估计的准确性，错过了检测不到1%的数据容量的整体，减少了82%相比，OWL，最先进的蜂窝监测。进一步的实验表明，基于MobileInsight的CLAW具有30.5 Mbit/s的均方根容量误差，是NG-Scope（9.2 Mbit/s）的3.3倍。
2022-01-18 cs.NI
Network Agile Preference-Based Prefetching for Mobile Devices
对于移动设备，经由蜂窝网络的通信消耗更多的能量，并且具有比WiFi网络更低的数据率，并且遭受昂贵的有限数据计划。然而，WiFi网络的覆盖范围和密度小于蜂窝网络。在这项工作中，我们提出了一种行为感知和基于偏好的方法来预取新闻网页，用户将感兴趣和访问，通过利用WiFi网络连接，以减少能源和金钱成本。在我们的解决方案中，我们首先设计了一个有效的偏好学习算法的基础上访问的关键字和URL，这将跟踪用户的兴趣变化。通过预测WiFi网络连接的出现和持续时间，我们的预取方法然后优化何时预取什么网页，以最大限度地提高用户体验，同时降低预取成本。我们的预取方法利用WiFi连接的空闲时间来减少尾部能耗。我们在iPhone中实现了我们的方法。我们的广泛的评估表明，我们的系统达到约60%的命中率，节省约50%的蜂窝数据的使用，并减少了9%的能源成本。
2012-07-31 cs.NI
A Survey of Mobile WiMAX IEEE 802.16m Standard
IEEE 802.16m修改IEEE 802.16无线MAN-OFDMA规范，以提供用于在许可频带中操作的高级空中接口。它将满足IMT-Advanced下一代移动网络的蜂窝层要求。与其它高速宽带蜂窝网络系统相比，它将被设计成提供显著改进的性能。对于下一代移动网络，重要的是要考虑增加峰值，持续的数据速率，相应的频谱效率，系统容量和小区覆盖，以及减少延迟和提供QoS，同时仔细考虑整个系统的复杂性。在本文中，我们提供了一个国家的最先进的移动WiMAX技术及其发展的概述。重点讨论了物理层、MAC层、调度、QoS提供和移动WiMAX规范。
2010-05-06 cs.NI
UAVs as Mobile Infrastructure: Addressing Battery Lifetime
无人机（UAV）预计将在下一代蜂窝网络中发挥重要作用，作为飞行基础设施，可以在常规基础设施过载或不可用时为地面用户提供服务。由于这些设备预计将以无线方式运行，因此它们将依赖内部电池供电，这将限制它们在必须充电之前可以在感兴趣的区域上运行的时间。在本文中，我们概述了网络运营商可能考虑的三种电池充电选项，并使用模拟来演示将这些选项纳入无人机基础设施提供无线服务的蜂窝网络的性能影响。
2018-07-03 cs.NI
Mobility Management in Emerging Ultra-Dense Cellular Networks: A Survey, Outlook, and Future Research Directions
University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）
源自移动设备的移动流量呈指数级增长，这凸显了在未来网络中实现比以往任何时候都更高效、更无缝的移动性管理的需求。超密集蜂窝网络的愿景包括不同大小的细胞与传统和毫米波波段被视为灵丹妙药的突出容量紧缩。然而，由于多个切换实例以及由此产生的设备混杂的信令开销和数据中断，在具有混杂的高频和毫米波频带小区的超密集异构网络中的移动性挑战将是前所未有的。同样，在实现新兴移动网络的雄心勃勃的收益之前，需要解决窄波束毫米波的用户跟踪和小区发现等问题。当考虑到5G可交付的多Gbps无线连接，<1 ms延迟和支持以500 km/h的最高速度移动的设备时，移动性挑战进一步突出。尽管它的重要性，很少有流动性调查存在，大多数集中在adhoc网络。本文是第一个提供一个全面的调查在新兴的超密集移动网络的移动性挑战的全景。我们不仅提供了关于5G移动方法的详细教程，并强调了传统网络的主要移动风险，还回顾了最近研究的主要结果，并从新兴超密集蜂窝网络的角度强调了与移动相关的技术挑战和潜在机遇。
2020-09-29 cs.AI cs.NI
Cell planning for mobility management in heterogeneous cellular networks
在小小区网络中，用户的高移动性导致频繁的切换，从而严重限制了移动用户的数据率。为了缓解这个问题，我们提出使用异构的双层网络结构，其中静态用户由宏基站和微基站两者服务，而移动（即，移动）用户仅由具有较大小区的宏基站服务;该思想是防止由于切换而导致的移动用户的频繁数据中断。本文采用经典的两层Poisson网络模型（参见[1]），假设静态用户为独立的Poisson过程，移动用户沿Poisson线过程生成的无限条直线匀速移动为双随机Poisson过程。使用随机几何学，我们计算典型的静态和移动的平均下行链路数据率（即，移动）用户，后者占切换中断周期。我们还考虑这两种类型的用户的平均吞吐量，其被定义为它们的平均数据率除以由同一基站共同服务的用户的平均总数。我们发现，如果一个同构网络的密度和/或移动用户的速度是高的，这是有利的，让移动用户只连接到一些最佳的分数的BS，以减少在连接不被保证的中断的频率。如果允许网络的异构结构，则可以通过适当地调谐微基站和宏基站的功率来进一步联合地优化移动用户和静态用户的平均吞吐量，其中微基站和宏基站的功率受制于经由网络等效属性确保静态用户的平均数据率不变的某种聚合功率约束（参见[2]）。
2016-05-24 cs.NI
Multi-Gigabits Millimetre Wave Wireless Communications for 5G: From Fixed Access to Cellular Networks
随着需要不断增加的数据吞吐量的各种蓬勃发展的无线通信服务的惊人增长，目前几乎所有移动通信系统所使用的低于10 GHz的传统微波频带将在短短几年内达到其饱和点。因此，无线电系统设计者的注意力已经被推向频谱的越来越高的段，以寻求容量增加。在这篇文章中，我们调查的可行性，优势和未来的无线通信在E波段频率的挑战。我们首先简要回顾了E波段频谱的历史及其轻型许可政策以及好处/挑战。然后，我们介绍了E波段信号的传播特性，在此基础上，一些潜在的固定和移动应用在E波段进行了研究。特别是，我们分析了非平凡的复用增益在固定的点对点E波段链路的可扩展性，并提出了一个E波段移动宽带（EMB）系统作为下一代移动通信网络的候选人。详细讨论了EMB系统的信道化和帧结构。
2014-10-16 cs.NI
An Incentive Mechanism for Federated Learning in Wireless Cellular network: An Auction Approach
Kyung Hee University（庆熙大学）；The University of Sydney（悉尼大学）；University of Houston（休斯顿大学）
联邦学习（Federated Learning，FL）是一种分布式学习框架，它能够解决机器学习中的分布式问题，同时又能保证较高的学习性能。然而，这是不切实际的，所有用户将牺牲他们的资源加入FL算法。这促使我们研究FL的激励机制设计。在本文中，我们考虑一个FL系统，涉及一个基站（BS）和多个移动用户。移动用户使用自己的数据来训练本地机器学习模型，然后将训练好的模型发送到BS，BS生成初始模型，收集本地模型并构造全局模型。然后，我们将基站和移动用户之间的激励机制构建为一个拍卖博弈，其中基站是拍卖师，移动用户是卖家。在建议的游戏中，每个移动用户提交其出价根据最小的能源成本，移动用户的经验，在参与FL.为了决定在拍卖中的赢家，最大化社会福利，我们提出了原始-对偶贪婪拍卖机制。该机制可以保证三个经济属性，即真实性，个人理性和效率。最后，数值结果表明，我们所提出的机制的性能有效性。
2020-09-22 cs.GT cs.LG cs.NI
Minimizing Latency to Support VR Social Interactions over Wireless Cellular Systems via Bandwidth Allocation
通过虚拟现实（VR）技术和无线蜂窝系统，移动用户的沉浸式社交互动很快将在虚拟空间内实现。在VR移动社交网络中，所有交互用户的状态应该通过与边缘计算服务器的双向通信同步更新，并且延迟较低。由此产生的端到端延迟取决于无线VR用户和边缘服务器的虚拟和物理位置之间的关系。在这项工作中，分析和优化的端到端的延迟的问题进行了调查，一个简单的网络拓扑结构，产生重要的见解物理和虚拟几何之间的相互作用。
2018-04-04 cs.IT cs.NI math.IT
