移动通信网络下通信最优节点自动选择方法研究

夏玉青

【摘要】当前现代通信技术的快速发展，4G移动数据已经成为人们生活中重要的组成部分，但是在移动通信技术中还需要有很多地方需要不断的完善。因此，本文将针对移动通信网络下通信最优节点自动选择方法展开分析和探索。

【关键词】移动通信网络;通信最优节点;自动选择

前言：与传统的通信系统不同，当前的4G网络在设计上放弃了过去的CDMA/WCDMA、GMS等内容，同时将LIE网络技术融入其中，通过这种技术可以在移动通信中自动选择最优节点。这就需要在实际的操作中通过EBCPS选择算法进行优化，保证系统的最优节点自动选择的效果。

一、移动通信网络的构成

（一）LIE的结构分析

LTE的网络技术设计构成可以分为两大模块：Evolved Packet Core和Evolved UTRAN。其中，Evolved UTRAN主要是对多个X2接口以及eNode进行对接。另一方面，Evolved Packet Core主要是通过SGW以及PCRF等几个主要部分构成，这一部分的主要工作就是需要将Evolved UTRAN完成的内部连接，再与S1接口在外部直接连接起来。

和过去UMTS网络的构成不同，当前的LTE网络技术不仅完成了SGSN和GGSN的相关功能，同时也实现了把客户端界面和后台操作界面的分离。在这种网络技术设计构成里可以通过MME实现对后台操作层进行相关操作功能;同时应用SWG实现对客户端界面的操作功能。此外，在LTE网络架构中，消除了过去十分复杂的RNC网元形式，取而代之的eNodeB，MME，SGW等多功能结构，其功能将由这些功能结构完全代替，最后由eNodeB负责与系统中的X2接口进行连接，包括Mesh等工作方式的应用。从结构设计的角度来讲，LTE网络技术有效的降低了由于客户移动造成形成数据分组丢失情况发生的可能性。此外，通过HSS代替LTE网络中存储数据库，这一技术不仅可以方便对核心网络提供服务，同时也让各个数据层次中的协议可以进行更具体的规划。

（二）核心网络技术设计

核心网络技术是在LTE网络技术构成中可以从基层上有效的提高4G环境下数据传输稳定性，因此统一LTE网络中的核心网络技术就是保证IMS核心网主中应当完成的Vo IP业务能够顺利完成，同时让整个统一核心网络可以通过统一的SR VC.C业务，最终实现语音信息上的传输稳定性。而为了能够让核心网络最终实现科学有效的统一，还应当保证系统数据层以及系统应用功能实现真正的统一，这就需要使用IMS网络技术确保Parlay/OSA业务结构能够成功构建，进而完成核心网络的真正统一。

二、移动通信最优节点自动选择的方法

（一）通信系统中误码率的核算方法

为了保障系统可以准确的计算出通信过程中误码率的相关数据，可以设置E作为通信发射结点里最后成功发射信号的功率。而α1，θ1以及α2，θ2来分别作为两个信号接收端最终收到的信号内容，其中α1和α2为移动通信系统传递信号中的高斯白噪声。也就是指方差是N均值为0。与此同时，设置S为信号传递过程中的衰减量。θ1与θ2之间的用X作为欧氏距离的参考数值。此外在后面的计算中以及部分涉及到误码率计算的各个步骤，都是在半双工的移动通信情况下计算的。如果设定θ1与θ2都可以一次就把数据信号准确的完成译码，此时获得公式如下：PS=P1s1（s=1）P2s2（s=1）+P1S2（s=2）

其中，PS是移动通信中最终的误码率，S1是的θ1接收位置的衰减系数，S2是的θ2接收位置的衰减系数。在计算公式中，整个运算都是在半双工的状态下完成的，所以公式就是θ1与θ2的接收位置其信号能够准确完成译码时移动通信的误码率计算公式。

（二）最优节点自动选择

参考以上计算公式可以获得相对准确的信号传输通信误码率。进而能够在进行最优节点的自动选择时，通过在通信误码率计算数据的基础上，自动在所有的节点中选出剩余能量最大的信号发射节点作为移动通信的最优节点。但是在实际的应用过程中，仅仅使用这种最优节点选择方法，不能完全保证θ1与θ2的移动通信误码率同时满足系统结构的实际要求，而且很容易造成选择的信噪比出现问题。

为了有效的解决当前出现的情况，应当结合EBCPS选择算法。通过EBCPS选择算法，一方面，使用上述计算公式推导移动通信的误码率。另一方面，结合EBCPS選择算法参考位于网络中所有节点的剩余能量然后可以制定相应的延迟时间。EBCPS选择算法最大优点就在于可以让延迟时间不会在能量减少的情况下出现逐渐增加的现象，因此EBCPS选择算法能够成为节约剩余能量和延迟时间的重要方式之一。图1为EBCPS算法在移动通信中选择最优节点的流程图。

（三）EBCPS算法的设计过程

在移动通信的最优节点选择中使用EBCPS选择算法能够有效的保证计算过程的精确程度，此外通过运用以上系统的计算公式，可以实现对所有系统节点中剩余能量进行有效计算，同时在系统中提供调整网络结构出现延迟时间的功能，最终从系统的根源上可以确保系统的延迟时间不会由于节点中剩余能量减少而出现逐渐增加的情况，并参考引入效益函数的相关内容，并通过该值的计算，最终实现整个EBCPS算法顺利运行。EBCPS算法具体运算公式如图2所示。

其中，B是运算公式中的效益函数，ξ是网络系统的剩余能量数据，M是θ1与θ2的中继协作，而η1（ξ）是θ1的能量表示数据，而η2（ξ）是θ2的能量表示数据，在计算中η1一般会大于η2。

三、计算结果与分析

通过以上的计算，可以实现EBCPS选择算法的设计和实际操作，而为了对比EBCPS选择算法与传统算法之间的差距，保证EBCPS选择算法具有更可靠的实用价值，因此进行实际的应用实验，实验中选择4台配置完全相同的电脑作为实验工具，选取任意的2台作为研究组，而另外2台作为实验的对照组。在实验开始前，需要对4台电脑设置好相关参数。

（一）实验电脑参数设置

为了能够保证实验的准确性和公平性，需要保证研究组和对照组的电脑配置完全相同，在设置中呼ACT为系统的衰减系数，这一系数与103将成正比表示，而EDD为系统的欧氏距离，这一参数的计算单位为m，而RDE作为系统的剩余能量，其计算单位设置为kJ，DLT设置为系统的延迟时间，计算单位设置为s，其数据本身与10-5将成正比关系，RLC在实验中作为中继协作，在实验中将规定4台电脑的中继协作全部设置为0，此次实验的数据设置具体如表1所示。

（二）实验操作

当所有实验电脑都设置完成后，让电脑同一时间发出相同的一段命令，其具体如图3所示。

而在实验中研究组的2台电脑使用EBCPS选择算法进行操作，而对照组的2台电脑则使用传统的算法进行操作。最后将实验过程中获取的相关数据进行详细记录，并参考数据记录结果绘制图4。

通过实验可以看出，使用普通算法进行数据传递，其误码率的范围较低，无法为计算提供有效的误码率容错范围，进而也无法保证在移动通信中可以自动选择最优节点。而EBCPS选择算法传递的信号数据有着更广的容错范围，因此在实际应用中能够为系统提供更好的误码率范围，可以保证在移动通信中自动选择最优节点。

（三）竞争接入时间分析

当实验成功测量了系统的误码率之后，需要进行实验数据的存储，再根据数据进行竞争接入时间的进行对比分析，对比分析的具体数据结果如图5所示。

通过图5可以看出，使用传统的算法进行实验，所需的竞争接入时间表现的更长，因此不能增加最小剩余额数量。但是通过EBCPS选择算法进行信号传输时，其所需的竞争接入时间表现的较短，所以可以有效的提高最小剩余额数量。

四、结束语

综上所述，在移动通信的最优节点自动选择中，通过使用LIE网络技术，能够建立统一的核心网络。而通过使用EBCPS选择算法可以有效的保证在移动通信最优节点自动选择时，能够提高系统的误码率，进而增加系统的最小能量剩余量。

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