多域無線廣播組播網(wǎng)絡(luò)中的同步技術(shù)研究

萬金榮

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師22團(tuán)文體廣電服務(wù)中心，新疆 巴音郭楞 841300）

1 無線廣播組播網(wǎng)絡(luò)的同步關(guān)鍵技術(shù)

1.1 多域廣播組播網(wǎng)絡(luò)概述

基本覆蓋域、中繼增強(qiáng)域以及擴(kuò)展服務(wù)域是多域無線廣播組播網(wǎng)絡(luò)的三大組成部分。其中無線廣播組播的單頻網(wǎng)是最為原始的，最為傳統(tǒng)的同步技術(shù)。在90年代初，基于原有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)了無線廣播組播的同構(gòu)基本覆蓋功能。同時(shí)結(jié)合新時(shí)代的科學(xué)技術(shù)手段利用無線廣播組播單頻網(wǎng)的多元化特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新。這樣不僅能夠以基于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的廣播組播網(wǎng)絡(luò)為單頻網(wǎng)，也能夠以專門的無線廣播組播網(wǎng)絡(luò)為單頻網(wǎng)。

1.2 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中常用的同步技術(shù)

1.2.1 節(jié)點(diǎn)同步技術(shù)

無線廣播組播網(wǎng)絡(luò)的同步技術(shù)當(dāng)中節(jié)點(diǎn)同步是最為傳統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)，但是在后期的3GPP 所提出的MBMS 同步技術(shù)僅僅可以承載于3G 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)中，而且也可承載于LTE 的EPS 架構(gòu)中。各RNC 控制小區(qū)在MBSFN 模式下有著相近時(shí)間的要求，通過無線幀同步、3GPPUTRAN 同步、IEEE1588 網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議NTP以及GPS 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元同步。

1.2.2 基于OFDM 的同步技術(shù)

我國在OFDM 同步技術(shù)中可以分為不同的兩個(gè)同步性的階段，第一個(gè)就是我們所說的時(shí)間同步，第二個(gè)就是在廣播組網(wǎng)絡(luò)同步當(dāng)中最為普遍的頻率同步。但是對(duì)于時(shí)間同步主要就是數(shù)據(jù)方面的估計(jì)，就是根據(jù)測試字符。這種算法的優(yōu)點(diǎn)是速度，準(zhǔn)確性和方便的分組數(shù)據(jù)通信。該規(guī)范是添加一個(gè)特殊的OFDM 塊，該塊適用于數(shù)據(jù)包報(bào)頭的時(shí)間和頻率輸出估計(jì)。另一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)無用的是可視化，它使用OFDM 信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行估算的全局特征和其他過程。

2 無線廣播組播網(wǎng)絡(luò)中基于OFDM 時(shí)間同步機(jī)制研究

2.1 OFDM 下行同步技術(shù)

按照技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式的不同，OFDM 下行時(shí)間同步技術(shù)可以歸納為三大類。即，同步基于訓(xùn)練序列、循環(huán)前綴以及插入導(dǎo)頻。

現(xiàn)如今，在OFDMA 下行傳輸過程中，每一個(gè)傳輸終端都是通過BS 發(fā)送的廣播信號(hào)時(shí)間和頻率進(jìn)行估算，等同于原來的單用戶，站在OFDM 下行場景中分析傳輸時(shí)間和頻率的特殊性，也可以劃分為兩個(gè)階段，第一個(gè)就是無線廣播組播網(wǎng)絡(luò)中的獲取階段，第二個(gè)這就是頻率發(fā)射跟蹤階段。因此同步的參數(shù)是以獲取的信號(hào)為準(zhǔn)，通過其被置于幀的開頭進(jìn)行粗估計(jì)，并在根據(jù)發(fā)射頻率粗略估計(jì)精準(zhǔn)化結(jié)束以后所發(fā)生的時(shí)間變化帶來變化，同時(shí)在微弱多普勒與晶振偏移共同所引起相對(duì)性偏移。這一現(xiàn)象屬于多載波應(yīng)用下行同化過程中的第一步。本文以實(shí)現(xiàn)方式為方向，考慮到實(shí)現(xiàn)場景因素，結(jié)合應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)OFMD 同步展開研究。

2.2 一種聯(lián)合訓(xùn)練序列和循環(huán)前綴的時(shí)間同步改進(jìn)算法

OFDM 系統(tǒng)的聯(lián)合訓(xùn)練序列和循環(huán)前綴其實(shí)簡單說還是利用發(fā)射頻率和發(fā)射時(shí)間的同步計(jì)算的，但是所不同的就是應(yīng)用了s&c 算法，按照s&c 算法對(duì)訓(xùn)練序列和循環(huán)前綴兩個(gè)符號(hào)進(jìn)行演練，然后對(duì)基于訓(xùn)練符號(hào)的結(jié)構(gòu)差實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面的同步。其算法框圖如圖1所示。

圖1 S&C算法實(shí)現(xiàn)原理框圖

我們在圖3-5S&C 算法實(shí)現(xiàn)原理框圖中不難看出接收數(shù)據(jù)是通過對(duì)接收數(shù)據(jù)和補(bǔ)充訓(xùn)練符號(hào)，然后對(duì)兩個(gè)不同的訓(xùn)練符號(hào)在不同的處置所發(fā)射的頻率達(dá)到聯(lián)合同步的效果。

3 多域廣播組播網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)選擇策略研究

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，目前我國多域廣播組播網(wǎng)絡(luò)中如何在終端、發(fā)射等方面進(jìn)行選擇，不管做什么類型的改進(jìn)和創(chuàng)新，其實(shí)目的都是相同，多域廣播組播網(wǎng)絡(luò)主要是為基層民眾服務(wù)，因此所有的革新都是基于在基層廣播電視的服務(wù)上面，目的要達(dá)到不管是在任何地方、任何時(shí)間都可以應(yīng)用移動(dòng)終端接入網(wǎng)絡(luò)，使多域廣播組網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮最大的效應(yīng)。在多域廣播組播網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中對(duì)于移動(dòng)性管理來說她是最基礎(chǔ)的也是最為重要的組成部分，前面我們闡述了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的切換技術(shù)，現(xiàn)在對(duì)混合網(wǎng)絡(luò)接入、切換、網(wǎng)絡(luò)選擇、備用、多屬性接入技術(shù)和發(fā)射時(shí)間、頻率等方面進(jìn)行深刻的剖析。同時(shí)結(jié)合AHP 算法和改進(jìn)的TOPSIS 算法（ITOPSIS），從而創(chuàng)新更為先進(jìn)的思想和計(jì)算方式方法。

3.1 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的切換判決算法

上述我們從混合網(wǎng)絡(luò)接入、切換、計(jì)算等方面介紹了混合網(wǎng)絡(luò)的切換優(yōu)勢，接下來本文通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)AHP算法進(jìn)行介紹切換判決的算法。AHP 算法是早在美國運(yùn)籌學(xué)家提出的預(yù)算方法。這一判決預(yù)算主要是用于完全需要定量分析的問題當(dāng)中。因此在本文多域廣播組異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換判決預(yù)算當(dāng)中非常的合適準(zhǔn)確。因?yàn)楫?dāng)矩陣滿足一致性條件時(shí)，n 是一致陣，就越嚴(yán)重，是該矩陣惟一的一個(gè)非零特征值，也就是當(dāng)特征值}，-n 時(shí)，矩陣A 如果A 不是一致陣，那么其特征值兄比n 大得越多，不一致程度也Saaty 將定義為一致性判斷的指標(biāo)，當(dāng)CI=0時(shí)，A 為一致矩陣，當(dāng)CI 越大時(shí)，矩陣A的不一致程度就越嚴(yán)重。

3.2 AHP 和ITOPSIS 應(yīng)用于多域廣播組播網(wǎng)絡(luò)選擇

現(xiàn)代化的多域廣播組發(fā)展和研究本文在混合網(wǎng)絡(luò)中和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的切換判決預(yù)算產(chǎn)生的屬性和權(quán)值等問題通過S&C 算法實(shí)現(xiàn)原理框圖進(jìn)行了模擬分析。但是為了能夠進(jìn)一步對(duì)屬性權(quán)值的環(huán)境進(jìn)行分析。下面將利用ITOPSIS 算法通過進(jìn)行對(duì)此網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行選擇，為此，本文將通過以下模擬場景，針對(duì)AHP 和ITOPSIS 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)選擇判決策略進(jìn)行研究分析。

場景：存在兩個(gè)候選網(wǎng)絡(luò)時(shí)的步行環(huán)境

在場景中，用戶處于步行環(huán)境下，并使用非交互業(yè)務(wù)，假設(shè)當(dāng)前的終端可以連接的網(wǎng)絡(luò)是WLAN 和UMTS，在場景二中的屬性值如表1所示：

表1

在步行環(huán)境中，我們考慮到終端移動(dòng)情況對(duì)覆蓋范圍屬性的影響，令覆蓋范圍屬性的權(quán)值在其他屬性權(quán)值相互之間比例保持不變的情況下遞增一定的倍數(shù)a，圖4-5是考察步行環(huán)境中倍增比例a 對(duì)網(wǎng)絡(luò)選擇的影響。可以看到當(dāng)a<0.6時(shí)，選擇WLAN 網(wǎng)絡(luò)作為最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)，但是當(dāng)a>0.6時(shí)，選擇u}rrs 作為最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)，在第三章構(gòu)建的多域廣播組播網(wǎng)絡(luò)中，以網(wǎng)絡(luò)為起始的切換判決可以根據(jù)圖4-4所得到的結(jié)果為a 取合適的值，從而更好地結(jié)合業(yè)務(wù)類型和終端移動(dòng)特性執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)選擇。

4 結(jié)束語

本文首先研究了多域廣播組播網(wǎng)絡(luò)，其中重點(diǎn)針對(duì)OFDM 下行同步技術(shù)、一種聯(lián)合訓(xùn)練序列和循環(huán)前綴的時(shí)間同步改進(jìn)算法、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的切換判決算法、AHP和ITOPSIS 應(yīng)用于多域廣播組播網(wǎng)絡(luò)選擇進(jìn)行研究分析，結(jié)合WLAN 與EPS 的融合，研究創(chuàng)新提出多域廣播組播網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)選擇策略。同時(shí)，本文僅僅圍繞現(xiàn)階段移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的同步技術(shù)進(jìn)行分析，并進(jìn)行歸納分類，繼而對(duì)不同類型的同步技術(shù)進(jìn)行模擬場景，明確各同步技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)的同步技術(shù)，基于IEEE1588的時(shí)鐘同步，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步。