WiMAX系统中基站MAC层接入管理模块软件的设计与实现

摘要

作为最具发展潜力的无线宽带接入技术,WiMAX系统具有优异的性能和广阔的市场前景,已经成为无线通信领域研究的一大热点,备受关注。世界上众多厂商和运营商都积极研究WiMAX系统,并开始了较大规模的网络测试及商业部署和运营。 本论文致力于研究基于IEEE802.16d标准的WiMAX系统基站MAC层接入管理模块软件的设计,得出了一套基于VxWorks嵌入式操作系统的可实现的稳定的代码,并进行了简单的WiMAX网络仿真。 本文首先分析了该课题的研究背景、WiMAX系统的发展现状和研究目标,接着分析了WiMAX基站系统媒体接入控制层的原理及其3个子层的结构。然后本文对基站端接入管理模块的功能原理进行了阐述。 第三章作为本文的重点,描述了基于IEEE 802.16d标准的WiMAX系统基站端接入管理模块软件的整体设计方案,对多用户状态机模型以及接入管理模块五个主要功能一初始测距、基本能力协商、注册以及上/下行链路周期性测距的设计进行了详细的分析,得出一套完善的方案和代码。第三章的最后还分析了本模块软件的测试情况。 本人接着在NS-2网络仿真平台上对接入管理协议进行仿真。文中首先分析了仿真模型的结构、网络仿真环境,详细分析了仿真结果中网络接入与初始化过程里的数据传输情况,得出WiMAX模型的基本性能如平均网络吞吐量和数据包丢失率,进一步验证了接入管理模块软件的稳定性、准确性以及整个WiMAX网络系统的基本性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 研究背景

1.1.1 IEEE 802.16标准及WiMAX论坛发展历史

1.1.2 WiMAX系统简介

1.1.3 WiMAX系统的发展现状

1.1.4 课题的意义

1.2 研究目标

1.3 论文的主要工作及章节安排

1.3.1 主要工作

1.3.2 章节安排

1.4 本章小结

第二章WiMAX系统中基站媒体接入控制层设计概述

2.1 IEEE 802.16d协议栈模型

2.2 WiMAX基站媒体接入控制层原理

2.2.1 特定服务汇聚子层

2.2.2 公共部分子层

2.2.3 安全子层

2.2.4 QoS保证机制

2.3 基站端接入管理模块设计原理概述

2.3.1 接入管理模块功能概述

2.3.2 测距机会

2.3.3 竞争回退算法

2.4 本章小结

第三章基站接入管理模块软件的设计与开发

3.1 媒体接入控制层软件概述

3.1.1 WiMAX/IEEE 802.16d系统开发平台

3.1.2 VxWorks实时多任务操作系统

3.1.3 通信协议栈软件的逻辑划分与任务分配

3.2 接入管理模块软件总体架构

3.2.1 接入管理模块的主函数流程

3.3 接入管理模块外部接口设计

3.3.1 接入管理模块与其它模块的交互接口

3.3.2 接入管理模块的消息处理接口

3.3.3 管理信息库(MIB)

3.4 接入管理模块的多用户状态机模型

3.4.1 典型的多用户有限状态机模型

3.4.2 接入管理模块的多用户状态机模型

3.5 初始测距

3.5.1 竞争测距

3.5.2 初始轮询测距

3.6 基本能力协商

3.7 注册

3.8 周期测距

3.8.1 上行链路周期测距

3.8.2 下行链路突发配置

3.9 接入管理模块的软件测试及分析

3.10 本章小结

第四章接入管理协议的仿真分析

4.1 基于NS-2的网络仿真平台

4.1.1 NS-2仿真软件概述

4.1.2 使用NS-2进行网络仿真的一般过程

4.2 WiMAX/IEEE 802.16d的仿真模型

4.2.1 仿真模型的物理层结构和参数概述

4.2.2 仿真模型的MAC层结构概述

4.3 WiMAX/IEEE 802.16的模型仿真及性能分析

4.3.1 仿真结果及分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢