WiMAX系统下行链路QoS研究与实现

摘要

WiMAX是一种基于IEEE802.16标准的宽带无线接入城域网技术，主要用来解决“最后一公里”接入问题。为了满足网络中新业务不断提高的QoS要求，WiMAX系统在MAC层定义了比较完善的QoS机制，但未给出具体的实现方法，而是留给开发商解决。
　　 由于“最后一公里”接入是典型的上下行链路不对称的应用，下行链路的数据量要比上行链路大得多，因此下行链路QoS机制显得尤为重要。本文在研究WiMAX系统下行链路QoS机制的基础上，针对QoS的两个主要实现机制——准入控制和调度算法进行研究并对已有算法进行改进。
　　 (1)综合考虑服务提供商收益、用户阻断率和带宽利用率的准入控制最优化策略的研究与实现。准入控制是实现QoS的一个重要环节，目前关于准入控制最优化策略的研究重点是使服务提供商的收益最大化，而很少考虑用户的利益。本文提出的准入控制策略增加了关系用户利益的两个约束条件，即用户阻断率和带宽利用率。准入控制的具体实现算法为：首先分配一定带宽给每一类业务流以达到阻断率要求，然后在满足带宽利用率要求的业务流中选取收益最大的进行带宽分配。实验结果表明，此策略在收益、用户阻断率和带宽利用率三方面都有良好的性能，兼顾了服务提供商和用户两者的利益。
　　 (2)基于业务流类型和业务流平均到达速率的实时调度算法的研究与实现。调度算法直接影响着QoS的两个重要指标——时延和吞吐量。随着网络中实时业务的大量应用，WiMAX系统中基于用户站轮询的下行链路调度算法Round-Robin，因用户站内实时业务的时延得不到保证，所以不能很好地满足实时性的要求；另外，算法没有考虑不同业务流的到达速率。本文提出了基于业务流类型的实时调度算法DLRTS，优先调度所有用户站中实时性要求较高的业务以提供时延保证，然后根据业务流的平均到达速率分配剩余带宽以提高吞吐量。仿真结果表明，与Round-Robin相比，本文所提算法在实时业务时延和吞吐量两方面的性能都有明显提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2 WiMAX技术分析

1.2.1 IEEE 802.16协议体系

1.2.2 WiMAX核心技术

1.2.3 WiMAX技术优势

1.2.4 WiMAX与其他接入技术

1.3论文主要内容

1.4论文章节安排

第二章WiMAX系统QoS机制研究

2.1 QoS简介

2.2常用QoS机制

2.3 WiMAX系统体系结构

2.3.1 WiMAX MAC层

2.3.2 WiMAX PHY层

2.4 WiMAX系统的QoS机制

2.4.1调度业务类型

2.4.2业务流管理

2.5本章小结

第三章WiMAX系统下行链路准入控制最优化策略研究

3.1准入控制在WiMAX系统中的部署

3.1.1 WiMAX网络结构

3.1.2准入控制在WiMAX系统中的部署

3.2常用准入控制最优化策略

3.2.1随机背包问题

3.2.2两种准入控制策略

3.2.3基于收益的准入控制最优化策略

3.3改进的WiMAX系统准入控制最优化策略

3.3.1下行链路准入控制最优化问题分析

3.3.2准入控制策略算法设计

3.3.3算法仿真结果分析

3.4本章小结

第四章WiMAX系统下行链路调度算法研究

4.1调度算法概述

4.2常用调度算法分析

4.2.1 CSDPS算法及其变型

4.2.2基于理想参考模型的调度算法

4.2.3基于补偿服务器或计数器的调度算法

4.2.4针对特定MAC协议的调度算法

4.3改进的WiMAX系统下行链路调度算法

4.3.1下行链路调度框架分析

4.3.2下行链路调度算法设计

4.3.3算法仿真结果分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1论文工作总结

5.2论文工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文