基于IEEE 802.16协议带宽调度算法的研究

摘要

当今时代，科技发展日新月异。在通信领域，随着无线通信在人们生活中扮演着越来越重要的角色，宽带无线接入技术作为其中的重要部分也有着广泛的应用前景以及巨大的发展潜力。IEEE802.16技术是一种定位于无线城域网的宽带无线接入技术，用来解决“最后一公里”的通信要求。它可以为用户提供范围更广，速率更高的宽带无线接入，在一些没有基础设施可用的地方这种无线接入的方式就更灵活。起初的802.16标准主要是固定宽带无线接入的标准，应用范围有一定的限制，现在，802.16e标准在原有基础上增加了对移动性的支持，这使得802.16标准将会有更广泛的应用空间。由于IEEE802.16在技术上有很多优势因而得到人们的广泛关注，成为宽带无线领域的一个研究热点。 IEEE802.16的空中接口由物理层(PHY)和媒体接入控制(MAC)层组成。IEEE802.16的MAC层是面向连接的，不同类型的业务具有不同的服务质量(QOS)参数，从而为不同的用户应用提供相应的Qos保障，实现QoS保障的关键之一就在于MAC层的带宽调度，能否采用一种有效的MAC层带宽调度架构是十分重要的。由于在IEEE 802.16协议中没有对带宽调度进行详细的说明，因此研究MAC层的带宽调度是一个很有意义的课题。基于这一点，论文丰要对IEEE 802.16MAC层协议进行分析并研究其带宽调度方法。 论文首先介绍了各种无线接入技术的特点及其发展趋势，总结和回顾了IEEE802.16标准的产牛背景、发展历程、技术特点。然后，重点阐述了IEEE 802.16的MAC层协议。接下来，讨论了有线和无线网络中常见的调度算法，比较分析了各种业务流的调度策略，并将已有的无线分组调度算法应用到802.16的MAC层带宽调度中，在此基础上提出了一种用于IEEE802.16宽带无线接入系统TDD模式下的公平而有效的带宽分配调度体系，能够支持IEEE802.16标准中定义的各种类型的业务。该文提出了一种新的亏空公平优先级队列(DFPQ)算法来调度不同优先级的业务流，可以为系统提供更好的公平性。然后，我们提出了一种基于DFPQ改进的调度算法PDFPQ，从而提高了rtPS业务的QoS，通过三个实例说明了该算法是如何在服务BE业务之前去服务rtPS中的临界分组的。最后，我们用MATLAB模拟了这种算法的性能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略语

声明

第一章 引言

1.1宽带无线接入(BWA)技术的发展

1.2 BWA技术的QoS需求

1.3课题的提出

1.4论文内容安排

1.5本章小结

第二章 IEEE 802.16协议体系结构

2.1 IEEE 802.16协议体系

2.1.1提出IEEE 802.16协议的背景和目的

2.1.2 IEEE802.16发展的状况

2.1.3 IEEE 802.16技术的主要特点

2.1.4 IEEE 802.16技术的主要应用

2.2 IEEE 802.16与Wi-MAX组织的关系

2.3本章小结

第三章 IEEE 802.16MAC层协议研究

3.1 IEEE 802.16协议的整体结构

3.1.1 IEEE 802.16协议栈参考模型

3.1.2 IEEE 802.16物理层概述

3.1.3 IEEE 802.16MAC层概述

3.2特定服务汇聚子层(CS)

3.3公共部分子层(CPS)

3.3.1 MAC PDU的构建和传送

3.3.2网络接入

3.3.3带宽请求与分配

3.3.4服务流管理

3.4安全子层(SS)

3.4.1安全联系(SA)

3.4.2加密方法

3.5本章小结

第四章 经典调度算法的研究

4.1服务质量概述

4.2调度概述

4.2.1调度的概念

4.2.2衡量调度算法性能标准

4.3有线调度算法

4.3.1基于静态优先级的算法

4.3.2基于轮询的算法

4.3.3基于GPS模型的算法

4.3.4基于时延的算法

4.3.5分层链路共享算法

4.4无线调度算法

4.4.1概述

4.4.2常见的无线分组调度算法

4.5各种算法比较

4.6本章小结

第五章 基于IEEE 802.16的动态带宽调度算法研究

5.1 IEEE 802.16系统的QoS构架

5.1.1服务类别的定义

5.1.2交互机制和IEEE 802.16已有QoS架构

5.2 IEEE 802.16带宽调度方法的研究

5.2.1已有的IEEE 802.16带宽调度方法的研究

5.2.2分层带宽调度体系结构概述

5.2.3分层带宽调度体系的调度方法

5.3一种改进分层带宽调度体系结构

5.3.1结构概述

5.3.2算法描述

5.3.3算法实例

5.3.4仿真结果与分析

5.3.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文主要工作的总结

6.2前景与展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表的学术论文及研究成果