宽带无线接入系统中无线资源管理算法的研究与实现

摘要

IEEE802.16是目前在宽带无线接入领域一种最具代表性的技术。宽带无线接入的一个重要目标是支持日益成为主流的多媒体业务。而为了支持多媒体业务，IEEE802.16使用接纳控制，包调度，动态子载波分配与功率分配等技术用来保证基站（BS）与客户站（SS）之间业务的服务质量（QoS）。
　　 由于接纳控制处于资源管理的最高层，是保证QoS的第一步，其策略直接影响下层的资源分配与业务的QoS保障，接纳控制算法的选择也影响到调度与资源分配算法的选择。故在本文中，我们针对由于流量的变化而引发的所需带宽超过能够提供的容量从而导致的流量溢出进而产生的QoS降级这种情况进行的分析，为了避免这种情况的产生，我们对流量的溢出概率进行了限制，并将此限制作为接纳控制的判决准则。进而根据IEEE802.16协议，对不同的调度类型所对应的流量进行建模，以推导出接纳控制算法。利用马尔科夫模型对此接纳控制算法进行了定量分析，并给出数值结果以说明此算法的确能够防止因为流量溢出的影响所导致的QoS降级。另外还在ns2中对此算法进行了仿真验证，并说明在存在BE流的情况下，此类接纳控制算法的资源利用率不会比一般的接纳控制算法的资源利用率低。
　　 虽然IEEE802.16技术主要针对的是高带宽需求的多媒体业务，但语音作为基本的业务类型，也是应该能够被良好支持的。而随着网络全IP化的进展，VoIP业务将替代传统的基于电路交换的语音业务。而VoIP的性能则是协议设计与优化中需要着力考虑的问题。
　　 在本文的第二部分，我们讨论了基于TDD—OFDMA技术的IEEE802.16中的VoIP性能。使用了一个两状态的的基于马尔科夫调制的泊松过程（2-MMPP）来对聚合的VoIP流量进行建模，提出了一个VoIP的性能分析模型。在此模型下，讨论了MAC层调度与资源分配策略对VoIP性能的影响。数值结果表明，不同的调度与资源分配策略对VoIP性能有很大的影响，特别是当VoIP采用了不同的语音编码技术时，MAC层的机制应该与语音编码的参数相配合优化。最后，我们尝试提出MAC层下的一种包聚合机制，通过仿真可以发现，为了采用了包聚合而采取的种种MAC层策略不仪仅减小了包头的开销，还减小了信令的开销，优化了VoIP的性能与网络的VoIP容量。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1.IEEE 802.16的发展与应用

1.2.论文的研究意义

1.3.论文的研究内容与章节安排

第二章 IEEE 802.16基本原理与框架

2.1.IEEE 802.16协议概述

2.1.1.特定服务汇聚子层

2.1.2.MAC公共部分子层

2.1.3.物理层

2.2.IEEE 802.16的技术特点

2.2.1.调制技术

2.2.2.双工技术

2.2.3.复用技术

2.2.4.自适应调制编码

2.2.5.混合自动请求重传

2.2.6.QoS业务质量

2.2.7.带宽分配与请求

2.2.8.IEEE 802.16e切换

2.3.IEEE 802.16无线资源管理框架

2.3.1.无线资源管理概述

2.3.2.接纳控制算法概述

2.3.3.动态服务请求与调度概述

2.3.4.时隙分配与功率控制概述

2.4.参考文献

第三章 IEEE 802.16接纳控制算法研究

3.1.IEEE 802.16网络接纳控制概述

3.2.IEEE802.16中常用接纳控制算法

3.3.一种新的IEEE 802.16接纳控制策略S—CAC

3.3.1.接纳控制准则

3.3.2.流量模型

3.3.3.空口容量

3.3.4.接纳控制算法

3.4.S—CAC接纳控制性能分析

3.4.1.分析模型

3.4.2.参数设置

3.4.3.数值结果

3.4.4.仿真分析与结论

3.5.参考文献

第四章 IEEE 802.16中VoIP性能分析与MAC层机制改进

4.1.VoIP性能分析相关研究

4.2.系统模型

4.2.1.网络模型

4.2.2.语音流量模型

4.2.3.调度与资源分配

4.3.性能分析

4.3.1.时延分析

4.3.2.丢包率分析

4.3.3.VoIP容量分析

4.4.数值结果

4.4.1.参数设置

4.4.2.VoIP容量

4.4.3.平均丢包率

4.4.4.平均包时延

4.5.包聚合机制

4.5.1.上行聚合

4.5.2.下行聚合

4.6.仿真结果与结论

4.7.参考文献

第五章 总结与展望

5.1.论文工作总结

5.2.进一步计划

附录

致谢

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