Scheduling and Routing Algorithms for WiMax Mesh Networks.pdf

1、象視頻和音頻流、在線游戲、視頻會議,口語音(VoIP)和文件傳輸協(xié)議這些應(yīng)用(FTP)需要范圍廣泛的服務(wù)質(zhì)量要求,例如帶寬和延時?，F(xiàn)有的無線技術(shù)能夠滿足不同種類流量的要求,但部署到農(nóng)村地區(qū)和“最后一英里”接入的代價(jià)昂貴。WiMax為無線寬帶接入支持多樣化的應(yīng)用提供了可以承擔(dān)得起的一種選擇。
　　 無線城域網(wǎng)(WMANs)的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16,包括了網(wǎng)狀操作模式用于提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面和吞吐量。
　　 IEEE802.1

2、6標(biāo)準(zhǔn)為WiMax的MAC層和PHY層提供了規(guī)范。MAC層規(guī)范中的兩個關(guān)鍵部分是調(diào)度和路由。調(diào)度解決帶寬競爭并確定用戶的傳輸順序,而路由是網(wǎng)絡(luò)中選擇路徑的過程。
　　 為了提供預(yù)想的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和數(shù)據(jù)率,即使在不平坦的地形,使用多跳通信似乎是合適的。因此,WiMax支持網(wǎng)狀模式,不像傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng),節(jié)點(diǎn)在與基站沒有直接連接時也能夠通信。
　　 在IEEE802.16網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中,與網(wǎng)狀網(wǎng)之外的服務(wù)有直接的連接的節(jié)點(diǎn)稱為基站(M

3、BS)。網(wǎng)狀網(wǎng)中其它的節(jié)點(diǎn)稱為用戶站(MSS)。這些節(jié)點(diǎn)都是固定的。即標(biāo)準(zhǔn)不支持移動性。標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說明了網(wǎng)狀網(wǎng)的集中式調(diào)度方案。在這種調(diào)度方案中。用戶站點(diǎn)將他們的數(shù)據(jù)傳輸要求和到鄰居的鏈路質(zhì)量通知基站?；臼褂猛?fù)湫畔⒁约懊總€用戶站點(diǎn)的要求來決定路由和調(diào)度。MAC層使用的方法是TDMA,資源是根據(jù)每幀的時間槽進(jìn)行分配。標(biāo)準(zhǔn)既沒有指定算法調(diào)度時間槽給不同的用戶站點(diǎn),也沒有規(guī)定任何路由算法。調(diào)度和路由對系統(tǒng)的性能有重大的影響,并在很大程度上決

4、定不同用戶端到端的服務(wù)質(zhì)量。
　　 本文提出了兩個集中武調(diào)度算法,一個是IEEE802.16網(wǎng)狀模式中保證QoS需求的QoS機(jī)制和基站調(diào)度程序,以及一種新型的基站調(diào)度算法(NBSS)。另外還提出了一種自適應(yīng)流量負(fù)載均衡的路由算法。
　　 為確保滿足QoS要求,IEEE802.16的基站必須運(yùn)行為連接之間分配時間槽的算法。算法在IEEE802.16規(guī)范中沒有定義,而是一種開放的可選擇的實(shí)現(xiàn)。提出的QoS機(jī)制是通過修改IEE

5、E802.16 PMP模式默認(rèn)的QoS機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。提出的QoS機(jī)制與IEEE802.16默認(rèn)的QoS機(jī)制的性能通過仿真進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明,默認(rèn)的QoS機(jī)制引起了至少100毫秒的延時,這使得它不適合實(shí)時和多媒體服務(wù)。
　　 NBSS的主要思想是基于節(jié)點(diǎn)的流量要求和基于優(yōu)先級調(diào)度(PBS)提供混合的區(qū)分服務(wù)。較低流量要求的節(jié)點(diǎn)賦予相對較高的優(yōu)先級。大量的分析和仿真結(jié)果表明,NBSS可以減少M(fèi)SS節(jié)點(diǎn)的平均延時,為更多的MSS節(jié)

6、點(diǎn)服務(wù)。
　　 ATLB提供一種機(jī)制驅(qū)使部分流量從繁忙的AP節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到輕負(fù)載的AP節(jié)點(diǎn),平衡WMN的流量。因?yàn)槁酚伤惴ǖ奶匦砸约盁o線網(wǎng)狀網(wǎng)中有多個AP接入點(diǎn),每個AP節(jié)點(diǎn)的流量負(fù)載是完全不同的。WMN中路由算法固定的特性導(dǎo)致在一段特別的時期內(nèi)一個AP節(jié)點(diǎn)可能非常的繁忙而其他的AP節(jié)點(diǎn)負(fù)載很輕。流量負(fù)載集中在AP節(jié)點(diǎn)會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞,增加包丟失率,降低網(wǎng)絡(luò)的性能。ATLB發(fā)現(xiàn)重負(fù)載或者超負(fù)載的節(jié)點(diǎn)。然后平衡WMN的流量負(fù)載。它包括下