WiMAX Mesh網絡下的調度機制研究.pdf

1、由于無線接入系統(tǒng)高帶寬，靈活的移動性和QoS的要求，無線寬帶接入技術近幾年來受到越來越多的關注。其中基于IEEE 802.16標準的WiMAX技術被認為是未來最受注目的一項技術。WiMAX解決了最后一英里的接入問題，可以提供5英里的無線覆蓋范圍，在視距下的傳輸帶寬可以高達70Mbps。作為對單跳的PMP(點到多點)模式的補充，IEEE 802.16標準里添加了Mesh連接的模式。在Mesh模式下，網絡中的SS節(jié)點(Substriber

2、Station)可以在沒有明顯的區(qū)分上下行子幀的情況下組建起多點到多點的無線連接。
　　 WiMAXMesh網絡分為兩種調度機制：集中式調度機制和分布式調度機制。在集中式調度機制中，中心基站掌握網絡整體信息并負責分配所有帶寬資源。在分布式調度機制中，節(jié)點自組織的通過三步握手過程協(xié)商帶寬資源的分配。兩種調度機制的帶寬調度算法在很大程度上影響著網絡的整體性能，而IEEE 802.16標準中沒有對兩種調度機制的具體帶寬分配算法進行規(guī)定

3、。如何定義詳細的調度算法優(yōu)化網絡性能成為WiMAXMesh網絡的研究熱點，同時也是本文研究的重點。
　　 本文首先針對WiMAXMesh網絡的興起和其依賴的IEEE 802.16標準進行了簡要介紹，并列舉了當前WiMAXMesh網絡的研究現狀和WiMAXMesh網絡兩種調度機制中存在的問題。然后從數據幀結構，網絡接入，路由樹構建、三步握手過程，集中式和分布式調度等幾個方面對WiMAXMesh網絡進行了深入的研究。其次，本文針對集

4、中式調度機制建立了一個基于流公平的調度模型，深入分析了網絡的節(jié)點干擾情況和數據流公平性情況，將集中式調度歸結為一個0-1非線性規(guī)劃問題。隨后采用拉斯維加斯隨機算法的思想，提出了集中式調度下的流公平調度算法，它包一個含隨機初始化算法和一個調換算法，用以尋找該非線性規(guī)劃調度問題的次優(yōu)解。仿真實驗表明，流公平的調度算法在各種規(guī)模的WiMAXMesh網絡中都能較好的提高吞吐率，保障帶寬分配的公平性。接著，本文深入研究了協(xié)調分布式調度下的三步握手

5、過程，從數學分析上推導出出了三步握手時間、節(jié)點的鄰居數、節(jié)點及其鄰居的三步握手參數的關系。提出了一個基于數據流QoS需求的動態(tài)握手參數調整方案，該方案根據節(jié)點的QoS需求，使高QoS需求的節(jié)點獲得高優(yōu)先級和更有競爭力的動態(tài)握手參數，充分保障了各種業(yè)務尤其是延時敏感業(yè)務的QoS需求。最后，本文提出了協(xié)調分布式調度機制下公平的速率均衡調度算法，算法一方面平衡節(jié)點的輸入輸出數據流量，另一方面采用最大最小公平輪詢算法進行具體帶寬分配，達到各鏈路