WiMAX Mesh網(wǎng)絡(luò)下的調(diào)度機(jī)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(shù)近幾年來受到越來越多的關(guān)注。其中基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的WiMAX技術(shù)被認(rèn)為是未來最受注目的一項技術(shù)。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(dá)70Mbps。作為對單跳的PMP(點到多點)模式的補(bǔ)充，IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)里添加了Mesh連接的模式。在Mesh模式下，網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)分為兩種調(diào)度機(jī)制：集中式調(diào)度機(jī)制和分布式調(diào)度機(jī)制。在集中式調(diào)度機(jī)制中，中心基站掌握網(wǎng)絡(luò)整體信息并負(fù)責(zé)分配所有帶寬資源。在分布式調(diào)度機(jī)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(diào)度機(jī)制的帶寬調(diào)度算法在很大程度上影響著網(wǎng)絡(luò)的整體性能，而IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)中沒有對兩種調(diào)度機(jī)制的具體帶寬分配算法進(jìn)行規(guī)定

3、。如何定義詳細(xì)的調(diào)度算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能成為WiMAXMesh網(wǎng)絡(luò)的研究熱點，同時也是本文研究的重點。
　　 本文首先針對WiMAXMesh網(wǎng)絡(luò)的興起和其依賴的IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了簡要介紹，并列舉了當(dāng)前WiMAXMesh網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀和WiMAXMesh網(wǎng)絡(luò)兩種調(diào)度機(jī)制中存在的問題。然后從數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)接入，路由樹構(gòu)建、三步握手過程，集中式和分布式調(diào)度等幾個方面對WiMAXMesh網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了深入的研究。其次，本文針對集

4、中式調(diào)度機(jī)制建立了一個基于流公平的調(diào)度模型，深入分析了網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點干擾情況和數(shù)據(jù)流公平性情況，將集中式調(diào)度歸結(jié)為一個0-1非線性規(guī)劃問題。隨后采用拉斯維加斯隨機(jī)算法的思想，提出了集中式調(diào)度下的流公平調(diào)度算法，它包一個含隨機(jī)初始化算法和一個調(diào)換算法，用以尋找該非線性規(guī)劃調(diào)度問題的次優(yōu)解。仿真實驗表明，流公平的調(diào)度算法在各種規(guī)模的WiMAXMesh網(wǎng)絡(luò)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(diào)分布式調(diào)度下的三步握手

5、過程，從數(shù)學(xué)分析上推導(dǎo)出出了三步握手時間、節(jié)點的鄰居數(shù)、節(jié)點及其鄰居的三步握手參數(shù)的關(guān)系。提出了一個基于數(shù)據(jù)流QoS需求的動態(tài)握手參數(shù)調(diào)整方案，該方案根據(jù)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(shù)，充分保障了各種業(yè)務(wù)尤其是延時敏感業(yè)務(wù)的QoS需求。最后，本文提出了協(xié)調(diào)分布式調(diào)度機(jī)制下公平的速率均衡調(diào)度算法，算法一方面平衡節(jié)點的輸入輸出數(shù)據(jù)流量，另一方面采用最大最小公平輪詢算法進(jìn)行具體帶寬分配，達(dá)到各鏈路