WiMAX系統(tǒng)中基于跨層設(shè)計的QoS保證機制研究.pdf

1、基于IEEE802.16標準的微波存取全球互通(WiMAX)是一種適用于無線城域網(wǎng)的新興寬帶接入技術(shù),因其在接入效率、可擴展性、易安裝性方面的優(yōu)越特性,有望成為未來接入領(lǐng)域的主流技術(shù)之一。如何在時變無線環(huán)境中向眾多用戶提供高速高質(zhì)的多媒體通信服務是WiMAX技術(shù)亟待解決的問題之一,通信環(huán)境的易變性和通信服務的多樣性決定了采用跨層思想設(shè)計服務質(zhì)量(QoS)保證機制的必要性。
　　 本論文采用跨層思想對WiMAX系統(tǒng)的QoS保證機制

2、進行了深入研究,主要包括四個方面:協(xié)議體系結(jié)構(gòu)模型、聯(lián)合控制策略、調(diào)度算法和自適應調(diào)制編碼(AMC)傳輸模式選擇算法。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新性成果如下:
　　 1.為解決傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)在QoS保證方面面臨的挑戰(zhàn)性問題,在已有WiMAX基本分層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提出一種跨層架構(gòu)。整個WiMAX協(xié)議體系結(jié)構(gòu)模型被縱向劃分為數(shù)據(jù)流遞交子平面和QoS資源管理子平面:前者職能是遵循IEEE802.16標準制定的規(guī)范,對多媒體通信服務流進行數(shù)據(jù)處

3、理并實現(xiàn)逐層遞交；后者職能是通過多種管理信令由低層到高層協(xié)調(diào)各管理模塊運作,實施自適應地QoS聯(lián)合控制。該架構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,職能明確,是面向QoS保證的完全跨層架構(gòu),特別適用于實際工程設(shè)計中。
　　 2.在建議的WiMAX跨層架構(gòu)基礎(chǔ)上,提出一種QoS聯(lián)合控制策略,并給出了適用于該策略的各種算法。還提出了一種適用于QoS優(yōu)先級控制策略的QoS性能優(yōu)先算法。仿真表明,基于WiMAX跨層架構(gòu)的QoS聯(lián)合控制策略能夠根據(jù)實際需求提供靈活的

4、QoS保證,與采用加權(quán)輪轉(zhuǎn)算法的第一類OoS聯(lián)合控制策略相比,在相同的QoS違反率限定下,采用QoS性能優(yōu)先算法的第二類QoS聯(lián)合控制策略能夠為更多的用戶提供多媒體通信服務。
　　 3.在建議的WiMAX跨層架構(gòu)基礎(chǔ)上,提出一種面向用戶公平保證多媒體通信服務流QoS的二級調(diào)度算法。在QoS聯(lián)合控制策略支持下,第一級調(diào)度實現(xiàn)QoS優(yōu)先級控制,采用了已有的面向多媒體通信服務流QoS保證的QoS優(yōu)先級算法,第二級調(diào)度實現(xiàn)子信道資源配置

5、,采用了新提出的面向用戶速率公平的調(diào)度算法。仿真表明,與多權(quán)重調(diào)度算法相比,該二級調(diào)度算法可在有效保證多媒體通信服務流滿足各自不同QoS要求的同時更好地兼顧用戶速率公平,并且在系統(tǒng)吞吐量、QoS業(yè)務流實際吞吐量和QoS違反率方面具有更好的低信噪比(SNR)特性,更適用于無線環(huán)境中。
　　 4.在建議的WiMAX跨層架構(gòu)基礎(chǔ)上,提出一種SNR切換閾值區(qū)間可變式AMC傳輸模式選擇算法。當基站向用戶站發(fā)送各種多媒體通信服務流時,建議算