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基于IEEE 802.16e的下一代宽带无线接入网络中具有服务质量保证的资源管理策略研究

2020-11-29阅读(588)

基于IEEE 802.16e的下一代宽带无线接入网络中具有服务质量保证的资源管理策略研究

论文摘要

近年来,宽带无线接入技术迅猛发展,成为通信技术领域新的研究热点。IEEE 802.16e/移动WiMAX网络是下一代宽带无线接入网络的热选方案之一,具有标准化程度高、数据传输速度快、覆盖范围广、扩展能力强、组网灵活等优点,能够为用户提供语音、数据、视频等丰富的多媒体服务。但伴随着业务量的激增,系统资源的有限性与服务需求的无限扩张性之间的矛盾便凸显出来。特别是在恶劣的无线传播环境里以及移动台（MS:mobile station）移动的情况下,如何针对不同业务对服务质量（QoS:quality of service）的不同需求,有效管理和合理配置系统资源,在使资源利用率最大化的同时保证各种业务的QoS,就变得至关重要。本论文就下一代宽带无线接入网络的QoS保证问题,对IEEE 802.16e/移动WiMAX网络中的资源管理策略展开了研究。研究的重点在于点到多点（PMP:point-to-multipoint）网络拓扑结构下的资源预留、接纳控制以及移动终端功率节省等几个方面。本论文的主要工作包括:（1）针对IEEE 802.16e标准中二阶段激活模型（two-phaseactivation model）不适用于实时服务的问题,提出了动态带宽准预留机制（DBQRS:dynamic bandwidth quasi-reservation scheme）和相应的接纳控制策略。基于MS切换概率和MS上业务到达概率的估计对实时服务流进行动态带宽准预留;在接纳控制过程中,非实时服务流可以临时占用准预留带宽。DBQRS机制为移动和固定的实时多媒体服务提供了QoS保证,改善了接纳切换和新发起实时服务流的公平性,提高了带宽利用率。（2）基于IEEE 802.16e系统对自适应多媒体服务的支持,提出了有效的接纳控制机制。根据802.16e标准中定义的数据传递服务类型的特征,为业务设置优先级。切换过程中,如果目标小区的闲置带宽不足时,按优先级从低到高减少激活服务流的带宽,甚至降低切换服务流的带宽请求,以此降低切换服务流掉线率。所有闲置带宽可用于接纳新服务流和切换服务流,有效降低了新服务流阻塞率,系统资源利用率较高。（3）根据IEEE 802.16e系统中功率节省类（PSC:power savingclass）的特点和数据传递服务的性质,提出了一个有效的睡眠模式管理机制。在保证数据传输的情况下,设计了PSC的睡眠窗口和监听窗口,使每个PSC的睡眠窗口尽可能长;提出了“PSC防扩张”概念,在满足业务QoS需求的前提下,使与MS相关联的PSC数目尽可能少。提出的机制使MS的无效间隔最大化,为MS节省更多能量。同时,针对基于PSC的睡眠模式,设计了评估MS能量节省的通用理论分析模型。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.1.1 宽带无线接入技术
  • 1.1.2 IEEE 802.16/WiMAX标准化进程及发展
  • 1.2 IEEE 802.16e宽带无线接入网络中的资源管理关键技术探讨
  • 1.3 本论文的主要工作及贡献
  • 1.4 本论文的结构安排
  • 本章参考文献
  • 第二章 IEEE 802.16e标准中的资源管理研究
  • 2.1 IEEE 802.16d/e标准概述
  • 2.1.1 协议结构
  • 2.1.2 拓扑结构
  • 2.1.3 MAC层对物理层的支持
  • 2.2 IEEE 802.16e标准中资源管理相关规定的研究
  • 2.2.1 连接
  • 2.2.2 服务流
  • 2.2.3 数据传递服务和上行调度服务
  • 2.2.4 带宽请求与分配
  • 2.2.5 移动性支持
  • 2.2.6 睡眠模式
  • 本章参考文献
  • 第三章 IEEE 802.16e宽带无线接入网络中的资源预留
  • 3.1 引言
  • 3.2 相关研究背景
  • 3.2.1 二阶段激活模型
  • 3.2.2 IEEE 802.16e标准中对于切换的考虑
  • 3.2.3 国内外研究现状
  • 3.3 动态带宽准预留机制
  • 3.3.1 相关参数定义
  • 3.3.2 提出的动态带宽准预留机制
  • 3.3.3 与提出的动态带宽准预留机制相应的接纳控制策略
  • 3.4 仿真结果及性能分析
  • 3.5 本章小结
  • 本章参考文献
  • 第四章 IEEE 802.16e宽带无线接入网络中的接纳控制
  • 4.1 引言
  • 4.2 国内外研究现状
  • 4.3 系统模型
  • 4.3.1 自适应多媒体服务模型
  • 4.3.2 业务模型
  • 4.4 提出的接纳控制机制
  • 4.5 性能分析模型
  • 4.6 仿真结果及性能分析
  • 4.6.1 仿真模型
  • 4.6.2 仿真结果和分析
  • 4.7 本章小结
  • 本章参考文献
  • 第五章 对IEEE 802.16e系统中睡眠模式管理的研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 相关研究背景
  • 5.2.1 睡眠模式与功率节省类
  • 5.2.2 国内外研究现状
  • 5.3 睡眠模式管理
  • 5.3.1 基本参数定义
  • 5.3.2 睡眠模式管理机制
  • 5.4 理论分析
  • 5.4.1 第I类PSC处于睡眠状态的概率
  • 5.4.2 第II类PSC处于睡眠状态的概率
  • 5.4.3 为MS节省能量的估计
  • 5.5 仿真结果及性能分析
  • 5.6 本章小结
  • 本章参考文献
  • 第六章 结束语
  • 致谢
  • 攻读博士学位期间发表的学术论文

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