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WiMAX系统MAC层汇聚子层协议研究

作　者: 朱燕
导　师: 何加铭
学　校: 宁波大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 汇聚子层分类净荷报头压缩鲁棒性报头压缩连接标识压缩
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

无线通信技术的进步大大推动了无线网络的发展,WiMAX宽带无线接入技术为用户提供宽带网络接入和多媒体服务,解决了最后一公里的接入问题,受到了广泛关注。本论文课题来源于科技部国际科技合作项目“WiMAX无线宽带接入设备样机研制”,该项目的研发目标是提出简单高效的协议实现方法和解决方案,本人在项目中的主要工作为WiMAX系统MAC层汇聚子层协议研究。论文工作主要包括:1、对WiMAX遵守的协议标准IEEE 802.16协议栈的体系结构进行研究,重点研究汇聚子层;2、汇聚子层完成对进入WiMAX系统传输的包进行分类功能,针对如何进行快速分类问题,提出一种适用于WiMAX系统的分类算法——无冲突哈希IP地址分块异或查找算法,该算法能够满足业务对分类时间和内存使用的要求;3、在对IEEE Std 802.16-2004提出的净荷报头压缩(Payload Header Supression,PHS)机制和IEEE Std 802.16-2005协议引入的鲁棒性报头压缩(Robust Header Compression,ROHC)机制进行深入研究的基础上,提出一种PHS实现方法,将RTP/UDP/IPv4报头压缩至20字节;基于ROHC压缩机制,提出一种在WiMAX系统中考虑无线信道状态的自适应压缩方法,该方法能够根据无线信道环境自适应的调整压缩窗口大小,将RTP/UDP/IPv4报头压缩至4字节以下;仿真结果表明ROHC机制在压缩率和鲁棒性方面要优于PHS,但在实现上要比PHS复杂;4、为了节省无线链路资源,通过分析MAC协议数据单元头中的连接标识字段,提出对该字段根据无线信道环境进行自适应压缩,仿真结果表明对该字段压缩的可行性;5、根据IEEE 802.16协议架构和汇聚子层完成的功能,进行功能模块划分及设计,在研究所引进的富士通MB87M3550硬件平台上,按照提出的分类算法思想和PHS实现方法,在Tornado2.2环境下进行开发测试,并对测试结果进行了分析,对项目开发有借鉴意义。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
引言  7-8
1 绪论  8-12
  1.1 WiMAX 技术背景  8
  1.2 WiMAX 技术优势  8-9
  1.3 WiMAX 系统国内外发展现状  9-10
  1.4 本课题主要研究内容  10-12
2 WiMAX 系统MAC 层协议分析  12-24
  2.1 IEEE 802.16 协议概述  12-17
    2.1.1 IEEE 802.16 协议演进  12-13
    2.1.2 IEEE 802.16 协议分层架构  13-15
    2.1.3 WiMAX 系统网络结构  15-17
  2.2 IEEE 802.16 重要概念  17-19
    2.2.1 连接  17-18
    2.2.2 业务流  18
    2.2.3 业务类型  18-19
  2.3 WiMAX 系统汇聚子层功能研究  19-23
    2.3.1 CS 分类功能  20-22
    2.3.2 CS 报头压缩功能  22-23
  2.4 本章小结  23-24
3 WiMAX 系统包汇聚子层分类算法  24-33
  3.1 汇聚子层分类算法研究现状  24-25
  3.2 WiMAX 系统Packet CS 分类算法  25-32
    3.2.1 Packet CS 分类算法思想  26
    3.2.2 端口值和协议域值查找  26-27
    3.2.3 目的IP 地址和源IP 地址对查找  27-30
    3.2.4 相关业务流操作  30
    3.2.5 分类算法仿真分析  30-32
  3.3 本章小结  32-33
4 WiMAX 系统压缩机制研究  33-50
  4.1 PHS 压缩机制研究  33-37
    4.1.1 PHS 压缩原理  33-34
    4.1.2 PHS 压缩对应的信令操作  34-35
    4.1.3 PHS 压缩设计  35-37
  4.2 ROHC 压缩机制研究  37-47
    4.2.1 ROHC 工作状态  38-39
    4.2.2 ROHC 工作模式  39-41
    4.2.3 ROHC 机制中的编码方法  41-42
    4.2.4 ROHC 机制中研究现状  42-43
    4.2.5 WiMAX 系统自适应ROHC 压缩设计  43-47
  4.3 仿真实现与结果分析  47-49
    4.3.1 算法压缩性能分析  48-49
    4.3.2 算法鲁棒性能分析  49
  4.4 本章小节  49-50
5 压缩思想在MAC PDU header CID 上的应用  50-58
  5.1 MAC PDU 格式  50-52
  5.2 分段MAC PDU CID 压缩机制  52-57
    5.2.1 CID 压缩编码方法  52
    5.2.2 CID 压缩映射表的建立和维护  52-53
    5.2.3 自适应分段MAC PDU CID 压缩算法  53-54
    5.2.4 分段MAC PDU CID 压缩机制仿真实现  54-55
    5.2.5 仿真结果及分析  55-57
  5.3 本章小结  57-58
6 WiMAX 通信调试  58-66
  6.1 系统平台简介  58-59
    6.1.1 硬件平台简介  58
    6.1.2 软件架构简介  58-59
  6.2 汇聚子层设计  59-61
    6.2.1 汇聚子层发送端设计  59-61
    6.2.2 汇聚子层接收端设计  61
  6.3 汇聚子层测试  61-65
    6.3.1 汇聚子层测试内容  61-62
    6.3.2 汇聚子层测试结果及分析  62-65
  6.4 本章小结  65-66
7 总结与展望  66-68
  7.1 全文总结  66
  7.2 前景展望  66-68
参考文献  68-71
在学研究成果  71-72
致谢  72

WiMAX系统MAC层汇聚子层协议研究

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