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基于IEEE Wireless MAN QoS框架算法的研究与仿真

作　者: 方琳
导　师: 张治国；李全喜
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: IEEE802.16e标准 QoS 服务流调度算法 OPNET仿真
分类号: TP393.09
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

IEEE802. 16e是一种固定和移动宽带无线城域网接入技术,可以作为城市和郊区通信网最后一公里接入的最佳替代方案,较有线连接方式更加经济和可靠。而作为QoS机制的重要组成部分,MAC层数据服务的调度算法已成为IEEE802.16e的重要工作单元,有待进一步完善和优化。论文介绍了IEEE802.16e协议的网络结构、协议栈模型、QoS机制、服务流分类和QoS参数。对协议中QoS实现机制所面临的问题进行了分析和研究,同时对已有的QoS框架进行了对比和总结。根据各种服务流特点设计出一套改进的跨层QoS体系结构和调度算法。给出框架中接入控制、流量控制、缓存管理的设计实现算法。重点设计了终端调度模块,具体而言,对UGS、rtPS、ertPS采用EDF实时调度算法;对nrtPS采用WFQ算法;对BE业务采用最简单的FIFO算法。调度模块依据移动终端的特点,所设计的调度算法具有低复杂性、低功耗、时延小等特点,在满足高优先级服务流带宽的前提下,尽力为低优先级服务流提供服务,保证高效的上行资源利用率。最后采用OPNET网络仿真软件,对设计的方案进行了仿真验证,结果表明提出的框架结构和算法能满足IEEE802.16e标准下各种业务流的QoS要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-12
  1.1 课题研究背景  9-10
    1.1.1 通信网络发展方向  9
    1.1.2 IEEE802.16 与WiMAX  9-10
    1.1.3 QoS 概述  10
  1.2 本文的主要工作及成果  10-11
  1.3 论文的内容安排  11-12
第二章 802.16e MAC 层 QoS 机制分析  12-23
  2.1 802.16e 协议层概述  12-14
    2.1.1 WiMAX 协议栈参考模型  12-13
    2.1.2 协议栈设计模型  13-14
  2.2 QoS 保证机制研究  14-19
    2.2.1 基于连接的MAC 传输  14-15
    2.2.2 服务流的分类  15
    2.2.3 上行服务流QoS 参数  15-16
    2.2.4 带宽的请求和分配  16-19
  2.3 QoS 体系结构  19-23
    2.3.1 QoS 所面临的问题  19
    2.3.2 QoS 的实现机制  19-20
    2.3.3 对已有的QoS 框架的分析  20-23
第三章改进的 802.16e 协议 QoS 系统框架设计  23-30
  3.1 接入控制模块设计  24-28
    3.1.1 接入模块控制原理  24
    3.1.2 公平原则的算法实现  24-27
    3.1.3 流量控制的实现  27-28
  3.2 调度器模块设计  28-30
    3.2.1 BS 端上行包调度模块  28-29
    3.2.2 SS 端调度模块  29-30
第四章终端 QoS 调度算法设计  30-38
  4.1 无线调度算法的特性  30
  4.2 经典调度算法的研究  30
  4.3 调度器结构设计  30-38
    4.3.1 上行调度模块设计  31
    4.3.2 上行多业务流带宽请求机制  31-33
    4.3.3 上行多业务流带宽分配机制  33-34
    4.3.4 上行单一业务流带宽请求与分配机制  34-36
    4.3.5 动态调制机制  36-38
第五章算法仿真及结果分析  38-67
  5.1 OPNET 概述  38-39
  5.2 OPNET 实例  39-59
    5.2.1 步骤1：创建新的项目和场景  39-42
    5.2.2 步骤2：创建网络拓扑  42-46
    5.2.3 步骤3：收集统计信息  46-51
    5.2.4 步骤4：运行仿真  51-54
    5.2.5 步骤5：查看结果  54-55
    5.2.6 步骤6：复制场景并扩展网络  55-56
    5.2.7 步骤7：再次运行  56-57
    5.2.8 步骤8：比较结果  57-59
  5.3 仿真目的  59-60
  5.4 仿真平台  60-64
    5.4.1 网络模型  60
    5.4.2 节点模型  60-62
    5.4.3 进程模型  62-64
  5.5 仿真结果分析  64-66
    5.5.1 仿真参数的设置  64
    5.5.2 仿真结果及分析  64-66
  5.6 小结  66-67
第六章总结与展望  67-69
  6.1 总结  67
  6.2 展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-73

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