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宽带无线接入系统主要基于IEEE802.16d/e协议,WiMAX是其市场名称。由于WiMAX系统能够支持多种多媒体业务,采用面向连接机制,其端到端的QoS机制显得尤为重要。在WiMAX标准中,MAC层定义了较为完整的QoS信令机制,但是其相应的QoS实现机制,包括调度算法、缓冲池管理和流量控制等,在协议中对这些算法并没有进行定义和阐述。
本文首先介绍QoS和WiMAX技术,以及实现QoS的核心机制:调度算法,分析了网络带宽资源、提供的服务等级与用户不断增长的多媒体业务需求问的问题。接着讨论了WiMAX系统QoS机制的主要内容:业务流管理、QoS保证算法,探讨了QoS机制对主动授权、实时查询、非实时查询和尽力而为等数据业务的支持。在第三章在分析802.16dMAC层现有QoS结构的基础上,结合该协议中所提供的控制机制提出了一种新的、有效的、适合于WiMAX系统的QoS架构,包括准入控制、流量管理、上行调度和缓冲区管理几个模块。同时,提出一种MPFQ和WF2Q+分组调度算法相结合的分级的上行请求/授予调度算法体系,在主动授予业务(UGS)、实时轮询业务(rtPS)、非实时轮询业务(nrtPS)和尽力传输业务(BE)之间公平分配带宽,并保证各种业务的QoS特性,完成了在IEEE802.16d协议中留给用户自己定义的调度策略。
WF2Q+算法具有很好的公平性和时延性,但是算法的设计没有考虑无线信道易出错的特点,当一个流的链路从故障恢复后,如何对这个流进行有效的补偿。本文据此对该算法进行了改进,在WF2Q+的基础上增加了带宽补偿机制,提高了算法的短期公平性。最后通过仿真分析该算法的性能。