WiMAX Mesh网络QoS调度算法研究

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随着无线通信技术的发展,宽带无线接入技术成为了人们关注的热点。WiMAX以其更大的覆盖面积,更高的传输速率和更可靠的传输性能,受到了人们的广泛关注,其中具有多跳性和自组织性的WiMAX Mesh网络更是成为主流的WMN网络,但WiMAX Mesh网络在资源调度和分配以及QoS保障上仍然还有许多问题需要解决,标准中没有对Mesh网络定义相应的资源调度算法和QoS保障机制,也没有定义PMP网络类似的业务分类和QoS级别,因此难以满足用户的QoS需求。IEEE802.16标准为WiMAX Mesh网络定义了两种调度机制,即集中式调度和分布式调度。集中式调度下所有节点的带宽请求都需要汇聚到BS,由BS进行统一调度和分配;分布式调度中节点以竞争时槽的方式发送带宽请求消息,通过三步握手协商分配所有的带宽资源,而无论是集中式调度还是分布式调度,其带宽调度算法都会对整个网络性能造成很大的影响。本文重点分析了Mesh网络两种模式的调度机制,针对这两种模式的QoS调度算法进行研究。本文结合最小条数和最小冲突路由算法提出一种路由重构的思想来构建集中式调度树,减小节点间的冲突,增大节点间并发传输的可能性,提高整个网络的吞吐量;并且在此调度树的基础上提出了一种基于分组的集中式QoS调度算法,将PMP分组调度的思想引入到集中式调度中,通过区分数据流的优先级方式对不同业务数据流进行分组调度,通过计算各节点的权值保证同种业务流间高传输要求节点和低传输要求节点的公平性。仿真结果表明,与HRF和LTD算法相比,本文提出的集中式调度算法,可以满足不同需求的业务QoS要求,在时延和吞吐量上都具有一定的优势。分布式调度下提出了一种基于资源预留的QoS时隙分配算法,该算法将业务分为高优先级业务和低优先级业务两类,同时对高优先级的业务在每一帧中预留一定的时隙作为分配高优先级业务的时隙,预留时隙大小可以根据网络状态动态的进行调整,在满足高优先级业务QoS的同时兼顾业务的请求失败率与时隙的利用率。仿真结果表明,与当前已有的几种时隙预留算法相比,本文的分布式资源预留时隙分配算法在时延和时隙的利用率上均具有较好的性能。
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