宽带无线通信系统中分组调度算法的研究

摘要

随着无线数据服务和多媒体应用需求的快速增长，人们期待未来的无线网络能够满足为多类业务提供分层QoS服务的需求，因此支持不同QoS服务的分组调度算法成为宽带无线通信网络发展的关键。正交频分复用(OFDM)技术作为一种无线环境下的高速传输技术，具有良好的抗多径信道干扰能力，因此本文主要研究基于OFDM技术的固定宽带无线接入系统中的多业务分组调度算法。 本文首先介绍了现有有线和无线网络中的调度算法，概括了它们的发展以及各自的优缺点，并简单描述IEEE802.16-2004协议中的调度服务机制。然后从网络模型、节点模型、MAC层仿真模块以及应用层业务参数、物理层参数五个方面重点介绍了基于 OPNET 的宽带无线接入系统仿真平台。接着在第三章介绍了加权Round-Robin(WRR)、最大载干比(Max C/I)以及Qualcomm比例公平调度(Q-PF)三种经典的分组调度算法，描述了前两种算法在仿真系统中的实现流程并对算法性能作了简单分析，重点分析了Q-PF算法性能及存在问题，为第四章长帧比例公平调度算法(LF-PF)的提出做铺垫。第四章介绍了LF-PF调度算法，它是比例公平思想在宽带无线接入系统MAC层框架和长帧结构下的实现，文中给出了算法规则与比例公平定义的一致性证明，分析了“饥饿”避免机制以及与Max C/I算法相比的优越性。第五章介绍了联合加权(JW)调度算法，它结合了信道情况、用户等级、业务等级、时延补偿四个影响算法性能的重要因素，灵活的满足不同系统不同场景的需求。通过四个因子权重的调整，可以使得性能逼近LF-PF调度算法，时延及吞吐量性能较好，可控性强。论文第六章对四种仿真场景下的不同算法的仿真结果作了分析和比较，验证了LF-PF以及删调度算法的良好性能。最后，第七章简单总结了全文工作，并进一步探讨在此领域可以进一步研究的思路和方向。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1宽带无线接入系统简介

1.1.2有线网络中调度算法研究概述

1.1.3无线网络中调度算法研究概述

1.1.4无线网络的特点对调度的影响

1.1.5宽带无线接入系统调度服务机制

1.2本文内容安排

第二章宽带无线接入系统仿真平台简介

2.1网络模型

2.2节点模型

2.2.1 BS节点

2.2.2 SS节点

2.2.3 UE节点

2.3应用层描述

2.3.1 VoIP业务

2.3.2 VOD业务

2.3.3 FTP业务

2.3.4 HTTP业务

2.4 MAC层描述

2.4.1帧结构

2.4.2 QoS参数

2.4.3 MAC CS模块

2.4.4 MAC CPS模块

2.5物理层描述

2.5.1物理层基本参数

2.5.2调制编码方案

2.5.3物理层模块

2.6评价标准

第三章经典调度算法简介

3.1加权Round-Robin算法

3.1.1 WRR算法描述及规则

3.1.2 WRR算法实现与简单分析

3.2最大载干比算法

3.2.1 Max C/I算法描述及规则

3.2.2 Max C/I算法实现与简单分析

3.3 Qualcomm比例公平算法

3.3.1比例公平的定义

3.3.2 Q-PF算法规则

3.3.3 Q-PF算法相关讨论

第四章长帧比例公平调度算法

4.1长帧比例公平调度算法规则

4.2长帧比例公平调度算法的实现

4.3对LF-PF算法的进一步讨论

第五章联合加权调度算法

5.1联合加权调度算法规则

5.2联合加权调度算法的详细实现流程

5.3对JW算法的进一步讨论

第六章仿真结果及分析

6.1仿真场景一(VoIP业务)

6.1.1端到端平均时延特性

6.1.2平均时延抖动特性

6.1.3应用层吞吐量性能

6.1.4对UGS方式的进一步讨论

6.2仿真场景二(VOD业务)

6.2.1端到端平均时延特性

6.2.2平均时延抖动特性

6.2.3应用层吞吐量性能

6.3仿真场景三(FTP业务)

6.3.1端到端平均时延特性

6.3.2应用层吞吐量性能

6.3.3平均误比特率性能

6.3.4对JW-1算法的进一步讨论

6.4仿真场景四(混合业务)

6.4.1仿真结果

6.4.2结果比较和分析

第七章论文总结

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的文章