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IEEE802.16中多媒体业务的QoS研究

作　者: 魏新娟
导　师: 张颖江
学　校: 湖北工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: IEEE802.16 点对多点拓扑结构服务质量调度策略多媒体业务
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着通信产业的迅猛发展,传统的有线接入方式已经不能满足人们的需求,新的无线接入技术凭借其自身的成本低,速度快,扩展性好等诸多优势成为当今通信行业的焦点。与此同时,网络上传输的业务也越来越多样化,不仅仅是原来单纯的数据传输,各种各样的多媒体业务冲击着现代网络的大门,让人们的生活变得更加的便利和丰富。这样的一种发展趋势,使得网络提供给各种多媒体业务的服务质量成为人们更加关注的问题。而IEEE802.16标准作为一种新的无线接入技术正是在这样的环境下产生的,以它为基础的WiMAX网络也成为业界研究的热点。IEEE802.16标准的协议体系包含了物理层和媒体接入控制层(Media Access Control,MAC),每一层都定义了不同的功能。标准还给出了四种不同的业务类型,并且根据它们的特点,都对应了不同的QoS,因此可以为不同的多媒体业务提供不同要求的QoS保证,满足目前通信方面的需求。但是,对于QoS机制中使用的具体调度策略和方法,标准中并没有给出详细说明。而调度策略的选择是有效保证多媒体业务QoS需求的基础。因此,针对这一问题,本文提出了一种点对多点PMP拓扑结构下的跨层模式,并且给出了MAC层的具体调度策略,该方案不仅保证了各种多媒体业务的QoS需求,并且让各种业务都公平享有网络带宽资源。本文简要介绍了IEEE802.16d标准,分析了该标准中关于QoS机制的相关技术。对于该标准中存在的问题,分析比较了目前已经提出的一些解决方案的模型和调度策略的优缺点,并在此基础上提出了本文的改进方案。在该方案中,考虑了协议中没有提及的网络层,即提出了一种跨层的模型,并将网络层IP业务的QoS和标准规定的MAC层的QoS之间的差异利用各层业务的特点进行了融合。对于MAC层的调度,我们在依据传统严格优先级调度策略的基础上提出了一种改进的策略,该调度策略充分考虑了各种类型多媒体业务的QoS参数集,并依据集合中参数给出了相关的接入控制策略,资源预留策略。同时,本文的方案中还考虑到了信道质量因素,以及因此产生的带宽资源滞后补偿策略。对以上方案,我们在NS2仿真软件上进行了实验,并分析了实验所得的数据和图像,以量化的方式证明以上改进方案在保证多媒体业务的QoS的同时,相对公平的把网络资源分配给各种业务,保证了各种多媒体业务获得资源的公平性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-11
  1.1 论文的研究背景和意义  8-9
  1.2 WiMAX国内外发展及应用状况  9-10
  1.3 论文研究的内容及主要工作  10
  1.4 论文的章节安排  10-11
第2章 IEEE802.16协议及其网络拓扑  11-19
  2.1 IEEE802.16系列标准概述  11-12
  2.2 IEEE802.16d标准  12-15
    2.2.1 物理层  12-13
    2.2.2 MAC层  13-15
  2.3 IEEE802.16支持的网络拓扑结构  15-18
    2.3.1 PMP拓扑结构  16-17
    2.3.2 Mesh拓扑结构  17-18
  2.4 小结  18-19
第3章 IEEE802.16的QoS机制  19-30
  3.1 服务质量(Quality of Service,QoS)简述  19-20
  3.2 IEEE802.16的QoS机制  20-26
    3.2.1 QoS业务流  20-22
    3.2.2 调度服务  22-24
    3.2.3 带宽分配与请求机制  24-25
    3.2.4 QoS模型  25-26
  3.3 调度算法  26-29
    3.3.1 依赖信道状态的包调度算法(Channel State Dependent Packet Scheduling,CSDPS)  27-28
    3.3.2 基于业务类型队列(Class-BasedQueuing,CBQ)的CSDPS算法  28
    3.3.3 加权公平队列算法(Weighted Fair Queue,WFQ)  28
    3.3.4 服务器公平方法算法(Server Based Fairness Approach,SBFA)  28-29
  3.4 小结  29-30
第4章基于跨层模型的资源调度策略  30-45
  4.1 保证各种业务的QoS调度策略需要考虑的几个问题  30-31
  4.2 传统的基于严格优先级的调度策略  31-33
  4.3 改进方案  33-44
    4.3.1 网络层QoS和IEEE802.16MAC层的QoS映射规则  34-36
    4.3.2 MAC层调度策略  36-44
  4.4 小结  44-45
第5章仿真实验及其结果分析  45-58
  5.1 仿真软件NS2简介  45-47
  5.2 实验环境  47-48
  5.3 实验参数设置  48-49
  5.4 仿真模块分析  49-52
  5.5 仿真结果分析  52-57
  5.6 小结  57-58
第6章总结与展望  58-59
  6.1 研究工作总结  58
  6.2 未来研究工作展望  58-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间发表的学术论文  64
攻读硕士学位期间参加的科研项目  64

IEEE802.16中多媒体业务的QoS研究

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