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基于固定休眠周期的WiMAX 2休眠模式的性能研究

作 者: 张晓斐
导 师: 金顺福
学 校: 燕山大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: WiMAX2 休眠模式 混合业务 休眠周期 休假排队 嵌入马尔科夫链 矩阵几何解
分类号: O226
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


无线宽带接入系统中的移动终端设备由电池供电,其能量消耗问题一直是制约无线宽带网络应用的关键因素。为了降低移动终端的能耗,延长电池的工作时间,WiMAX2定义了新的休眠模式。本文针对实时业务与尽最大努力业务的混合业务,建立系统的数学模型,结合数值实验对WiMAX2中的休眠模式进行性能分析与系统优化。首先,基于WiMAX2休眠模式的工作机制,面向混合业务,假定休眠周期的长度是固定的。考虑扩展的监听窗口可以在休眠周期的任意时刻结束,将最初休眠窗口的长度设为休眠周期的一半,随后的休眠窗口的长度设为一个完整的休眠周期,建立多重异构休假排队模型。其次,考虑混合业务中数据包之间的相关性,令网络中数据包的发送请求服从离散时间马尔科夫到达过程D-MAP(Discrete Time MarkovArrival Process),基于有限容量,建立D-MAP/G/1/N多重异构休假排队模型。采用嵌入马尔科夫链方法解析该模型,导出稳态队长及忙循环的解析式。再次,考虑混合业务中数据包到达过程的一般随机性,在系统的输入过程中引入位相型PH(Phase-type)分布,建立PH/Geom/1多重异构休假排队模型。同时考虑混合业务中数据包之间的相关性及数据包传输时间的一般随机性,在系统的输入过程中引入D-MAP分布,数据包的传输过程中引入PH分布,建立D-MAP/PH/1多重异构休假排队模型。采用矩阵几何解的方法,针对每种模型导出系统稳态队长等排队指标的表达式。最后,针对不同的排队模型分别导出系统能量节省率与数据包平均响应时间等性能指标的表达式。通过数值实验定量刻画休眠周期、相关系数和传输率等对系统性能的影响,并揭示不同性能指标间的折中关系。通过构造成本函数,对WiMAX2中的休眠模式进行优化设计。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题研究背景与研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
  1.3 主要研究内容  14-15
  1.4 论文的组织结构  15-16
第2章 基于 WiMAX 2 休眠模式的系统模型建立  16-28
  2.1 WiMAX 2 概述  16-20
    2.1.1 WiMAX 2 的特点  16-18
    2.1.2 WiMAX 2 的物理层  18-19
    2.1.3 WiMAX 2 的 MAC 层  19-20
  2.2 WiMAX 2 中移动终端的节能策略  20-25
    2.2.1 休眠模式概述  21-22
    2.2.2 空闲模式概述  22-24
    2.2.3 WiMAX 2 休眠模式的工作机制  24-25
  2.3 多重异构休假排队模型的建立  25-26
  2.4 系统性能指标体系及成本函数  26-27
    2.4.1 系统性能指标体系  27
    2.4.2 成本函数  27
  2.5 本章小结  27-28
第3章 基于 D-MAP 的 WiMAX 2 休眠模式的性能研究  28-38
  3.1 D-MAP/G/1/N 多重休假排队模型的描述  28-29
  3.2 系统模型的队长分析  29-32
  3.3 系统模型的忙循环分析  32-33
  3.4 WiMAX 2 休眠模式的数值实验与参数优化  33-36
    3.4.1 数值实验  33-35
    3.4.2 系统参数优化  35-36
  3.5 本章小结  36-38
第4章 基于 PH 到达的 WiMAX 2 休眠模式的性能研究  38-46
  4.1 PH/Geom/1 多重休假排队模型的描述  38-39
  4.2 状态转移概率矩阵  39-41
  4.3 系统模型的忙循环分析  41-43
  4.4 WiMAX 2 休眠模式的数值实验及参数优化  43-45
    4.4.1 数值实验  43-44
    4.4.2 系统参数优化  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第5章 基于 PH 传输的 WiMAX 2 休眠模式的性能研究  46-56
  5.1 D-MAP/PH/1 多重休假排队模型的描述  46
  5.2 状态转移概率矩阵  46-49
  5.3 系统模型的忙循环分析  49-51
  5.4 WiMAX 2 休眠模式的数值实验及参数优化  51-54
    5.4.1 数值实验  51-54
    5.4.2 系统参数优化  54
  5.5 本章小结  54-56
结论  56-58
参考文献  58-62
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  62-63
致谢  63-64
作者简介  64

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中图分类: > 数理科学和化学 > 数学 > 运筹学 > 排队论(随机服务系统)
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