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无线个域网中调度策略的研究

作　者: 宋晨
导　师: 王卫东
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线个域网机会调度网络吞吐量超帧信道状态反馈
分类号: TN925.93
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着家庭消费电子应用的普及,高速无线个域网引起越来越多的关注。它以个人为通信中心,将周围无线设备组成一个自组织网络,满足用户随时随地通信的需要。高速无线个域网除了需要提供尽可能高的数据传输能力外,由于无线信道的不可靠性,还必须有灵活有效的资源管理方法,在保证服务质量的前提下,提高信道资源的利用效率。本文着眼于无线数据网络的机会调度思想,在802.15.3MAC协议基础上,研究适用于个域网的机会主义时隙调度算法以及信道状态反馈机制。研究成果和主要贡献如下:首先分析了基于超帧结构的802.15.3协议的MAC层标准,它的数据传输特点以及MAC协议对调度策略设计的要求;然后概述了分组调度算法的思想和其主要性能指标,分析总结了无线网络中主要的调度算法。这些对于无线个域网调度策略的研究具有指导意义。其次从无线数据网络中的机会调度思想出发,分析其中的效用公平调度策略,在此基础上,综合考虑了信道状态信息以及用户接入信道的公平性,提出了WPAN下一种基于效用公平的时隙调度算法FPTS。该算法由参数更新模块和资源分配模块组成。参数更新模块根据调度结果更新控制参数,维护用户的公平性和自适应的跟踪信道的变化;调度分配模块负责计算每个用户的公平效用权值,并按照权值向各用户比例分配信道资源。仿真结果表明:所提调度方案能够在保证系统高吞吐量的前提下,获得比PTS算法更好的公平性和信道使用效率。最后,本文研究了调度框架中的信道状态反馈机制。研究分析了无线数据网络中常见的信道反馈技术,研究比较了无线数据网络下行链路与WPAN MAC层用户接入方式特点,表明它们的信道状态信息收集机制有很大区别,无线数据网络的信道反馈机制并不适用于个域网。本文在802.15.3MAC协议基础上提出了两个可实现的信道状态反馈方案,基于信道时隙分配期CTA的方案和基于空间复用的改进方案。它们以付出协议开销代价,获得实时性的信道反馈与空间并行链路信息,提高了信道资源利用率。本文的研究基于时分复用的超帧结构MAC协议,对WLAN网络以及无线自组织网络(Ad Hoc)中的调度机制有一定的借鉴意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第1章绪论  12-16
  1.1 论文研究背景  12-13
  1.2 无线个域网组网技术发展  13-14
  1.3 论文的研究内容与结构  14-16
第2章高速无线个域网MAC 协议与资源调度  16-35
  2.1 基于超帧结构的MAC 协议  16-19
    2.1.1 IEEE802.15.3aMAC 协议介绍  16-17
    2.1.2 超帧结构MAC 协议的数据传输分析  17-19
  2.2 无线网络调度算法分析  19-24
    2.2.1 概述  19-20
    2.2.2 衡量分组调度算法性能的主要技术指标  20-21
    2.2.3 无线网络中的主要调度算法  21-24
  2.3 无线个域网的主要调度算法  24-34
    2.3.1 标准算法  25-26
    2.3.2 空闲恢复时隙分配算法  26-28
    2.3.3 持续带宽服务算法  28-30
    2.3.4 最短保持处理时间算法  30-33
    2.3.5 小结  33-34
  2.4 小结  34-35
第3章高速个域网中基于效用公平的机会调度  35-47
  3.1 机会调度思想  35-36
  3.2 无线数据网络中的效用公平调度  36-39
  3.3 个域网中基于信道状况的调度算法  39-41
  3.4 一种适用于WPAN 的基于效用公平的机会调度算法  41-46
    3.4.1 算法原理  41-43
    3.4.2 仿真与分析  43-46
  3.5 小结  46-47
第4章 MAC 协议中信道状态反馈机制的研究  47-55
  4.1 无线数据网络中的信道反馈技术  47-49
    4.1.1 比特映射反馈方案(bitmap)  47-48
    4.1.2 混合(hybrid)反馈方案  48-49
    4.1.3 基于NACK 的信道自适应反馈方案  49
  4.2 无线个域网信道反馈特殊性  49-52
  4.3 支持信道状态反馈的WPAN MAC 协议设计  52-54
    4.3.1 基于信道时隙分配期CTA 的改进方案  52-53
    4.3.2 基于空间复用的改进方案  53-54
  4.4 小结  54-55
第5章结束语  55-56
参考文献  56-61
致谢  61-62
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  62

无线个域网中调度策略的研究

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