wimax系统中qos机制研究

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1、WiMAX系统中QoS机制研究StudyonQoSMechanismsinWiMAXSystems彭木根,李茗,王文博摘要：文章分析了WiMAX系统QoS机制的主要内容：业务流管理、QoS保证算法，探讨了QoS机制对主动授权、实时查询、非实时查询和尽力而为等数据业务的支持。为了让不同业务的QoS得到保证，文章重点探讨了基于信道状态的分组调度算法(CSDPS)、基于业务类型排队(CBQ)的CSDPS调度算法和通用处理器共享策略，并给出了相应的算法模型。关键词：无线城域网；IEEE802.16协议；媒体接入控制；服务质量；调度算法Abs

2、tract:TheQoSassociatedwithaWiMAXsystemmainlyrefersto:serviceflowmanagementandQoSguaranteealgorithm,whichareanalyzedfirst.AndthenthesupportofQoSforUnsolicitedGrantService(UGS),Real-TimePollingService(rtPS),Non-Real-TimePollingService(nrtPS),BestEffort(BE)andotherdataser

3、vicesarediscussed.InordertoguaranteetheQoSformultimediaservices,thepaperputsemphasisonthediscussionofChannelStateDependentPacketScheduling(CSDPS)algorithm,ClassBasedQueuing(CBQ)+CSDPSalgorithmandGeneralProcessorSharing(GPS)algorithm,withrelevantalgorithmmodels.Keywords

4、:wirelessMAN;IEEE802.16protocol;MAC;QoS;schedulingalgorithm   IEEE2004年10月正式发布了IEEE802.16-2004[1]，它是相对比较成熟并且最具实用性的一个标准版本。IEEE802.16-2004版本是一个相对成熟的标准，如果不考虑移动性，目前WiMAX系统的研究主要基于IEEE802.16-2004进行。   随着WiMAX应用的逐步形成，越来越多的关键问题需要解决，例如MAC层的同步问题、碰撞解决算法、分组调度机制等成为目前研究的重点。由于WiMAX能够

5、支持多种多媒体业务，采用面向连接机制，其端到端的QoS机制显得尤为重要，基于数据业务的业务流管理成为Wi13MAX的最关键问题之一。为了提高系统频谱效率，满足用户间的公平性，同时很好地支持不同业务的QoS保证，需要研究和实现QoS解决机制的核心：MAC层的资源管理和调度算法。1WiMAX体系结构   IEEE802.16系列标准专门定义了WiMAX的无线空中接口，其空中接口由物理层(PHY)和媒体接入控制(MAC)层组成，如图1所示。1.1媒体接入控制层   IEEE802.16的MAC层功能独立于具体的物理层规范，由上到下依次分为

6、3个子层：   (1)特定业务会聚子层   特定业务会聚子层(SSCS)提供与更高层的接口，通过不同的会聚方式更好地适配各种上层业务与协议。   (2)MAC公共子层   MAC公共部分子层(CPS)负责执行MAC层核心功能，包括系统接入、带宽分配、连接建立、连接维护等。   (3)私密子层   私密子层(PS)提供加密、鉴权、密钥交换等与安全有关的功能。由于WiMAX的定位是基于无线模式进行“最后一公里”的连接，因此其MAC层的主要功能就是高效地对无线链路进行管理。IEEE802.16的MAC层支持两种网络拓扑方式：点对多点(PM

7、P)和网状网(Mesh)。IEEE802.1613MAC协议是面向连接的，当用户站(SS)被激活进入网络，会与基站(BS)建立一个或多个用于数据传输的连接。MAC层对无线资源的使用进行调度并根据业务不同提供QoS保证，通过采用链路自适应技术和自适应重传(ARQ)技术以提供比较高的频谱效率。   IEEE802.16MAC规定了上行信道接入采用按需多址(DAMA)与时分多址(TDMA)或正交频分多址(OFDMA)相结合的方式。由BS对上行链路资源进行管理，SS在上行信道上进行资源请求，BS搜集请求信息并根据SS的链路质量和服务协定对S

8、S的申请进行资源分配。无线资源可能给予特定用户进行接入，也可能给予一组用户竞争接入。BS将一帧内的资源分配信息写入上行链路映射(UL-MAP)，UL-MAP消息在下行信道中广播给SS。一个UL-MAP消息可能安排一些无线资源用于SS单