無線局域網(wǎng)MAC層的準(zhǔn)入控制與調(diào)度機(jī)制的研究.pdf

1、公眾對寬帶移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求猛增，正促進(jìn)著無線通信向全I(xiàn)P、寬帶、移動方向發(fā)展。做為實現(xiàn)寬帶IP接入的一種方式，無線局域網(wǎng)（WLAN）正面臨著新的挑戰(zhàn)：提供高的移動性的支持、提高無線頻譜資源的使用效率、為不同的業(yè)務(wù)提供QoS保證。WLAN的MAC層是無線資源的管理者，起著控制用戶接入和分配資源的作用。本文初步提出了一個可用于移動WLAN的采納TD-CDMA多址接入方式、使用OVSF來為用戶提供多速率支持的MAC協(xié)議。WLAN的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)所

2、需的資源是按需動態(tài)分配，用戶的準(zhǔn)入業(yè)務(wù)除了在切換過程中由于缺少資源可能會被中斷外，還存在并發(fā)掉線，發(fā)生在準(zhǔn)入業(yè)務(wù)由從off狀態(tài)轉(zhuǎn)到on狀態(tài)，小區(qū)信道的容量無法滿足它的帶寬需求的時候。因此一個業(yè)務(wù)在其生命期會遭遇三種中斷：阻塞、切換掉線、并發(fā)掉線。本文分析了通信業(yè)務(wù)完成概率和這三種中斷的關(guān)系，根據(jù)概率分析，給出了均質(zhì)小區(qū)組成的WLAN網(wǎng)中業(yè)務(wù)完成概率和這三種中斷概率間的理論公式。然后假設(shè)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)源為on-off模型，建立了一個2維馬爾可

3、夫過程來計算阻塞概率、掉線概率和信道利用率。通過數(shù)值例子，分析了新業(yè)務(wù)到達(dá)速率、業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)特征、用戶運動、業(yè)務(wù)持續(xù)時間以及業(yè)務(wù)準(zhǔn)入門限值對性能指標(biāo)的影響。通過將此馬爾可夫模型擴(kuò)展到n維，建立了多種類業(yè)務(wù)的準(zhǔn)入控制性能分析理論模型。此理論模型能夠幫助初步設(shè)定業(yè)務(wù)準(zhǔn)入控制門限。由于無線信道質(zhì)量隨著用戶的運動而發(fā)生改變，如果MAC層的調(diào)度算法能夠利用信道的特征和用戶數(shù)據(jù)產(chǎn)生的間歇性來控制用戶對信道的接入，就可以提高系統(tǒng)的整體性能。在恒參信道條

4、件下，本文在分析上下行鏈路信道的SINR關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了能夠同時傳輸多用戶數(shù)據(jù)的最小功率分配約束條件，此約束條件能夠滿足各業(yè)務(wù)的最低BER要求。并且通過此約束條件，提出了一個時隙上能夠承載的最大傳輸速度以及逼近此最大傳輸速度的最佳傳輸規(guī)則。為了得到最大傳輸速度，討論了速度和功率調(diào)度。為了使一幀上安排的數(shù)據(jù)量最大，提出將用戶和時隙分級，通過比較用戶和時隙的級別，為用戶選擇適當(dāng)?shù)臅r隙。將時隙的選擇優(yōu)先權(quán)與用戶選擇優(yōu)先權(quán)（信道最佳優(yōu)先、延

5、遲最短優(yōu)先、隊列最長優(yōu)先）結(jié)合起來提出了BCFS、EDFS、LQFS調(diào)度算法。此外，將為用戶提供吞吐量公平問題轉(zhuǎn)化為一個帶有加權(quán)平均吞吐量公平的約束條件的最優(yōu)化問題，目標(biāo)是使平均總吞吐量最大，并設(shè)計了信道相關(guān)公平調(diào)度算法CDFS。為了加強(qiáng)短期公平性能，對CDFS做了改進(jìn)，提出CDFS-SF調(diào)度算法，更新了用戶優(yōu)先權(quán)的方式。通過仿真實驗驗證了MAC協(xié)議的可行性，比較了各調(diào)度算法的性能，表明了CDFS不僅能夠提供高的系統(tǒng)吞吐量，而且還能夠保