ieee 802.16 mesh网络调度机制研究-research on scheduling mechanism of ieee 802.16 mesh network.docx

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2018-05-29 发布于上海
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ieee 802.16 mesh网络调度机制研究-research on scheduling mechanism of ieee 802.16 mesh network

摘要IEEE802.16Mesh网络具有成本低、覆盖范围广、易扩展、传输速率高、网络健壮性好等优点，是一种理想的无线城域网组网技术，应用前景广阔。Mesh网络的调度机制对信道利用率、QoS、网络公平性等网络性能指标有直接、重大的影响。本文围绕IEEE802.16Mesh网络的调度机制对网络性能的影响进行了深入地研究，分别就Mesh模式下的集中式调度策略和分布式调度策略提出了改进方法，并进行了仿真验证。在对集中式调度机制的研究中，本文从保证调度公平性的角度出发，提出了基于等待时间与数据流请求时隙数均值的比值的HRF算法。该算法可以使具有多条低流量需求数据流的节点优先获得信道分配，从而提高网络吞吐量；同时也能兼顾拥有高流量需求数据流的节点，使其能够获得及时调度以满足相应的业务需要。在对分布式调度机制的研究中，本文从拥塞控制的角度出发，提出了基于缓存利用率的分布式调度算法BU-CDS。该算法将本地节点和通过监听控制消息广播收集来的其他竞争节点的缓存利用率进行排序，赋予缓存利用率高的节点高调度优先权，从而达到避免拥塞、降低端到端延迟的目的。在对BU-CDS算法进一步分析研究的基础上，本文提出了基于负载估计的分布式调度算法RBU-CDS。RBU-CDS算法利用缓存利用率来标识节点的负载水平。同时，鉴于通过控制消息广播方式收集的各节点缓存利用率存在滞后性和无法及时更新的问题，改用对缓存利用率进行估计的方法来代替直接收集。为此，我们建立一个不完全信息博弈模型，在此模型中，只需根据本地节点的缓存利用率和竞争节点的缓存利用率的联合累计分布即可估计出本地节点的缓存利用率排名，算法可以以此估计排名确定节点的调度优先权，从而实现高负载节点优先调度的目标。关键词：IEEE802.16Mesh，集中式调度，分布式调度，公平性，延迟ABSTRACTIEEE802.16meshnetworkisapromisingaccesstechniqueforwirelssMAN,whichisofbroadapplicationprospectswiththeadvantagesoflowcost,widecoverage,easytoexpandandhightransmissionrate.Theschedulingmechanismofmeshnetworkshasadirect,significantimpactonnetworkperformanceindicatorsofthechannelutilization,QoSandfairness.Inthisthesis,wemakeadeeplystudyonschedulingmechanismofIEEE802.16meshnetworkfornetworkperformance,andproposedimprovedmethodsforcentralizedschedulinganddistributedschedulingrespectively.Forcentralizedscheduling,intheschedulingfairnessprospects,weproposedaHRFalgorithm,whichisbasedontheratioofwaitingtimetothemeannumberofrequestslots.InHRF,notonlythenodeswithnumbersoflowertrafficdemandcanbescheduledearlytopromotethenetworkthroughput,thenodeswithhighertrafficdemandalsobeconsideredtobescheduledintimefortheirservicedemand.Fordistributedscheduling,intheprospectsofcongestioncontrol,weproposedadistributedschedulingalgorithmbasedonBufferUtility(BU),namedasBU-CDS.InBU-CDS,theBUofcurrentnodeandthatofothercompetingnodesgetviacontrolmessagebroadcastingwillbesorted,andthenodewithhigherBUwillbescheduledearlier,fromwhichcongestioncanbeavoidedandend-to-enddelaydecreased.WiththeanalysisandresearchonBU-CDS,weproposedadistributedsch