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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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一个带宽请求在移动WiMAX网络QoS机制增强

Shwetha D1Thontadharya H J1Devaraju J T2
  1. 研究学者、电子科学系、班加罗尔大学、印度班加罗尔
  2. 电子科学系副教授,班加罗尔大学,印度班加罗尔
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文摘

IEEE 802.16 e标准的目的是支持高带宽无线城域网。为了支持多媒体应用的服务质量(QoS),各种带宽请求和调度机制在WiMAX建议,在用户站(SS)带宽请求消息发送给基站(BS)和BS授予根据可用的无线带宽资源。摘要ertPS带宽请求机制,提出了rtp和nrtp提高QoS WiMAX网络的性能。在拟议的带宽请求机制,党卫军请求服务的额外带宽流量通过考虑往返延迟发生在带宽请求授予过程。的性能提出的带宽请求机制是通过仿真评估考虑的指标如吞吐量和延迟。

关键字
移动WiMAX服务质量、带宽要求,调度

介绍
下一代网络将变量和数据速率高的特点,服务质量(QoS)和无缝流动。在下一代全球网络中一个重要方面是标准化,允许供应商独立和互操作性。802.16标准(WiMAX的微波存取全球互操作性)是由IEEE实现下一代无线网络的需求。WiMAX见证了一个巨大的增长和发展作为一个潜在的宽带无线接入(BWA)技术,旨在实现目标像容易部署,高速数据率、大跨越地区和大频谱。IEEE 802.16 e标准[1 - 2]介绍了移动WiMAX和用户可以访问网络无所不在地。
移动WiMAX (802.16 e标准)的目的是支持无缝移动性的同时保持分化QoS [1 - 2]。标准支持QoS服务分类到不同的服务类型。服务类型802.16 e设计支持实时应用程序(如语音、视频和准实时应用程序(如文件传输。WiMAX主动给予服务中定义的服务类型(UGS),扩展实时轮询服务(ertPS),实时轮询服务(rtp),非实时轮询服务(nrtp)和最大的努力(是)。这些服务类型的规范如最小预留率、最大持续率,最大延迟容忍抖动,交通标准中定义的优先级等,但标准没有指定任何调度体系结构。
在无线通信的各种资源中,带宽是最宝贵的资源由于其稀缺性和medium-sharing属性[3]。为了提高带宽效率和QoS规定,移动WiMAX系统采用组织良好的带宽请求,格兰特和轮询机制。带宽分配是由基站(BS)、下行带宽是完全由下行调度程序b,但上行带宽分配的BS订户站(SSs)通过资源请求和批准过程。摘要ertPS带宽请求机制,提出了rtp和nrtp提高QoS WiMAX网络的性能。在拟议的带宽请求机制的党卫军请求额外的带宽服务流的考虑到往返延迟发生在带宽请求授予过程。本文的其余部分组织如下。第二部分概述了文学的相关工作。第三节论述了带宽请求/ WiMAX拨款机制。在第四节提出的带宽请求机制。第五节讨论了仿真结果在第六节结论紧随其后。

相关工作
许多研究人员致力于带宽请求/ WiMAX拨款机制。在[4],一种自适应轮询方案开/关流量提出了提高带宽利用率为单播轮询。在[5],作者讨论了上行和下行数据包调度程序对带宽分配过程和控制QoS的承认。单播轮询的马尔可夫链(MC)模型提出了[6]。[7]的作者将获得的性能与contention-based机制和与连接在循环的方式调查。他们的研究结果表明,争用解决比个人投票,更高效的资源消耗的带宽请求过程。在[8],随机访问协议的性能研究了IEEE 802.16 e通过一个系统的M / G / 1模型。摘要[9]比较随机访问和轮询带宽请求机制,还提出了调度算法分别优化延迟和带宽利用率目标。论文(年级)提供了一个分析模型contention-based WiMAX的带宽请求方案。也该模型用于计算能力的争用槽提供带宽请求,平均访问延迟还发现。 These measures are used to determine a proper configuration for the efficient operation of the contention-based bandwidth request scheme. Authors of paper [12] proposed bandwidth scheduling algorithm at SS for rtPS, wherein the SS predicts the arrival of rtPS packets prior to the arrival and requests the BS for bandwidth in advance. Authors of [13] investigated the impact of bandwidth request/grant schemes on BE traffic. In [14] the polling mechanisms in IEEE 802.16 networks are investigate, also a polling mechanism is proposed to optimize the performance.

在WIMAX带宽请求/授权机制
单个细胞在WiMAX由BS和多个瑞士。在点对多点(PMP)模式下,BS安排瑞士和瑞士的交通流不直接沟通。BS和学生之间的沟通是双向的。SS,下行(BS)和上行BS (SS)。下行信道在广播模式和上行信道共享通过各种党卫军的时分多址(TDMA)方式。标准支持时分双工(TDD)方式,每个TDD帧由下行和上行子帧。下行子帧的下行地图(DL地图)和上行地图(UL地图)。DL图包含子帧的时间信息,哪些时间段属于一个特定的党卫军下行信道和UL地图包含元素(IE)的信息,包括传播机会。
为了提高带宽使用效率的同时支持QoS规定,移动WiMAX系统采用组织良好的带宽请求,格兰特和轮询机制,得到了五种不同类型的调度服务的支持。当一个上行数据发送连接,BS的党卫军发送带宽请求消息。党卫军请求带宽在每个连接的基础上,得到了总带宽分配给它的所有服务,这通常是一个授予每用户站(停靠)类型的带宽。
答:请求
请求的机制是指学生通知b:它需要上行带宽分配。请求通常是在一个独立的带宽请求信号,但是可选的,它可以作为一个依赖一个上行数据破裂。上行破裂剖面变化动态,请求所需要的字节数的MAC头和有效载荷,排除PHY开销。带宽请求消息可能在任何上行传输分配,除了最初的不等间隔。捎带带宽请求和带宽允许偷除了UGS的服务类型。
请求可能增量或聚合。如果它是一个增量请求,BS请求的带宽增加当前连接的带宽;如果它是总请求,BS替换当前连接的带宽与新请求的带宽。请求类型是表示在带宽请求头字段类型。增量请求的功能是可选的SS和强制性的废话,而能力的总体要求是强制性的SS和BS。
b .资助
每个带宽请求SSs参考单独的连接,每个带宽格兰特是写给SSs的基本连接标识符(CID),而不是个人CID。通常带宽格兰特不确定性模式,所以一些瑞士可能得到比预期少赠款。因此,瑞士应该准备执行补偿和重复请求基于从b接收最新的信息。
c .轮询
轮询是指的过程BS分配带宽的SSs带宽请求。这样的配置可以做个人SSs或一群瑞士。在后一种情况下,带宽请求争用介入中多个SSs的组。分配完成不是一个显式的消息形式,而是一系列IEs UL-MAP内。轮询是党卫军的基础上完成的,就像带宽分配,而带宽请求是在CID的基础上完成的。当单播轮询了一个学生,没有明确消息需要调查党卫军。表1给出了调度服务的分类和他们的轮询方法。

提出的带宽请求机制
摘要带宽请求机制,提出了在纳粹党卫军请求额外的带宽估计可能到达的数据包在带宽请求授予过程中随着带宽已经到达的数据包。相比之下,在基本带宽请求机制的党卫军只发送一个带宽请求数据包已经到来。
在WiMAX系统调度器SS使带宽请求ertPS / rtp / nrtp连接进行数据传输。回应请求由党卫军,BS将提供带宽等于或小于请求的带宽基于可用性。带宽要求在一个特定的瞬间取决于总字节队列的服务流。所需的时间由BS授予SSs带宽在收到请求的带宽取决于BS分配机制和活跃的SSs的数量。因此在带宽request-grant过程中可能会有相当大的延迟(T点播−格兰特),在此期间,新数据包可能到达服务流队列。党卫军已经发送新鲜的带宽请求这组新数据,这可能已经到达间隔期间,这也可能导致额外的延迟。为了克服这种延迟,提出的带宽请求机制,党卫军估计的数据可能在到达(T点播−格兰特)区间,之前服务的带宽请求流。然后纳粹党卫军请求额外的带宽估计包已经到达的数据包所需的带宽。图1演示了提出的流程图带宽请求机制。流程图的一部分嵌入在实线与虚线涵盖了基本的机制和提出改进的基本机制。
答:数据估计
让时间t1党卫军请求带宽服务流和时间t2的废话赠款带宽。然后T点播−格兰特区间方程1中给出。
方程(1)
为了估计到达的数据量在T点播−格兰特间隔,该算法考虑了最大持续服务流的速度。让米最大持续的服务流,它定义了信息率峰值(bps)的服务。平均到达(BA的数据字节数估计在时间T点播−格兰特由方程给出2,
方程(2)
党卫军请求所需的额外带宽英航估计以及所需带宽数据字节已经在队列中。

仿真和结果
提出的带宽请求的性能评估机制通过模拟使用QualNet 5.2模拟器[15]。一个WiMAX 2公里的细胞被认为是在仿真区域x 2公里在2.4 GHz频率工作。路径损耗模型选择与常数双线尾随跟踪模型意味着4 db。仿真参数表2中提到。
答:场景1
在这个场景中WiMAX细胞组成的单一BS和10 SSs被认为是。这个场景设计研究的性能提出了一个党卫军带宽请求机制。图2和图3给出场景1的系统建模和场景1的快照。(魔法石,第1章党卫军在研究)是由传输5每个映射到UGS交通量,SS2 ertPS, rtp、nrtp和是。数据速率考虑UGS ertPS 64 kbps, rtp和nrtp 512 kbps, FTP被认为是服务。为了创建争用其他SSs是由传输5 CBR交通映射到UGS(图2)。仿真研究已经进行了提出的带宽请求机制和基本带宽请求机制,考虑吞吐量和延迟的实时服务和非实时服务的性能指标。
图4和图5给出了带宽要求的学生正在研究和带宽赠款收到分别对仿真时间。观察从无花果。4,带宽要求提出机制更基本机制相比,作为额外的带宽的党卫军请求在拟议的机制。从图5很明显,党卫军建议收到额外的带宽拨款机制相比,基本机制。
图6和图7显示实时服务的吞吐量性能和准实时服务分别对仿真时间。观察从图6和图7的吞吐量性能实时和非实时服务提出机制大大改善基本机制相比,党卫军是获得额外的带宽提出了机制。
图8和图9给出实时和准实时服务的延迟性能分别对仿真时间。图8和图9描述,提出机制的延迟性能更好的基本机制相比,作为额外的党卫军请求带宽估计到达的数据包在带宽request-grant时间间隔,延迟带宽request-grant期间遇到的数据包到达时间间隔小于在拟议的机制,这个间隔是相当大的。
b .场景2
在这个场景中场景1的设计被保留和聚合数据ertPS, rtp的SS和nrtp连接研究不同从2 mbps到20 mbps 2 mbps的脚背。实时服务的吞吐量和时延性能和非实时服务的性能指标。
图10和图11给出实时和准实时服务的吞吐量性能分别为不同的数据速率。它是观察图10和图11,对于较小的数据速率,基本和提出算法的吞吐量性能几乎相同。更高的数据速率算法的吞吐量性能更好的基本算法相比,因为在算法党卫军收到额外的带宽。
图12和图13给出实时和准实时服务的延迟性能分别为不同的数据速率。是观察到的图12和图13的延迟性能算法基本算法相比要好得多,因为在该算法,在带宽request-grant数据包到达时间间隔提供连同包已经到达而使带宽请求。

结论
在IEEE 802.16 e WiMAX网络带宽request-grant方案用于减少数据碰撞和支持各种不同的QoS要求。党卫军将带宽请求消息发送给b和b赠款带宽根据可用带宽。摘要ertPS带宽请求机制,提出了rtp和nrtp提高QoS WiMAX网络的性能。该算法使用QualNet实现模拟器。的性能提出的带宽请求机制是通过模拟和评估是与基本算法。仿真结果表明,算法的性能与基本算法相比要好得多。

表乍一看
表的图标 表的图标
表1 表2

数据乍一看
图1 图2 图3 图4 图5
图1 图2 图3 图4 图5
图1 图2 图3 图4 图5
图6 图7 图8 图9 图10
图1 图2 图3
图11 图12 图13

引用















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