介绍 |
| WiMAX是全球微波接入互操作性的缩写。WiMAX技术为固定和/或移动用户提供无线宽带服务，并在2006年成为现实，当时韩国电信开始部署称为WiBRO的2.3 GHz版本的移动WiMAX服务。IEEE标准802.16-2001[1]的第一个版本于2001年10月完成，并于2002年4月8日发布，它定义了无线城域网(MANs)的无线MAN™空中接口规范。该标准最初发布的目的是为固定用户定义宽带无线接入(BWA)技术，作为有线接入网络(如数字用户线路(DSL)链路)的替代方案。 |
| 大多数研究人员都熟悉Wimax技术的技术特点，但Wimax在标准化和认证方面所经历的演变，大多数人都不了解。然而，了解这一历史过程将有助于理解WiMAX是如何成为今天这种广泛应用的技术的。因此，Daan Pareit, Bart Lannoo[4]对发生在三个重要组织内的所有相关活动进行了调查:IEEE(电气和电子工程师协会)802.16工作组的技术开发和标准化，WiMAX论坛的产品认证和ITU(国际电信联盟)的国际认可。 |
| 此外，Morteza Nabipoor[5]给出了一些控制和评估IEEE802.16标准的方法和路径。他们主要关注基于WiMAX技术的IEEE802.16中的一些基本主题和主题的分类和评估。a . Bacioccola, C. Cicconetti[1]，首先介绍了IEEE 802.16标准从2001年发布的第一个版本到当前版本的历史概况。然后，他们对PHY、MAC层和新标准的其他相关方面进行了详细的技术分析，包括对其中继架构的详细描述以及对自组织网络和Femto单元的支持。IEEE 802.16是城域网(城域网)中宽带无线通信的标准。为了满足多媒体应用对QoS的要求，IEEE 802.16标准提供了UGS (Unsolicited Grant Service)、rtPS (real-time Polling Service)、nrtPS (non-real-time Polling Service)和BE (Best Effort)四种不同的调度服务。Claudio Cicconetti, Alessandro Erta等人在管理由数据和多媒体源产生的流量时验证了这四种不同的调度服务的有效性。本文评估了IEEE 802.16无线系统在点到多点(PMP)模式、频分双工(FDD)和全双工用户站(SSs)下工作的性能。为了保证满足QoS要求，802.16基站必须运行某种算法在连接之间分配插槽。Alexander Sayenko和Olli Alanen[2]提出了一种简单有效的解决方案，能够根据QoS要求、带宽请求大小和802.16网络参数分配插槽。 To test the proposed solution, 802.16 MAC and PHY layers are implemented in the NS-2 simulator. According to the simulation results, the proposed scheduling solution ensures the QoS requirements of all 802.16 service classes. |
| 目标 |
| 1.研究网状网络的工作，以确定网状网络部署和设计的当前趋势。 |
| 2.研究各种路由协议，如在接入点端和节点端所使用的网状网络。 |
| 3.利用OPNET模拟器中的各种配置参数设计各种802.16 mesh网络。 |
| 4.选择各种性能评估指标来收集网络性能的结果。 |
网络设计与实现 |
WiMax网络和配置参数 |
| 为了满足所定义的目标，设计了如图4.1所示的各种网络。每个网络由15个六角形单元组成。在每个单元中，有20个基于WiMAX的移动节点，在物理层使用OFDMA。为了使单元间通信成为可能，每个单元由一个接入点组成，所有接入点通过使用基于点对点光纤链路的骨干网连接。为了在网络中生成数据并评估网络的服务质量，使用应用程序定义实用程序来配置三种不同的基于客户-服务器架构的应用程序，如FTP、Email和HTTP，并使用配置文件定义实用程序来定义所有已定义应用程序的配置文件。 |
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| 图1所示。示例网络场景 |
| 为了管理网络中的数据流，使用了加权公平队列(weighted fair queue, WFQ)机制，为了控制队列中拥塞的发生，使用了使用优化参数配置的随机早期检测(Random Early Detection, RED)算法(表4.8)。 |
| 任何网络的工作都需要路由协议。在给定的网络中，在节点级使用AODV，并对参数进行了优化配置(表4.2)，在接入点级使用边界网关协议(BGP)，并采用默认值。 |
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| 表1:配置参数 |
WiMAX层 |
| 在本表中，最大传输功率是指该传输在整个信道带宽上所能输出的总传输功率。测距功率设置属性设置MS在从BS收到响应之前在初始测距中使用的功率设置。争用范围重试发送请求。多路径信道模式是在SS上定义的，它适用于SS的发射机和BS接收机之间的信道。定时器属性用于对与MS操作相关的线性设置进行分组。 |
结果与分析 |
| 在不同类型的基于客户-服务器架构的应用程序下，各种性能评估指标被用于衡量wimax节点的服务质量。以图表和表格的形式展示了各种指标的所有结果。最后得出结论并提出了未来的范围。 |
绩效评估指标 |
| 所有用于评估网络的评估指标如下: |
| 负载:表示网络中所有WiMAX节点中所有较高层提交给WiMAX层的总负载(单位为比特/秒)。 |
| 吞吐量:此统计数据表示在单位时间内接收方或发送方通道成功接收或传输的平均比特数，单位为比特/秒。 |
| 排队延迟:该统计数据表示发送通道队列中数据包等待时间的瞬时测量值。测量是从包进入发送通道队列的时间到包的最后一个比特被传输的时间。 |
| 时延:表示网络的所有WiMAX节点中所有较高层提交给WiMAX层的总负载(单位为比特/秒) |
| 结果和讨论:密集模拟后 |
| 生成的所有结果如下所示。 |
负载 |
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| 图5.1负载(比特/秒) |
| WiMAX为http应用程序显示了最大的负载，因为为web页面配置的对象很大，并且在每个web页面中，它已经看到了ftp协议的负载最小，因为ftp使用两个不同的端口发送数据，例如上传时，ftp使用端口号20，下载文件时，它使用端口号21。由于涉及到两个不同的端口，总是有很高的机会发现信道繁忙，节点必须等待将数据放在载波上，而不是其他应用程序。但由于带宽高，wimax显示了其良好的可持续性 |
延迟 |
| 图5.2显示了在配置的网络中流动的各种数据流量的延迟。WiMAX对所有类型的数据包都显示出几乎相同的延迟。但是WiMAX对基于http的数据流量显示出较小的延迟，而对基于ftp的数据流量显示出最大的延迟，因为繁忙的运营商和节点必须等待将数据放置在通道上。此外，ftp协议也比其他应用程序，如电子邮件和http更容易发生数据丢失。 |
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| 图5.2延迟时间(秒) |
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| 图5.4吞吐量(比特/秒) |
| 从文献调查中可以看出，吞吐量一直被认为是衡量网络服务质量的主要因素。图5.4给出了所有基于wimax的网络在不同类型应用下的吞吐量。从图中可以清楚地看出，与其他类型的数据相比，http数据的服务质量率较高，因为http应用程序比其他应用程序(如FTP和Email)具有最小的延迟和最大的负载。 |
结论 |
| 在给定的工作中，设计了各种基于wimax的无线网络，每个网络由15个六边形单元组成，每个单元中有20个基于wimax的节点。为了在网络中生成数据，需要配置三个不同的应用程序，即生成不同类型数据的高负载FTP、高负载HTTP和高负载Email。在密集的模拟之后，以图形和表格的形式收集了结果。从所有的图表中，可以得出结论，在给定的条件和给定的配置下，当网络用于传输基于HTTP的数据而网络性能下降时，当网络用于上传或下载数据时，即当网络使用基于FTP的应用程序时，WiMAX显示出高质量的服务率。 |
未来的范围 |
| 在这项研究中所做的工作总是有改进的余地。通过选择其他构型参数和延长模拟时间，可以改善模拟结果。在这项工作中，只使用基于客户机-服务器体系结构的应用程序。因此，在基于点对点架构的应用中，也需要对基于WiMAX网络的服务质量进行评估。需要使用其他性能评估指标，以使得出的结果更加合理。 |
参考文献 |
- A. Bacioccola, C. Cicconetti等，《IEEE 802.16:历史、现状和未来趋势》。载于《计算机通信学报》2009年11月第33卷第113-123页。
- Alexander Sayenko, Olli Alanen等人，“IEEE 802.16基站调度解决方案。”载于《计算机网络学报》2008年10月第52卷第96-115页
- Claudio Cicconetti, Alessandro Erta等人，“IEEE 802.16 MAC QoS支持的性能评估”。《IEEE移动计算汇刊》，第26-38页，第6卷，第1期。2007年1月1日。
- Daan Pareit, Bart Lannoo等人，“WiMAX的历史:IEEE 802.16和WiMAX认证和标准化演变的完整调查”。《IEEE通信调查与教程》，第1-29页，2011年10月。
- Morteza Nabipoor，“IEEE 802.16 WiMAX标准的控制和评估”。在第二届软件技术与工程国际会议(ICSTE)，第22-25页，卷。
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