WiMAX MAC层带宽调度算法研究.docx

WiMAXMAC层带宽调度算法研究
WiMAX(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)是一种无线宽带接入技术，其优点是覆盖面广、高速数据传输和良好的安全性。在WiMAX系统中，MAC（MediumAccessControl）层是协调无线资源的核心，带宽调度算法是WiMAX系统的关键问题之一。
WiMAX中的带宽调度算法包括下行和上行带宽调度。下行带宽调度是将可用的带宽分配给用户设备以接收下行数据，而上行带宽调度是将可用的带宽分配给用户发射上行数据。这两种带宽调度算法旨在保障用户的QoS（QualityofService）和系统的容量利用率。本文将从下行和上行两个方面分别探讨WiMAXMAC层带宽调度算法。
在WiMAX系统中，下行带宽调度算法旨在实现公平的带宽分配和最小化末端到端延迟。现有的下行带宽调度算法可分为四种类型：优先级调度、最大C/I（Carrier-to-Interference）调度、比例公平调度和容量精确调度。
优先级调度基于优先级来分配带宽，高优先级用户在拥有带宽时具有更高的任务权重。优先级调度有助于保证紧急任务的优先处理，如常规重要信息和应急信息。但是，它不能够保证公平分配带宽。
最大C/I调度基于接收信号质量的C/I比来分配带宽。C/I比越高表示接收信号的质量越好，因此在最大C/I调度中，具有最优C/I比的用户将获得更多的带宽。这种调度策略可以在网络负载较轻的情况下获得较好的性能。但是，在网络负载较重的情况下，该策略可能会导致浅发射源用户排除在带宽分配之外。
比例公平调度旨在使用户之间共享可用带宽。目标是最大化可用带宽，并在仍然保持公平性的情况下分配带宽。在比例公平调度中，用户因子权重与其需求的带宽数量成比例。当带宽不充足时，较低优先级的用户可能会完全失去带宽，这使得该算法无法保证QoS。
容量精确调度是一种反馈式算法，它根据用户的实时反馈和负载情况动态调整带宽分配。容量精确调度旨在过滤繁忙的用户和提高系统容量。当峰值带宽需求时，调度算法需要更详细地监测系统负载才能让用户更好地共享带宽。
在WiMAX系统中，上行带宽调度算法的目标是分配可用上行资源并保证QoS。上行业务类型广泛，包括实时（VoIP、视频会议等）和非实时（FTP、HTTP等）数据，需求的带宽和传输不同。现有的上行带宽调度算法可分为三种类型：带宽请求调度、基于功率控制的调度和基于速率控制的调度。
带宽请求调度是最常见的调度策略之一，它利用带宽请求信息将带宽分配给用户。当用户需要发送数据时，它会向WiMAX基站发出带宽请求。基站在检查带宽负载时确定接受请求的带宽范围。该调度策略的优势在于可在保证QoS的同时实现较高的带宽利用率。它可以满足实时和非实时业务的需求。
基于功率控制的调度旨在减少信号干扰并提高系统容量。它将上行功率分配给多个用户以最大化系统容量，减少相邻功率干扰对系统的影响。通过测量系统中各个用户的接收信号质量和周围噪声的水平，基站能够有效地确定最佳的功率系数。
基于速率控制的调度是一种基于数据速率的调度策略，如ARQ（AutomaticRetransmissionRequest）机制和动态速率选择（DRS）。ARQ机制尝试纠正数据包错误，并检测是否重新发送数据包。DRX机制根据接收器信道条件和数据类型改变传输速率。这种调度策略可以帮助提高系统容量和降低QoS的不确定性。
总之，WiMAXMAC层带宽调度算法是WiMAX系统的核心问题之一，其目标是平衡容量和QoS。在下行和上行两个方面，不同的调度算法可以适用于不同的应用程序和网络负载条件。为了提高WiMAX的性能和保证用户的QoS，WiMAX开发人员需要针对不同的应用场景选择最佳的带宽调度算法。