基于业务分类升降级的超宽带网络资源调度方案的研究与仿真

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由于现实工作、生活和娱乐中对高质量、高速率数字多媒体业务的需求不断地增长,驱动着更高速率的通信方式出现。UWB技术是目前能够满足这些要求的一种高速、短距离无线通信技术,与现有的和新近出现的无线技术相比,UWB技术的一些性能优势是显而易见的。然而,近年来很多研究机构和学者都把注意力集中在UWB物理层技术的研究和设计上,较少对UWB媒体接入控制层(MAC层)进行研究和设计,尤其缺乏对分布式UWB无线网络资源分配算法的研究。而事实上,实时多媒体业务不但需要带宽、延时、吞吐量、链路可靠性等QoS保证而且它的带宽要求是可变的,同时,无线信道具有时变性,即系统提供的可用带宽时刻都在变化,在信道状态变化时,设备应该放弃其占用的所有带宽还是申请更多的带宽来满足实时业务的QoS?如果可能的话,应该向谁申请带宽,申请多少?如何保证业务之间的公平性?这些都是本文旨在解决的问题。   本文的主要工作如下:   1.介绍了超宽带技术的定义、特点、主要应用、标准化、近来的研究热点和动向以及和超宽带技术在无线短距离传输领域竞争的几种技术,并进行了简单的比较。   2.参照ECMA组织所制定的关于UWB的ECMA-368标准,分别对MB-OFDMUWB的物理层和MAC层中与本算法相关的协议做了一个简单的总结,其中重点对MAC层中Beacon Frame和DRP预留协议做了详细描述。   3.在考虑业务种类和信道状态的前提下,借鉴了以往文章中升降级、可借出度以及信道速率预测等概念,对不同种类业务的预留以及借还机制提出了一种可操作的算法,即基于业务分类升降级的资源调度算法(Service Classifiable and Grade Changeable Based Scheduling Algorithm,SCGCSA),并通过在MATLAB中模拟相关的网络初始状态和无线网络变化环境,对算法进行了仿真和检验。结果显示,本算法在保证实时业务QoS的前提下,较好的兼顾了时隙利用率和业务之间的公平性,表现出了良好的性能。
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