基于優(yōu)先級的IEEE802．16系統(tǒng)接納控制算法研究

摘要：鑒于IEEE802．16標準中未對接納控制機制提出定義，為了提高系統(tǒng)帶寬利用率，在分析現(xiàn)有無線網(wǎng)絡接納控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合IEEE802．16的具體機制提出了一種基于業(yè)務優(yōu)先級的接納控制算法。相比于先到先服務的接納機制，該算法嚴格區(qū)分業(yè)務優(yōu)先級，為不同優(yōu)先級業(yè)務預留帶寬，以保證實時業(yè)務的服務質(zhì)量(QoS)要求。利用NS2網(wǎng)絡模擬軟件對算法進行了仿真和性能評估。結(jié)果表明，本接納控制算法可以較好地保障高優(yōu)先級業(yè)務的實時性，同時在重負載情況下系統(tǒng)帶寬利用率有了明顯提高。
關(guān)鍵詞：IEEE802．16；服務質(zhì)量；接納控制；業(yè)務優(yōu)先級

無線網(wǎng)絡的日益發(fā)展使得其能夠支持各種類型的業(yè)務，因此需要保證各類業(yè)務的QoS，同時要提高系統(tǒng)利用率，為此需要引入有效的接納控制算法到無線資源管理機制中。IEEE802．16作為目前熱點寬帶無線接入技術(shù)，定義了MAC層和PHY層的機制。但是標準中對接納控制以及調(diào)度算法并沒有定義，只是采用簡單的先到先服務機制，具體優(yōu)化留給了開發(fā)者。
按照ITU-T和ATM論壇的定義，接納控制是網(wǎng)絡在新連接申請建立的時刻根據(jù)新連接的業(yè)務特性(用流量參數(shù)表征)、服務質(zhì)量要求和網(wǎng)絡資源(帶寬，緩沖區(qū))的當前狀況對是否接納此連接申請做出決策?？紤]請求流的特性和資源需求，結(jié)合網(wǎng)絡的當前資源狀態(tài)，制定合適的接納控制機制，必須既保證新接入流的帶寬和時延等QoS要求，而且現(xiàn)有網(wǎng)絡中業(yè)務流的QoS能夠繼續(xù)保持。
目前無線網(wǎng)絡常用接納控制算法有，保護帶寬算法，基于門限算法等。保護帶寬算法是指系統(tǒng)為切換呼叫預留一些信道，即保護信道。如保護信道為C-K，當已有呼叫小于門限K時，則所有新呼叫都可以被接納，大于門限K時只有切換呼叫能夠被接納。基于門限接納的執(zhí)行基于資源I的可用性，目的是保持I中的每一個元素小于門限向量Ith。這些門限基于系統(tǒng)的擁塞狀況而定義。當呼叫到達時，算法估計新呼叫對當前I值的影響δI。準則基于以下策略：I+δIIth。當這個條件滿足時，到達的呼叫被接納，否則被拒絕或加入到隊列。

1 IEEE802．16系統(tǒng)的QoS機制
1．1 IEEE802．16系統(tǒng)的業(yè)務類型
IEEE802．16定義了2～66 GHz固定寬帶無線接入系統(tǒng)的空中接口。定義了Mesh網(wǎng)和PMP兩種組網(wǎng)方式。MAC層的多址方式可以是TDMA，對于OFDMA的物理層，MAC可以采用OFDMA的多址方式。OFDMA將所有可用的載波分多個子信道，每個子信道包含若干子載波?？煞峙涞馁Y源不只時隙，還有子信道。筆者研究基于點對多點模式(即一個中心節(jié)點BS管理若干個子節(jié)點SS)，TDMA多址方式，物理層基于OFDM技術(shù)。
IEEE802．16是面向連接的，數(shù)據(jù)傳輸以及尋址是基于連接的，連接對應的服務流定義了連接的QoS參數(shù)，如時延，時延抖動、最大可持續(xù)速率等。節(jié)點有業(yè)務傳輸時，須建立對應的連接，并激活服務流。
IEEE 802．16e標準中定義了5種不同的業(yè)務類型，它們分別為：主動授予業(yè)務(UGS)、增強型實時輪詢業(yè)務(ertPS)、實時輪詢業(yè)務(rt PS)、非實時輪詢業(yè)務(nrtPS)、盡力傳輸業(yè)務(BE)。不同業(yè)務對應不同的請求／授權(quán)機制，提供不同的QoS。根據(jù)實時性的要求，定義優(yōu)先級依次遞減。UGS業(yè)務優(yōu)先級最高，BE優(yōu)先級最低。主要特性如表1所示?？紤]不同業(yè)務的QoS參數(shù)，選擇合適的接納控制算法。