移动多跳WIMAX网络中高效调度机制的研究

This project aims to research the effective scheduling schemes in different layers of the so called mobile multihop WiMAX networks,so as to optimize the network system resource efficiency. Firstly a distributed traffic scheduling scheme running on each hop of relay stations is proposed to deal with the end to end traffic transmission over the whole network, and a suitable rate controller is designed using the control theory which helps to stabilize the network traffics and fully utilize the transmission bandwidth. Second a spatial reuse scheme based on the network structure and the cocurrent active link set partition is proposed to enhance the link layer scheduling efficiency, and an optimal resource allocation scheme is given to achieve the maximal system spatial reuse. Finally a channel transmission adaptation scheme with respect to both the instant channel state and adaptive modulaiton and coding principle is proposed to optimize the physical channel transmission rate and the network system capacity. This project will carry out experiments and simulations to test the various scheduling schemes proposed and their operation algorithms and verify their efficacy and efficiency.

本项目旨在从不同层次来研究移动多跳WIMAX网络中的高效调度机制，从而实现整个网络系统资源的优化利用。根据移动多跳WIMAX网络的业务传输特点，研究构建一种运行于各RS站点的分布式流量调度机制，同时引入控制理论方法设计合适的离散速率控制器来实现网络上各类业务流的稳定传输与各跳链路传输带宽的充分利用。根据移动多跳WIMAX网络的结构特征以及链路之间的传输调度关系，研究设计一种基于并行链路集划分模式的空间复用机制，并且构造相关的资源优化调度方案来提升各链路的可用传输带宽以及实现系统带宽资源的最大空间复用。针对移动多跳WIMAX网络的物理层时变特性，研究设计一种能反应信道实时状态变化以及符合自适应调制编码原则的信道传输适配机制，来实现各物理信道的实时传输速率以及系统传输承载容量的优化。项目将通过实验与仿真相结合的办法来对各类方案的实现机制与操作算法进行测试与检验。

本项目旨在对新兴的移动多跳WIMAX网络中从不同的层次与角度来研究构建各类高效调度机制，从而实现整个网络业务的高效传输与网络系统资源的充分优化利用，满足WIMAX网络用户的应用需求。具体研究工作包含以下几点，首先根据移动多跳WIMAX网络的业务传输特点从网络层的角度，研究构建了一种运行于各RS站点的流量调度器，该调度器能以分布式的方式处理网络各跳的上行与下行业务传输，同时引入控制理论方法设计了一种速率控制器来实现网络上各跳站点的负载均衡，各类业务流的稳定传输与网络传输带宽资源的高效充分利用，并对速率控制器进行了相关的稳定性分析。具体的实验数据表明了控制器在稳定条件下对业务流量负载调控的优越性。其次，根据移动多跳WIMAX网络的结构特征从链路层的角度，研究构建了一种网络传输带宽空间复用机制来实现链路传输带宽的升级与系统资源的最大化利用，该空间复用机制包含并行链路集划分与各链路集调度两部分工作，前者负责网络并行传输空间的划分与明确，后者负责链路传输带宽的提升与使用以及最大空间复用的获得。理论分析与实证模型均验证了空间复用机制在提升链路可用传输带宽以及调度效率上的功效。最后，针对移动多跳WIMAX网络的链路时变特性从物理层的角度，研究构建了一种能反应网络链路实时状态变化的信道传输适配机制来实现各物理信道的传输速率的最大化，该传输适配机制包括两项子工作，即各链路上的信道状态的明确与信道传输速率的获得，前者使基于通用NAKAGAMI-M信道模型并结合网络站点移动过程来明确最佳信道状态取值，后者是基于最佳信道状态取值来进一步获得各信道的最佳传输速率与整个网络系统的传输承载容量的优化。具体的实验数据亦表明了采用传输适配机制后所取得的优越性能。