无线城域网的切换算法

时间：2022-10-05 17:13:06 计算机网络毕业论文我要投稿

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无线城域网的切换算法

　　无线城域网的切换算法

　　摘要 IEEE802.16e提供了一种宏分集的软切换机制。文章分析了Z切换算法的缺点并结合协议本身规定的切换流程，提出了一种简单可行的D-MDHO切换算法，该算法对Z算法进行改进，提出了基于不同业务的自适应宏分集算法，该算法减低了时延，保证了业务质量，提高了切换的成功率。

　　关键词 IEEE802.16e;切换;时延;业务质量

　　IEEE802.16e标准简单的定义了宏分集切换(MDHO)，包括切换的过程，基站的更新，但是不涉及具体的切换算法。文献给出了不同的算法，比较经典的是Z算法，但是该算法切换次数较多，本文将对Z算法进行改进，提出了基于wimax中4中不同业务的，自适应的调节参数的宏分集算法，简称D-MDHO。

　　1 Z算法

　　宏分集指移动台同时与两个或两个以上的基站保持联系，从而增强接收信号质量。宏分集的目的是为了对抗衰落，增加接收信号强度。

　　Z算法切换思想是对备选基站进行迭代分类，然后在分类中根据性能参数匹配算法进行筛选。过程如下：初始状态时，在移动台周围的基站中选出信号强度最强的基站即为锚基站，记为BestBS。当其他的基站信号强度满足式(1)时，选为Diversityset。

　　下一时刻，将基站分为两类(上一时刻不是Diversityset的分为一类(第1类)，上一时刻是Diversityset的分为一类(第2类))。对于第1类基站，当满足式(1)时加入到Diversityset，对于第2类基站，当满足式(2)时，从Diversityset中去掉。

　　BestBS-TestedBS　　BestBS-TestedBS>Delete_Threshold (2)

　　对式(1)和式(2)进行分析，属于I类的Id范围为：

　　Id∈(BestBS-Add_Threshold，BestBS)

　　不属于I类而属于第二类的的范围为：

　　Ind1∈(0，BestBS-Add_Threshold]

　　同时属于第二类的范围为：

　　Ind2∈(0，BestBS-Delete_Threshold)

　　若==

　　所以当Delete-Threshold< Add-Threshold时，Id与Ind1的交集范围

　　将处于“乒乓”范围，不知道归属与哪个分集。

　　当Delete_Threshold=Add_Threshold时，Id与Ind将没有交集。

　　当Delete_Threshold>Add_Threshold时，没有分集可以归属。在实际过程中一般讨论Delete_Threshold< Add_Threshold时的情况。

　　2 D-MDHO算法

　　IEEE802.16标准中有一种颇为重要的特点就是业务QoS的区分方式，按照UGS，RTPT，NRTPS，BE四种区分，各参数如表1所示。

　　表1 IEEE802.16业务流QoS类型表

　　业务流带流变化最小宽带最大宽带优先级别典型应用

　　UGS(实时) 不可变 BUmin BUmax=BUmin 高 VOIP

　　RTPS(实时) 可变 BRmin BRmax 高 MPEG

　　NRTPS(非实时) 可变 BNRmin BNRmax 低 FTP

　　BE(非实时) 可变 Bbmin Bbmax 低 Email

　　IEEE802.16对这四种业务定义了不同的优先级，UGS享有最高的等级服务，RTPS次之，BE最后。

　　为了对不同的业务，自适应的选择分集，在Z算法的基础上加入滞后因子。恰当的加入滞后因子后，扩大分集范围，可以相对的减少切换次数，根据服务质量。与Z算法一样，当满足公式(3)和公式(4)时，分别对应公式(1)和公式(2)进行操作。

　　BestBS-TestedBS　　BestBS-TestedBS>Delete_threshold+y (4)

　　为了自适应的保证不同业务的QoS，并且减少切换次数减少时延，定义一个自适应因子t的函数f(t)，式(3)与式(4)分别变为式(5)和式(6)：

　　p=f(t)*(Add_Threshold-Delete_Threshold)

　　q=(1-f(t))*(Add_Threshold-Delete_Threshold)

　　f(t)∈[0，1] f(t)∈[0，1]

　　BestBS-TestedBS　　BestBS-TestedBS>Delete_threshold+q (6)

　　如果p越大，乒乓效应的范围越小;如果p越小，乒乓效应的范围越大。

　　图1 网络拓扑图

　　3 仿真

　　用图1所示的基站分布进行仿真，16个基站均匀分布在整个区域内，相邻基站之间距离为2 km。移动台服从随机行走模型(randomwalkmobilitymodel)，速度为v，方向在范围内任选。为了保证在整个仿真时间内，保证参考路径一致，给出固定的路径。

　　本文采用Okumura-Hata路径损耗传输模型，表示如下：

　　Lh=69.55-13.82*loght-(1.1*logf-0.7)*hr

　　+(1.56*logf-0.8)+26.16f+(44.9-6.55loght)*logd 　　采用表2中参数对整个切换过程进行仿真。

　　表2 仿真参数表

　　对于UGS业务，配置如图2所示。

　　图2 业务配置图

　　配置好以后，与Z算法比较。

　　1)切换次数。

　　图3 切换次数比较图

　　对于实时UGS业务，在固定参数的情况下，与Z算法比较，给出一定的滞后因子后，明显的减低了切换次数。

　　2)时延。

　　对于实时UGS业务，在固定参数的情况下，与Z算法比较，给出一定的滞后因子后，时延也明显减低。

　　图4 时延比较图

　　3)不同业务在不同滞后因子后的切换次数比较。

　　在同一网络中，分别使用不同的业务进行模拟，给出一定的滞后因子后，四种不同业务在不同切换因子的切换次数比较图如图5。

　　图5 不同业务在不同滞后因子切换次数比较图

　　通过图可以看出随着滞后因子的增长，平均切换次数随后降低，并且UGS减少的相对比例较大。

　　4 小结

　　本文主要提出了D-MDHO算法，该算法对Z算法进行了改进，针对业务引入一个F(t)的滞后因子，通过模拟实验比较，发现切换次数与时延方面都有所减低，提高了业务的服务质量。

　　参考文献

　　[1]肖丽媛，杨家玮，姚俊良.WiMAX系统宏分集切换算法[J].解放军理工大学学报(自然科学版)，2010.

　　[2]李雅博.WiMAX移动切换技术研究[D].西安电子科技大学，2010.

　　[3]邝月娟，孟清，杨贯中，罗卓君.基于IEEE802.16e MAC层的硬切换算法[J].计算机系统应用，2012(2).

　　[4]张斌，靳浩，李国强，张巍巍.WiMAX网络快速切换研究[J].数字通信世界，2008(9).

　　[5]BECVARZ， ZELENKAJ.Implement of Handover delay timer into WiMAX[C].Lisbon：6th Conference Telecommunication，2007.

　　[6]朱诗威，张华熊，贾会玲.IEEE 802.16e系统中的软切换策略[J].计算机工程与应用，2010(6).

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