[发明专利]无线接入网中带宽高效分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带无线接入网领域，特别是一种无线接入网中带宽高效分配方法。

背景技术

IEEE 802.16是为制定无线城域网（Wireless MAN）标准成立的工作组，自1999年成立后，主要负责开发2-66 GHz频带的无线接入系统空中接口物理层和媒体接入控制层规范。IEEE 802.16系列协议中各协议的介质访问控制层（以下简称为MAC层）功能基本相同，差别主要体现在物理层上。物理层协议主要解决与工作频率、带宽、数据传输率、调制方式、纠错技术以及收发信机同步有关的问题。IEEE 802.16协议中对带宽分配与调度策略并未作出规定，而是把接入控制、资源预留、流量控制、分组调度算法等一系列的问题留待开发者来解决。无线终端接入系统时，基站必须监测出该业务是否会对已有的传输业务产生影响，以及进行资源分配；基站还需要为高优先权业务预留足够的资源。MAC层将业务按不同类型分类后进行排队，对不同的队列调用不同的分组调度算法，同时还涉及到内存管理、流量监控等算法，满足不同业务的服务质量(以下简称QoS)需求。如何将无线信道的多变、时延、干扰、多径衰落等特性以及IEEE 802.16的MAC层特点结合起来，设计高效、稳定的带宽接入策略在无线网络接入中有重要应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对WiMAX无线宽带接入的QoS机制要求，提供一种适用于IEEE 802.16协议的高效、稳定的无线接入网中带宽高效分配方法。

由于无线网络频谱资源有限，存在高误码率，它主要具有以下特点：

（1）、由于无线信道的大尺度衰落及小尺度衰落，信道参数随时间动态变化。在同样的数据速率要求下，处于不同位置或不同移动速度的用户要求不同的接入时间。系统可以通过实时了解无线信道的信息来提高性能。

（2）、无线信道是共享的媒介，有效的资源分配机制不仅取决于用户的接入控制协议，而且取决于物理层采用的编码与调制机制。

（3） 、功率控制由物理层与上层协同完成。

 由于上述特点，在一个无线网络中，物理层、MAC层及网络层等各层相互制约，影响了各自对网络资源的利用。物理层的发射功率及传输速率影响了MAC层的接入控制及网络层的路由选择；MAC层负责无线信道的划分及分配，限制了信源的可用带宽及分组延迟，从而影响着网络层的路由选择；网络层通过选择路由把分组传送到信宿，影响着MAC层的QoS及物理层的性能参数。本发明在宽带无线接入设计策略中引入了跨层设计的思想。

解决上述技术问题的技术方案是：一种无线接入网中带宽高效分配方法，该方法是基站在接收到服务流的请求信息后准备发送数据时，采用分布于MAC层和正交频分多址（以下简称OFDMA）物理层的资源调度模块来执行跨层资源调度，即是在发送缓存中待传输的用户数据时，资源调度模块通过对无线信道的信道状态信息分析，得到信道增益值，一方面按该信道增益值和依据无线网络中的分组调度算法进行无线分组调度运算，得到无线分组调度结果，并将该调度结果信息送入缓存中待传输的用户数据分组队列；另一方面在该分组队列中的数据经过编码后准备调制时，再按所述的信道增益值和无线分组调度结果并依据载波和功率分配算法进行运算，确定如何分配子载波和功率，然后再根据分配结果信息进行调制，从而形成好的无线传输数据帧在无线信道上进行发送。 

本发明的进一步技术方案是：该方法还采用一种接入控制策略来完善所述的资源调度模块，即是当基站接到服务流的请求信息时，由基站上的接入控制模块根据接入控制策略来决定是否批准该请求。

本发明的再进一步技术方案是：所述的接入控制策略是通过估算当前系统可用的剩余带宽来判断是否批准请求，具体方法是：当接入控制模块收到服务流的创建、更改或者删除请求时，将统计所有已有的连接的最小保留业务速率，估计出系统的剩余可用带宽(                                                )；

剩余可用带宽的计算公式为：

    ，            

其中是无线链路的总容量，是业务类型种类的数量，是第种业务类型服务流的数量，是第种业务流的第个连接的最小保留业务速率；

如果接入控制模块所收到的请求中提出的最小保留业务速率参数值小于，则该请求被批准，否则该请求被拒绝。

本发明的更进一步技术方案是：采用所述的资源调度模块进行资源调度和分配的总体过程如下：