[发明专利]一种用于WiMAX系统的上行带宽分配方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线宽带接入技术领域，尤其涉及一种用于WiMAX系统的上行带宽分配方法及系统。 

背景技术

由于WiMAX是一门新兴的无线宽带接入技术，当前的IEEE 802.16协议并没有定义上行链路的带宽分配和调度方法。具体针对802.16协议中的PMP模式，怎样分配和调度基站中的带宽资源，怎样有效地配置带宽请求策略和利用有限的无线带宽资源，目前的技术研究还很少。因此，研究并提出一种能够充分利用网络资源、加大系统吞吐量的有效的上行带宽分配方法已成为WiMAX网络发展和实施的重点之一。 

在WiMAX标准中，为了保证各种应用业务的服务质量，定义了丰富的QoS机制，根据用户业务的特点，WiMAX标准定义了五种不同的业务类型：UGS、rtPS、ertPs、nrtPs以及BE，并为这五种业务类型定义了不同的QoS参数： 

UGS(Unsolicited Grant Service，主动授予服务)：UGS业务是指能够周期性产生固定包长的实时业务，这种业务所产生数据包的包长是固定的，而且这些数据包是以一个特定的周期发送的，比如T1、E1以及没有静默压缩的VOIP等； 

rtPS(real-time Polling Service，实时轮询服务)：rtPS业务是指能够周期性产生可变包长的实时业务，这种业务所产成数据包的包长是变化的，而且这些数据包是以一个特定的周期发送的，比如MPEG视频业务等； 

ertPS(extended real-time Polling Service，扩展的实时轮询服务)：ertPS业务是rtPS业务的一种扩展，但是这种业务的一个独特之处是对实时性要求很高，如有静默压缩的VOIP业务等； 

nrtPS(non-real-time Polling Service，非实时轮询服务)：nrtPS业务是指非实时业务，这种业务的特点是始终以一个大于等于最小传输速率的速率在连续发送数据包； 

BE(Best Effort，尽力而为服务)：BE是一种尽力而为的非实时业务，这种业务的特点是不能保证数据包的传输速率和传输时间，该业务的数据包 是否发送取决于系统的资源情况，如果系统有足够资源则可以传送这些数据包，否则将抛弃这些数据包。 

当WiMAX系统为用户创建服务业务时，将根据服务业务的特点，将其映射到五种不同的业务类型上，同时指定相应的QoS参数，然后，当这些用户服务业务的数据包到达WiMAX系统时，WiMAX系统将根据事先指定的QoS参数来对这些数据包实施调度和传送，从而保证用户业务的服务质量。 

作为一种无线环境下的带宽分配方法，WiMAX系统的上行带宽分配方法在设计和实现时，主要应考虑以下几个因素： 

(1)无线链路可变性：要求调度算法具有特定的动态机制来处理链路因时间和位置改变而发生的变化。 

(2)公平性：如果不考虑无线链路的可变性，很可能会发生以下情况：根据一定的调度策略调度一个分组在无线链路上传输时，这条链路实际正处于错误状态，这样就浪费了传输带宽。在这种情况下，应当延迟发送这个分组，直到链路从错误状态中恢复过来。为弥补这段时间内的传输损失，可以采用一定的带宽补偿策略。 

(3)服务质量：无线宽带网络可以为不同的通信业务提供不同的服务质量，因此必须能区分和保证QoS。 

(4)吞吐量和信道使用率：因为带宽是无线网络最宝贵的资源，一个高效的调度算法应该致力于使错误链路上的无效传输最小化，同时使有效服务的交付和无线信道的使用率最大化。 

(5)实现复杂度：要求调度算法不应该太复杂，应充分考虑其可实践性，这样才能高速地调度那些对时间要求严格的实时通信。 

针对802.16协议，目前已有的WiMAX网络上行带宽分配方法主要考虑服务质量这个因素，一般是按照QoS要求进行由高到低的排序，通常使用FIFO(先入先出)、WFO(无线公平队列)、WRR(带权重的Round Robin调度)等准则来满足系统的QoS要求。但是，它们在无线链路可变性、公平性、吞吐量以及实现复杂度等方面，没有过多的考虑。 

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本发明的第一目的在于提供一种能够充分 利用网络资源、加大系统吞吐量的用于WiMAX系统的上行带宽分配方法。 

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于WiMAX系统的上行带宽分配方法，包括以下步骤：