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研究生: 伍致平
Chih-Ping Wu
論文名稱: 應用於WiMAX網路 考慮封包遺失率與調變編碼的排程法
A scheduling algorithm considering packet loss rate and MCS in WiMAX network
指導教授: 陳漢宗
Hann-Tzong Chern
口試委員: 黎碧煌
Bih-Hwang Lee
張勝良
Sheng-Lyang Jang
李俊杰
Chin-Jay Lee
陳漢宗
Hann-Tzong Chern
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 61
中文關鍵詞: IEEE 802.16WiMAX頻寬分配deadline封包丟失率
外文關鍵詞: deadline, MCS, loss rate
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  • IEEE 802.16是一種無線寬頻網路標準,具有較高傳輸速率和較長通訊距離,以及能支援語音、影像多媒體服務等特點。在IEEE 802.16中定義了五種服務品質(Quality of Service; QoS)來滿足各種資料的需求。但是,在IEEE 802.16標準中並沒有將排程演算法作明確定義,所以這部分一直是開放給學者及通訊商來研究及探索。因此為了有效率地分配有限的頻寬資源,來達成各項即時與非即時服務品質的保證,設計一個好的排程演算法就變成了重要議題。
    一個即時性的封包內包含了封包的截止期限(deadline)。因為即時的特性,封包必須在其截止期限(deadline)內傳送出去,否則超過其截止期限,排程器就會將該封包丟棄,進而影響服務品質。本論文提出了一種考慮到了各個用戶間的封包遺失率的差異,一個綜合封包遺失率(Packet Loss Rate; PLR)和調變與編碼方式(Modulation and Coding Scheme; MCS)的排程演算法,首先,我們處理即時性服務的封包,將延伸即時輪詢服務(ertPS)與即時輪詢服務(rtPS)的封包,依照截止期限的大小排序,再將截止期限超過現在時間的封包丟棄,並且記錄各個工作站延伸即時輪詢服務與即時輪詢服務佇列的封包遺失率。
    然後,我們會先對免經請求之服務(UGS)做排程,剩下的頻寬會根據各服務類別來做最大可分配的頻寬限制,目的是為了保障每個服務類別都有基本的頻寬可使用,接著,即時性服務的佇列先根據調變與編碼方式,讓緊急封包能優先排程。如此,可讓有較佳調變與編碼方式的佇列優先傳送,使得可以使用的總頻寬較大,可降低總封包遺失率。然而,對於那些調變與編碼方式較差的佇列而言,由於排程機會較少,使得封包遺失率變得無法接受。因此,接下來的排程將同時考慮佇列的封包遺失率和調變與編碼方式,讓有較好的調變或者較大封包遺失率的佇列擁有比較優先的權利去做分配,直到所有的可用剩餘頻寬被分配完畢,或是所有佇列中的封包都被排程為止,模擬結果顯示此方能能讓即時性服務類別的封包遺失率有效的降低,並且減少單一工作站封包遺失的數量過大的情況,讓資源能夠公平的分配與利用。


    IEEE 802.16 is a standard for wireless communication network. It has the advantages of high transmission rate, long transmission distance and supports various kinds of multimedia services such as voice and video. For these services, IEEE 802.16 defines five classes for quality of service (QoS) which will meet a variety of data service demands. Nevertheless, IEEE 802.16 does not define the scheduling algorithm for these classes. This is left for researchers and communication suppliers to explore. Therefore, it is important to design a good scheduling algorithm to satisfy the requirement of real time and non-real time service.
    In real-time packet, a time stamp is included to indicate its deadline. Real-time packets have to be transmitted before their deadlines. Otherwise, they will be discarded. In this paper, an algorithm is proposed that can consider the packet loss rate (PLR) and modulation and coding scheme (MCS) in scheduling. First, the real-time service queues (including ertPS and rtPS) are sorted according to the deadlines of their packets. Then, a packet will be discarded if its deadline is over and the loss rate of the real-time service queues on each subscriber station (SS) will be recorded. The total available bandwidth for each class will be restricted ensure the available bandwidth of non-real time classes. Firstly, the emergency packets of each queue will be scheduled by the priorities according to MCS. Then, the remaining packets in each queue will be scheduled by the priorities according to PLR and MCS. The simulation result shows that the packet loss rate of the real-time service (ertPS and rtPS) can be improved with our scheduling algorithm.

    論文摘要 I ABSTRACT III 誌謝 V 目錄 V 圖目錄 VIII 表目錄 VIIII 第一章序論 1 1.1 前言 1 1.2 研究目的與動機 3 1.3 論文架構 5 第二章相關背景研究 6 2.1 IEEE 802.16 標準發展介紹 6 2.2 IEEE 802.16 網路架構型態 9 2.2.1 點對多點網路架構 9 2.2.2 中繼網路架構 10 2.2.3 網狀網路架構 11 2.3 IEEE 802.16 媒介存取控制層 12 2.3.1 收斂子層 13 2.3.2 通用部份子層 13 2.3.3 安全子層 15 2.4 IEEE 802.16 實體層 16 2.4.1 實體層的傳輸技術與雙工模式 16 2.4.2 正交分頻多工存取訊框架構 20 2.5 IEEE 802.16網路連線建立程序 22 2.6 IEEE 802.16的服務品質機制 25 2.7 IEEE 802.16的相關排程研究 29 第三章IEEE 802.16 的QoS系統架構 31 3.1 IEEE 802.16系統架構 31 3.2 連線允入控制 33 3.3考慮封包遺失率與調變編碼的排程法 34 第四章模擬結果 38 4.1 模擬環境概述 38 4.2 系統架構與參數設定 39 4.3 MCS-PLR演算法模擬結果與分析 42 第五章 結論 48 參考文獻 49

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