结合无线信道状态的IEEE 802.16 QoS调度算法

调度算法是宽带无线接入系统为分类业务提供QoS保证的重要手段和工具。但无线信道的特殊性,如高误码率和突发变化等,往往给无线调度算法的设计增加了相当的难度。文章根据宽带无线接入标准IEEE 802.16中MAC层的QoS机制,提出了一种结合无线信道状态的IEEE802.16 QoS调度结构,分析了该结构下的调度策略和依此结构设计的调度算法模型,最后讨论了有待进一步完善的课题。     

一种有效的802.16 BWA系统MAC层QoS框架

IEEE 802.16系列标准定义了WiMAX的无线空中接口,尽管标准详细的定义了MAC层信号机制,但并没有一套完整的资源管理调度机制,而资源管理和调度是影响QoS性能的重要部分.本文首先简要介绍了IEEE 802.16协议,分析了其QoS机制的主要内容,包括带宽的请求分配机制,准人和调度机制等.然后提出了一套有效的QoS框架,主要包括准入控制策略和上行调度策略.为了让不同业务的QoS得到保证,文章重点探讨了多优先级公平队列算法(MPFQ),通过这套机制,可以为不同级别的业务提供不同等级的Qos服务.     

无线城域网技术与标准

介绍了无线城域网空中接口规范IEEE 802.16标准和W iMAX联盟的发展过程和现状,分析了无线城域网标准体系结构,包括媒体访问控制(MAC)层和物理层(PHY)中的主要技术特点,重点介绍了IEEE 802.16中MAC层的QoS保证机制,对4种不同类型数据业务的支持,服务流的分类、管理、无线资源调度算法等及未来研究的重点,最后总结了目前无线城域网产业的动态,与3G技术的关系以及需要进一步解决的问题。     

面向智能配电的异构融合通信网络动态负载均衡

为提高智能配电通信业务的服务质量,建立了面向智能配电的异构网络模型,并结合智能配电自动化系统的发展目标,分析了各类型通信业务的服务质量(quality of service,QoS)需求,进而设计了一种包括重载网络业务转移与新业务接入控制的动态负载均衡算法。算法首先根据候选网络的负载水平,以及对实时和非实时业务的QoS保证程度,将重载小区的适量业务向重叠覆盖的轻载小区转移;其次通过遗传算法获得最优业务接入方案,为不同优先级的新到业务提供有差别的服务。以某市一座35kV变电站到10kV变压器的覆盖范围为例,构建异构网络模型进行仿真,仿真结果证明了所提模型与算法的合理性和有效性,该模型为智能配电通信网络的构建和业务的调度提供参考。     

面向并发多业务的宽带电力线载波通信跨层资源分配算法研究

宽带电力线载波通信采用自适应正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术有效提升了通信速率,为实现电力多业务应用提供了丰富的通信资源保证。现有研究多是基于单一层级的网络状态进行资源划分,各业务所需速率多为静态预先设定且为固定值,因此会导致各子载波信噪比存在明显差异性的情况下,系统无法根据业务的不同QoS需求及网络中实时队列长度对所需资源进行自适应调整。抑或缺乏依据当前网络状态的动态调配灵活性,导致通信资源的浪费或通信需求无法满足。文章针对并发多业务的资源分配问题,通过应用层、数据链路层、物理层间的数据映射,建立了跨层资源分配模型。根据应用层电力多业务的QoS需求、数据链路层缓存区内队列长度以及底层物理层子载波和系统功率,将数据分组等待时延以及分组损耗映射为实时/非实时类用户的最低传输速率,进而提出基于效用函数的MAC层用户调度和物理层资源分配算法。最后通过典型电力线信道环境仿真实验发现:所提算法比现有2个电力线载波资源分配算法在多业务并发场景下单用户的吞吐量最高可提升47.62%,分组等待时延缩短37.25%,分组损耗降低72.04%。更好的资源分配使得文章所提算法能够在保证QoS需求情况下,允许更多的用户同时接入系统,有效提升了基于OFDM的宽带电力线载波通信资源利用率。     

基于边际效用的LTE系统调度算法的研究

为了实现LTE系统中高效的资源调度,支持实时业务,提出了一种基于边际效用函数的调度算法。该算法是在比例公平(Proportional Fair,PF)算法基础上,分别建立保证时延要求的边际效用算法模型和保证业务间公平性的多业务公平算法模型,二者结合推导出联合优化算法,通过对缓冲区中排队等待业务的调度优先级进行调整来实现。仿真结果表明,基于边际效用的联合优化算法,在保证一定系统吞吐量的前提下,与比例公平算法相比较,在业务间的公平性和时延性方面均有一定的提高,在有效性和公平性之间做出了更好的均衡。     

一种电力信息网的新型QoS机制

现有的电力信息网是基于IP技术的服务网络,无法满足各种业务的端到端服务质量(QoS)要求.为了实现各种业务的不同QoS需求,为其提供端到端的QoS,提出了一种基于端口间虚电路的电力信息网的新型QoS机制.给出了端口间虚电路的工作原理和资源管理方法,提出了新的拥塞避免算法,并设计了QoS路由体系结构.在这种QoS机制中,套接字直接与端口间虚电路标识绑定,与传统虚电路不同,它不仅支持资源子网,而且支持套接字机制,从而保证不同业务的不同QoS要求.     

基于业务优先级的电力调度数据网拥塞规避算法

为了保障电力调度数据网的可靠性,提出一种基于业务优先级的电力调度数据网拥塞规避算法。首先,根据不同业务对时延、带宽要求的不同,将其划分为具有不同优先等级的业务。其次,判断节点的拥塞状态,并对严重拥塞或中度拥塞节点缓存队列中的数据按业务优先级进行位置调整,丢弃位于严重拥塞阈值后的低优先级业务,并通知其源节点重新选择路由。最后,建立适应度函数,根据二进制粒子群优化(Binary Particle Swarm Optimization,BPSO)算法进行路由重新选择。仿真结果表明,算法优先保证了高优先级业务的服务质量(Quality of Service,QoS),从而优化了网络资源,均衡了网络负载。     

无线网络中基于信道状态预测的调度算法

在蜂窝无线网络下行链路的资源调度中,无线信道的时变特点对网络的吞吐量和用户之间的公平性有很大的影响.为了达到高数据吞吐量并且同时保证用户服务质量QoS的目的,本文提出一种基于信道预测的调度算法PSUCS,该算法通过当前时隙的信道状态,预测下一个时隙的信道状态,并利用该信息,将资源调度的问题描述成求解效用函数最大的优化模型和最优的调度策略.仿真结果表明,该算法在保证公平性的前提下,有效提高了无线网络下行链路吞吐量.     

混合业务下的电力线通信资源优化分配

充分利用电力线频带资源、提高网络中用户各种业务的服务质量是宽带电力线通信系统的重要目标。讨论了功率谱密度限制条件下正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统中多用户混合业务资源优化分配问题,提出一种低复杂度的分配算法。首先,利用相对差额分配算法为用户实时业务进行资源分配以保证服务质量(qualityofservice,QoS);然后对非实时性业务采用比例公平算法分配剩余资源;最后利用比特削减算法控制总的发射功率。在典型电力线信道环境下进行了仿真,结果表明:与已有算法相比,所提出的算法可以有效地保证实时业务的服务质量并在兼顾公平性原则的前提下提高系统的总吞吐量,且具有较低的复杂度;同时,该算法满足电力线通信系统总发射功率和功率谱密度限制的双重约束条件要求,符合宽带电力线通信的要求。     

WiMAX技术在电力系统通信中的应用模型

遥测数据的远程传输是电力系统信息化建设的重要内容,WiMAX技术(即IEEE 802.16标准)作为一种速率高、成本低、覆盖范围大的无线传输标准,完全可以作为电力部门遥测数据远程传输的手段.文章研究了基于IEEE 802.16e协议的数据传输机制,对电力通信业务按其关键程度进行了分类和建模,并将其映射到IEEE 802.16e相应的服务类别上,仿真结果表明,基于IEEE 802.16e标准的数据传输切实可行.     

MPLS 的服务质量

随着网络流量的不断增加，网络的业务范围不断拓展，如IP Phone,IP Fax，可视电话等，各种实时与多媒体业务对数据传输提出了低时延，低抖动等更高的要求，传统的IP网络已经很难保证QoS，这已成为网络进一步发展的瓶颈。为此，IETF提出了IP网络中实现了QoS的2种模型；综合服务模型和差分服务模型，其中差分服务模型是发展方向。与此同时，对QoS具有有良好保证的MPLS技术也应运而生，面介绍了2种模型的基本概念之后，讨论了MPLS对QoS姝具体技术实现，诸如按照传统路由器的方式进行选路的拓扑驱动MPLS，为特定服务的IP包创建隧道的约束路由的MPLS。     

用于电力系统信息综合传输的改进加权公平队列调度算法

为保证电力系统信息综合传输中各种信息业务的服务质量,提出一种改进的最坏情况下公平的加权公平队列(improved worst-case fair weighted fair queueing plus,IWF2Q)调度算法。该算法通过在WF2Q算法的虚拟开始时间和虚拟完成时间计算公式中引入"虚拟延迟时间",解决了电力系统信息综合传输中由WF2Q算法导致的推迟传输高优先级信息业务分组的问题。以NS2为工具,建立了基于区分服务体系结构模型的IEEE 14母线系统信息综合传输网络仿真模型,运用网络仿真方法定量评估了以IWF2Q算法实现基于区分服务体系结构模型的电力系统信息综合传输时各类信息业务的实时性和公平性。仿真结果表明,IWF2Q算法降低了高优先级信息业务分组延时,同时兼顾综合传输的各类信息业务间的公平性,证明了IWF2Q算法的有效性和可行性。     

基于改进拉格朗日松弛算法的电力通信网络负载均衡优化策略研究

针对传统电力通信网络路由策略存在的负载分布不均和丢包率较高等问题,基于软件定义网络,提出了一种基于改进拉格朗日松弛算法的电力通信网络QoS路由策略。以链路时延、可用带宽和丢包率为约束建立路由模型,并采用改进的拉格朗日松弛算法进行路径选择。通过仿真与传统路由方法进行对比,验证了该方法的可行性。结果表明,与传统路由策略相比,该方法能够规划出符合QoS要求的路径,负载分布更加均衡,有效降低了业务丢包率,丢包率由45%降低到0.1%,具有一定的实用价值。     

应用于配电网的时钟偏移估计的IEEE 1588改进方案

IEEE 1588协议实现在配电网中网络测量和控制系统的时钟同步,并在基于分组的网络同步机制中起了重要作用。然而,传统的IEEE 1588同步算法的性能由于非对称链路和随机延迟问题的影响,达不到期望的精度。提出了基于IEEE 1588的时钟同步改进方案涉及到两种不同的随机延迟模型,分别服从高斯延迟模型和指数延迟模型。并分别推导出该方案中两种时间延迟模型的时钟偏移的最大似然估计值。分析结果表明,时钟偏移估计的性能依赖于随机延迟的模型和所发送的数据包大小的比率。仿真结果表明,该方案解决了非对称链路和随机延迟的问题,与传统的IEEE 1588时钟同步方法以及突发脉冲传输方案相比具有更好的性能。     

基于多协议标记交换网络的电力系统信息综合传输方法

研究了电力系统各类信息模型及其服务质量要求,在此基础上提出基于多协议标记交换(multi-protocol label switching,MPLS)技术的信息综合传输方案。对某电力公司信息综合传输网络进行了数字仿真,比较了无服务质量配置、单纯差分服务配置和MPLS网络配置3种方案下的服务质量,结果表明：MPLS网络配置方案能够实现链路间的负载均衡,具有自愈性故障恢复机制,可以快速检测到失效元件并在多条标签交换路径之间实现数据流量的切换,故障恢复时间在毫秒级,可以有效保证电力系统实时信息的服务质量,并可同时兼顾各种非实时信息的服务质量。     

OFDMA无线宽带接入系统简介及性能仿真分析

为了提高在非可视环境下物理信道的传输质量，克服城市无线信道复杂环境中存在的多径和频率选择性衰落问题，文中介绍了基于OFDM调制的OFDMA宽带多址无线接入技术及OFDMA调制特点，分析了BWA的外部环境、容量和所需解决的问题，以及提高非可视环境下服务质量的策略。802．16协议支持两种OFDM调制系统，一种为简单的OFDM系统，另一种为OFDMA系统。文中重点介绍和分析了OFDMA调制系统的性能，并对其在非视距环境下的应用进行了分析和仿真。