WiMAX系统一种改进的QoS架构

张青波

（浙江工商职业技术学院 电子与信息工程学院，浙江 宁波 315012）

WiMAX系统一种改进的QoS架构

张青波

（浙江工商职业技术学院 电子与信息工程学院，浙江 宁波 315012）

针对WiMAX系统原有QoS机制的不足，提出一种改进的QoS架构。改进的QoS架构对业务分类模块、接纳控制模块和SS上行调度模块等系统尚未定义的部分进行了完善，详细阐述了各功能模块的作用和相互关系。改进的QoS架构使系统更加智能化，可优先满足对时延有严格要求的业务连接，以满足QoS要求，提高系统资源利用率。

WiMAX系统；QoS；业务分类；接纳控制；上行调度

1 问题的提出

无线宽带WiMAX （Worldwide Interoperability for Microwave Access）系统基于IEEE 802.16系列协议标准，经过多年的发展，已成为无线宽带接入技术的热点。WiMAX系统支持主动授权UGS、实时轮询rtps、非实时轮询nrtps和尽力而为BE等多种业务，由于各种业务采用连接机制，因此其服务质量QoS（Quality of Service）显得尤为重要。在WiMAX系统现有QoS架构中，QoS机制由 MAC（Media Access Control）层定义，包括业务连接时的速率、延时等指标参数。但是，对业务分类、接纳控制和SS（Service Station）上行调度等，在系统中并没有进行定义和阐述。为了满足不同业务的QoS，保证业务间的公平性，同时提高系统的资源效率，本文提出了一种改进的QoS架构。

2 WiMAX系统现有QoS架构

WiMAX系统现有QoS架构如下图1所示：

图1WiMAX系统现有QoS架构

当从站SS（Service Station）端有新业务时，首先给基站BS（Base Station）端发送接入请求消息，BS端接纳控制单元根据目前的系统资源决定是否接纳新的业务，如接纳该业务，则连接建立之后回传消息给SS。接着SS端的业务分类单元把该业务分配到相应等级队列中，同时分配带宽等相关的QoS参数。

WiMAX系统现有QoS架构只简单描述了SS与BS之间的业务处理过程，但对业务分类、接纳控制和SS上行调度等未作详细定义。

3 改进的QoS架构

改进的QoS架构对业务分类模块、接纳控制模块和SS上行调度模块等尚未定义的部分进行了完善，如下图2所示：

图2 改进的QoS架构

3.1 业务分类模块

业务分类即业务从SS到BS的连接映射过程，同时建立与该业务对应的关联。业务分类模块由连接标识 CID（Connection Identifier）、分类优先级别、和匹配标准（如IP地址）等组成。如果业务数据与匹配标准相匹配，则该业务被送到业务接入点SAP（Service Access Point），在 CID 上进行传递，否则业务在汇聚子层中被丢弃。业务从SS到BS的映射过程如图3所示：

图3 SS到BS的分类映射

3.2 接纳控制模块

接纳控制模块决定业务是否能被系统接纳，假设业务所需带宽大于系统剩余带宽，则拒绝接入，否则允许进入。接纳控制方程如下式所示：

式中，BT为系统总带宽为系统目前已使用带宽，Bi为第i个业务所占带宽，Bn+1为新请求业务所需带宽。如式1成立，则新请求业务允许接入，否则拒绝进入。

若接纳控制模块允许新业务接入，同时该业务为UGS或rtPS，利用带宽保留记录表记录业务所需带宽，使系统保留该业务的特性：业务类型、业务参数、带宽保留方法与时间间隔等，记录结果送给BS端调度器，以实时维护业务。带宽保留记录流程如图4所示。

图4 带宽保留记录流程

3.3 SS上行调度模块

业务连接建立后，SS上行调度模块判断BS给予的带宽是否满足数据传输条件。假设SS目前所有业务请求的总带宽小余BS给予的带宽，则给SS中各业务按需分配带宽，同时按照约定时间向BS上行传送数据；若SS目前所有业务请求的总带宽大余BS给予的带宽，那么SS告知BS的请求产生器，直到条件满足时给业务分配带宽和传输数据。调度流程如图5所示。

图5 SS上行调度流程

4 结束语

本文基于WiMAX系统原有QoS架构，提出一种改进的QoS架构。改进的QoS架构完善了业务分类、接纳控制和等模块，详细定义了架构中各功能模块的作用，阐述了各模块之间的相互关系，弥补了原有QoS架构的不足，使系统更加智能化，可优先满足对时延有严格要求的业务连接，以满足QoS要求，提高了系统资源利用率。

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【责任编辑：熊荣生】

An improved QoS architecture for WiMAX system

ZHANG Qing-bo

（Zhejiang Business Technology Institute，Ningbo 315012，China）

Aiming at the shortcomings of the original QoS mechanism in WiMAX system， this paper puts forward an improved QoS architecture.The improved QoS architecture perfects the business classification module，admission control module and the SS uplink scheduling module，which are not defined in original QoS mechanism.The role and relationship between the various functional modules are elaborated in detail.The improved QoS architecture makes the system more intelligent，can preferentially meet business connection that has strict requirements of delay，meet the requirements of QoS，and improves the utilization of system resource.

WiMAX system；QoS； business classification；admission control；uplink scheduling

TN915

A

1671-9565（2015）01-089-03

2015-01-25

张青波（1973-），男，浙江宁波人，浙江工商职业技术学院电子与信息工程学院副教授，博士，主要从事无线通信与嵌入式系统方面研究。