基于浮动阈值基站分集的WiMAX网络切换策略设计及仿真实现

论文摘要

WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access,全球微波互联接入)网络技术的出现为宽带无线领域注入了新的活力,同时也带了竞争和机遇；相比速率较高但移动性能不足的无线局域网以及支持移动性但数据速率低的移动电信系统,这项新兴技术兼具各种网络特点,不仅支持高速率传输数据、接入终端车载接入、更好的数据传输能力、而且成本低,部署容易,极大地推动了宽带无线网络“最后一英里”的部署,加速了全球无线宽带接入的发展,在业界吸引了专家及学者的广泛关注。切换策略正是WIMAX网络性能好坏的决定性因素之一。主要可以分为两个方面,一个是同构网络之间的水平切换,另外则是在不同网络之间的垂直切换。切换策略主要根据切换判决算法决定是否触发切换、何时开始切换以及切换到哪个网络及小区。IEEE802.16协议为WiMAX网络定义了两种切换策略,宏分集切换策略及快速基站切换策略,本文通过学习这两种策略,做出两个方面的改进,以期达到改善WIMAX网络中移动节点越区进行无缝切换的性能。本文首先阐述了选题的背景及研究意义,并介绍了国内外WiMAX网络的研究现状以及WiMAX网络的关键技术与其切换策略。通过研究IEEE802.16协议标准中的切换策略,分析比较了不同软切换策略的切换次数,切换效率以及能量消耗,提出基于浮动阈值基站分集的切换策略,该策略依据当前时刻的基站情况,对判断基站能否加入基站分集的信号门限阂值进行重新设定,优化加入分集的基站质量及个数,提高切换成功率,在一定范围内降低维护基站分集的资源消耗。同时提出基于终端移动位置预测的切换策略,即通过基站分集协同合作估算移动终端的运动速度、方向,定位并记录节点坐标位置,以此为依据拟合移动节点运动曲线,预先判断并选择下一时刻的目标基站,从而最大限度的减小发生乒乓效应的可能性,减小平均切换次数,进一步降低能耗,增强WIMAX网络性能。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 研究思路
• 1.3 本文主要贡献
• 1.4 组织结构
• 第二章 WiMAX技术介绍及关键技术
• 2.1 IEEE802.16e协议标准
• 2.1.1 特定服务汇聚子层（CS）
• 2.1.2 公共部分子层（CPS）
• 2.1.3 安全子层（SS）
• 2.2 WiMAX技术及其特点
• 2.3 WiMAX关键技术
• 2.3.1 OFDM与OFDMA技术
• 2.3.2 MIMO技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 WiMAX网络切换模型及切换策略
• 3.1 WiMAX网络的切换模型
• 3.2 触发切换的原因
• 3.3 WiMAX术支持的切换策略
• 3.3.1 硬切换
• 3.3.2 宏分集切换
• 3.3.3 快速基站切换
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于终端运动方向预测的切换策略
• 4.1 问题描述
• 4.2 接入终端的定位与运动预测
• 4.2.1 终端位置估计
• 4.2.2 终端运动预测
• 4.2.3 点到曲线的最短距离计算
• 4.2.4 基于运动预测的切换策略
• 4.3 实验及结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于浮动阈值的基站分集切换策略
• 5.1 问题描述
• 5.2 改进切换方案
• 5.2.1 浮动阈值计算
• 5.2.2 改进的切换流程
• 5.3 实验建模及仿真
• 5.3.1 OPNET仿真软件介绍
• 5.3.2 OPNET Modeler优点
• 5.3.3 使用OPNET软件建模
• 5.3.4 实验仿真结果与分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 在学校期间的研究成果以及发表的学术论文