IEEE 802.16标准中的调度策略和挑战

制作和主办：Elsevier埃及信息学杂志（2014年）15，25开罗大学埃及信息学杂志www.elsevier.com/locate/eijwww.sciencedirect.com审查IEEE调度算法综述802.16 PMP网络Akashdeepa，Karanjeet S.Kahlonb，Harish Kumara，*a印度昌迪加尔（UT），旁遮普大学，b印度阿姆利则Guru Nanak Dev大学CSE系接收日期：2013年8月9日;修订日期：2013年12月4日;接受日期：2013年2014年1月27日在线提供摘要IEEE 802.16标准是为了支持大范围的无线宽带接入而提出的。它基于符合多个物理层规范的通用介质访问控制（MAC）协议，并以两种模式运行：点对多点（PMP）和网状模式。物理层规范和MAC协议信令已经为标准定义好了。但是，IEEE 802.16的调度策略一直是设备制造商探索的开放问题。本次调查的目的是调查调度问题，以确保服务质量（QoS）的WiMAX网络的支持。已经提出了用于开发微处理器的设计问题。根据其基本工作原理，对各种技术的分类和特点进行了考虑和总结。还讨论了WiMAX的QoS支持领域的未来问题©2014制作和主办由Elsevier B.V.代表计算机与信息学院开罗大学。内容1.一、导言. 262.WiMAX 26中的QoS2.1.IEEE 802.16调度的问题和挑战283.IEEE 802.16中的调度293.1.传统烹饪29*通讯作者。联系电话：+91 9815964121。电子邮件地址：akashdeep@pu.ac.in（Akashdeep），yahoo.com（K.S.Kahlon），harishk@pu.ac.in（H. Kumar）。开罗大学计算机和信息系负责同行审查。1110-8665© 2014由Elsevier B. V.代表开罗大学计算机与信息学院制作和主办。http://dx.doi.org/10.1016/j.eij.2013.12.001关键词IEEE 802.16标准;调度;PMP;软计算26Akashdeep等人3.2.混合动力车313.3.跨层过滤器。...........................................................................................................................................................................323.4.动态显示器323.5.基于软计算324.分析和推论335.结论和今后的研究方向34附录A.缩略语和首字母缩略词一览表34参考资料。............................................................................................................................................................................................341. 介绍过去的通信系统已经被无线和移动网络的快速发展所改变。对高速无线互联网接入、语音和多媒体应用的额外需求已经彻底改变了互联网的增长。这种不断增长的需求导致了向无线用户提供宽带数据速率IEEE 802.16也被称为WiMAX（微波接入网络全球互操作性），其被设计为在城域网中提供具有QoS保证的无线和有线宽带接入[1]。该标准最初规定的频率范围为10-66GHz，理论最大带宽为120 Mb/s，最大传输范围为50 km，仅支持视距（LOS）传输。自其成立以来，标准经历了多次修订，并发展到802.16-2004标准[2]（也称为802.16d）以及来自韩国的WiBro[3]的2003年4月批准的标准IEEE802.16a-2003的变体可以支持非LOS（NLOS）传输，并在PHY层采用OFDM。它还增加了对2-11 GHz范围的支持。IEEE 802.16b和IEEE 802.16c进一步扩展了该标准，以提供QoS保证、实时应用的优先级以及不同业务类型的服务类别区分。它还提供了在标准中添加更多设备的规定。与2005年发布的IEEE 802.16e标准表1列出了当前有效的标准和主要修订以及该标准的持续发展。表2提供了WiMAX与802.11和802.20等竞争技术的比较虽然有些人认为移动WiMAX是第四代移动网络的候选者，但其他人认为它是第一代移动互联网技术，来自更广泛的生态系统，旨在通过支持移动性的广域网扩展WiFi的覆盖范围[4，5]。本文的目标是研究各种可用的调度技术，在PMP模式下的IEEE 802.16网络。类似的研究[6虽然Miray等人[6]已经涵盖了网格模式下的过滤器，但其他研究[7-Lamia Chhari等人。[10]已经涵盖了很少的层次和动态模型，而没有一个将调度视为跨层方法或优化问题。目前的研究集中在WiMAX调度的影响因素，包括调度算法可以划分的所有类别。目前的研究包括跨层和软计算（神经网络、模糊逻辑等）。与以前的研究相比，传统的，层次和动态的排序。还包括一些理论和实践证明的调度技术，如[11，12]表3说明了当前研究的目的。本文的读者包括无线通信领域的从业者和研究人员，他们将其视为当前实践的总结，以及更广泛的科学专业人士，他们可能将其视为成熟领域的介绍。本文的组织结构如下。第二节讨论了Wi-MAX的服务质量，第三节介绍了现有的研究成果。这些研究被适当地分为不同的类型，以便读者从不同的角度对排课问题有一个公正的认识。在这一部分中，具体分析和推断，并讨论了可能导致当前领域新的未来方向的一些想法。尽管根据作者的理解，已尝试探索所有可能的研究，但本研究在任何意义上都不应被视为详尽无遗。2. WiMAX中的QoSWiMAX支持面向连接的MAC，其进一步细分为三个不同的子层，即：汇聚、公共部分和安全子层[1，2，13，14]。连接使用16位连接标识符（CID）引用，并且可能需要连续授予的带宽或按需带宽。有两种类型的连接：数据和管理。管理连接可以是基本的（紧急）、主要的（不太紧急 ） 或 次 要 的 ， 并 用 于 传 输 管 理 消 息 ， 如 RNG-REQ/REP-RSP/REQ等。这三个连接反映了不同管理级别使用的三个不同的QoS要求。 基本连接用于传输短的、时间关键的MAC和无线电链路控制（RLC）消息，而主管理连接用于传输更长的、更能容忍延迟的消息，例如用于认证和连接建立的消息。辅助管理连接传输基于标准的管理消息，例如动态主机配置协议（DHCP）、普通文件传输协议（TFTP），表2 WiMAX与IEEE 802.11和802.20的特性、演进和比较IEEE标准数据速率接入类型移动性支持信道条件最大小区范围频谱频带最大数据速率802.11b1999/9LAN便携式非视距100米802.11g2003/6802.11 a1999/9802.162001/12人固定LOS2802.16a2003/1802.16e2005/6802.202006Wan50米50米便携式NLOS7行人速度（150 kmp h）车辆速度（250 kp h）NLOS2许可证豁免 许可证豁免许可证豁免许可证和许可证豁免2.4 GHz11 Mbps2.4 GHz54 Mbps5 GHz54 Mbps1032NLOS20公里许可<3.5 GHz>4 Mbps信道带宽20 MHz频谱效率（bps/Hz）0.5520，25，28兆赫4.8220 MHz时高达75 Mbps1.253.7525 MHz调制直接序列扩频2.7OFDM2.7OFDMQPSK、16QAM和64QAM OFDM 256个载波加上QPSK 16 QAM、64 QAM和OFDMA2048载体1.25~31.25>1个OFDMA表1IEEE 802.16标准的发展。现行标准IEEE 802.16.2012 IEEE802.16的修订版，包括802.16h、802.16j、802.16m IEEE 802.16.12012 As由IEEE802.16.1b、802.16.1b修订IEEE 802.16k-2007桥接取代标准IEEE标准802.16-2009，由IEEE 802.16j-2009、802.16h-2010、802.16m-2011作出的修订IEEE 802.16m-2011（IEEE 802.16-2009的修订版）高级空中接口预起草阶段项目P802.16q多层修正案IEEE标准802.16-2004由IEEE 802.16g修订-2007，802.16f-2005，802.16e-2005，IEEE 802.16-IEEE 802.16h-2010（IEEE修正案IEEE 802.16j-2009（对IEEE 802.16 -2009的修正）用于宽带无线接入系统的多跳空中接口IEEE 802.16g-2007（对IEEE 802.16-2009的修正）802.16）管理平面过程和服务IEEE 802.16f-2005（IEEE 802.16的修订版）管理信息库项目802.16r小型小区回程，以太网IEEE标准802.16.2-11 GHz）802.16c-2002项目P 802.16.3移动宽带网络性能测量IEEE标准802.16.2-2004(rea（5年）IEEE 802.16.2IEEE标准802.16/符合性04-2006QoS802.11e（不是的是的将（will）引入QoS功能网格网格没有是的是的没有IEEE 802.16 PMP网络调度算法综述2728Akashdeep等人简单网络管理协议（SNMP）。人工CID是双向的，并且可以用于上行链路和下行链路传输。每个BS-SS对将需要至少一个基本和主要的管理连接标识符来进行通信。数据连接也称为服务流，由称为SFID或服务流ID的32位数字标识，并在创建数据服务/连接时分配，并持续整个服务生命周期。每个服务流可以是三种类型（或模式）中的任何一种：预配置的、许可的或活动的。SS和BS都可以通过DSA或DSC三向握手过程来设置业务流的类型SFID到CID的映射与CID的数量（2^16）相比，SFID的数量（2^32）非常大，因为SFID被分配给每个服务队列，而CID仅在服务处于活动或许可模式时被分配给服务，即，仅那些SFID被映射到处于活动或许可模式的CID。例如，对于BS-SS发送数据，需要至少4个CID：基本和主要管理连接各一个，下行链路和上行链路数据传输各一个。IEEE802.16中的QoS架构是动态的，意味着连接中的QoS参数，即延迟、抖动等，可以在连接期间通过将分组与服务流ID（SFID）相关联来改变。它是通过使用DSA-RSP、DSA-RSP、DSC-RSP、DSC-RSP的3路握手消息来完成的，DSD-RSP和DSD-RSP MAC管理消息。新到达的连接由CAC（呼叫管理和控制）模块受理，并且仅当所需资源可用于该新连接以及受理先前的请求时才被接纳。最近的WiMAX标准支持5种类型的服务类别，即UGS、ert-PS、rtPS、nrtPS和BE（表4）。2.1. IEEE 802.16调度的问题和挑战调度是数据流访问系统资源（本例中为通信带宽）的方法。这样做通常是为了有效地平衡系统负载和/或实现目标服务质量。理论上，IEEE 802.16需要3个调度器，一个用于下行链路的基站处的出站传输调度，另一个用于BS处的上行链路突发调度，最后是SS处的出站传输调度。本节的目的是提供更好的理解有关的问题，为设计sched-ulers。由于WiMAX必须处理异构业务，因此，关于交换机开发的主要设计问题可以如下所述1. 保证对订户和不同类型的单播的一定程度的公平性。然而，确保对每个节点或流的公平性可能并不总是容易的，因为它可能与效率相2. 保证在连接建立时协商的3. 有效的渠道利用率：它可以根据吞吐量来测量，以便提高信道利用率，需要探索几个其他因素，如AMC、MIMO技术和分段机制。4. 与算法的实现相关联的复杂性应当是小的。5. 良好的带宽请求策略，即它应能够选择是否捎带、组播、广播或发送表3研究WiMAX PMP模式选择器的调查比较WiMAX标准的起源设计问题，提高调度性能WiMAX与类似技术的比较层次方法传统的方法，如（RR，WRR，FQ，WFQ等是是仅比例公平调度动态/通道感知型路由器跨层过滤器软计算方法[七]《中国日报》否是否不不不不不不不不不不不不不不介绍了一般方法;未探索研究否是不不不[10个国家]当前研究否是否是否是否是是是是是否是IEEE 802.16 PMP网络调度算法综述29请求更多带宽的独立消息。如果不小心处理，这可能会给资源增加很大负担6. 在延迟、吞吐量、可伸缩性、健壮性和调度器的适度降级方面的效率。7. 在TDD模式中，所分配的带宽量将由调度器动态地适配。8. 调度器的焦点正在转移到拥塞和其他网络层参数的研究，调度器可以根据拥塞、路由或队列长度来做出调度决策。3. IEEE 802.16WiMAX有两种工作模式：点对多点（PMP）模式和网状模式。PMP模式由一个BS和多个SS组成，不同SS之间的通信仅通过BS发生，而在网状模式中，SS具有在它们自己之间通信的能力，即每个节点可以被视为BS。连接到外部世界的中心节点可以被认为是网状BS。在网状模式中，调度是中心的，其中网状BS调度所有SS，或者是分布式调度，其中协调两跳邻域中的传输以避免冲突。本研究的重点是PMP模式的大部分时间。应用于PMP模式中的调度的方法可以分为以下子类别：1. 传统2. 分层3. 跨层方法4. 动态过滤器5. 基于软计算3.1. 传统美食传统的调度器是从对操作系统的研究中借来的，如循环调度器（RR），用于使调度每个数据包所需的决策时间无效。它将相等的信道资源分配给所有SS，没有任何优先级。然而，这种技术不适用于具有不同优先级的系统和具有强烈变化的流量大小的系统[15，16]。加权轮循调度器（WRR）是基于静态权重，其中权重被分配给每个队列/队列。权重确定分配给该特定带宽的带宽。流根据这些权重进行调度[16]，但Sayenko等人。[17]坚持认为WRR由于其工作守恒行为不适合IEEE 802.16网络，因为权重是随机数，而分配的时隙是整数。Shreedhar等人[18]提出的DRR调度器将固定的量子和定义计数器与每个队列/队列相关联。在每一轮之后，缺陷计数器在每一个循环之后递增固定的量。deficit计数器和数据包长度之间的比较决定（队列）i的头部是否将被出队，如果出队，则计数器减少数据包的长度。它提出了一个限制，只有一个数据包最多可以发送为每个队列。它为可变长度分组提供了公平性，但DRR中的主要问题是计算队列分组头部的大小，这对于上行链路流量是不可能的，即，为什么在大多数研究中，DRR已被RTPs实时VBR视频流表4 IEEE 802.16的不同流量类别UGS被最佳电子快递服nrtPS需要比最好的电子邮件服务更好的ertPS具有保证数据速率的轮询和上行链路分配是是是是具有静音抑制的服务CBR流带宽请求上行链路调度最小保留传输速率最大延迟容许抖动传输优先级示例无争用（单播轮询）未定义是是–是的MPEG视频不需要帧中的固定时隙数是是是–所有类型未定义––––HTTP、无争用或争用未定义是的––是FTP表5混合调度策略的比较。研究调度相UGSRTPsnrtPS被[26，27]1固定2EDFWFQRR[28]BS 1保证带宽在连接建立2保证最低保留率3WFQSS固定带宽固定优先级[30]1个优先级队列中间队列低优先级队列2迁移到高优先级队列[32]为每个时间敏感连接提供SS 12个剩余时隙以循环方式分布[31]BS Tier 1基于队列长度的固定带宽SS Teir 2固定带宽公平性测试器WRR每类最低等级3--EDF最短长度[29]2011年EDF用于UGS、rtps、nrtPs和BEW2（仅限nrtP）WFQ（带宽请求）2013年（仅BE）WFQ（运输优先级）[34]第一阶段改进的SFQ（开始时间公平排队）阶段II优先级调度器，优先级顺序为UGS/ertPS>rtPs/nrtPS只有在没有其他类别的交易时，才提供带有开始/结束时间戳的饥饿避免使用准入控制和流量整形。WRR用于各种BE流。30Akashdeep等人IEEE 802.16 PMP网络调度算法综述31最大信号干扰比（mSIR）调度基于无线电资源到具有最高信号干扰比（SIR）的订户站的分配，但是它可能导致具有较低SIR的下行流的饥饿，因为没有提出处理这种情况的机制[19，20]。Rath等人已经提出了处理延迟关键应用[21]即，BS周期性地轮询订户并基于不同条件将SS包括到集合中并从该集合中选择一个SS的抽象定义轮循（O-DRR）调度器。Lout FiNuaymi等人[22]认为，比例公平（PF）调度器在理论上应该比DRR调度器的各种变体产生更好的吞吐量，因为PF调度器首先将时隙分配给那些具有当前可实现速率与平均速率的最佳比率的连接，并在不同的队列中纳入公平性方面。Ball等人[23]指定了临时移除功率（TRS），该临时移除功率涉及根据无线电条件识别分组呼叫功率，然后在某个可调整的时间段TR内将其从调度列表中临时移除。在[24]中可以找到更多调度算法的参考，如丢弃尾队列、随机早期检测和具有IN/OUT的随机早期检测，其中已经进行了各种调度技术之间的比较。WFQ（加权公平排队）是公平排队的最常见变体之一，已在WiMAX网络的Qualnet模拟器中用作其默认调度器[25]。3.2. 混合动力汽车混合调度器结合了几种调度技术，以满足不同业务类别的特定需求。资源按第一层级分配，并采用不同类型的技术安排不同类型的服务流程。通常，传统的方法与一定级别的准入控制相结合，以避免饥饿。表5列出了这方面的主要研究Wongthavarawat等人[26，27]是第一个为Wi-MAX的调度问题引入分层调度器概念的人它们使用不同的算法执行不同服务类的调度UGS被分配了固定的时隙，rtPS使用最早截止日期优先（EDF）进行调度，nrtPS使用加权公平竞争（WFQ），而BE类使用循环（RR）算法进行调度类间调度遵循固定优先级，其中UGS具有最高优先级，其次是rtPS、nrtPS和BE。使每个SS遵循业务合同以避免饥饿，并且该合同包括在每个SS中，然而仅考虑上行链路调度。Sun等人。[28]提出了BS和SS的两种不同的干扰器。UGS的优先级以及rtPS和nrtPS连接的带宽请求机会在连接设置时分配这些类别的数据是在考虑带宽请求信息的情况下安排的。在SS处分别为BE、nrtPS、rtPS和UGS服务类别实施固定优先级UGS在第一时间分配有保证的带宽，然后根据到达时间和容许延迟计算rtPS数据包的最后期限，并进行调度。在接近最后期限的基础上进行Liu等人[29]提出了另一种方案，该方案使用三种不同的调制器组合来满足Qos要求。CTI服务于时间敏感的流量流，并使用EDF算法。WFQ用于调度像nrtPS一样的最小带宽保留数据流，而BE也采用WFQ调度技术.在这两种情况下的权重包括分别由每个BE连接指定的请求带宽和业务优先级，并且这些调度器以固定的优先级顺序被服务，其中调度器I被分配最高优先级。Juliana Freitag等人[30]使用高、中、低优先级队列的概念来处理不同类型的流量。高优先级队列用于处理必须在下一帧中调度的数据流，其中包括UGS分组和用于rtP和nrtPS数据流的单播请求机会。中间和低优先级队列分别用于处理rtPS、nrtPS和BE流。使用严格的优先级来服务请求，但是当截止日期即将到期的请求被迁移到高优先级队列时，饥饿被处理由于需要一次又一次地检查队列以确定最后期限到期，因此增加了大量开销。Maode Ma等人在[31]中提出了一种三层调度框架，其中DL和UL各自的负载可以保持不平衡。他们将调度方案分为3层，第1层调度方案仅存在于BS。它执行带宽分配粗跨服务类和跨SS。层2调度器确定由BS为每个SS处的每个服务类内的不同连接授予的时隙数量。层3调度是确定在每个SS处的每个连接中的分组的传输[32]进一步扩展了Juliana等人的概念结合可扩展性问题，并使用GPSS（每个用户站的授权）模式来进行数据授权，而不是GPC（每个连接的授权），作者认为GPC是可扩展性问题的主要障碍所使用的调度器仅在SS处，其工作是将授予的时隙分配给不同的连接。时隙首先分配给每个时间敏感连接，剩余时隙以循环方式分配，首先分配给需要额外通话时间的UGS和rtPS数据流，然后分配给nrtPS连接，最后分配给BE连接。Settembre等人[33]提出了一种方案，该方案结合了不同服务类别之间的固定优先级，并对不同流量类别使用以下排队原则：UGS的固定带宽，rtPS和nrtPS的WRR以及BE的RR，但没有描述任何准入控制机制来保证最低带宽要求。Fallah等人[34]提出了BS和SS的不同调度架构。他们提出了在IEEE 802.16网络中支持实时多媒体的调度方案的组合。调度过程分为两个阶段。阶段1使用三种不同的调度算法，其中具有相似特性的并行流使用相同类型的调度器。UGS和ertPS使用修改的开始时间公平排队来增加时间公平性; rtPS和nrtPS类需要BW保证并使用多类公平排队算法，而BE流量可以使用任何调度器，因为BE不需要QoS保证。BE仅在其他类没有QoS时被调度，并且有时可能面临饥饿。通过准入控制和流量整形，避免了BE类的饥饿。WRR也被用于类似的BE流。阶段II用于使用基于优先级的调度器来处理在阶段I中选择的分组，其中UGS和ertPS享有比rtPS和nrtPS更高的优先级。该方法的缺点在于与该算法相关联的固有复杂性和BE流的饥饿，BE流有时可能占很大比例。交通量32Akashdeep等人3.3. 跨层过滤器跨层调度技术的目标是优化网络体系结构各层之间的通信。Liu等人[35，36]针对具有不同QoS要求的多个连接在介质访问控制（MAC）层引入了基于优先级的调度器，并且其中每个连接在物理（PHY）层采用自适应调制和编码（AMC）方案。为系统中允许的每个连接定义优先级函数（PRF），并根据无线信道质量、QoS满意度和跨层服务优先级动态更新。UGS的时隙数量是固定的，所有非UGS连接都被分配了优先级为rtps> nrtps> BE的时隙。采用优先权函数（PRF），根据最大值分配剩余时隙。提出的技术是简单和易于实现，但它只调度一个非UGS连接每帧，可能会导致延迟，也可能导致饥饿的低优先级的数据流。与将其跨层架构限制在第1层和第2层的Liu等人不同，[37，38]的作者强调了参与第3层和第2层以获得更好QoS服务的必要性，因为在这些层可以获得一些非常重要的信息，这些信息可以帮助调度过程。它们包括L3和L2 QoS之间的映射，其中集成和差分服务映射到802.16 MAC服务类。定义了一种帧控制机制，将同一IP数据包的分片分组，MAC层将其作为一个单元处理，只有当剩余链路容量超过要求时，才允许新的IP数据流进入。Triantafyllopoulou等人提出了另一种与应用层通信的跨层机制[39，40]。该调度器工作在基站和基站，作为优化过程的一部分与应用层进行通信。虽然该技术在QoS和系统容量方面受益，但它在BS处增加了很多复杂性。3.4. 动态过滤器Mukul等人。[41]认为带宽请求和调度的过程可以是自适应的，并提出了一种基于rtPS数据包到达预测的rtPS流量随机自适应调度器。BS在接收到带宽请求之后为rtPS业务分配带宽。在请求和授权的该时段期间，SS可以从上层接收新的rtPS分组，该新的rtPS分组可以聚集带宽需求。然而，这些数据包需要等待下一个请求发送。基本思想是预测更多rtPS分组的到达，使得订户可以为当前存在的rtPS数据以及在该请求-响应时间期间可以到达的数据请求时隙。提出了一种阶梯函数，并利用网络微积分方法对该方法进行了分析。作者试图减少延迟和队列长度，但对于模拟，数据流被假设为通用的，没有对数据输入进行统计。Pheng等人。[42]试图改进Mukul等人提出的工作，考虑队列长度因子和拉格朗日作者提出了一个变量来估计估计函数值的比例，并且该变量的值发生了然而，动态地，模拟基于相同的模型，并且没有考虑其他交通类别Jin-Yup Hwang等人[43]将业务模型分为两种类型，即实时业务的NRTV和非实时业务的FTP，并提出了另一种自适应业务分配调度方案，该方案为业务类别组和属于该类别组的SS提供优先级此优先级基于流量类型和最大允许延迟时间。使用RR调度实时流量，使用比例公平算法调度非实时流量，类似地，优先分配实时数据包Ruangchaijatupon等人[44]试图通过使用优先队列和缺陷队列的概念来赋予自适应调度方案公平性，并使用自适应缺陷量子来处理优先队列。该量子基于当前队列大小和信道容量，并且该算法根据流量是处于突发状态还是非突发状态将该量子分配给特定的队列。在[45]中，针对GPSS系统中的轮询服务的SS中的上行链路带宽分配和速率控制机制，提出了自适应拥塞感知算法。该方案有助于根据SS处的业务负载、信道质量和队列长度的变化来动态地调整分配给轮询服务的带宽量，同时将诸如协议数据单元延迟和协议丢弃概率的QoS性能维持在期望的水平。然而，该方法没有画实时和非实时服务之间的界限，并未能利用QoS因素，如调度中的延迟。[46]Raghu等人的作者提出了一种基于队列的算法，其中通过定义参数X来实现自适应性，该参数用于控制实时和非实时服务的QoS，并改变该参数以获得实时和非实时业务流的期望延迟。Kim等人[47]指出，IEEE中使用的带宽请求授权机制802.16由于发送流量的动态特性而可能对TCP流量无效，并且已经提出了一种不需要任何带宽请求过程来分配的TCP流量方案。相反，它根据当前的发送速率来估计一个短消息所需在动态平衡领域的最新工作之一是由Fathi等人完成的[48]其中提出了联合调度和CAC方法整个过程分为两个阶 段 ， 在 第 一 阶 段 ， 使 用 加 权 公 平 排 队 按 照 rtPS>nrtPS> BE的顺序为不同的业务类别分配初始权重，并根据分组丢弃概率、平均到达率和平均离开率来计算分配的带宽采用移动平均法计算新到和离港率。在第二阶段，新的带宽部分被分配给任何一个数据流，然后采用适当的调度器来调度数据包。3.5. 基于软计算这类调度策略倾向于将调度问题公式化为优化问题，该优化问题旨在优化对不同SS/服务流的资源分配由于软计算技术，如遗传算法，神经网络，博弈论等是解决这些问题的潜在候选人，因此这些技术已成功地应用于解决这些问题。IEEE 802.16 PMP网络调度算法综述33为了得到优化问题的解决方案，Mohammadi等人[49]使用了动态规划的概念。提出了一种基于线性规划的方法，其复杂度为O（n3.m3.N），其中N，n和m分别然而，作者建议使用复杂度为O（n.m.N）的启发式算法来解决该问题，并证明了所提出的算法将优化整个系统的性能，但可能会导致不公平。[43]的作者将调度问题定义为实现两个目标，即最大化数据包的总数和发送的UGS数据包的数量。他们试图将问题表述为0-1背包问题，这是NP难问题，因此认为动态规划的概念可以应用于优化此类问题。为了实现第二个目标，作者以签名的方式对属于UGS类的数据包给予更多的优先权.然而，计算这个值的机制并没有具体说明，基于归纳的定理已经被陈述为动态规划隐喻适用性的证明。文献[50]提出了用遗传算法解决调度问题的概念.提出了一种基于遗传算法的APP-MAC-PHY跨层调度算法，该算法利用应用层的信息，结合WiMAX的AMC特性，以提供最优调度。该算法通过将当前速率分配作为指定时间的两个染色体的初始种群来工作。每个用户的权值是调制方式索引、误包率（PER ）、信噪比（SNR ）和服务质量（QoS）参数的函数，这些参数取决于不同类型的服务。适应度函数考虑了染色体的变化率限制乘以权重的聚合的最小化。选择算子是基于优先级的，并采用适当的交叉和变异算子来分配带宽给不同的用户。然而，仅为少量节点提 供 模 拟 ， 并 且 仅 考 虑 BE 交 通 类 来 执 行 模 拟 。 Gun-asekaran等人[51]还利用遗传隐喻来解决WiMAX网络中的广播调度问题。他们将网络表示为图，节点表示为站，边表示为节点之间的连接。他们找到了一组节点，使得该组中的所有节点都可以同时传输而不会发生任何冲突。作者试图找到以M*N矩阵的形式表示的最佳TDMA帧，其中M是帧中的时隙数，N是基于满足约束的节点数，例如每个节点必须至少激活一次，并且没有节点可以同时接收和发送数据，然后由两个节点同时接收数据。在多个解决方案的情况下，考虑被定义为激活的节点总数与可用时隙总数之比的利用率指数。应用遗传算法来最大化利用指数的值，其中染色体被表示为具有值[0，1]的M*N矩阵，其中每行对应于时隙并且列表示节点。值为1表示对应节点在指定时间处于活动状态。通过分配合适的位置将不同的排列转换成所需的2D矩阵来生成染色体群体。选择具有良好拟合分数的两个染色体用于具有预定交叉概率的交叉。突变以概率0.005应用，以将随机性并入解中。Niyato等人在[52，53]中将非合作博弈论的概念应用于IEEE 802.16网络中的接纳控制和调度。游戏中的玩家是rtPS和nrtPS连接，它们希望最大化它们的QoS性能，而两个正在进行的连接的总效用被认为是季后赛。问题是在两种类型的连接之间找到平衡点，以便可以向新连接提供带宽，同时满足正在进行的连接和新连接的QoS要求。神经网络也被提出来解决带宽分配和调度问题[54].采用单标量输出的前馈神经网络对不同用户的带宽需求进行决策分配。[55，56]的作者已经使用基于神经模糊的方法来提供QoS和解决调度问题。他们将调度问题分为两个阶段。在第一阶段，模糊逻辑用于提供优先级不同的服务的队列大小的基础上，第二阶段使用多层神经网络进行调度。第一层神经网络的输入是模糊网络的输出，而第二层和第三层分别由Kohenen和Grossberg神经层组成。Raliean等人[57]曾使用神经网络理论来预测WiMAX中的流量特性。人工神经网络与平稳小波变换相结合预测交通时间序列。他们研究的主要重点是比较使用不同配置的ANN 获 得 的 预 测 质 量 ， 并 使 用 来 自 阿 尔 卡 特 开 发 的WiMAX网络的真实交通数据测试这些配置。这是最罕见的工作，其中数据是真实世界的数据。最后与以前的技术进行了比较，以显示该技术的性能4. 分析和推论在前面的章节中，我们讨论了设计问题和在调度领域所做的一些工作。在本节中，已从前面章节的审查中得出推论。研究的主要结果可归纳如下：1. 基于网络层和物理层信息的跨层通信的研究还有待于进一步的探索。2. 调度必须由呼叫接纳和拥塞控制的概念来支持，因为它们是齐头并进的，使得更多满足QoS要求的数据流可以被接纳。3. 不同的路由方案对调度算法的影响有待研究。这方面的工作微不足道。Stephan Nosh等人[58]在这方面进行了为数不多的研究，他们使用干扰负载感知路由（ILR）和干扰负载感知多路径路由（ILMR）路由来提高被服务的数据流的接受率，并使用基于类的调度来提高吞吐量和接受率。4. 为WiMAX网状模式设计的仿真工具的可用性是这一方向研究进展的主要障碍。PMP模式的模拟器是可用的[59一是34Akashdeep等人可在[62]中获得，但是它在与NS-2路由算法的互操作性方面具有缺点。一种在广泛使用的仿真环境（如Qualnet、OPNET或ns-2）上实现的仿真工具，802.16网格架构，将是非常有用的研究社区。5. 定价问题还没有被任何研究者研究过据作者所知，没有任何论文可以考虑调度与定价问题，以实现收入和资源的优化。所有商业实现都需要考虑这个问题。6. NP-硬的调度问题以及因此的软计算技术（如GA、模糊逻辑和神经网络）是适用的，由此给定的技术可能有助于估计、预测或塑造交通模式。这是目前WiMAX研究的热点之一。虽然有足够的研究，但看看人工智能技术在调度领域的表现7. 其他相关领域也可以帮助在该领域提供新的创新，例如，CDMA网络中CAC的分层方法和用于多队列调度的神经网络[11，12]的想法也可以应用于IEEE802.16网络。8. IEEE 802.16 网 络 可 以 支 持 不 同 的 网 络 ， 如 IEEE802.11、以太网等，其中802.16可以用作骨干网，并且可以工作以克服有线或无线LAN的限制，并且可以在这样的混合网络上进行研究。9. 此外，大多数拟议的研究已经过测试，没有对缓冲区的大小施加任何限制，这可能并不总是可能的。10. 在帧中发送的数据包的顺序和大小也可能影响未考虑的性能，这是另一个未触及的领域。11. 由于即时通讯类别的突发性及敏感性，因此主要重点放在即时通讯类别的调度上，从而为可能占实际世界大部分流量的非即时通讯类别及基础设施类别提供不公平机会5. 结论和未来的研究方向本文讨论了各种问题，并探讨了各种技术，目前在文献中。虽然有一些方法是可用的，但仍然有一些领域没有得到很好的探索，即应用软计算/优化技术，如遗传算法，神经网络，模糊逻辑等，使用这些方法与信息从更高层可以作为一个主要贡献者调度领域。对现有技术或新技术的定价问题仍然是一个开放的领域。WiMAX在发展中国家的不断普及表明，未来属于WiMAX技术。鉴于上述情况，可以认为调度和带宽分配方案是服务质量支持和WiMAX性能的核心。在这一领域已经做了大量的工作，但本文所述研究的差距表明，仍有很大的改进余地。附录A.缩略语和首字母缩略词自适应调制编码最佳电子商务BS基站宽带无线接入呼叫接纳和控制CID连接标识符下行链路信道描述符DL下行链路DHCP动态主机配置协议DRR定义轮询动态服务添加动态服务变更DSD动态服务删除EDF最早截止日期扩展实时轮询服务FIFO先进先出FQ Fair每个用户站的GPSSIEEE电子与电气工程师协会IntServ集成服务LOS视线媒体访问控制MIMO多输入多输出NLOS非视距nrtPS非实时轮询服务OFDM正交频分复用OFDMA正交频分多址PDU协议数据单元PF比例公平PHY物理层PMP点对多点模式RNG-MMS测距请求RNG-RSP测距响应RNG-REP距离响应消息RLC无线电链路控制QoS服务质量RED随机早期检测RR循环赛实时轮询服务SF服务流程SFID服务流程识别器SIR信号推断比简单网络管理协议用户站TCP传输控制协议时分双工时分多路复用时分多路复用时分多路多址UCD上行链路信道描述符UDP用户数据报协议UGS未经请求的赠款服务VoIP互联网协议WFQ加权公平值WiMAX全球微波接入互操作性WRR加权轮询引用[1] IEEE标准802.16n 2013年。IEEE局域网和城域网标准第16部分：固定和移动宽带无线接入系统IEEE 802.16 PMP网络调度算法综述35可靠性网络 IEEE计算机学会和IEEE微波理论与技术学会. p.1-132 ISBN 978-0-7381- 8425-8，2013年。。[2] IEEE标准802.16-2012. IEEE宽带无线接入系统空中接口标准IEEE计算机学会和IEEE微波理论与技术学会。第1-2442页 。 ISBN 978-0-7381-7343-6 ， 2012 年 8 月 。 。[3] Yoon SY. WiBro技术，三星电子有限公司，技术报告9月，http://www.