无线通信网络中的带宽管理与激励路由方案解析

### 无线通信网络中的带宽管理与激励路由方案解析 在无线通信网络的发展进程中，带宽管理和节点合作激励是至关重要的研究领域。本文将详细介绍一种IEEE 802.16上行链路接入的带宽管理框架，以及一种基于热扩散模型的激励路由和转发方案。 #### 上行链路带宽管理框架 ##### 1. 请求授予机制 在该框架中，对于符合服务站（SS）合同条款的请求，会在接收到请求的下一帧进行授予，这一过程由准入控制算法保障。基站（BS）的上行调度会先为每个SS分配聚合请求中“已签约字节（CB）”字段所指示字节数传输所需的时隙。剩余时隙再分配给各SS，若有足够时隙满足所有额外请求，则按请求分配；若不足，则按每个SS聚合请求中“额外字节（AB）”字段的比例分配。以下是授予请求和构建上行链路映射（UL MAP）的算法： ```python # 初始化变量 AllocatedSlots = [0] * N # 分配给每个SS的时隙，初始化为0 AvailableSlots = 总上行帧时隙数 # 未分配的时隙数，初始化为总时隙数 # 第一步：分配CB字段对应的时隙 for i in range(1, N + 1): if CBi > AvailableSlots: print("ERROR") else: AllocatedSlots[i - 1] += CBi AvailableSlots -= CBi # 第二步：分配AB字段对应的时隙 if sum(ABi for i in range(1, N + 1)) < AvailableSlots: for i in range(1, N + 1): AllocatedSlots[i - 1] += ABi else: total_AB = sum(ABi for i in range(1, N + 1)) for i in range(1, N + 1): AllocatedSlots[i - 1] += (ABi / total_AB) * AvailableSlots ``` ##### 2. 调度算法 调度算法在框架的不同阶段都可实现，但基于SS的算法对于系统的正确运行至关重要。该算法会优先为每个对时间敏感的连接分配传输其请求的签约传输所需的时隙，剩余时隙按轮询方式分配，先分配给需要额外空中时间的UGS和rtPS流，再分配给nrtPS连接，最后分配给BE连接。这样能优先服务对延迟敏感的流，nrtPS流因准入控制算法的时隙预留能得到长期正确服务，BE流因初始预留的带宽比例可避免饥饿问题。 ##### 3. 框架特性 - **服务符合LR服务器模型**：对于时间敏感流的服务符合LR服务器模型，能为其提供保证速率和平均访问延迟上限。 - **增加确定性**：SS的单个聚合请求以无竞争方式发送，相比标准WiMAX架构（部分带宽请求在竞争区域发送），增加了WiMAX带宽管理的确定性。 - **灵活性和简单性**：请求和授予的聚合使带宽管理更