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一种分级WFQ的宽带无线接入系统QoS架构( 三 )

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;调度器的主要功能是根据各个队列的权重对传输机会进行二级WFQ调度 。调度器分4个部分：
(1)Hard-QoS调度器 。
(2)Soft-QoS调度器 。
(3)BE调度器 。
(4)总调度器 。
其中(1)、(2)、(3)属于第二级调度，(4)负责对(1)、(2)、(3)调度器进行第一级调度 。第一类队列中分组的调度准则为：;;; ;;
f∈第一类队列，其中Bmin(f; )为第一类队列中各个业务流的最小预约带宽，对于UGS业务和周期性授予的单播轮询机会，其最小预约带宽是Bmin(f; )=Bmax(f; )，
因此这类业务所预约的带宽作为公平排队算法的权重经过WFQ算法运算过后，选择所有第一类队列中的时间戳t i 最小的传输机会映射到上行映射(UL-MAP)中去 。第二类队列中分组的调度准则为：为第二类队列中的分组计算两个时间戳
f∈第二类队列，Vf为第二类队列中保存的全局虚拟时间变量；
f∈第三类队列，Vf为第三类队列中保存的全局虚拟时间变量，priorityf为第三类队列的优先级 。通过比较这两个时间戳选择一个最小的进行调度，若该传输机会是由Soft-QoS调度器负责调度，则只增加Soft-QoS调度器中的虚拟时间变量；若BE调度器负责调度，则只增加BE调度器中的虚拟时间变量，调度器间互相不影响 。这样第二队列中的分组就做到了由Soft-QoS调度器和BE调度器联合调度 。
第三类队列中的分组的调度原则为：
f∈第三类队列，priorityf 为业务f的优先级参数 。通过给不同的业务分配不同的优先级参数来给不同的队列分配不同的加权值，从而在业务之间按优先级不同分配不同的带宽资源 。
总调度器给Hard-QoS调度器选择出来的分组计算一个时间戳：
给Soft-QoS调度器选择出来的分组计算一个时间戳：
给BE调度器选择出来的分组计算一个时间戳：
上面3个时间戳中Vf为总调度器中保存的传输的最后一个分组的时间戳，是一个参考虚时间 。;是分组所在的第二级调度器中上一个分组的时间戳 。经过上面的计算调度器选择一个最小的时间戳的分组(即传输机会)安排到UL-MAP中 。这样既做到了在3种队列之间按照权重分配带宽又不会造成带宽的浪费 。
5 系统性能分析
WFQ分组调度算法基于文献[5]中Bennett和Zhang提出的分级调度体系结构，将算法应用到IEEE 802.16中，算法本身分析所得到的性能是一样的 。分级公平调度所采用的算法不一定要限制到WFQ算法上，成熟的公平队列调度算法还有改进加权公平队列算法(WF2Q)、自时钟公平队列算法(SCFQ)、开始时间公平队列算法(SFQ)等，相应的结合分级调度后的算法有分级加权公平队列算法(H-WFQ)、分级自时钟公平队列算法(H-SCFQ)、分级开始时间公平队列算法(H-SFQ)、分级改进加权公平队列算法(H-WF2Q)等 。文献[4]对各种算法的性能有具体的仿真结果 。
6 结论
本文结合分级WFQ调度算法，提出了一种适合于IEEE 802.16的有QoS保证的调度体系结构 。该体系结构充分利用IEEE 802.16提供的控制机制，结合分级WFQ公平队列调度算法，在UGS、rtPS、nrtPS和BE业务之间公平分配带宽，并保证各种业务的QoS特性，完成了在IEEE 802.16协议中留给用户自己定义的调度策略 。本文只提供一种思路，下一步还应考虑竞争时隙资源的分配和内存治理等问题[6] 。
7 参考文献
[1] IEEE 802.16-2001 IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems [S].
[2] Janez Bostic, Gorazd Kandus. MAC Scheduling for Fixed Broadband Wireless Access Systems [EB/OL]. http://www.cs.ucr.edu/~michalis/COURSES/260-03/papers/janez802-16.pdf.
[3] 李蕾,张晓敏. 应用WFQ的分级、分组调度算法 [J]. 山东大学学报(工学版),2002,32(4): 167—171.

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