LTE通信系统中网关的QoS管理研究与实现

发布时间：2017-07-16 19:02

  本文关键词：LTE通信系统中网关的QoS管理研究与实现

  更多相关文章： 移动通信 服务质量管理 资源调度算法 延时 吞吐量

【摘要】：随着移动通信技术的发展,无线通信技术也从3G发展到了LTE。LTE技术也凭借着自身高速率、低延时等特点,越来越受到用户的青睐。LTE技术和前面的几代通信技术不仅仅在通信速率和通信带宽上有了很大的提高,LTE通信技术支持的业务也有了很大的拓展。同样用户体验也不仅仅限制于普通的短信、语音等基础要求,用户更多利用移动通信技术实现移动购物、视频通话、Vo LTE等宽带宽的新业务。虽然LTE网络相比前面几代的通信技术在速率、带宽、时延等方面均有了较大的提高,但无线资源以及网络资源仍然不能完全满足所有用户的需求。通过在网络侧实现资源的合理管理,是提高移动通信系统信道的利用率和服务质量(Qo S)的重要手段之一。本文前面分析了LTE移动通信系统的整体架构和核心技术优势。多天线技术和载波复用技术使的LTE系统能够较大限度的利用有限的带宽传输更多有效的数据。但用户数量的急剧增加也会使的这样的技术力不从心,也因此导致了某些情况用户的请求得不到及时的相应。作为服务质量管理的最小单元承载是资源调度策略的实现者。承载根据的业务的不同、需求的不同可以配置成不同的优先级和类型,整个LTE系统中包括基站与网关都会根据承载的不同配置不同的转发能力。本文从核心网的角度分析对比了几种资源调度算法的优缺点。虽然轮询调度算法从整体上讲是相对比较公平的,但正是由于这样的公平会导致其转发能力受到限制,因为系统会花费更多的时间在没有转发需求的用户上。公平吞吐量算法虽然平衡了用户间吞吐量的差异,但在某些情况下不能对突发流量做到及时的相应。漏桶算法控制了出口流速恒定,但不能差别的对待不同业务的数据包,使得实时性需求较强的数据存在较大的延时。最后分析了令牌通算法,该算法通过在规定的时间片上产生固定的令牌,待转发的数据通过拿到转发令牌才能转发数据,这个算法能够对突发流量做到一定的控制,也能相对的恒定网络流速。本文结合LTE网络当前需要差别的对待不同业务及用户的需求和能够对突发流量控制的需求,提出了基于“借贷”机制的令牌桶算法。该方法是在传统的令牌桶算法的基础上改进了允许在令牌不足的情况可以借用下一个时间周期的令牌完成当前数据的转发。研究实现的过程中,为了提高系统处理数据包的能力,采用了Linux操作系统支持的e_poll机制。该机制的主要思想是通过建立内核缓存区,把需要监控的数据放入到建立的链表中,如果下层数据到达的时候可以直接修改缓存区就绪链表,上层在需要转发数据的时候,直接读取就绪链表上就绪的数据,从而避免了循环遍历整个监控链表中的数据,这样可以节约时间,从而降低了整个系统延时。实现部分介绍了系统的几个组成部分包括开户数据产生的开户模块、维护注册表的注册模块、会话控制的主进程模块、负责数据接收及转发控制的接收模块、数据发送的发送模块。最后通过实验测试结果分析该算法能够区别的对待不同的业务数据,不同业务之间存在大概5ms的时间延时,保证了实时性较强的数据优先得到转发。
【关键词】：移动通信 服务质量管理 资源调度算法 延时 吞吐量
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-21
• 1.1 LTE背景10-13
• 1.2 LTE性能优点13-17
• 1.2.1 LTE的主要核心技术分析13-16
• 1.2.2 LTE主要技术优势分析16-17
• 1.3 LTE当前发展状况及问题分析17-19
• 1.3.1 当前状况分析17-18
• 1.3.2 目前问题分析18-19
• 1.4 论文工作安排19-21
• 第2章 QoS管理原理及资源调度算法分析21-33
• 2.1 QoS参数模型21-23
• 2.2 LTE承载23-25
• 2.3 几种资源调度算法分析25-32
• 2.3.1 轮询调度算法25-27
• 2.3.2 公平吞吐量算法27-29
• 2.3.3 漏桶算法(Leaky Bucket)29-31
• 2.3.4 令牌桶算法31-32
• 2.4 本章总结32-33
• 第3章 QoS管理结合令牌桶算法设计33-39
• 3.1 epoll机制分析33-34
• 3.2 调度队列排序方式研究34-35
• 3.3 令牌桶算法的实现方式比较35-37
• 3.4 QoS管理结合令牌桶算法设计37-38
• 3.5 本章总结38-39
• 第4章 系统各模块实现39-61
• 4.0 实验环境及系统架构说明39-40
• 4.1 开户模块40-42
• 4.2 附着模块42-46
• 4.3 主进程模块46-49
• 4.4 数据接收模块49-53
• 4.5 数据转发模块53-56
• 4.6 终端模块56-59
• 4.6.1 开机附着模块56-57
• 4.6.2 功能选择模块57
• 4.6.3 语音业务模块57-59
• 4.6.4 短信业务模块59
• 4.7 本章总结59-61
• 第5章 实验结果分析61-66
• 5.1 终端附着结果61-62
• 5.2 系统业务结果打印62-63
• 5.3 实验数据转发延时63-65
• 5.3.1 单独业务延时63-64
• 5.3.2 不同业务数据转发延时64
• 5.3.3 不同用户优先级数据转发延时64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 攻读学位期间取得学术成果70

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本文编号：550071