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研究生:陳冠良
研究生(外文):Guan-Liang Chen
論文名稱:在WiMAX 802.16j多躍網路中研發具服務品質保證及低成本之Relay佈建技術
論文名稱(外文):Cost-Effective and QoS Guaranteed Relay Placement Mechanism for WiMAX 802.16j Multi-hop Relay Networks
指導教授:黃心嘉
口試委員:張志勇洪麗玲黃心嘉
口試日期:2014-07-18
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:資訊工程學系資訊網路與通訊碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:55
中文關鍵詞:網路延遲調變技術多躍傳輸服務品質中繼站全球互通微波存取
外文關鍵詞:LatencyModulationMulti-hop TransmissionQuality of ServiceRelay StationWiMAX
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無線寬頻網路中,單憑佈建基地台(Base Station, BS)以滿足使用者的傳輸要求,將耗費大量的建置成本。因此,若能以佈建成本較低的中繼站(Relay Station, RS)取代上述之基地台佈建作業,除了可大幅降低網路整體的佈建成本外,亦能提昇網路整體的傳輸吞吐量。近年來,雖有眾多WiMAX 802.16j中繼站佈建之相關研究,然而,這些研究僅單純考慮傳輸效能的高低,卻忽略必須遵循IEEE 802.16j訊框架構之規範,以致中繼站佈建後的使用者需求無法確實滿足。本論文主要針對 WiMAX 802.16j 網路,提出一多躍中繼站佈建演算法,不但考慮中繼站佈建位置影響網路傳輸效益的程度,更遵循IEEE 802.16j訊框架構之傳輸規範,評估單一訊框中可安排傳輸的中繼站與使用者數量,以期使用最少數量的中繼站,確實滿足使用者的資料傳輸需求。透過實驗模擬,本論文所提出的多躍中繼站佈建演算法與現有的研究相比,在中繼站佈建數量、使用者需求滿意度、傳輸延遲及網路吞吐量各方面,皆有較優越的效能展現。

In wireless broadband networks, only deployment a base station (BS) in order to satisfy all users’ transmission requirements, will spend a lot of build costs.
To reduce the cost of deploying BSs, the relay station (RS) interconnected between the BS and MSs (or SSs) is proposed in the new version of IEEE 802.16j standard.
In recent years, there has many relay station deployment related studies in IEEE 802.16j, however, these studies simply consider the efficiency of transmission ,not consider the frame structure of IEEE 802.16j, lead to users requirement can not really satisfied after relay station was deployment.
This paper aims WiMAX 802.16j networks, propose a multi-hop relay station placement algorithm, not only consider the location of relay but also follow IEEE 802.16j frame structure of transmission specification, evaluate the number of relay stations and users can transmission in a frame, using the minimum number of relay stations, in order to satisfying all users’ data requirement.
Our performance study compared with existing research, proposed a multi-hop relay station placement algorithm, the number of relay stations , satisfaction of users, transmission delay and throughput has relatively superior performance.


目錄
圖目錄 IV
表目錄 VI
第一章、Introduction 1
第二章、Related Works 5
第三章、Network Environment and Problem Formulation 8
第四章、Cost-Effective Multi-hop Relay Placement (CEMRP) Mechanism 15
4.1 Promising Zone Construction (PZC) Phase 16
4.2 Promising Zone Reduction (PZR) Phase 25
4.3 Minimal Number of RS Allocation (MRA)Phase 27
第五章、Performance Study 31
第六章、Conclusions 40
References 41
附錄—英文論文 44

圖目錄
圖一、基地台(BS)的服務區域分割成子區域A={A1, A2,…,An},每個子區域Ai 的資訊中心點由CPi表示。 10
圖二、BS,RS,MS 經由兩步傳輸及三步傳輸,依照彼此間距離對應表2所採用的傳輸速率。 17
圖三、BS 的服務區依照MCSs不同的距離所劃分出的同心圓。 19
圖四、BS 與 CPi 之間的 promising zone。 20
圖五、Promising Zone Construction Phase 第二個步驟所建立出的第二個交集區。 21
圖六、服務CP3的 promising zone Zi1。 21
圖七、CP3的兩個 promising zone Z31 與Z32。 23
圖八、建立出所有CPS 的promising zone之例子。 23
圖九、Algorithm of Promising Zone Construction Phase。 24
圖十、RS中繼站佈建於Z21與Z31的交集區O2,3內,可降低佈建RS中繼站之硬體成本。 26
圖十一、合併Z21、Z31為Z1M能有效減少promising zone之數量。 26
圖十二、經Promising Zone Reduction Phase 後的802.16j寬頻網路。 27
圖十三、CP1直接由BS服務與RS服務所需傳輸時間之差別。 28
圖十四、CP1、CP5、CP9、CP10的relay benefit分別為80、65、35、40, Tover的值為215個時槽。 30
圖十五、假設之網路環境。 32
圖十六、PZR階段模擬之結果。 33
圖十七、CEMRP演算法之執行結果,實際上佈建4個RS來服務CPs。 34
圖十八、網路中RS的數量與平均資料需求量之關係。 35
圖十九、所提出之CEMRP與其他四種方法的平均傳輸延遲隨著RS數量變動。 36
圖二十、所提出之CEMRP與其他四種方法的Qos需求滿意指數與RS數量之關係。 37
圖二十一、CEMRP與OPT方法在PZC階段計算時間之比較。 38
圖二十二、每個階段所需的RS數量之比較。 39

表目錄
表一、符號定義 11
表二、調變與編碼表格 16
表三、實驗參數 31

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[16]J.M.Chang,C.F.Lai,H.C.Chao,and J.L.Chen,“Optimized Path Selection Mechanism for IEEE 802.16j Multi-Hop Relay Networks,”IEEE International Conference on Communication (IEEE ICC),Jun.2012

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