异构无线网络融合的建模仿真与性能评估.pdf

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1、第35卷第3期华侨大学学报(自然科学版)Vo1．35No．32014年5月JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)May2014文章编号：1000—5013(2014)03—0257-06doi：10．11830／ISSN．1000—5013．2014．03．0257异构无线网络融合的建模仿真与性能评估许晓璐，蒋文贤(华侨大学计算机科学与技术学院，福建厦门361021)摘要：结合IEEE802．16和IEEE802．11标准实现移动互联网的接人，设计一种将WiMAX作

2、为wi—Fi回程支持的异构无线网络融合模型．利用OPNET仿真工具进行建模，采用自相似Pareto分布生成实时、非实时业务的网络流量，并根据不同应用的优先级需求，得出异构无线网络中相应业务的最优配置．分析结果表明：该融合模型与传统模型相比，不仅在实时和非实时业务上的时延抖动和响应时间更优，而且能满足异构无线网络对VoIP，HTTP和FTP等应用的服务质量(QoS)需求．关键词：异构网络；融合模型；WiMAx／Wi-Fi；Pareto分布；服务质量；仿真分析中图分类号：TP393文献标志码：A移动互联网是当前信息

3、技术领域热门话题之一，使得人们可以通过移动终端随时获取互联网服务．Wi—Fi(IEEE802．1le系列标准)和WiMAX(IEEE802．16d系列标准)均旨在提供低成本的、无处不在的无线移动互联网接入．然而，wi—Fi提供100m范围内54Mbit·S的高速数据速率通常用于建筑物内；而WiMAX提供70Mbit·S的高带宽无线回程支持，普遍用于覆盖5km范围的大型户外环境，却在室内环境中易因信号衰退而失效[1]．因此，在众多提供移动互联网接人服务的异构无线网络融合方案中[2]，融合wi—Fi和WiMAX这2

4、种标准技术，用以创建一个完整的无线解决方案，提供移动互联网的接人，自然而然成为其中一种趋势．S．D．Sepehr等_3]调查了作为城域网回程支持的WiMAX的网络性能．S．K．Singh等[4]对比Wi—Fi，WiMAX技术参数，提出基于wi—Fi网络的WiMAX架构并解释了其可能性．A．Kundu等[5]在WiMAX，WLAN及WiMAX-WLAN这3种网络模型中，对比研究不同的音频编解码方式对VoIP性能方面的影响，但没有考虑到WiMAX-WLAN网络中其他业务类型的情况．本文针对融合WiMAX和Wi—Fi

5、无线网络以提供无处不在的移动互联网接人需求，设计了一种将WiMAX作为Wi—Fi回程支持的异构无线网络融合模型，并利用OPNET仿真工具对整个异构无线网络进行建模．采用基于网络自相似业务模型(ON／OFF模型)中的Pareto分布产生业务流量，对实时业务(VoIP业务)和非实时业务(HTTP，FTP业务)进行了仿真．1自相似业务模型自相似性流模型能够比较真实地反映现代网络业务流量的一些宏观观察特性(如长相关性、自相似特性)，成为人们主要研究的一类模型．重尾是指随机变量在超过某个足够大的值时，仍然具有相当大的概率

6、．最典型的重尾分布是Pareto分布．由于Pareto过程本身具有的自相似性，所以可以利用它建模网络自相似业务，从而仿真实现数据业务．Pareto分布的概率密度函数[6]为9一㈣．，式(1)中：n是Pareto分布的位置参数；是Pareto分布的形状参数．产生Pareto分布的方法[6]为收稿日期：2013-06-12通信作者：蒋文贤(1974一)，男，副教授，主要从事三网融合、服务质量的研究．E-mail：jwx@hqu．edu．cn．基金项目：福建省工业科技计划重点项目(2014H01010199)260华

7、侨大学学报(自然科学版)tO，Gamma，Erlang这3种重尾分布，设置相同的位置参o。数和形状参数，生成的业务流量(Q)仿真结果，如图4所350示．从图4可以看出：比起其他2种分布，在具备重尾特300性的同时，Pareto分布具有较好的数据突发性，更接近250于真实网络流量特性．主o。5．2融合模型与传统模型的性能比较㈨传统模型通常建模了WiMAX，wi—Fi两部分网络，⋯利用路由器将wiMAXBS与Wi-FiAP进行连接，并没有文中所提融合模型的业务流类型映射机制以保障业务的QoS需求．在OPNET中建立

8、这2种模型，配置0200400600800100012O0t／sVoIP，HTTP业务，对比实验结果如图5，6所示．图4重尾函数性能仿真比较从图5可知：在VoIP数据包端到端时延()方Fig．4Comparisonofheavy-tailed面，融合模型几乎为0，传统模型高达6S．从图6可知：functionperformancesimulation在HTTP页面响应时间(nvrp)方