The fuzzy-controller for WiMAX networks

Abstract

WiMAX — це широкосмугова бездротова технологія «останньої милі», що забезпечує високі швидкості на великих відстанях і пропонує велику гнучкість. Планування в WiMAX стало одним із найважливіших завдань, оскільки воно відповідає за розподіл наявних ресурсів між користувачами. Високий рівень якості обслуговування та підтримки планування є однією з найцікавіших особливостей стандарту WiMAX. У сучасних телекомунікаційних мережах широко використовуються методи керування доступом, оскільки застосування таких пристроїв замість традиційних дає змогу підвищити точність і надійність керування. Нечіткі системи замінили традиційні методи в багатьох інженерних застосуваннях, особливо в системах керування. У статті запропоновано використовувати нечіткий контролер для керування доступом у мережах WiMAX, що дає змогу уникнути перевантажень у мережах. Основною метою роботи є реалізація стандарту WiMAX з використанням динамічного планувальника пріоритетів на основі нечіткої логіки. Пропонується використовувати нечіткий контролер із трьома вхідними та однією вихідною лінгвістичними змінними. Вхідними лінгвістичними змінними контролера є час очікування, довжина черги та розмір пакета, а вихідною змінною — пріоритет. Розроблено структурну схему нечіткого контролера. Визначено лінгвістичні змінні, терми та функції належності для вхідних і вихідних величин. Лінгвістична змінна «час очікування» має три терми: малий, середній, великий. Лінгвістична змінна «довжина черги» має три терми: коротка, середня, довга. Лінгвістична змінна «розмір пакета» має три терми: малий, середній, великий. Розроблено базу правил, що складається з двадцяти семи правил. Нечіткий контролер змодельовано в Matlab 6.5. Результати моделювання підтверджують точність і надійність моделі нечіткого контролера.

WiMAX is a broadband wireless last mile technology providing high speeds for long distances and offering great flexibility. Scheduling in WiMAX became one of the most important tasks, because it is responsible for distributing available resources among users. A high level of quality of service and scheduling support is one of the most interesting features of the WiMAX standard. In modern telecommunication networks the access control techniques are widely used. That is because using such devices instead of traditional ones permits to increase accuracy and reliability of control. Fuzzy systems have replaced conventional techniques in many engineering applications, especially in control systems. In the article it is suggested to use a fuzzy controller for access control in WiMAX networks that allows avoiding congestion in networks. The main objective of this work is providing an implementation of the WiMAX standard using the dynamic fuzzy logic based priority scheduler. We propose to use a fuzzy controller having three input and one output linguistic variables. Input linguistic variables of the controller are waiting time, queue length and packet size, its output variable is priority. A block diagram of the fuzzy controller was developed. Linguistic variables, terms and membership functions for input and output values have been defined. The Waiting time linguistic variable has three terms: low, medium, high. The Queue length linguistic variable has three terms: short, medium, long. The Packet size linguistic variable has three terms: small, medium, large. The rules base consisting of twenty-seven rules has been developed. The fuzzy controller has been simulated using Matlab 6.5. Results of the simulation prove the accuracy and reliability of the fuzzycontroller’s model.