高QoE的低时延智能网络数据传输调度算法

面向低时延、稳定传输、高用户体验质量(quality of experience, QoE)的网络实时传输需求场景,提出一种低时延智能网络数据传输调度算法。该算法由数据块排队控制策略和拥塞控制策略两部分组成。数据排队控制策略提出了综合数据块的创建时间和有效时限(effective time)的性价比模型,有效地解决了传输时间约束下的信息传输不均衡问题;拥塞控制策略提出了基于使用耿贝尔分布(Gumbel distribution)采样重参数化与混合经验优先级模型改进后的深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient, DDPG)方法,解决了深度确定性策略梯度不适用于离散网络动作空间拥塞控制的问题,并通过学习自适应调整发送参数显著提升了网络拥塞控制质量。实验结果表明,实时传输场景下使用本文提出的排队算法能够有效提升QoE,采用改进后的DDPG进行拥塞控制能大幅降低传输时延。同样场景下,将提出的智能网络数据传输调度算法与排队策略及拥塞控制策略相结合,与传统的网络数据传输调度算法相比,能够更好地兼顾低时延和稳定传输,提供更高的数据传输质量。     

一种低能耗低时延的睡眠调度算法

根据最大独立集和首次适应算法,设计了一种基于牡丹树的数据聚合算法.在基于牡丹树的数据聚合算法的基础上,采用时分复用方法,在聚合周期时隙内引入低能耗的睡眠调度的概念,从很大程度上减少了数据传输量,降低了网络聚合时延,实现了低能耗的数据聚合.实验与仿真结果表明,新算法有效地降低了网络能耗,延长了网络生命周期,减少了网络时延消耗.     

低复杂度和低译码时延TPC迭代译码算法

现有的TPC串行迭代译码结构复杂度相对较高,译码时延较大,而低译码延时的Argon并行迭代译码结构则与串行结构相比有一定的性能损失。针对这些问题,本文提出了一种并行改进迭代译码结构。使用该改进并行迭代译码结构能够达到和串行结构相同的译码性能,并且译码时延降低为串行结构的一半。为了进一步降低译码复杂度和译码时延,在低可信度码元的搜索,候选码字欧氏距离的计算以及似然码字和竞争码字的搜索方面进一步作了优化。其中在欧氏距离的计算中采用格雷编码的测试图样,较大的减少了译码复杂度。最后完成了TPC译码并行改进结构的硬件实现,实测表明4次迭代的TPC译码器可以达到28Mbps的译码速度。     

能量捕获无线感知网络低时延数据收集策略

能量捕获无线传感器网络（Ｅｎｅｒｇｙ－ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ,ＥＨ－ＷＳＮ）的节点可 以从环境中捕获能量．目前,ＥＨ－ＷＳＮ节点所捕获的能量与维持其正常工作（例如感测、计算和数 据通信）所需能耗之间存在着较大缺口．节点常因能量不足需要捕获能量而停止数据转发工作,从 而导致数据收集时延增大．因此,为ＥＨ－ＷＳＮ设计一个低时延的数据收集策略是极为重要．对无 线链路定义了能够反映能量捕获功率、能量捕获时长和剩余能量的权值,并利用之提出数据收集树 构建算法,让具有较小权值的链路优先加入到数据收集树;提出了低时延数据收集策略,使得ＥＨＷＳＮ 的节点利用所构建的数据收集树传递数据．仿真结果表明：所提出的低时延数据收集策略在 数据收集时延方面优于已有方案．     

利用时延特性的模糊TCP拥塞控制算法

提出了一种基于时延的模糊控制TCP拥塞控制算法(DFCC),采用当前RTT变化和历史变化相结合的方法,通过一个模糊控制器调节CWND,从而对网络拥塞情况有了更好的估计和反应,有效解决了突发拥塞降低吞吐量的问题。仿真试验表明,改进的算法更加准确地监测到网络拥塞,提高了网络的吞吐量。     

面向H.264/AVC的低时延码率控制算法

为降低传输系统延迟,并满足实时的要求,提出了一种面向H.264/AVC的低时延码率控制算法。该算法基于H.264/AVC编码标准的特性,进行分层的精细化码率控制,并综合了基于图像复杂度分析的前向码率控制技术和基于缓冲区容量反馈的后向码率控制技术。仿真结果表明,与传统JVT-H017算法相比,该算法可有效减少跳帧次数、降低时延、提高视频通信的时效性;同时较好地保持图像编码质量,其PSNR仅下降约0.1 dB。该算法运算量小,易于工程实现。     

认知无线电最短传输时延路由算法

针对传统路由协议在认知网络中存在的缺陷,提出了一种基于最短传输时延的路由算法(SDCR)．SDCR综合考虑认知网络特性,通过计算给定数据包的链路传输时延,并将此传输时延作为链路的边权值,利用经典的迪克斯屈拉算法找出传输时延最短的路由．仿真分析表明,SDCR具有比传统路由协议更短的端到端时延．     

基于帧服务时延的拥塞控制算法

针对无线传感器网络介质访问控制(MAC)层存在的拥塞问题,提出一种拥塞控制算法。利用IEEE802.15.4协议MAC层帧服务时延对拥塞指示的有效性,在IEEE802.15.4协议的CSMA/CA算法中增加以帧服务时延为阀值的计时器,并根据计时器的值调整传感器节点的发射速率,可达到对MAC层拥塞进行控制的目的。仿真结果表明,与传统算法相比,网络中有40个节点时,新算法对网络拥塞大约有60%的改善。     

一种编码感知路由低时延数据传输算法

当前的编码感知路由算法在数据包编码时采用基于机会的网络编码策略,不会推迟数据包的转发来等待未来的编码机会,这样会降低网络编码对时延的贡献.为克服以上问题,提出了一种基于缓存管理的编码感知路由低时延数据传输算法.在编码节点,该算法采用基于队列长度的数据包决策策略来替代现有编码感知路由算法中的基于机会的网络编码策略.该算法在数据传输阶段之前引入了网络时延训练阶段,使编码节点获得了基于队列长度策略的最优阈值.仿真结果表明,在网络拥塞的情况下,此算法比传统的基于机会的网络编码策略具有更低的数据包传递时延和数据包丢失率,并且具有更高的吞吐量.     

LTE-A系统中基于资源利用率的时延优先调度算法

针对现有LTE系统中调度算法在吞吐量、公平性及丢包率性能指标上难以取得性能平衡的问题,提出一种改进算法,在考虑用户时延的前提下还考虑了用户对资源块(RB)的利用率,从实际获得速率的角度来更精确描述用户对资源的利用能力,更加合理地分配资源.仿真结果表明,该算法的丢包率性能有很大改进,同时在吞吐量、公平性方面也有着较好表现,实现了良好的综合性能,能够更好地满足用户的QoS需求.     

降低传感器网络数据聚集延迟的近似调度算法

目前在无线传感器网络中,数据聚集大多数采用的都是单信道,导致有很高的延迟.尤其是在高密度无线传感器网络中,数据聚集是一个比较耗时的操作.人们已经证明了最小化数据聚集延迟问题是NP难问题.给出一个新的降低数据聚集延迟的近似算法,其近似比为16,并在理论上证明了该算法的延迟上界是15R+△-15,△是网络的最大度,R是网络半径.相对于现有的算法,该算法理论上具有更小的近似比和时间延迟.模拟结果也说明该算法平均延迟比现有的算法小.     

干扰消除接收机低复杂度低时延方案

干扰消除多用户检测技术复杂度和处理时延均较高,难以有效实施于未来蜂窝移动通信系统的用户端.针对此问题,利用交织区分多址(IDMA)的多址干扰消除原理,提出了一种多址干扰新方案——分组扩频交织分多址(GSID-MA).该方案通过对用户进行合理分组,可有效降低用户接收机的复杂度和处理时延.首先构建出交织扩频多址的系统模型,然后对其系统容量、复杂度、处理时延及误码率性能等进行理论分析与仿真,并对其分组方式和交织器复用等方面进行了初步探讨.分析与仿真表明,在合理的分组方式下GSIDMA的复杂度与处理时延可在IDMA的基础上进一步降低,同时其性能与IDMA接近;该方案的低复杂度、低处理时延特性使其更适于实际应用.     

利用监视雷达实现数据传输

本文论述了利用现有P波段监视雷达进行雷达数据通信的可行性,提出了一种在雷达静止期中进行通信的方案。文中首先从资源共享的角度出发,研究如何最大限度地利用原雷达功能部件,兼容进行通信而又不影响原雷达的探测性能,并从可实现的数据率和通信距离等方面讨论了系统实现的可行性,同时还对通信载波频率选择和调制方式选择做了简要的介绍。文中给出了系统的硬件结构,并对系统应用软件做了扼要的说明。     

一种均衡网络传输功率的移动控制算法

针对均衡网络传输功率时节点移动开销大,算法迭代次数多的问题,提出了一种基于最小连通支配集和Steiner树的移动控制算法.首先计算网络拓扑的骨干节点集,然后根据骨干节点集和临界传输半径建立Steiner树,树中的Steiner点作为节点移动的目的点,最后匹配并移动非骨干节点到Steiner点,实现节点传输功率的均衡.仿真结果表明,与基于最小生成树的PMST-UV算法相比,在相同的网络场景下,本算法节点移动开销小,算法迭代次数少,节点总移动距离降低13%～34%,算法迭代次数减少17%～68%.     

LTE系统中一种低丢包率的实时业务调度算法

为提高LTE系统中实时业务调度算法的系统丢包率性能,且针对时延优先调度(Delay prioritized scheduler,DPS)算法随着用户数目的增多丢包率性能急剧变差、系统吞吐量也较低等问题,本文在DPS算法基础上,提出一种综合考虑用户时延信息和实时下行信道状态信息的改进算法.通过引入信道状态信息,可以有效提高系统吞吐量;通过引入用户时延信息,可以保证用户之间的公平性.仿真结果表明,该算法在保证实时业务服务质量的前提下,取得了系统吞吐量和公平性之间的良好折中,同时可以获得更低的丢包率性能.     

传输时延和数据包丢失的网络化系统预测控制

针对具有传输时延和数据包丢失的网络化系统研究了有约束模型预测控制问题。考虑网络控制系统中同时存在时延和丢包的情况,给定时延和丢包的上界值,用预测控制器产生的对应时刻的控制输入补偿网络时延和数据包丢失,通过建立时延状态矩阵将系统模型进行分类并视为切换系统,并通过构造切换Lyapunov函数证明了切换系统的稳定性。为了在提高系统性能的基础上减少计算量,利用部分滚动优化方法进行控制器设计,给出了性能指标的上界和系统渐进稳定的充分条件,通过在线求解LMI问题得到状态反馈控制律。仿真研究验证了该方法的有效性。     

A rate based congestion control algorithm in networks with coexisting unicast and multicast sessions

The optimal rate control problem in networks with unicast and multirate multicast sessions is investigated. A penalty function approach is used to solve a convex program formulation of this problem, and then a heuristic rate control algorithm is derived. The algorithm is distributed, and suitable both for source-driven unicast sessions and receiver-driven multicast sessions. To obtain practical viability, the computational burden on core routers as well as end-hosts is kept very low, also is the overhead of network congestion feedback. Simulation results show that the algorithm guarantees TCP (Transmission Control Protocol)-based unicast sessions coexisting with multirate multicast sessions in a fair and friendly manner. It is also shown that various fairness criteria of resource allocation could be achieved by choosing appropriate utility functions, and resource-utilizing efficiencies would be likewise different.     

无线显示适配器码率控制算法与FPGA实现

对无线视频数据流的码率可变性、无线信道的高误码率引起的传输问题,提出了一种基于H．264码率控制技术草案JVT—H017的信道信源联合码率控制算法;结合无线信道状态和图像复杂度的预测,建立了有效的码率控制模型;在实际应用中,依靠降低计算复杂度,保证了实时性传输,同时保证一定的视频质量,实现帧层和宏块层的控制,并完成了算法的FPGA硬件设计。实验结果显示,在工作主频28．1MHz下,消耗逻辑门数约为4．8万门,可实时控制编码器编码,用于无线显示适配器。