LTE系统下行基于调度度量值的资源分配方案

在多业务的正交频分多址(OFDMA)蜂窝系统中,为改善小区整体的吞吐量并提高多用户之间传输数据的公平性,提出一种基于最优调度优先级进行资源块分配的长期演进项目(LTE)下行分配方案。打破传统资源分配过程中顺序分配资源的束缚,将用户与资源块(RB)配对,优先把服务质量最好的RB资源分配给相应的用户,尽量保证用户在各自有利的信道上传输数据。仿真结果表明,该方案在不增大丢包率的前提下,有效提高了系统的吞吐量和公平性指数,对LTE下行链路是一个很好的选择。     

基于随机网络演算的LTE网络端到端时延分析

长期演进计划LTE(Long Term Evolution)由第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation PartnershipProject,3GPP)提出,是下一代高速无线网络通信的重要标准.LTE网络中的数据传输性能评价是学术界与工业界重要问题.但是,无线信道的时变性使得LTE网络中性能评价的复杂度大大增加.文中利用随机网络演算对LTE网络中不同数据流的到达和服务进行建模,建立了对LTE网络进行数据传输时端到端(End-to-End,E2E)时延分析的框架,并通过数值分析验证了所建立框架的有效性.     

LTE系统确认模式的设计与一致性测试*

为提高数据链路的可靠性,根据3GPP最新发布的标准,研究了AM传输模式的运行原理与实现机制,通过SDL和TYCN的协仿真进行协议一致性测试.测试结果表明该方案能较好地执行AM的相关功能,具有一定的实用价值.     

Shapley值的LTE系统下行QoS感知资源调度

针对长期演进（Long Term Evolution,LTE）系统下行链路多用户业务传输过程中实时（Real-Time,RT）业务与非实时（Non-Real-Time,NRT）业务传输性能需求问题,提出一种基于合作博弈论Shapley值的信道资源初始控制方法。该方法在MAC（Media Access Control）层根据业务传输数据量大小来计算联盟边界贡献值,然后利用Shapley值来计算各业务占用的信道资源,再根据所分配的信道资源进行RB（Resource Block）调度。链路仿真表明,该方法在保证各业务时延与丢包率的基础上,提升了非实时业务的传输性能,在用户数量从5变化到50的条件下,对比DPVT-MLWDF（Delay Priority Virtual Token-Modified Largest Weighted Delay First）算法,非实时业务的吞吐量平均增加了38.05%,公平性提升了12.51%。实验结果表明,所提出的区分业务的信道资源控制方法在多用户业务条件下保证了实时业务传输性能,提升了非实时业务的吞吐量及公平性,明显优于对比算法。     

一种LTE系统中计算CFI值的方法*

重点研究了LTE系统中存在承载PDCCH(physical downlink control channel,物理下行控制信道)传输的信息冗余和PDCCH盲检效率较低的问题,提出了一种改进的计算CFI值的方法。该方法按照速率匹配值的降序为各个PDCCH分配1/2/4/8个CCE(control channel element,控制信道元素),再复用各个PDCCH。仿真结果表明该方法能够有效地消除冗余信息,减少PDCCH盲检的平均次数。     

LTE系统自适应软频率复用技术研究

提高小区边缘用户性能是蜂窝移动通信系统的经典难题.下一代蜂窝移动通信系统3GPP LTE通过有效的小区间干扰协调以及频率资源分配来改善小区边缘用户性能.提出一种自适应软频率复用算法,根据系统负载情况自适应地为各小区分配主、副载波及其发射功率,在实现系统吞吐量优化的同时保证小区中心和边缘区域速率需求.算法首先通过穷尽搜索和贪婪递减策略,获得单小区最优资源分配,然后在不同小区间迭代执行单小区算法直到系统吞吐量不变为止.仿真结果表明,算法通过多次迭代后,系统吞吐量保持不变并输出一种优化的资源分配方案.与同类频率分配算法相比,可以有效提升小区边缘用户的吞吐量,同时获得更高的系统容量,更适用于高速率的LTE系统.     

Control of Non-Deterministic Systems With μ-Calculus Specifications Using Quotienting

The supervisory control problem for discrete event system(DES) under control involves identifying the supervisor, if one exists, which, when synchronously composed with the DES,results in a system that conforms to the control specification. In this context, we consider a non-deterministic DES under complete observation and control specification expressed in action-based propositional μ-calculus. The key to our solution is the process of quotienting the control specification against the plan resulting in a new μ-calculus formula such that a model for the formula is the supervisor. Thus the task of control synthesis is reduced a problem of μ-calculus satisfiability. In contrast to the existing μ-calculus quotienting-based techniques that are developed in deterministic setting, our quotienting rules can handle nondeterminism in the plant models. Another distinguishing feature of our technique is that while existing techniques use a separate μ-calculus formula to describe the controllability constraint(that uncontrollable events of plants are never disabled by a supervisor), we absorb this constraint as part of quotienting which allows us to directly capture more general state-dependent controllability constraints. Finally, we develop a tableau-based technique for verifying satisfiability of quotiented formula and model generation. The runtime for the technique is exponential in terms of the size of the plan and the control specification. A better complexity result that is polynomial to plant size and exponential to specification size is obtained when the controllability property is state-independent. A prototype implementation in a tabled logic programming language as well as some experimental results are presented.     

一种开放混合实时系统的开放自适应调度算法

开放计算环境下的实时与非实时任务不确定并发,以及多种实时约束混合的复杂约束系统,即开放混合实时系统的需求越来越广泛.通过引入接收控制、调度服务器、自适应调节机制,提出一种开放环境下的自适应实时系统调度架构--OARtS(open adaptive real-time scheduling).它能适应开放计算环境的不确定性,有控制地接受实时任务运行;可根据系统空闲计算带宽变化,自适应地调节任务的实时等级,使得系统运行在最优的实时性能上;对于软实时任务,可根据其计算带宽需求变化,自适应地调节其计算带宽分配,以适应任务执行时间时变引起的实时不确定性.     

长期演进系统基于加权平均时延的下行资源调度

针对长期演进（LTE）移动通信系统下行链路传输中多用户的实时（RT）与非实时（NRT）业务传输性能需求问题，提出一种基于用户加权平均时延的改进型的最大加权延时优先（MLWDF）资源调度算法。该算法在考虑信道感知与用户服务质量（QoS）感知的基础上引入反映用户缓冲区状态的加权平均时延因子，该因子通过用户缓冲区中待传输数据与已发送数据的平均时延均衡得到，使具有较大时延和业务量的实时业务优先调度，提升了用户的性能体验。理论分析与链路仿真表明，提出算法在保证各业务时延及公平性的基础上，提升了实时业务的QoS性能，在用户数量达到50的条件下，对比MLWDF算法实时业务的丢包率降低了53.2%，其用户平均吞吐量提升了44.7%，虽牺牲了非实时业务的吞吐量，但仍优于VT-MLWDF算法。实验结果表明，所提算法在多用户多业务传输条件下提升了实时业务的传输性能，并在QoS性能上明显优于对比算法。     

一种提供延迟保证的多级FIFS队列包调度算法

包调度算法是提供服务质量保证的一个重要部分.传统的每流区分的包调度方法通常不能支持较好的扩展性,不适应当前网络带宽的迅速增长.而非每流区分的方法又不能提供每流的服务保证.动态包状态(dynamic packet state,简称DPS)方法提供了一种在无须维护每流状态下提供保证服务的方法,该方法在保证服务质量的同时大大提高了扩展性.但是它仍然需要每包的调度,其复杂度和包的数量有关.在DPS的基础上提出了一种用多级FIFS队列提供延迟保证的包调度算法,并给出了该算法实现服务保证的约束条件.理论分析和仿真实验结果都表明:该算法可以实现常数时间的包调度复杂性,同时具有和DPS同样的延迟性能.     

NRAM：一种基于微观经济学的网络资源分配方法

本文基于微观经济学原理,提出一种网络资源分配模型NRAM。模型综合考虑平均延时和丢失率两种服务质量因素。并通过对业务类最大活跃会话参数的调整,为各业务类提供服务质量保证。     

基于LTE下行多业务传输QoS保证的跨层调度算法

众多资源分配的调度算法中, 有区别地实现不同业务QoS要求的调度策略研究不多。针对此问题, 通过将不同QoS等级和要求加入到调度策略的影响因素中, 提出了一种适用于LTE下行多业务传输的多目标跨层分组调度算法, 并设计了一个用户满意度函数, 用来评价分组调度算法的综合性能。对该算法性能进行了仿真验证, 并同PF算法仿真结果进行比较与分析, 表明该算法能够满足不同业务的QoS要求, 综合性能优于PF算法。     

具有QoS保证的服务资源联合分配与管理

提出一种具有QoS保证的资源管理系统架构,理论分析表明,该系统架构能够较好地适应资源的动态性;其次将服务资源联合分配问题归化为MMKP(multiple-choice multiple-dimension knapsack problem)问题,并提出两种资源联合分配算法:最优解算法RA_BBLP和启发式算法RA_MHEU,实验结果表明,RA_BBLP保证求得最优解,可作为其他算法的参照系,而RA_MHEU收敛速度极快且所求出的解集接近最优,是一种理想的资源联合分配 算法.     

A TQM-Based Approach to QoS Management

Total Quality Management (TQM) is one of the most interesting and effective concepts of management. Although, as of today, it has been extensively applied to manufacturing and industrial sectors, TQM principles have not received wide acceptance in the area of Telecommunications Network and Service Management. Application of those principles in Telecommunications can be facilitated by employing pertinent techniques and tools. This paper focuses on aspects of the performance management of Telecommunications Networks and Services. As basic quality control mechanisms, two versions of a Dynamic Scaling Service (DSS) are used to regulate the end-user perceived quality: a Crisp DSS and a Fuzzy Logic DSS. A quality-oriented user behavior model is built and a comparative study between the different quality control schemes is presented. Concluding, the paper delineates the scope of TQM with respect to QoS management in telecommunications.     

可信可控网络中的QoS 资源控制模型

基于前期工作——可信可控网络体系结构TCNA(trustworthy and controllable network architecture),提出了一种QoS资源控制模型(resource control model for QoS,简称RCMQ).该模型从网络可控角度将QoS控制分为4层:QoS决策层面、QoS观测层面、QoS接口层面和QoS资源层面,模型部署包括独立集中的域内控制和一致性分布式控制.RCMQ模型闭环控制结构保证了QoS控制的有效性,而独立集中的QoS决策层面使得模型具有可扩展性.最后,通过仿真实验验证了RCMQ资源控制模型与InterServ模型相比,能够提供更为稳定的QoS传输,并且极大地减少了QoS状态维护,同时也从侧面说明可信可控网络体系比传统TCP/IP网络具有更高的可控性.     

基于LSTM的集群用户作业执行时间预测模型

为提升服务质量,数据中心需要确保在规定的截止时间前完成用户作业,因此必须根据实时的系统资源对作业进行有效的调度。提出了一种作业调度算法,根据预测的作业执行时间进行批作业调度,以最小化批作业的完成时间。作业执行时间预测模型基于长短期记忆LSTM网络,根据用户作业类型、作业量、作业需要的CPU核数和内存数量,以及作业需要的资源在系统总资源中的占比,对用户作业的执行时间进行预测。预测结果用于判断集群是否有能力按时完成用户作业,同时为合理安排各作业的执行顺序提供依据。通过实验确定了影响LSTM时间预测模型性能的各超参数取值,如迭代次数、学习率和网络层数等。实验表明,与SVR模型、ARIMA模型和BP模型相比,基于LSTM的作业执行时间预测模型的决定系数R²分别有2.97%,2.34%和5.66%的提升效果,且预测的平均误差仅为0.78%。     

基于非支配排序差异演化的应急资源多目标分配算法

应急资源分配（Emergency resource allocation,ERA）是灾害应急管理中的核心环节,主要研究如何高效合理地把各储备点的应急救援物资分配给各发放点.然而,在大规模突发灾害发生后,每个发放点极可能会同时向多个储备点请求多种救援物资,从而带来潜在的应急资源冲突.为此,本文首先构建了考虑应急资源冲突消解的多储备点、多发放点、多种救援物资的应急资源多目标优化模型,并提出了一种基于非支配排序差异演化和编码修正机制的应急资源多目标分配算法.对比实验结果表明,该算法在大规模样本下能够从全局角度同时给出多个发放点的应急资源分配方案,有效实现多个储备点同时为多个发放点协同配备应急资源,而且不会产生任何应急资源冲突,为解决应急资源受限情况下的大规模应急资源分配问题提供了一个有益的尝试.     

一种基于业务生成图的Web服务工作流构造方法

针对互联网中Web服务具有动态变化且迅速增长的特点,提出了一种面向用户需求的服务工作流构造模型.该模型将功能相同或相似的服务聚集成一类服务集合,每类服务集合采用生成树的方式组织,并依据工作流的业务逻辑关系形成业务生成图;同时,在重定义粒子群算法的位置、速度、加/减法和乘法的基础上,结合遗传算法中的交叉、变异操作,设计了基于混合粒子群的QoS(quality of service)调度方法,保证在可选服务不断增长时能够满足用户的个性化需求.实验结果表明,该模型能够有效地屏蔽组成工作流的Web服务物理上的变化与差异,较好地组合了Internet中的Web服务资源,适合于虚拟计算环境的应用要求.     

Adaptive QoS Control Based on Benefit Optimization for Video Servers Providing Differentiated Services

We propose and analyze quality of service (QoS) control algorithms for video servers designed to provide differentiated video streaming services. The design concepts are based on resource reservation and benefit optimization so that resources are reserved dynamically and adaptively for different QoS levels in response to the changing workload of the system, with the objective of maximizing the benefit throughput obtainable by the system. We analyze the benefit throughput obtainable by the system for a baseline algorithm for which the QoS levels of admitted users are not changed during the service lifetime and a greedy algorithm that may raise QoS levels of admitted users due to resources being free from departure events. We validate the design of these two QoS control algorithms via a detailed simulation study.     

LTE网络中具备QoS保障的动态负载均衡算法

研究了3GPPLTE网络中考虑不同服务质量(quality-of-service,QoS)要求的动态负载均衡算法.小区间的负载不均衡对于不同QoS要求用户有不同负面影响.对于有保障速率要求的用户,负载不均衡会导致较高的新呼叫阻塞率;而对于那些没有速率要求的用户,负载不均衡会导致繁忙小区中边缘用户过于恶化的吞吐量.全网中这两类用户的负载均衡问题紧密耦合,难以用一个统一的目标函数来分析研究.因此提出一个相应的多目标优化问题,其目标函数分别是针对全网内有QoS要求用户的负载均衡指示函数和针对全网内没有QoS要求用户的总效用函数,限制条件为实际小区物理资源和用户QoS要求.对该问题的复杂度进行了分析后,提出了一个实时的低复杂度低开销的分布式负载均衡算法结构,包括QoS保障的混合调度,QoS感知的负载均衡切换和呼叫准入控制.最后,系统级仿真结果显示提出的全新的负载均衡算法结构达到了较好的负载均衡效果,可以显著降低有QoS要求用户的新呼叫阻塞率,同时以略微损失全网无QoS要求用户总吞吐量的代价大幅提升繁忙小区中边缘用户的实际吞吐量.