URLLC业务概率时延约束及资源预留的分析与研究

分析了第5代移动通信系统（5G）中超可靠低时延通信（URLLC）业务与增强移动带宽（eMBB）业务共存时,资源预留分配策略对URLLC业务的时延保障程度以及对eMBB业务服务质量的影响程度.基于随机网络演算分析理论,推导了满足URLLC业务概率时延约束要求的前提下所需的资源预留比例,即满足URLLC业务时延要求的最小门限值.此外,分析了eMBB业务的时延性能.研究结果表明,在系统总资源固定的情况下,为URLLC业务预留一定比例的资源后,eMBB业务的时延分布会受到一定程度的影响,其时延分布的恶化程度与资源预留比例密切相关.     

eMBB和URLLC业务共存场景下的资源分配算法

研究增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband, eMBB)和超可靠低时延通信(Ultra-reliable Low-latency Communications, URLLC)的资源分配问题。给URLLC业务提供频谱接入的同时,为了减少对现有eMBB业务的干预,解决URLLC和eMBB业务之间的资源分配问题,在两者组成的无线系统中,提出一种罚函数算法,引入惩罚项将约束最优化问题转换为对一系列无约束最优化问题的求解。仿真实验结果表明,在满足URLLC业务时延和可靠性约束的前提下,提出算法能保持较高的eMBB业务数据传输速率。     

基于模糊逻辑的eMBB/URLLC复用机制选择算法

增强移动宽带（eMBB）与超可靠低时延通信（URLLC）业务的共存部署是第5代移动通信系统演进中的一项重要内容.现有的下行复用机制包括资源预留和穿刺抢占2种方法,两者的特点和性能不同.为了综合2种机制的优点,实现系统整体性能的提升,提出了一种基于模糊逻辑的复用机制选择算法,能够依据URLLC业务的特征,在资源预留和穿刺抢占2种机制中进行择优选择.仿真结果表明,引入择优选择算法后,URLLC业务的队列时延降低了近50%,与此同时,与URLLC业务复用导致的eMBB业务吞吐量的降低不超过4%.     

时延QoS约束下的混合业务带宽补偿算法

为简化带宽分配流程,提高带宽资源利用率,提出了一种基于有效带宽和有效容量的带宽补偿算法。针对通信网络中混合业务到达的场景,设计了带宽补偿服务机制,建立了多业务到达、随机补偿服务的网络队列系统并进行分析。模型中,采用不同随机过程的聚合描述混合业务的到达过程,带宽补偿服务过程由基本服务和随机补偿服务组成。研究评估了时延QoS(Quality of service)约束下混合业务的带宽需求,并进一步推导了保障QoS所需的补偿带宽和补偿概率。通过Matlab仿真验证了提出的带宽补偿算法可以保障时延QoS要求,并分析了时延QoS参数、到达过程参数对补偿算法的影响。     

蓝牙微微网内多优先级业务动态带宽分配算法

针对蓝牙网内存在多种类型业务的调度问题,提出了一种蓝牙微微网内多优先级业务动态带宽分配(Multi-priority bandwidth allocation,MPBA)算法。MPBA算法通过估计高优先级链路的数据到达速率和所选择发送分组的类型推导出每条链路的最佳轮询间隔,通过比较每条高优先级链路的时隙计数器是否达到自身的最佳轮询间隔决定是否调度该链路。仿真结果表明,MPBA算法能够很好地保证高优先级业务的带宽需求,而且有较高的信道资源利用率和较低的调度时延。     

基于标识支持区分QoS的CICQ调度机制

为了在高速环境下对不同业务提供更好的区分服务质量QoS(quality of service)保障,将标识的概念引入交换结构,提出一种基于标识支持区分QoS的CICQ(combined input and cross-point queued)调度机制.该机制采用基于标识和预约带宽约束的流控机制,以业务类为单位管理网络数据流,保证了交换对高层不同业务类的有效支持,理论分析和仿真实验一致.这表明该机制具有良好的时延性能,在过载情况下根据预定带宽分配输出链路带宽,保持了各业务类的相对公平性.     

IEEE802.16网络动态自适应区分服务算法

针对IEEE802.16MAC协议中的调度机制不能提供流媒体业务区分服务的问题,提出了一种基于服务类别优先级的链路带宽自适应分配调度PDA-DFPQ算法。该算法分为两级调度架构,第一级是不同业务间的调度,采用服务质量优先级策略,高优先级服务类分配合适的带宽,以保障实时业务对最大时延限定的要求;第二级是同种业务内的调度,采用自适应调整机制,根据队列长度和分组数动态设置权值系数,以保障不同用户对公平性和非实时业务对吞吐量的要求。仿真结果表明:与DRR和RED-DFPQ算法相比较,改进的一级调度算法能降低时延,解决实时性问题;改进的二级调度算法能均衡用户速率,提高网络吞吐量和公平性,解决突发性问题。     

采用Benders分解的5G核心网用户面动态部署算法

为了应对5G网络时变的数据流量负载，同时满足5G低时延业务需求，提出基于Benders分解的用户面功能(UPF)部署与流量调度多阶段规划算法，以实现边缘网络环境下5G核心网用户面的动态部署.以最小化边缘服务器能耗、UPF部署成本及用户面数据时延为目标，考虑部署决策的延迟影响，建立UPF部署和流量调度多阶段规划模型.用Benders分解算法，将模型分解为UPF部署主问题和一系列流量调度子问题，交替迭代求解主问题和子问题，以获得最优的UPF部署和流量调度.仿真结果表明，所提算法在保证求解精度的同时具有较快的收敛速度；与逐阶段求解方法和基于马尔可夫决策过程(MDP)的启发式算法相比，所提算法分别节省了10.4%和5.1%的总运营成本.     

反馈控制的优先级队列公平调度算法

为了支持家庭网络中多业务的要求，本文在支持多优先级队列调度算法的基础上令服务时间配额(服务率)随缓冲队列长度而变化，提出了一种基于反馈控制的服务时间自适应分配的队列公平调度算法，仿真结果表明该算法有效地改善了家庭网络中多优先级缓冲队列的平均时延和服务特性，并具有良好的自适应性。     

蜂窝系统上行的多业务智能接纳控制方法

为满足下一代网络接入业务多样化的需求,提出了一种基于蜂窝网上行的多业务智能接纳(ICAC)方法.该方法通过统计语音业务的业务量,对下一时间段进行业务预测并分配相应的接入资源;对于数据业务,运用模糊逻辑对用户分配带宽资源.仿真结果表明,对于动态变化的业务流,该方法可有效降低语音业务掉话率和呼损率,减少数据业务接入的等待时延.     

一种竞拍机制下的低时延服务功能链部署算法

为满足新兴网络业务日益增长的低时延服务需求,同时考虑到网络服务建设过程中愈来愈高的成本问题,提出一种资源高效的时延敏感型服务功能链的部署算法.首先,基于资源优化模型的路径发现模块获取当前虚拟网络中满足服务请求的全部备选路径.其次,竞争拍卖模块基于路径的时延表现和资源配置对备选路径进行估价排序,通过竞拍流程平衡服务请求的...     

码域发送参考脉冲超宽带系统的多路并行传输方法

网络多媒体业务的不断发展迫使网络核心节点能够支持组播交换技术。分析了现有组播交换调度算法的优缺点,基于带缓存交叉开关交换结构探讨了组播调度的公平性问题,提出了一种能够为组播业务提供公平服务的分层混合调度算法—MSHF(Multicast Stratified and Hybrid Fair Scheduling)。MSHF采用分层和混合化的公平调度机制,通过输入调度和交叉节点调度确保组播业务的公平性问题。其算法复杂度为O(1),具有良好的可扩展性;同时依据组播业务流的权重进行分组和分级调度,减少了时延抖动,具有良好的公平性,能够适应实时业务的性能需求。理论分析和仿真结果表明:该算法具有良好的时延、吞吐量和公平性能。     

GPON预测带宽分配机制的排队论建模与分析

通过对吉比特无源光网络(GPON)预测带宽分配机制分析和建模, 提出了一种新型的“多服务台, 多休假, 限定门限的先入先服务(S/G/m/FCFS)排队模型”. 在排队模型基础上进一步研究GPON系统的动态带宽预测算法(DEBA)和静态带宽预测算法(SEBA). DEBA随业务负载的变化动态调整带宽预测因子, 可节省带宽资源, 改善网络性能.仿真结果表明, DEBA比SEBA更能降低业务接入时延,并有效避免拥塞.     

WiMAX实时业务下的自适应带宽申请机制

针对全微波存取全球互通（WiMAX）系统的实时业务提出了一种新的基于流量预测的自适应带宽申请机制。该算法依据系统的历史流量数据将指数平均预测和平均累计误差结合起来，对下一时刻到达W系统的数据流量进行估计，在数据流到达之前预先申请额外的带宽资源用于服务该数据流，从而减少实时业务流的时延滞后，并减轻数据流对缓冲的压力。仿真结果显示，自适应带宽请求机制能显著改善实时业务的时延特性和减小缓冲需求。     

T-MPLS网络中基于多等级业务的调度算法

为保证不同类型业务在传送多协议标记交换网络中的合理调度,并提高链路带宽资源利用率,提出了一种改进型的加权公平调度算法. 为分析该算法性能,利用OPNET仿真软件搭建平台进行仿真. 结果表明,相比于传统的加权公平算法,该算法在不增加算法复杂度的基础上能有效地节约链路带宽资源,并使高等级业务获得更好的时延特性.     

基于SDN/NFV的电力物联网时延敏感业务编排方法

软件定义网络(software-defined networking, SDN)和网络功能虚拟化(network function virtualization, NFV)为电力物联网业务编排提供了实现方法。针对电力物联网时延敏感业务编排问题，首先，提出基于SDN/NFV的电力物联网业务编排架构，满足定制化需求。然后，考虑多虚拟网络功能(virtual network function, VNF)嵌入、服务功能链(service function chain, SFC)有序性、以及电磁干扰影响，提出基于升价匹配的多阶段多对一VNF嵌入(pricing matching-based multi-phase many to one VNF embedding, PMVE)算法，在每个阶段实现不同SFC链上排序相同的VNF集合与物理节点集合间的匹配，从而最小化业务服务总时延。最后，通过算例验证了方法的可行性和有效性，仿真结果表明，相较于传统的双边匹配算法，所提算法可降低业务服务总时延29.9%、降低平均等待时延36.1%,保障电力物联网时延敏感业务需求。     

WDM/TDM EPON传播时延的动态带宽分配算法

研究了多信道波分复用/时分复用混合以太网无源光网络(WDM/TDM EPON)系统的上行波长带宽分配算法,将该问题映射到调度理论中的并行多处理器模型进行分析,考虑了实际网络中传播时延的多样性对波分复用以太网无源光网络(WDM EPON)带宽分配的影响,提出了支持抢先机制的基于最短传播时延(SPD)/最长剩余处理时间(LRPT)混合调度策略的改进调度算法HSAⅠ和HSAⅡ.仿真分析结果显示,对于相同的传输数据,算法HSAⅠ较已有的LRPT优先、SPD优先和LOWSⅠ算法都能取得更小的完成时间,提高了信道资源的利用率;在长距离PON中,HASⅡ和HSAⅠ算法比现有的算法效果更显著.     

IEEE 802.16系统中针对AMR语音编码器的上行VoIP调度

针对IEEE 802.16系统中基于自适应多速率(AMR)语音编码器的IP语音(VoIP)业务,提出了一个新的上行调度算法。该算法在用户的语音静默期,向信道质量指示(CQI)信道发送特殊的码分多址(CDMA)码来申请带宽。然后从系统容量、吞吐量、时延和系统信令开销方面分析了所提策略的性能,并且做了仿真实验。从理论分析和仿真结果可以看出：新算法可以比传统算法增加系统容量和吞吐量,减少平均访问时延。     

面向时延约束的多跳自组网络性能建模分析

由于无线信道的复杂特性,使得无线多跳自组网在实际应用中的可靠、可用性和实时性均难以得到有效保障.对此,提出了面向时延约束下最大化带宽利用率的集中式多跳自组网络协议参数设计策略.基于无线多跳网络集中式通信调度机制,在网络参数、业务参数、协议参数的基础上充分考虑信道参数带来的影响,建立端对端时延模型和带宽利用率模型.数值仿真结果表明,集中式调度机制更适用于节点规模较小的多跳自组网络.基于上述模型增加时延约束确定网络规模,以最大化控制时隙利用率为目标设计协议参数,使网络带宽利用率在满足时延约束的前提下最优.     

高速下行链路分组接入中基于QoS的调度算法

针对几种通信业务的QoS需求,研究了HSDPA中非实时业务模型采用的调度算法,对多种调度算法进行了仿真分析,并提出了具有最小吞吐量保证的比例公平调度算法.对多速率业务模型,提出了一种基于QoS保证的速率控制调度方法.结果表明,该方法在用户速率保证以及时延保证上具有较好特性.