QoS Guaranteed Intelligent Routing Using Hybrid PSO-GA in Wireless Mesh Networks
在多信道多射频无线Mesh网络中，如何在满足服务质量（QoS）约束的前提下找到最优路由是一项艰巨的任务。为了保证网络的可靠性，从源节点到网关之间存在多条路径，有时需要处理链路故障。MCMR-WMN的一个主要挑战是从冗余路径中找到满足QoS且无干扰的路径，以便通过该路径传输数据包，粒子群优化算法（PSO）是一种在搜索空间中寻找最优候选解的优化技术，它将人工智能应用于路由问题的求解。另一方面，遗传算法（Genetic Algorithm，GA）是一种基于种群的元启发式优化算法，它的灵感来自于自然进化，如选择、变异和交叉。粒子群算法很容易陷入局部最优解，同时由于底层动态网络的存在，遗传算法不适用于动态数据。在本文中，我们提出了一个最佳的智能路由，使用混合粒子群算法-遗传算法，这也满足QoS约束。该算法综合了粒子群算法和遗传算法的优点。将带宽、时延、抖动和干扰等QoS约束转化为惩罚函数。仿真结果表明，该混合算法的性能优于粒子群算法和遗传算法，且收敛时间相对较短，避免了过早收敛。关键词：无线网状网络，多射频，多信道，粒子群优化，遗传算法，服务质量。
2015-03-12 cs.NI
EVM as generic QoS trigger for heterogeneous wieless overlay network
第四代（4G）无线系统将集成异构无线覆盖系统，即WLAN/ GSM/ CDMA/ WiMAX/ LTE/等的互通，并保证服务质量（QoS）和体验（QoE）JoS（E）随网络而变化并且是应用敏感的。用户在覆盖无线环境中漫游时需要最佳的移动性解决方案，即用户可以将其会话/呼叫无缝转移到最佳可用网络，从而保证体验质量。如果在具有不同接入标准的两个网络之间执行会话的这种无缝转移，则其被称为垂直切换（VHO）。当代VHO决策算法是基于通用的QoS指标，即SNR，带宽，抖动，BER和延迟。在本文中，错误向量幅度（EVM）提出了一个通用的QoS触发VHO执行。EVM被定义为同相/正交（I/Q）值与理想信号状态的偏差，因此提供了信号质量的度量。在4G互操作环境中，OFDM是主要的调制方案（更容易受到多径衰落）。EVM（调制误差）适当地表征无线链路/信道以用于准确的VHO决策。EVM取决于给定无线链路的固有传输损伤，即频率偏移、相位噪声、非线性损伤、偏斜度等。论文提供了对EVM分析方面的见解，并测量了关键管理子帧（如关联/重新关联/解除关联/探测请求/响应帧）的EVM（%）。针对不同的可能的NAV网络分配向量（帧持续时间）探索EVM关系。最后将EVM与信噪比、误码率进行了比较，得出EVM是一种很有前途的QoS触发器的结论。
2010-08-22 cs.NI cs.PF
QoS-aware Scheduling in 5G Wireless Base Stations
针对5G基站中不可预测流量下的QoS需求，提出最小化丢包加权函数的时间平均调度问题，并给出延迟保证的近最优与次优（含流隔离）两种策略，经仿真验证，并考虑闭环速率控制影响。
2023-10-17 cs.NI
Cross-Layer Modeling of Randomly Spread CDMA Using Stochastic Network Calculus
码分多址（CDMA）具有支持具有宽范围的服务质量（QoS）要求的业务源的潜力。然而，在QoS约束（如延迟保证）下CDMA信道的业务承载能力还不太清楚。在这项工作中，我们提出了一种基于随机网络微积分和大系统分析的方法来量化的最大流量，可以通过一个多用户CDMA网络的QoS约束下进行。在物理层，我们有线性最小均方误差接收机和自适应调制和编码，而信道服务过程是用有限状态马尔可夫链建模。研究了不同信号强度下，时延要求、违规概率和用户负载对业务承载能力的影响。数值结果提供的一个关键见解是，在不同的延迟要求下，人们必须从容量中后退多少。
2011-05-01 cs.NI
Service Level Agreement for the QoS Guaranteed Mobile IPTV Services over Mobile WiMAX Networks
虽然通过移动WiMAX网络支持移动IPTV服务，但是必须需要用于IPTV服务的某些保证的带宽，特别是如果移动WiMAX网络同时支持IPTV和非IPTV服务的话。IPTV服务的质量肯定取决于为该频道分配的带宽。然而，由于IPTV业务的高质量以及移动WiMAX网络对大量非IPTV业务的支持，不可能保证每次都有足够的有限移动WiMAX带宽用于移动IPTV业务。在移动IPTV服务提供商和移动WiMAX网络运营商之间为IPTV呼叫预留足够带宽的服务水平协议（SLA）可以提高移动IPTV用户的满意度。在本文中，我们提出了一个SLA协商过程中的移动IPTV用户在移动WiMAX网络。带宽代理控制为IPTV和非IPTV用户分配的带宽。所提出的用于IPTV服务的动态预留带宽增加了IPTV用户的满意度水平。仿真结果表明，我们提出的方案能够为IPTV用户提供更好的用户满意度。
2011-05-23 cs.MM cs.NI
End-to-End Delay Guaranteed SFC Deployment: A Multi-level Mapping Approach
网络功能虚拟化（NFV）使服务提供商能够通过为客户请求的服务功能链（SFC）提供资源高效的QoS来最大化业务利润。在最近的应用中，端到端延迟是SFC部署中需要保证的关键QoS要求之一。虽然它被认为是在文献中，准确和全面的建模延迟的问题，最大限度地提高服务提供商的利润尚未得到解决。本文首先将该问题转化为一个混合整数凸规划模型。然后，通过对模型的分解，提出了一种两级映射算法，即在第一级，将SFC的功能映射到虚拟网络功能实例;在第二级，将实例部署到物理网络中。仿真结果表明，与优化模型得到的性能界相比，该方法得到了一个接近最优的解，并且优于现有的解。
2021-02-11 cs.NI
QoS Aware and Survivable Network Design for Planned Wireless Sensor Networks
我们研究通过部署最少数量的额外中继节点来设计无线传感器网络的问题（以最小化网络成本），以便从已经存在的传感器节点传送数据（以下称为源节点）到基站，当满足某个指定的跳数界限时（选择跳数界限以确保数据在给定的最大延迟内被传送到BS的预定概率）。我们研究两个变化的问题。首先，我们研究了保证QoS的连接网络设计问题，其目标是从每个源到BS至少有一条路径，具有指定的跳数界限。我们证明了该问题是NP-难的。对于现有传感器节点和潜在中继节点的数量为n的问题，我们提出了一个多项式时间复杂度为O（n）的近似算法。结果表明，该算法在各种随机生成的网络场景中有效地执行（在超过90%的测试场景中，它给出的解决方案要么是最佳的，要么是比最佳的更差，只有一个中继）。接下来，我们研究了具有保证QoS的可生存网络设计问题，即要求从每个源到BS至少有k > 1个节点不相交的跳约束路径。我们证明了该问题是NP-难的。我们还表明，找到一个可行的解决方案，这个优化问题的问题是NP完全的。我们提出了两个多项式时间算法，并比较了它们在各种随机生成的网络场景下的性能。
2014-04-22 cs.NI
Model-based Deep Learning for QoS-Aware Rate-Splitting Multiple Access Wireless Systems
本文提出一种模型驱动的深度展开算法，用于QoS感知的速率分割多址系统资源分配，结合分数规划和投影梯度下降，实现低违规率、高鲁棒性及小样本高效训练。
2024-11-05 cs.NI
SDN-controlled and Orchestrated OPSquare DCN Enabling Automatic Network Slicing with Differentiated QoS Provisioning
在这项工作中，我们提出和实验评估的自动和灵活的NS配置的光OPSquare DCN控制和编排的扩展SDN控制平面的多租户应用程序与差异化的QoS配置。光流控制（Optical Flow Control，OFC）协议是为了防止交换机端由于数据包竞争而导致的数据包丢失而开发的，基于收集的数据平面的资源拓扑，SDN控制平面可以对光网络切片进行动态配置和自动重配置。同时，实验结果验证了应用流的优先级分配能够为不同切片提供动态的QoS性能，这些切片在丢包率和传输延迟方面具有特定的要求。此外，将数据平面的流量统计信息暴露给SDN控制平面的能力使得能够实现负载均衡算法，从而进一步提高具有高QoS的网络性能。对于负载为0.5的具有最高优先级的切片网络，可以保证没有分组丢失和小于4.8 us的服务器到服务器延迟。
2020-01-10 cs.NI
Quality of Service Games for Spectrum Sharing
随着无线用户的爆炸式增长，当今的无线网络越来越拥挤，这些无线用户具有比以往任何时候都更大和更多样化的服务质量（QoS）需求。然而，可用于满足这些需求的频谱数量仍然有限。这给无线用户有效共享频谱以实现其QoS要求带来了巨大挑战。本文提出了一个频谱共享的博弈论模型，其中用户寻求以分布式方式满足他们的QoS需求。我们的频谱共享模型是相当通用的，因为我们允许不同的无线信道提供不同的QoS，这取决于它们的信道条件和有多少用户试图访问它们。此外，用户可以是高度异构的，具有不同的QoS需求，这取决于他们的活动、硬件能力和技术选择。在这样一个一般的设置下，我们表明，这是NP很难找到一个频谱分配，满足最大数量的用户的QoS要求，在一个集中的方式。我们还表明，允许用户通过分布式信道选择自组织是一个可行的替代集中式优化，因为更好的响应更新保证达到一个纯纳什均衡在多项式时间。通过界定无政府状态的无政府代价，我们证明了最坏情况下的纯纳什均衡可以接近最优，当用户和渠道不是很异质。我们还扩展了我们的模型，考虑频率空间复用，并考虑用户交互作为一个游戏上的图，玩家只与他们的邻居竞争。我们证明了更好的响应更新仍然保证达到一个纯粹的纳什均衡在这个更一般的空间QoS满意度的游戏。
2013-10-09 cs.GT cs.NI
QoS-Aware Proportional Fairness Scheduling for Multi-Flow 5G UEs: A Smart Factory Perspective
针对智能工厂单UE多QoS流仿真不足的问题，本文扩展Simu5G支持QFI级建模并提出QoS-PF调度器，在真实工业场景中提升了截止时间遵守率与公平性且不影响吞吐量。
2025-08-29 cs.NI
QoS Provisioning Using Hybrid FSO RF Based Hierarchical Model for Wireless Multimedia Sensor Networks
我们的目标是在时间受限的传感器网络中提供有保证的数据包传输服务。无线网络是高度可变的环境，其中可用链路带宽可随网络负载而变化。由于多媒体应用需要更高的带宽，所以我们使用FSO链路进行传输。FSO链路的主要优点是它们提供更高的带宽和安全性，而RF链路提供更高的可靠性。在这个多层网络中的路由是基于定向地理路由协议，其中传感器路由他们的数据通过多跳路径，到一个强大的基站，通过簇头。在MAC层中也已经结合了一些修改以提高这样的系统的QoS。
2009-09-03 cs.NI
QoS Based Capacity Enhancement for WCDMA Network with Coding Scheme
基于宽带码分多址（WCDMA）的第三代及更高级别的蜂窝移动无线网络有望为移动用户提供各种各样的多媒体服务，并保证服务质量。为了满足这些网络的不同服务质量要求，需要新的无线电资源管理策略，以便利用编码方案有效地利用网络资源。呼叫接纳控制（CAC）是无线网络中保证服务质量要求和增强网络弹性的重要组成部分。为了在资源利用率和服务质量提供之间取得更好的平衡，本文讨论了采用卷积编码方案的WCDMA网络容量增强，并与分组编码和无编码方案进行了比较。该网络模型适用于具有不同数据率的实时（RT）和非实时（NRT）业务。仿真结果表明，使用卷积码的网络在容量增强和语音和视频服务的QoS方面的有效性。
2010-03-29 cs.NI
Effect of Packet Delay Variation on Video-Voice over DiffServ-MPLS in IPv4-IPv6 Networks
在过去的几年中，我们目睹了在互联网上的实时应用的快速部署以及许多关于服务质量（QoS）的研究工作，特别是IPv4（互联网协议版本4）。剩余IPv4地址池的不可避免的耗尽已经变得越来越明显。随着互联网协议（IP）的不断演进，IPv6 QoS的部署正在进行中。目前，在MPLS骨干网中结合DiffServ（区分服务）支持为IPv6流量部署QoS的经验有限。当端到端路径的多个链路拥塞时，DiffServ本身不具有控制已被用于该路径的流量的能力。而MPLS流量工程（TE）则是在数据转发之前完成流量控制，建立端到端的路由路径。从IPv4 QoS解决方案的发展来看，DiffServ和MPLS TE的结合满足了实时应用的QoS需求。本文提出了一种实时应用，如语音和视频会议的QoS性能研究的分组延迟变化（PDV）在区分服务与或不MPLS TE在IPv4/IPv6网络中使用优化网络工程工具（OPNET）。我们还研究了加速转发（EF），保证转发（AF）流量聚集，链路拥塞的相互作用，以及性能指标，如PDV的影响。分析了IPv4/IPv6网络中DiffServ与MPLS TE集成的有效性。本文表明，IPv6经历更多的PDV比他们的IPv4同行。
2012-03-20 cs.NI cs.PF
QoS Provisioning in Large Wireless Networks
下一代移动通信系统中的服务质量（QoS）提供需要对延迟性能的深入理解。无线网络中的延迟受业务到达过程和服务过程的强烈影响，而业务到达过程和服务过程又取决于介质访问协议和信号与干扰加噪声比（SINR）分布。在这项工作中，我们刻画了泊松双极网络中的点过程的服务过程的条件分布。然后，我们提供了一个上界的延迟违反概率结合工具，从随机网络微积分和随机几何。此外，我们分析了统计约束下的延迟性能，使用有效容量公式。QoS要求，网络的几何形状和链路距离上的延迟性能的影响。我们的结果为保证大型无线网络中严格的延迟要求提供了有用的见解。
2018-04-19 cs.IT cs.NI math.IT
Performance Modeling and Evaluation for Information-Driven Networks
信息驱动的网络包括大类别的联网系统，其中网络节点知道所递送的信息，并且因此不仅可以转发数据分组，而且还可以执行信息处理。在许多情况下，在信息驱动的网络中的服务质量（QoS）被提供有信息冗余。传统的性能模型一般采用适合于面向分组的业务保证的评价指标，如分组时延、吞吐量、丢包率等。然而，这些业绩衡量标准与信息驱动网络的实际需要并不相符。信息驱动的网络的新的性能测量和模型，尽管它们的重要性，主要是空白，主要是因为信息处理是明显的应用程序依赖，不能很容易地在一个通用的框架内捕获。为了填补这一空缺，我们提出了一个新的性能评估框架，特别是针对信息驱动的网络，基于最近发展的随机网络演算。我们分析了QoS方面的信息传递和研究调度问题的新的性能指标。我们的分析框架可以用来计算网络容量的信息传递，并在同一时间，以帮助传输调度的一个大的机构的系统，QoS是随机保证的冗余信息。
2008-11-22 cs.NI cs.PF
Time Segmentation Approach Allowing QoS and Energy Saving for Wireless Sensor Networks
无线传感器网络被认为是监测某种应用或物理现象，并且应该在没有任何人为干预的情况下运行数年。因此，传感器网络的主要问题往往是通过减少能量消耗来延长网络的生命周期。另一方面，一些应用具有高优先级流量，需要在有限的端到端延迟内传输，同时保持节能行为。我们提出了MaCARI，时间分割协议，节省能源，提高了网络的整体性能，并使服务质量方面的保证访问介质和端到端的延迟。这种时间分段是通过使用基于树的信标传播来同步节点的活动并为每个节点集群分配活动周期来实现的。基于树的拓扑结构的灵感来自于ZigBee标准提出的簇树。我们的协议的效率证明分析，模拟和通过真正的测试床测量。
2010-05-27 cs.NI
From ATM to MPLS and QCI: The Evolution of Differentiated QoS Standards and Implications for 5G Network Slicing
网络社区不断创造新技术并更新现有技术，以提高数据网的质量、可靠性和“可定制性”。然而，每当互联网服务提供商试图将“可定制性”产品化并将其明确地作为尽力而为连接的优质服务出售给最终客户时，他们要么无法克服网络中立性问题，要么难以获得市场牵引力。在本文中，我们只关注那些旨在为公共网络上的付费客户提供定制连接的网络协议、技术或标准，并将其称为差异化QoS（D-QoS）标准。这篇文章有两个贡献。首先，它探讨了D-QoS标准的技术经济市场轨迹，以了解决定成功的因素。在这样做时，我们承认，虽然它们的基本技术特性存在很大的差异和不同，但所有D-QoS标准的期望和目标是，它们将用于提供客户可以准备支付的有保证的连接。因此，我们考虑第2/3层技术（例如，ATM、帧中继、MPLS）、信令技术（例如，RSVP）、数据分组标记（例如，IP ToS、DiffServ、WME、QCI）和端到端分离解决方案（例如，租用线路、网络切片）作为单个群组，并一起分析它们。其次，通过探索与5G网络切片的相似之处，我们认为，尽管与其他D-QoS标准存在固有的技术差异，但网络切片的商业性能最终可能与以前的D-QoS标准相似。因此，我们试图从以前的D-QoS尝试中吸取教训，并建议在单个服务提供商的域中运行并具有绑定服务级别协议的以企业为中心的5G切片将在短期/中期内获得最大成功。
2020-07-19 cs.NI
SmartSlice: Dynamic, self-optimization of applications QoS requests to 5G networks
应用程序可以通过指定与特定于应用程序的性能、功能或操作相关的各种QoS属性来定制网络切片。然而，应用程序所需的某些QoS属性（如保证带宽）确实会随时间而变化。例如，来自监控摄像机的视频流的网络带宽需求可以根据环境条件和视频流中的内容而变化很大。在本文中，我们提出了一种新的，动态的QoS属性预测技术，协助任何应用程序，使最佳的资源预留请求在任何时候。使用传统成本函数（如MAE、MSE、RMSE、MDA等）的标准预测效果不佳，因为它们没有考虑方向（预测的资源是否比需要的多或少）、幅度（预测偏离多少，以及在哪个方向上）或频率（预测偏离实际需求多少次，以及在哪个方向上）。方向、幅度和频率直接影响应用程序的洞察准确性和运营成本。我们提出了一个新的，参数化的成本函数，考虑到所有这三个，并指导设计一个新的预测技术。据我们所知，这是第一项考虑时变应用需求并动态调整5G网络切片QoS请求的工作，以确保应用准确性和运营成本之间的平衡。在一个超过17个摄像头的监控视频分析应用程序的实际部署中，我们证明了我们的技术优于其他传统的预测方法，与静态的一次性预订相比，它节省了34%的网络带宽（超过24小时）。
2021-11-18 cs.NI
QoS-Aware Scheduling in New Radio Using Deep Reinforcement Learning
KTH（瑞典皇家理工学院）；Ericsson AB（爱立信公司）
本文面向5G NR多业务QoS保障问题，提出端到端训练的深度强化学习调度器QADRA，在系统级仿真中兼顾QoS满意率并将吞吐量提升30%。
2021-07-14 cs.AI cs.NI cs.SY
Intelligent Throughput-based Sleep Control Algorithm for the 5G Dense Heterogeneous Cellular Networks
在最近的过去，许多移动/电信运营商已经看到了对无处不在的高速无线接入的持续增长的需求以及连接的无线设备的前所未有的增长。因此，我们看到了流量的爆炸性增长和广泛的QoS要求。不同的移动运营商已经开发了第五代（5G）异构蜂窝网络（HetNet），以实现不断增长的海量数据容量，并在吞吐量QoS要求和延迟性能之间进行能量效率保证的权衡。然而，现有的能量效率算法不满足吞吐量QoS要求，诸如关于主导整个移动通信网络的5G无线电接入网络（RAN）的能量消耗的三个组成部分的减少的延迟和分组丢失、更长的电池寿命、可靠性和高数据率。此外，诸如语音和视频的实时业务类型在终端侧需要高计算负载，这对能量/电池寿命具有不期望的影响，这进一步影响吞吐量QoS性能，诸如减少的分组丢失、更长的电池寿命、可靠性和高数据率。因此，本文提出了一种基于智能调度的睡眠控制（ITSC）算法，用于提高5G密集HetNet的吞吐量QoS和能量效率。在所提出的ITSC算法中，使用深度神经网络（DNN）来确定小基站（SBS）的小区容量比。
2023-02-27 cs.NI
Best Effort versus Spectrum Markets: Best Effort versus Spectrum Markets: The Cases of European MVNOs and (Ultra)Wideband Unlicensed Services
本文比较了两种模式提供宽带无线服务：最大努力与QoS保证的服务。我们在本文中所指的“尽力而为”服务通常被称为无执照无线服务，而“服务质量保证”服务通常被称为传统的陆线电话以及第二代或第三代蜂窝电话服务。本文强调了不同的“市场”与“工程”的哲学隐含在替代无线服务架构。
2001-09-25 cs.CY cs.NI
A Novel Admission Control Model in Cloud Computing
随着云计算技术的快速发展和云服务与应用的广泛应用，云中的QoS保障成为一个重要的研究课题。本文提出了一种适用于云计算的接纳控制机制。特别是，我们考虑了对云服务的大量同时请求，并为聚合流量流开发准入控制来应对这一挑战。利用网络演算法确定聚合流的有效带宽，并以此作为接纳控制决策的依据。为了提高网络资源分配的效率，实现云服务的QoS，研究了有效带宽与等效容量之间的关系。我们还进行了广泛的实验，以评估所提出的准入控制机制的性能。
2014-01-26 cs.NI
ORANUS: Latency-tailored Orchestration via Stochastic Network Calculus in 6G O-RAN
本文提出符合O-RAN标准的数学框架ORANUS，利用基于随机网络演算的模型在近RT和RT控制回路中为uRLLC服务分配无线资源，确保违约概率低于目标容忍度，仿真显示平均违约概率降低10倍。
2024-01-08 cs.NI
Enhancing Performance Bounds of Multiple-Ring Networks with Cyclic Dependencies based on Network Calculus
具有循环依赖的环网络的性能界的收紧问题在文献中仍然是一个公开的问题。在本文中，我们解决了这样一个具有挑战性的问题的基础上网络演算。首先，我们回顾了传统的定时方法在该地区，并确定其主要局限性，在延迟界限悲观。之后，我们引入了一个新的概念，称为仅在收敛点（PMOC）支付多路复用，以克服这些限制。PMOC考虑了沿流路的流序列化现象，仅在收敛点处支付干扰流的突发。在这种概念下的有保证的端到端服务曲线已被定义和证明为单环和多环网络，以及在任意和固定优先级复用。单和多环网络的计算延迟界限的灵敏度分析进行相对于各种流量和网络参数，和它们的紧密性进行评估比较，可实现的最坏情况下的延迟。一个显着的增强的延迟界限，从而网络资源的效率和可扩展性，突出显示在我们的建议，参考传统的方法。最后，PMOC方法的效率，以提供定时保证的情况下，一个现实的航空电子应用得到证实。
2018-06-06 cs.NI cs.PF
Performance Optimization in RSMA-assisted Uplink xURLLC IIoT Networks with Statistical QoS Provisioning
针对工业5.0关键任务场景，提出RSMA辅助上行xURLLC IIoT网络，利用随机网络演算建立统计QoS保障框架，优化短包大小和发射功率，相比NOMA和OMA获得显著性能提升。
2024-05-26 cs.NI
Graph Reinforcement Learning for QoS-Aware Load Balancing in Open Radio Access Networks
Intel Labs（英特尔实验室）
本文提出一种基于图强化学习的QoS感知负载均衡方法，通过GNN与DQN结合建模马尔可夫决策过程，在多频段O-RAN中优化GBR与BE流量，显著降低QoS违规并提升BE流量速率。
2025-04-28 cs.AI cs.IT cs.LG
Spatial Network Calculus: Toward Deterministic Wireless Networking
本文将网络演算扩展到空间场景，通过引入球约束与散粒噪声约束并证明二者等价，建立了无线网络链路性能的通用下界，并提出基于SINR的功率控制方案以实现多类用户的差异化服务质量保障。
2025-06-05 cs.IT cs.NI math.IT
Coverage-aware and Reinforcement Learning Using Multi-agent Approach for HD Map QoS in a Realistic Environment
University of Northumbria（诺森比亚大学）；University of Warwick（华威大学）
本文针对车载自组织网络中高清地图数据传输的时延与吞吐量保障问题，提出一种应用层 Q-Learning 算法，通过多智能体覆盖感知优化竞争窗口分配，在真实环境中以较少优化需求取得优于 DQN 和 Actor-Critic 的网络性能。
2024-07-19 cs.AI cs.LG cs.NI
Computationally Efficient Worst-Case Analysis of Flow-Controlled Networks with Network Calculus
本文针对流控网络中端到端服务曲线计算易因数据爆炸而不可行的问题，提出数据表示压缩方法和高效最小加卷积算法，在保持精确结果的同时显著提升计算效率。
2023-07-07 cs.NI cs.PF
Statistical Delay Bound for WirelessHART Networks
在本文中，我们提供了一个无线工业网络的性能分析框架，推导出服务曲线和延迟违规概率的界限。为了这个目的，我们使用（min，x）随机网络演算以及最近提出的递归公式的端到端的延迟绑定的无线异构网络。导出的结果映射到过程自动化中使用的WirelessHART网络，并通过仿真进行验证。除了WirelessHART，我们的研究结果可以应用于任何无线网络的物理层符合IEEE 802.15.4标准，而其MAC协议采用TDMA和信道跳频，如ISA100.11a或TSCH为基础的网络。所提供的延迟分析是特别有用的，在网络设计阶段，提供进一步的研究潜力，在QoS约束的无线工业网络的最佳路由和电源管理。
2016-07-27 cs.NI cs.PF
Fully Distributed Packet Scheduling Framework for Handling Disturbances in Lossy Real-Time Wireless Networks
随着工业物联网（IIoT）应用的快速增长及其向许多行业领域的渗透，实时的【形】无线网络（RTWN）在为此类应用提供实时的【形】、可靠的和安全的通信服务方面发挥着越来越重要的作用。RTWN管理中的一个关键挑战是如何确保实时的【形】服务质量（QoS），特别是在存在意外干扰和有损无线链路的情况下。大多数以前的工作采取集中的方法来处理干扰，这是缓慢的，并受到单点故障，并没有规模。为了克服这些缺点，本文提出了一个完全分布式的数据包调度框架称为FD-PaS。FD-PaS旨在对意外干扰提供有保证的快速响应，同时实现最小的性能下降，以满足所有关键任务的时序和可靠性要求。为了应对可扩展性的挑战，FD-PaS在算法设计和数据链路层协议设计中结合了几个关键的进步，使各个节点能够在本地进行在线决策，而无需任何集中控制。我们广泛的仿真和测试结果验证了FD-PaS设计的正确性，并证明了其在提供快速响应处理干扰，同时确保指定的QoS要求的有效性。
2019-02-06 cs.NI
Radio Resource Management Based on Reused Frequency Allocation for Dynamic Channel Borrowing Scheme in Wireless Networks
在当今时代，蜂窝通信消费者呈指数级增长，因为他们发现系统更加用户友好。由于庞大的用户及其众多的需求，最佳地利用有限的无线电资源以确保最高标准的服务质量（QoS）已经成为一项任务。为了保证最大数量用户的QoS水平，最大化的带宽利用率不仅是要考虑的关键问题，而是其他一些因素，如干扰，呼叫阻塞概率等也需要考虑。这些因素的较低性能可能会使整体蜂窝网络性能倒退。考虑到这些困难，我们提出了一个有效的动态信道借用模型，保障更好的QoS，以及其他因素。该方案降低了过多的整体呼叫阻塞概率，并在不牺牲带宽利用率的情况下减轻干扰。所提出的方案以这样一种方式建模，即如果借用的信道具有相同类型的频带（即重用频率），则在信道借用过程之后将小区分叉。我们还提出了相邻小区的未占用干扰信道也可以被去激活，而不是用于干扰缓解的小区分叉。仿真结果表明，在整体呼叫阻塞概率和带宽利用率方面，与传统的方案相比，没有信道借用令人满意的性能。此外，还将信号干扰噪声比（SINR）水平、容量和中断概率与信道借用后没有干扰缓解的传统方案进行了比较，传统方案可能会吸引运营商的大量集中。
2015-10-14 cs.MM cs.NI
On the Flow-Level Delay of a Spatial Multiplexing MIMO Wireless Channel
MIMO无线信道为服务质量分析提供了丰富的基础。在这项工作中，我们提出了一个随机网络演算分析的MIMO系统，在空间复用模式下，使用矩生成函数（MGF）。我们量化的空间复用增益，通过多个天线，实现流级服务质量（QoS）的性能。具体而言，我们使用Gilbert-Elliot模型来描述天线对之间的各个空间路径，并通过N状态马尔可夫链对整个信道进行建模，其中N取决于MIMO系统中可用的自由度。我们推导出系统的概率延迟界，并展示了在各种条件下（例如信道突发性、信号强度和衰落速度）增加天线数量对延迟界的影响。此外，我们提出了统计独立下的多跳场景的结果。
2010-09-21 cs.NI
Delay and Backlog Analysis for 60 GHz Wireless Networks
为了满足对更高吞吐量和更好网络延迟性能的日益增长的需求，60 GHz网络被提出作为下一代无线通信的有前途的解决方案。要成功部署此类网络，首先必须了解其性能。然而，由于60 GHz信道的独特衰落特性，使用常规方法对由该信道提供的相应服务过程的表征可能是不容易处理的。在这项工作中，我们提供了另一种方法来推导出一个封闭形式的表达式，其特征的60 GHz信道的累积服务过程中的矩生成函数（MGF）的瞬时信道容量。然后，我们使用这个表达式来推导出概率上界的积压和延迟所经历的流遍历这个网络，使用基于MGF的网络演算的结果。使用模拟验证计算的界限。我们提供了不同的网络场景和不同的流量和信道参数的数值结果，我们表明，60 GHz的无线网络是能够满足严格的服务质量（QoS）的要求，在网络延迟和可靠性。有了这种分析方法，更大规模的60 GHz网络设计和优化是可能的。
2016-08-08 cs.NI cs.PF
Bound-Based Power Optimization for Multi-Hop Heterogeneous Wireless Industrial Networks Under Statistical Delay Constraints
近年来，针对电池有限的工业应用的无线网络部署的显著增加突出了对易于处理的性能分析方法以及高效的QoS感知发射功率管理方案的需求。在这项工作中，我们试图结合这种网络的几个重要方面，即，多跳连接性、信道异质性和排队效应，以解决这些需求。我们设计了基于延迟边界的算法，使用我们以前开发的随机网络演算方法的级联缓冲无线衰落信道的性能分析的多跳异构无线网络的发射功率最小化和网络寿命最大化。我们的分析表明，一个固定的功率分配方案相比，使用服务模型的香农容量限制的整体传输功率节省高达95%。对于一个更现实的设置，我们评估的无线HART网络，这是一个广泛使用的过程自动化和其他工业应用的通信标准的建议算法的性能。我们发现，链路的异构性可以显着减少网络寿命时，没有有效的电源管理。此外，我们表明，使用广泛的仿真研究，建议的基于边界的功率分配执行合理的最佳相比，真正的，特别是在WirelessHART网络的情况下。
2017-08-21 cs.NI cs.PF
On Time Synchronization Issues in Time-Sensitive Networks with Regulators and Nonideal Clocks
流整形用于时间敏感的网络（如在IEEE TSN和IETF Detnet的上下文中），以减少网络内部的突发性并支持保证延迟界限的计算。这是使用每流调节器（如令牌桶过滤器）或交错调节器（如IEEE TSN异步流量整形）执行的。这两种类型的调节器都是有益的，因为它们消除了由于网络内的复用而导致的突发性的增加。通过使用网络演算证明，它们不会增加最坏情况下的延迟。然而，调节器的属性是假设在所有网络节点中时间都是完美的。实际上，节点使用本地的、不完美的时钟。时间敏感网络存在两种类型：（1）在非同步网络中，本地时钟在每个节点处独立运行，并且它们的偏差不受控制，以及（2）在同步网络中，本地时钟的偏差使用例如同步协议（诸如PTP）或基于卫星的地理定位系统（诸如GPS）保持在非常小的范围内。在这两种情况下，我们重新审视监管机构的性质。在非同步网络中，我们发现，忽略定时不准确，可能会导致网络不稳定，由于无限的延迟在每流或交错监管机构。我们提出并分析了两种方法（速率和突发级联，异步双到达曲线方法），以避免这个问题。在同步网络中，我们发现，有没有不稳定的每流监管机构，但令人惊讶的是，交错监管机构可能会导致不稳定。为了建立这些结果，我们开发了一个新的框架，捕捉工业要求的时钟在非同步和同步网络，我们开发了一个工具箱，扩展网络演算来考虑时钟的不完善。
2020-05-19 cs.NI cs.PF
Predictive Pre-allocation for Low-latency Uplink Access in Industrial Wireless Networks
在现代工业系统中的关键任务应用的驱动下，第五代（5G）通信系统被期望提供超可靠的低延迟通信（URLLC）服务，以满足工业应用的服务质量（QoS）需求。然而，这些严格的要求不能保证其传统的动态接入方案，由于复杂的信令过程。一个有前途的解决方案，以减少接入延迟是预分配方案的基础上的半持久调度（SPS）技术，然而，这可能会导致低频谱利用率，如果分配的资源块（RB）不使用。在本文中，我们的目标是解决这个问题，通过开发DPre，预测预分配框架的上行链路接入调度延迟敏感的应用程序在工业过程自动化。DPre的基本思想是通过静态和动态学习机制探索和利用节点之间的数据采集和访问行为的相关性，以便做出明智的资源分配决策。我们在轧钢生产过程中的几个监测应用程序的基础上评估的有效性DPre。仿真结果表明，DPre在预测精度方面具有更好的性能，可以有效地增加预留资源的回报。
2018-01-06 cs.NI
