Towards LTE-U Interference Detection, Assessment and Mitigation in 802.11 Networks using Commodity Hardware
我们提出了WiPLUS --一种使WiFi能够处理LTE-U对WiFi使用的频段的隐形入侵的系统。仅使用在运行时期间从WiFi接入点处的WiFi NIC的硬件寄存器被动提取的MAC层信息，WiPLUS能够：i）检测干扰LTE-U信号，ii）计算它们的占空比，以及iii）导出WiFi基本服务集（BSS）中的每个WiFi链路可用的有效介质通话时间。此外，WiPLUS提供关于检测到的LTE-U ON和OFF阶段的准确定时信息，从而实现高级干扰缓解策略，例如分组传输的干扰感知调度、速率自适应和自适应信道绑定。WiPLUS不需要对WiFi客户端进行任何修改，并与商品WiFi AP一起工作，其中软件安装过程简单。我们提出的设计，实施细节和评估的WiPLUS方法。评估结果表明，它是能够准确地估计有效的可用介质的空中时间为每个链路在一个广泛的LTE-U信号强度下的WiFi BSS与均方根误差小于3%的下行链路和小于10%的上行链路。
2017-02-13 cs.NI
Revisiting LTE LAA: Channel Access, QoS, and Coexistence with WiFi
网络运营商正将LTE许可辅助接入（LAA）视为通过将业务卸载到未许可频带来扩展容量的手段。然而，在这些频带中的操作要求在信道接入方面遵守某些共存规则。现有文献中对这些规则的描述并不总是符合最新的标准。因此，在本文中，我们澄清LAA的操作，重点是信道接入和提供服务质量（QoS）支持的方法。在共存方面，我们评估了LAA在其各种QoS设置下对实验测试平台中Wi-Fi性能的影响。最后，考虑到最新的发展，我们描述了未授权频段中基于LTE的技术即将面临的研究挑战。
2021-03-24 cs.NI
OfdmFi: Enabling Cross-Technology Communication Between LTE-U/LAA and WiFi
尽管表现出非常高的理论数据率，但在实践中，LTE-U/LAA和WiFi网络的性能在未授权5GHz频带中的跨技术共存场景下受到严重限制。作为一种补救措施，最近的研究表明，需要在共处一地的网络之间进行协作和协调。然而，实现这种协作需要由于完全不兼容的网络协议栈而难以实现的信息交换。我们提出了OfdmFi，这是第一个跨技术的通信方案，它能够在LTE-U/LAA和WiFi之间进行直接双向空中通信，并且对传统传输的开销最小。在商品技术中既不需要硬件也不需要固件更改，OfdmFi利用了在OFDM发射机的时频资源网格中生成消息承载功率模式的标准兼容可能性，类似于计算机早期的穿孔卡，可以交叉观察并由异构OFDM接收机解码。作为概念验证，我们使用商品设备和SDR平台设计并实现了一个原型。我们的综合评估显示，OfdmFi在两个系统之间实现了强大的双向CTC，数据率高达84 kbps，比最先进的技术快125倍以上。
2019-12-09 cs.NI
LtFi: Cross-technology Communication for RRM between LTE-U and IEEE 802.11
跨技术通信（CTC）是在最近的文献中提出的一种利用异构无线技术之间的协作机会的方式。本文介绍了LtFi，一种能够在位于同一地点的LTE-U和WiFi网络的节点之间建立CTC的系统。LtFi遵循两步方法：使用空中接口LTE-U BS向相邻WiFi节点广播连接和标识数据，其用于在有线互联网上创建双向控制信道。通过这种方式，LtFi能够在异构WiFi和LTE-U网络之间开发先进的跨技术干扰和无线电资源管理方案。LtFi具有低复杂度，完全符合LTE-U技术，并使用COTS硬件在WiFi侧工作。它是原型实现和评估。实验结果表明，LtFi能够在拥挤的无线环境中以-92dBm的非常低的LTE-U接收功率水平可靠地解码通过LtFi空中接口传输的数据。此外，来自系统级仿真的结果表明，LtFi能够在典型的LTE-U多小区环境中准确地估计干扰LTE-U BS的集合。
2017-07-21 cs.NI
Wireless Optimisation via Convex Bandits: Unlicensed LTE/WiFi Coexistence
Bandit Convex Optimization（BCO）是一个在非平稳和部分可观测环境中进行顺序决策的强大框架。在BCO问题中，决策者顺序地选择行动，以最小化与这些决策相关的累积成本，同时接收有关环境状态的部分反馈。该公式非常适合无线网络优化问题，并且具有很大的应用潜力，因为：i）它不假设网络状态的完全可观测性，而只需要将度量作为输入进行优化，并且ii）它提供了强大的性能保证，同时仅对网络动态进行最小假设。尽管有这些优点，但尚未在无线网络优化的背景下探索BCO。在本文中，我们通过在框架中制定未授权LTE/WiFi公平共存用例，并在模拟环境中提供实验结果，来展示BCO技术的潜力。在算法方面，我们提出了一个简单自然的顺序多点BCO算法适合无线网络优化，并提供了理论分析。我们期望本文的贡献铺平了道路，进一步研究在线凸方法在强盗设置的应用。
2018-02-05 cs.NI
ORLA/OLAA: Orthogonal Coexistence of LAA and WiFi in Unlicensed Spectrum
未来的移动网络将利用未授权频谱来提高容量，并以成本效益的方式满足不断增长的用户需求。3GPP最近定义了授权辅助接入（LAA）方案以实现全球非授权LTE（U-LTE）部署，旨在（$i$）确保与现有WiFi网络的公平共存，即，对它们的性能的影响不超过另一个WiFi设备，以及（$ii$）与WiFi相比，实现更好的通话时间效率。在本文中，我们表明，标准化的LAA未能同时满足这些目标，并设计了一种替代的正交（无冲突）先说先听的共存模式，提供了一个显着的性能改善，但不对现有的WiFi网络的惩罚。我们推导出两个LAA最优传输策略，ORLA和OLAA，最大化LAA吞吐量在异步和同步（即，与许可的锚帧边界对齐）操作模式。我们提出了一个全面的性能评估，通过它，我们证明，当聚合数据包，IEEE 802.11 ac WiFi可以比3GPP LAA更有效，而我们的建议可以达到100%更高的吞吐量，而不会损害WiFi。我们进一步表明，长的U-LTE帧在使用3GPP LAA时，在WiFi上会导致高达92%的吞吐量损失，而ORLA/OLAA即使在存在非饱和WiFi和/或多速率场景的情况下，也可以免费维持$>$ 200%的增益。
2018-02-05 cs.NI
srsLTE: An Open-Source Platform for LTE Evolution and Experimentation
测试台对于实验评估和产品开发至关重要。在LTE网络的背景下，现有的测试平台在功能和/或可扩展性方面受到限制，或者太复杂而无法修改和定制。在这项工作中，我们提出了srsLTE，LTE实验的开源平台，旨在实现最大的模块化和代码重用，并完全符合LTE版本8。我们通过扩展基线代码来展示srsLTE库的潜力，以允许LTE在未授权频段中传输并与WiFi共存。我们还扩展了以前的结果，在这个新兴的研究领域，显示不同的供应商特定的机制，在WiFi卡可能会影响共存。
2016-02-15 cs.NI
Performance Evaluation of Optimal Radio Access Technology Selection Algorithms for LTE-WiFi Network
异构网络（HetNet）包括多个无线电接入技术（RAT），其允许用户与特定RAT相关联并且以无缝方式转向到其它RAT。为了应对前所未有的数据流量增长，移动数据可以被卸载到基于长期演进（LTE）的HetNet中的无线保真（WiFi）。在本文中，一个最佳的RAT选择问题被认为是最大化的总系统吞吐量在LTE-WiFi系统中的卸载能力。另一个配方也开发了最大限度地提高系统的总吞吐量是受语音用户阻塞概率的约束。证明了语音/数据用户的关联和卸载的最优策略包含阈值结构。基于阈值结构，我们提出了LTE-WiFi HetNet中的用户关联和卸载算法。仿真结果表明，语音用户阻塞概率和总的系统吞吐量性能的算法相比，另一个基准算法。
2017-05-20 cs.IT cs.NI math.IT
Optimizing Unlicensed Coexistence Network Performance Through Data Learning
Osaka University（大阪大学）；The University of Chicago（芝加哥大学）；Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校）
非授权LTE-WiFi共存网络正在经历一致的致密化，以满足不断增长的移动数据需求。随着共存网络复杂性的增加，研究网络特征关系（NFR）并利用它们来优化密集共存网络的性能变得非常重要。本研究通过对从真实世界实验中收集的网络数据进行监督学习，研究未授权LTE-WiFi（LTE-U和LTE-LAA）网络中的NFR。在实验中考虑了不同的802.11标准和不同的信道带宽，并精确地概述了学习模型选择策略。此后，不同的LTE-WiFi网络配置进行比较分析，通过学习模型参数，如R-sq，残差，离群值，预测器的选择等，进一步，网络特征关系为基础的优化（NeFRO）框架提出。NeFRO通过利用从网络数据中学习的特征关系方程改进了传统的优化公式。它被证明是非常适合于时间关键密集共存网络，通过两个优化目标，即，网络容量和信号强度。NeFRO是验证对网络优化的四个最近的作品。NeFRO能够成功地将优化收敛时间缩短24%，同时保持平均高达97.16%的准确率。
2021-11-15 cs.LG cs.NI
Modeling and Analysis of MPTCP Proxy-based LTE-WLAN Path Aggregation
基于多路径传输控制协议（MPTCP）的长期演进（LTE）-无线局域网（WLAN）路径聚合（LWPA）已经处于标准化过程中，作为提高下行链路（DL）数据率并处理快速增长的数据业务的有前景且有成本效益的解决方案。本文旨在借助随机几何的工具，为大规模LWPA网络的下行链路性能评估提供一种易于处理的分析方法。我们考虑一个简单而实用的模型，以确定在何种条件下，本地WLAN接入点（AP）将在LWPA模式下工作，以帮助提高接收的数据率。使用随机空间模型的WLAN AP和LTE基站（BS）的分布，我们分析了在所考虑的网络模型中的活动LWPA模式的WiFi AP的密度，这进一步导致上的DL数据率和区域频谱效率（ASE）的改进的封闭形式的表达式。我们的数值结果说明了不同的网络参数对LWPA网络性能的影响，这可以是有用的，进一步的性能优化。
2018-05-08 cs.NI
When Cellular Meets WiFi in Wireless Small Cell Networks
覆盖在现有宏蜂窝系统上的小小区基站（SCBS）的部署被视为用于卸载业务、优化覆盖和提高未来蜂窝无线系统的容量的关键解决方案。设想下一代SCBS是多模的，即，其能够在许可和未许可频带上同时发送。这构成了WiFi和蜂窝无线电接入技术（RAT）的具有成本效益的集成，可以有效地应对峰值无线数据流量和异构服务质量要求。为了利用这种多模式SCBS的优势，我们讨论了新提出的跨系统学习的范例，SCBS通过该范例自组织并自主地引导其跨不同RAT的流量。跨系统学习允许SCBS利用WiFi和蜂窝世界的优势。例如，SCBS可以将延迟容忍数据业务卸载到WiFi，同时学习它们在授权蜂窝频带上的传输策略的概率分布函数。本文将首先介绍跨系统学习的基本构建块，然后在覆盖WiFi热点的长期演进（LTE）模拟器中提供初步的性能评估。值得注意的是，它表明，所提出的跨系统学习方法显着优于一些基准流量导向政策。
2013-03-22 cs.IT cs.NI math.IT
A Learning-Based Coexistence Mechanism for LAA-LTE Based HetNets
许可辅助接入LTE（LAA-LTE）已经被提出来处理巨大的移动业务需求和拥挤的许可频谱之间的激烈矛盾。在本文中，我们研究了基于LAA-LTE的异构网络（HetNets）的共存机制。一个联合的资源分配和网络接入问题被认为是最大化的归一化吞吐量的未授权频带，同时保证现任WiFi用户的服务质量要求。提出了一个基于学习的两级框架，通过将问题分解为两个子问题来求解。在主节点层，提出了一种基于Q学习的LAA-LTE系统传输时间确定方法。在从机中，每个用户采用基于博弈论的学习方法来自主地执行网络访问。仿真结果验证了该方法的有效性。
2018-07-18 cs.GT cs.IT cs.NI
Blockchain-Enabled NextGen Service Architecture for Mobile Internet Offload
全球不同代移动蜂窝网络的融合为最终用户带来了不同的数据速度体验。目前，对于一个移动网络运营商（MNO）的订户使用WiFi提供商的服务，没有适当的定义机制。蜂窝和数据服务提供商也没有标准化的程序来安全地相互交互，并允许他们的订户在现收现付的基础上使用第三方服务。本文提出了一个基于区块链的卸载框架，允许移动运营商的用户暂时使用另一个MNO或WiFi提供商的高速网络。智能合约允许各种实体，如MNO，经纪人和WiFi提供商自动执行相互协议，以安全和受控的方式利用第三方基础设施。为了测试所提出的框架，用户从3G/4G/4G-LTE/5G网络卸载到固定宽带WiFi网络，并对结果进行分析。卸载框架使用ns-3网络模拟器实现，以太坊区块链智能合约功能用于结算发票。
2021-04-17 cs.CR cs.NI
WiLiTV: A Low-Cost Wireless Framework for Live TV Services
随着HDTV和Ultra HDTV的演进，对基于IP的TV内容的带宽需求迅速增加。消费者需要高体验质量（QoE）的不间断服务。服务提供商不断尝试通过创新以更低成本和更高渗透率更有效地分发内容的新方法来区分自己。在这项工作中，我们提出了一个具有成本效益的无线框架（WiLiTV）提供直播电视服务，包括无线接入技术（如卫星，WiFi和LTE覆盖链路）的混合。在拟议的架构中，直播电视内容被注入到网络中的几个住宅位置使用卫星天线。然后，使用户对户WiFi网络或经由覆盖LTE网络将内容进一步分发到其他家庭。我们的问题是构建一个最佳的电视分配网络的卫星注入点的数量最少，同时保持最高的QoE，为不同的邻居密度。我们评估的框架，使用现实的时变需求模式和一组不同的家庭位置数据。我们的研究表明，与传统架构相比，该架构需要减少75 - 90%的卫星注入点。此外，我们表明，最节省成本，可以使用简单实用的中继路由解决方案。
2017-01-10 cs.MM cs.NI
Resilient Edge: Can we achieve Network Resiliency at the IoT Edge using LPWAN and WiFi?
近年来，由于许多物联网（IoT）应用在家庭，工业和野生环境中的采用，边缘计算得到了关注。这些应用程序的弹性和可靠性要求各不相同，从非关键（最佳交付努力）到具有时间限制保证的安全关键。物联网边缘设备的网络连接仍然是核心关键组件，需要满足应用程序的时间限制服务质量（QoS）和容错保证。因此，在这项工作中，我们系统地研究如何满足物联网应用的混合关键性QoS要求在多通信网络。我们（i）通过定义系统模型来提出物联网应用的网络弹性要求（ii）分析和评估许多最先进的LPWAN技术（如Sigfox、LoRa和LTE）的带宽、延迟、吞吐量和最大数据包大小（CAT-M1/NB-IoT）和Wi-Fi，（iii）实施和评估适应性系统弹性边缘和关键性感知最佳匹配（CABF）使用具有五个多通信网络的Raspberry Pi 4和Pycom FiPy开发板的资源分配算法来满足应用程序弹性要求。我们提出了我们的研究结果，如何实现100%的最大努力高关键级别的消息传递使用多通信网络
2022-05-07 cs.DC cs.NI
ICN-aware Network Slicing Framework for Mobile Data Distribution
网络切片提供了将ICN实现为5G部署切片的机会。我们通过在商品计算、存储和带宽资源池上运行的通用服务编排框架来实现多个ICN服务切片。具体而言，我们展示了实时音频/视频会议切片的动态创建，通过该切片启用多参与者通信。这些切片利用ICN的基于名称的路由、集成安全性、对组播和移动性的固有支持以及网内缓存和计算等功能来有效地扩展和交付服务，同时动态地适应不断变化的服务需求。拟议的框架还支持移动按需功能作为ICN切片上的服务，以更有效地支持多接入链路（如LTE、Wifi和以太网）上的生产者移动性，我们的演示将对此进行演示。
2017-11-06 cs.NI
Socket Intents: OS Support for Using Multiple Access Networks and its Benefits for Web Browsing
在当今的互联网中，移动设备连接到多个接入网络，例如，WiFi/DSL和LTE。为了利用网络的不同路径特性（延迟、带宽和可靠性）和聚合带宽，我们需要智能策略来选择哪些接口用于哪些流量。在本文中，我们提出了一种方法来解决这个挑战的一部分，操作系统（OS）：与套接字意图的概念，应用程序可以表达他们知道他们的通信模式和他们的喜好。使用我们的Socket Intents Prototype和我们修改的BSD Socket Interface，这些信息用于在每个消息或每个连接的基础上选择最合适的路径或路径组合。我们评估我们的系统的Web浏览的用例的基础上：使用我们的原型和客户端代理，我们展示了我们的设计的可行性和好处。使用基于流的模拟器和全因子实验设计，我们研究了广泛的接入网络组合（基于典型的DSL和LTE场景）和真实的工作负载（Alexa Top 100和Top 1000网站）。我们的策略在超过50%的情况下实现了性能优势，在20%的情况下实现了超过2倍的加速，而在其他情况下没有增加开销。
2018-04-23 cs.NI
Proportional Fair Traffic Splitting and Aggregation in Heterogeneous Wireless Networks
流量负载均衡和资源分配在利用多无线电无线网络的密集和日益异构的部署方面起着至关重要的作用。跨不同接入点（AP）/无线电接入技术（RAT）的业务聚合已经成为最近引入的关于LTE双连接和LTE-WLAN聚合（LWA）的蜂窝标准的重要特征。针对AP不一定并置的场景的低复杂度业务拆分解决方案是运营商非常感兴趣的。在本文中，我们考虑的情况下，每个用户的流量可以跨宏小区和LTE或WiFi小小区由非理想的回程链路连接的分裂，并开发一个封闭的形式的解决方案，最佳的聚合占回程延迟。最佳解决方案适合于基于“注水”的解释，其中通过宏小区发送的用户业务的分数与该宏小区上的用户峰值容量和其在小小区上的吞吐量的比率成比例。使用全面的系统级仿真，所开发的最佳解决方案，以提供大量的边缘和中值吞吐量增益超过目前的3GPP-WLAN互通解决方案的算法代表。对于希望在现有WLAN部署中引入聚合解决方案的运营商来说，可实现的性能优势是有希望的。
2016-03-26 cs.IT cs.NI math.IT
A Versatile Wireless Network Protocol for Spectrum Sharing with Passive Radio Services
本文提出DPASS协议，通过无源用户发射开关键控信号，使主动无线电经功率估计检测并动态协调频谱，兼容WiFi、LoRa和LTE等多种现有无线技术。
2023-05-30 cs.NI
Harmonious Coexistence between Aloha and CSMA: Novel Dual-channel Modeling and Throughput Optimization
针对非授权频谱中Aloha与CSMA网络共存时的性能恶化与不公平问题，提出双信道分析框架，通过优化CSMA节点传输时间与概率实现和谐共存，并应用于LTE-U与WiFi网络以提升吞吐量与公平性。
2025-02-27 cs.IT cs.NI math.IT
SDN enabled Mobility Management in Multi Radio Access Technology 5G networks: A Survey
本文综述了利用SDN使能架构管理5G等多无线接入技术网络中的切换问题，探讨了先进架构、卸载技术及实现方法，并指出了当前挑战与未来方向。
2023-04-06 cs.NI cs.SY eess.SY
Resource Allocation in Mobility-Aware Federated Learning Networks: A Deep Reinforcement Learning Approach
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
联邦学习允许移动设备，即，工作者使用他们的本地数据来协作地训练模型所有者所需的全局模型。因此，联邦学习解决了传统机器学习的隐私问题。然而，联邦学习面临着工作者的能量约束和高网络资源成本，这是由于可能需要多次全局模型传输来实现目标精度的事实。为了解决能量约束，可以使用向工作者再充电能量的功率信标。然而，模型所有者可能需要为能量再充电向功率信标支付能量成本。为了解决高网络资源成本，模型所有者可以使用WiFi信道（称为默认信道）用于全局模型传输。然而，由于默认信道质量的不稳定性，可能发生通信中断。为此，可以使用诸如LTE信道之类的特殊信道，但是这引起信道成本。因此，模型所有者的问题是决定向工作者再充电的能量的量，并选择用于将其全局模型传输到工作者的信道，以最大化全局模型传输的数量，同时最小化能量和信道成本。这对于模型所有者来说是具有挑战性的，因为工作者的通道、能量和移动状态是不确定的。因此，在本文中，我们建议使用深度Q网络（DQN），使模型所有者能够在没有任何先验网络知识的情况下找到关于能量和信道的最佳决策。仿真结果表明，与传统算法相比，该算法具有更好的性能。
2019-10-21 cs.LG cs.NI eess.SP
