Toward Composable Network Digital Twins: A Subgraph-Based Latency Prediction Study
University of Glasgow（格拉斯哥大学）
本文提出一种基于子图的可组合网络数字孪生方法，通过可重用单元孪生分解网络并轻量组合，实现跨拓扑与流量变化的端到端延迟预测，兼具高精度与可重用性。
2026-09-21 cs.LG cs.NI
Evaluation, Modeling and Optimization of Coverage Enhancement Methods of NB-IoT
窄带物联网（NB-IoT）是3GPP发布的一种新的低功耗广域网（LPWAN）技术。NB-IoT的主要目标是改善覆盖范围，大容量，低成本和长电池寿命。为了提高覆盖范围，NB-IoT有很有前途的解决方案，例如增加传输重复次数，降低带宽以及调整调制和编码方案（MCS）。在本文中，我们提出了在端到端网络模拟器NS-3中实现NB-IoT的覆盖增强功能。NS-3中的资源分配和链路自适应被修改以符合NB-IoT的新特征。使用开发的仿真框架，网络的可靠性和延迟的新功能的影响进行评估。此外，提出了一种基于所有三个特征的最优混合链路自适应策略。为了实现这一点，我们制定了一个优化问题，该问题具有基于延迟的目标函数和基于信噪比（SNR）的约束。然后，我们提出了几种算法，以尽量减少延迟，并比较它们的准确性和速度。选择最佳的混合解决方案，并在NS-3仿真器中实现，通过该延迟公式进行验证。数值结果表明，所提出的优化算法的混合链路自适应是8倍的速度比穷举搜索方法，并产生类似的延迟。
2019-02-19 cs.NI
Expanding across time to deliver bandwidth efficiency and low latency
数据中心需要同时支持低延迟和高带宽数据包传输的网络，以满足现代应用的严格要求。我们提出的Opera，一个动态的网络，提供延迟敏感的流量迅速依赖于多跳转发以同样的方式作为扩展器基于图的方法，但提供接近最佳的带宽，通过直接转发的批量流量随时间变化的源到目的地电路。Opera设计的关键是快速和确定性地逐段重新配置网络，这样网络在任何时刻都可以实现扩展图，但是，跨时间集成，网络在所有机架之间提供带宽高效的单跳路径。我们发现，Opera支持低延迟流量，流完成时间与成本相当的静态拓扑相当，同时为所有对所有流量提供高达4倍的带宽，并为发布的数据中心工作负载提供60%的负载。
2019-03-29 cs.NI
Dynamic Multi-Connectivity Activation for Ultra-Reliable and Low-Latency Communication
在5G新无线电中提出了具有分组复制的多连接（MC），其中相同的数据分组被复制并从多个发射机发送，作为可靠性增强特征。然而，它被发现是资源低效的，因为需要来自多于一个发射机的无线电资源来服务单个用户。因此，改进MC的性能增强与资源利用率的权衡是一个关键的设计挑战。这项工作提出了一种启发式的资源有效的延迟感知的动态MC算法，激活MC选择性，使其优势被利用的关键用户，同时最大限度地减少相应的资源使用。数值结果表明，该算法可以提供传统MC计划的中断性能增益，而需要高达45%的资源减少。
2019-11-22 cs.NI
A Survey and Evaluation of Data Center Network Topologies
数据中心因其在现代计算环境中的灵活性和处理能力而变得越来越受欢迎。它们由单个实体（管理员）管理，允许动态资源配置、性能优化以及有效利用可用资源。每个数据中心都由通过物理线路连接的大量计算、网络和存储资源组成。数据中心的大规模性质需要仔细规划计算，存储，网络节点，互连以及相互通信，以确保其有效和高效的运营。在本文中，我们提出了一个全面的调查和分类的网络拓扑结构中使用的商业数据中心，或在这个空间工作的研究人员提出的。我们还比较和评估一些使用mininet以及gem 5模拟器的不同流量模式的拓扑结构，基于各种指标，包括吞吐量，延迟和平分带宽。
2016-05-05 cs.DC cs.NI
Declarative Traffic Engineering for Low-Latency and Reliable Networking
University of Pisa（比萨大学）；Sympotech（Symptech公司）；Futurewei（未来科技）
本文提出基于Prolog的声明式gLBF机制，用于实现低延迟和可靠网络，通过扩展核心实现增加可靠性、路径保护和故障避免，评估不同网络拓扑和流量负载下的性能。
2025-03-27 cs.NI
Frame based equipment channel access enhancements in NR unlicensed spectrum for the URLLC transmissions
5G新无线电中的超可靠低延迟通信（URLLC）最初仅针对授权频谱定义。然而，由于工业4.0场景中的新用例，URLLC操作目前正在第三代合作伙伴计划的正在进行的版本17中扩展到未授权频谱。尽管在这种受控环境中，我们可以保证没有任何其他技术长期共享信道，但通过基于负载的设备（LBE）或基于帧的设备（FBE）获得信道接入的不确定性可能妨碍URLLC的延迟要求。在FBE中，发射机可以被优先化以支持具有不同要求的数据，并且与具有大竞争窗口大小的LBE相比具有更低的能耗和延迟。在本文中，我们分析了性能的FBE在未经许可的控制环境中，通过马尔可夫链。基于此分析，我们提出了两种方案，以提高URLLC性能FBE：第一种方案允许发射机使用多个固定帧周期（FFP）的配置，而第二种方案配置的FFP的起始点的每个发射机的基础上，其优先级。仿真结果表明，这些计划相比，现有的计划的URLLC传输的好处。
2021-04-20 cs.NI
MinDelay: Low-latency Forwarding and Caching Algorithms for Information-Centric Networks
我们提出了一个新的统一的框架，最大限度地减少依赖于网络成本的信息为中心的网络，通过共同优化转发和缓存策略。由于缓存变量是整数约束的，因此所产生的优化问题是NP难的。为了取得进展，我们专注于优化问题的放松版本，其中允许缓存变量为实值。我们开发必要的最优性条件的放松的问题，并利用这个结果来设计MinDelay，一个自适应和分布式的联合转发和缓存算法，基于条件梯度算法。MinDelay算法在每次迭代时优雅地产生可行的路由变量和整数缓存变量，并且可以以低复杂度和开销的分布式方式实现。在广泛的网络拓扑结构，仿真结果表明，MinDelay通常具有显着更好的延迟性能，在低到中等的请求速率区域。此外，MinDelay和VIP算法相互补充，在整个请求到达率范围内提供卓越的延迟性能。
2017-10-14 cs.NI
Anonymity in the Wild: Mixes on unstructured networks
随着分散式计算场景变得越来越流行，非结构化拓扑是考虑运行混合网络的自然候选者。我们考虑混合网络拓扑结构，其中混合被放置在非结构化网络的节点上，例如社交网络和无标度随机网络。我们探索的效率和流量分析阻力特性的混合网络的基础上非结构化的拓扑结构，而不是理论上最优的结构化拓扑结构，在高延迟条件下。我们考虑了有向和无向网络模型的混合，以及一个真实世界的案例研究-LiveJournal友谊网络拓扑结构。我们的分析表明，基于无标度和小世界拓扑结构的混合网络，首先，混合路由长度与扩展图中的混合路由长度大致相当;第二，最中心节点的妥协对匿名属性的影响很小;第三，与扩展图拓扑结构相比，非结构化网络中抵御交叉攻击所需的批量大小需要高出一个数量级。
2007-06-04 cs.CR cs.NI
SHORTCUT: In-Collective Topology Reconfiguration for Low-Latency AllReduce
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Weizenbaum Institute（魏岑鲍姆研究所）
本文重新审视小消息 AllReduce 中 Ring 与 Recursive Doubling 的优劣，提出面向动态光子互连的集合内电路交换启发式调度，以降低传播延迟、拥塞和重配置开销。
2026-09-30 cs.DC cs.NI
FatPaths: Routing in Supercomputers and Data Centers when Shortest Paths Fall Short
我们介绍FatPaths：一种简单、通用且强大的路由架构，可使Slim Fly等最先进的低直径拓扑实现前所未有的性能。FatPaths的目标是HPC超级计算机以及云数据中心和集群中的以太网堆栈。FatPaths公开并利用最小路径和非最小路径的丰富多样性，以实现高性能的多路径。此外，FatPaths使用重新设计的“纯化”传输层，几乎消除了所有TCP性能问题（例如，慢启动），并结合了细流交换（一种用于防止TCP网络中的分组重新排序的技术），以实现非常简单和有效的负载均衡。我们的设计使最新的低直径拓扑能够超越强大的Clos设计，以可比的成本实现高15%的净吞吐量和低2倍的延迟。FatPaths将显著加速构成Top500列表的50%以上的以太网集群，它可能成为现代拓扑的标准路由方案。
2020-11-11 cs.NI
Energy-Latency Optimization for Dynamic Disaggregated Radio Access Networks
Institute of Computing, University of Campinas（坎皮纳斯大学计算研究所）
针对5G网络基站解聚合和新服务带来的配置挑战，提出含三个目标函数的混合整数线性规划模型，确定最优功能拆分选项等，还给出启发式算法，揭示延迟与能耗权衡，为优化RAN部署提供基础。
2026-07-07 cs.NI
Performance Analysis and Enhancements for In-Band Full-Duplex Wireless Local Area Networks
带内全双工（IBFD）是一种使无线节点能够在相同的分配频率上同时发送信号和接收另一信号的技术。因此，与传统的半双工（HD）系统相比，IBFD无线系统可以提供高达两倍的信道容量。为了研究IBFD网络的可行性，需要可靠的模型来捕获IBFD在物理层（PHY）之上的预期益处。本文提出了一种基于离散时间马尔可夫链（DTMC）分析的IEEE 802.11分布式协调功能（DCF）与IBFD能力的精确分析模型。该模型捕获了计算重要性能指标所需的所有参数，这些指标量化了IBFD解决方案带来的增强功能。此外，两个帧聚合方案的无线局域网（WLAN）与IBFD功能，以提高数据传输的效率。匹配的分析和仿真结果小于1%的平均误差证实，所提出的帧聚合方案进一步提高整体吞吐量高达24%，并减少高达47%的延迟在实际的IBFD-WLAN。更重要的是，结果断言，IBFD传输只能减少延迟到一个次优点在WLAN中，但帧聚合是必要的，以尽量减少它。
2019-03-27 cs.NI
Optimal virtual PON slicing to support ultra-low latency mesh traffic pattern in MEC-based Cloud-RAN
随着小区的逐渐密集化，Cloud-RAN和\ac{MEC}的部署正在成为现实，以支持5G及以后的超低延迟和高可靠性，它产生了跨前传网络的网状业务模式。这导致了PON架构增强与虚拟化的演进，以支持这种网状业务模式。然而，在这种基于mesh-PON的前传传输上动态地分配虚拟PON切片正成为研究挑战。在本文中，我们提供了一个混合的分析迭代模型来计算最佳的虚拟PON切片分配，在下一代基于MEC的Cloud-RAN中提供具有超低端到端延迟的网状接入连接。我们提出的方法可以计算最佳的虚拟PON切片分配的时间尺度兼容的实时或近实时操作。
2021-06-01 cs.NI
TEL: Low-Latency Failover Traffic Engineering in Data Plane
现代网络应用需要在网络故障的情况下进行低延迟流量工程，同时保持服务质量约束，如延迟和容量。快速重路由（FRR）机制被广泛用于故障场景中的业务重路由目的。控制平面FRR通常计算备份转发规则，以在故障发生时使数据平面中的流量绕道。随着可编程数据平面的出现，这种机制可以在数据平面中计算。在本文中，我们提出了一个系统（称为TEL），其中包含两个FRR机制，即TEL-C和TEL-D。第一种算法在控制平面上计算备份转发规则，满足最大最小公平分配。第二种机制在数据平面中提供FRR。这两种算法都需要可编程数据平面上的最小存储器，并且非常适合于现代线速率匹配动作转发架构（例如，PISA）。我们在P4可编程软件交换机上实现了这两种机制（例如，BMv 2和Tofino），并测量它们在各种拓扑上的性能。从数据中心拓扑获得的结果表明，我们的FRR机制可以将流完成时间提高到$-$的4.6倍7.3倍（即，小流量）和3.1x $-$ 12 x（即，大流量）与基于再循环的机制（例如F10）相比。
2021-07-21 cs.NI
RRO: A Regularized Routing Optimization Algorithm for Enhanced Throughput and Low Latency with Efficient Complexity
针对无线网络中高吞吐量与低延迟需求，本文提出正则化路由优化算法（RRO），在保持与 OSPF 相当的低复杂度的同时显著提升吞吐量并降低延迟，且易于集成至 5G 及以上网络。
2024-07-26 cs.NI
Inter-Satellite Link Optimization for Low-Latency Global Networking
Northwestern University（西北大学）
本文提出一种两阶段优化框架，用于设计低延迟全球网络的跨卫星链路拓扑，通过凸优化和整数线性规划减少网络直径并提高鲁棒性。
2026-10-30 cs.NI
Scalable Tail Latency Estimation for Data Center Networks
在本文中，我们考虑如何提供快速估计的流级尾部延迟性能非常大规模的数据中心网络。网络尾部延迟通常是云应用性能的关键指标，可能会受到各种因素的影响，包括网络负载、机架间流量偏斜、流量突发、流量大小分布、超额订阅和拓扑不对称。ns-3和OMNeT++等网络模拟器可以提供准确的答案，但很难并行化，即使在中等规模下，也需要数小时或数天来回答单个配置的假设问题。最近与MimicNet的合作展示了如何使用机器学习来提高仿真性能，但代价是每个配置都包含很长的训练步骤，并且对工作负载和拓扑均匀性的假设通常在实践中不成立。我们通过开发一套技术来解决这一差距，为具有一般流量矩阵和拓扑结构的大规模网络提供快速性能估计。一个关键的步骤是将问题分解成大量的并行独立的单链路模拟，我们仔细结合这些链路级模拟，以产生准确的估计端到端的流级性能分布的整个网络。像MimicNet一样，我们在可能的情况下利用对称性来获得额外的加速，但不依赖于机器学习，因此没有训练延迟。在大型网络中，ns-3需要11到27个小时来模拟5秒的网络行为，我们的技术在1到2分钟内运行，流量完成时间的99%精度在9%以内。
2022-09-30 cs.NI
Towards Green Mobile Edge Computing Offloading Systems with Security Enhancement
移动边缘计算（MEC）是一种旨在减少延迟的新兴通信方案。在这篇文章中，我们研究了一个绿色MEC系统的窃听存在。我们使用计算效率作为我们的主要指标，计算效率被定义为计算的总比特数除以总能耗。为了减轻严格的延迟要求，提出了一种联合安全卸载和计算模型。此外，我们制定了一个优化问题，最大限度地提高计算效率，在几个实际的约束条件。非凸问题通过逐次凸逼近和迭代算法来解决。仿真结果验证了所提出方案的优越性以及问题解决方案的有效性。
2020-04-11 cs.NI eess.SP
Achieving Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) in Next-Generation Cellular Networks with Programmable Data Planes
本文提出一种基于SDN与可编程数据平面的下一代蜂窝网络架构，通过蜂窝内优化和统一控制平面实现URLLC，实验显示时延最多降低2倍并具备十毫秒级控制时延。
2023-09-16 cs.NI
Slim Fly: A Cost Effective Low-Diameter Network Topology
我们介绍了一种高性能的成本效益的网络拓扑称为超薄飞接近理论上最佳的网络直径。Slim Fly是基于近似度直径问题的解决方案的图。我们分析了Slim Fly，并将其与传统和最先进的网络进行了比较。我们的分析表明，Slim Fly在延迟、带宽、弹性、成本和功耗方面比其他拓扑具有显著优势。最后，我们提出了无死锁的路由方案和物理布局的大型计算中心，以及详细的成本和功耗模型。Slim Fly能够构建具有成本效益和高弹性的数据中心和HPC网络，在不同的HPC工作负载（如模板或图形计算）下提供低延迟和高带宽。
2020-06-30 cs.NI
Dynamic Reliability: Reliably Sending Unreliable Data
5G和Beyond网络承诺为需要在严格的截止日期内交付关键任务数据的应用提供低延迟支持。然而，物理层和介质访问层的创新还不够。在不同的网络拓扑结构下，以及在网络设置和数据路径发生变化时，还需要考虑其他因素来支持应用程序。这种支持可以在传输层开发，确保动态网络和连接环境中的端到端延迟。在本文中，我们提出了一个部分的可靠性框架，它管理每个数据包的可靠性，通过在传输层定制的政策。该框架遵循一个无确认和无故障的哲学不可靠的数据包传输，但保持与其可靠的同行任意使用的传输模式的合作。这可以通过巧妙地改变数据包可靠性来解决不断变化的网络环境中的延迟和可靠性波动。我们的评估是使用mininet来模拟真实世界的网络特性，同时使用视频流应用程序作为实时用例。结果表明，减少会话数据包的体积和积压的数据包，几乎没有影响的新鲜度的数据包更新。
2023-03-22 cs.NI
Configured Grant for Semi-Deterministic Traffic for Ultra-Reliable and Low Latency Communications
在新无线电第三代合作伙伴计划版本16中已经采用了配置的基于授权的分配。该方案有利于支持用于工业通信的超可靠和低延迟通信，这是关键的第五代移动通信使用场景。该调度机制使得具有周期性业务的用户能够容易地发送其数据，并且绕过调度请求和调度授权所需的信令;并且提供低延迟接入。为了促进超可靠通信，调度机制可以允许用户在预定义时段中的连续重复时机处发送冗余传输。然而，对于具有半确定性流量的用户，基于配置授权的分配的可靠性和延迟性能恶化。这可能是由于，例如，延迟的数据到达缓冲器中，并且用户不能发送其重复，这导致可靠性降低。为了提高半确定性流量的配置授权可靠性性能，我们考虑了各种分配设计，例如，附加的未许可频谱、或在配置授权周期中的灵活传输、或允许重复之间的时间间隙等。这些增强可以是第六代配置授权模型的垫脚石。
2020-09-10 cs.NI
Graph Theory Meets Federated Learning over Satellite Constellations: Spanning Aggregations, Network Formation, and Performance Optimization
University at Buffalo—SUNY（纽约州立大学布法罗分校）
Fed-Span结合图论与联邦学习，通过生成性聚合和优化，提升卫星星座分布式学习的性能与效率。
2025-12-02 cs.DC cs.LG cs.NI
MPTCP meets FEC: Supporting Latency-Sensitive Applications over Heterogeneous Networks
在过去的几年中，TCP经历了许多更新，以在各种网络条件下提供性能增强。然而，对于丢失，传统TCP检测和恢复机制几乎无法实现。快速重传和重传超时都需要至少一个额外的往返时间来执行，这可能会严重影响延迟敏感型应用程序的性能，特别是在有损或高延迟网络中。虽然前向纠错（FEC）不是这个方向的新举措，但大多数方法都在应用程序内部考虑FEC。在本文中，我们设计并实现了一个框架，FEC是集成在TCP。我们选择这种设计的主要目标是在高延迟和有损网络中通过TCP启用延迟敏感的应用程序，但保持应用程序不可知。我们进一步将这种设计纳入多路径TCP（MPTCP），在那里我们特别关注异构设置，考虑到TCP恢复机制进一步升级多路径中的线头阻塞的事实。我们评估所提出的框架的性能，并表明，这样的框架可以带来显着的好处相比，传统的TCP和MPTCP的延迟敏感的实际应用程序的流量，如视频流和Web服务。
2018-07-29 cs.NI
Real Time Communication Capacity for Data Delivery in Wireless Sensor Networks
实时应用程序是性能关键的应用程序，需要有限的服务延迟。在多跳无线自组织网络和传感器网络中，通信延迟是主要的处理延迟。因此，为了在这样的网络中实现实时应用，必须限制通信延迟。在本文中，我们推导出的实时能力，表征网络的能力，及时提供数据，以及开发网络协议，实现这种能力的表达式。在最早截止期优先、截止期单调的情况下，得到了实时容量的表达式，并进行了分析。本文提出了一种处理的实时容量限制。对于两个极端的业务拓扑，即负载平衡拓扑和会聚广播（即，多对一）拓扑。它认为DM和EDF调度算法，并讨论了容量限制表达式的影响。
2012-01-24 cs.NI
Multi-Plane HyperX: A Low-Latency and Cost-Effective Network for Large-Scale AI and HPC Systems
College of Computer Science and Technology, National University of Defense Technology（计算机科学与技术学院，国防科技大学）
本文提出多平面HyperX网络，通过多端口和多NIC实现多个网络平面，相比Fat-Tree、Dragonfly等拓扑，具有更小的网络直径和更高的成本效益。
2026-04-26 cs.LG cs.NI
Packet Duplication in Dual Connectivity Enabled 5G Wireless Networks: Overview and Challenges
在5G无线网络上实现超可靠的低延迟通信（uRLLC）带来了具有挑战性的设计要求，特别是在空中接口上。严格的延迟和可靠性目标要求在协议栈的不同层进行增强。另一方面，并行冗余协议（PRP）（其中每个数据分组被复制并在两个独立的网络上同时传输）提供了用于提高可靠性和减少无线网络中的延迟的简单解决方案。PRP可以通过双连接（DC）解决方案在蜂窝网络中实现。最近，3GPP已经在5G无线网络中引入了分组复制功能。为此，本文根据3GPP的最新发展，概述了5G中的数据包复制功能，并强调了相关的技术挑战。
2019-05-29 cs.NI
PowerTCP: Pushing the Performance Limits of Datacenter Networks
数据中心网络中日益严格的吞吐量和延迟要求需要快速且准确的拥塞控制。我们观察到，现有的数据中心拥塞控制方案的反应时间和准确性是固有的限制。它们要么只依赖于关于网络状态的显式反馈（例如，DCTCP中的队列长度）或仅基于状态的变化（例如，RTT梯度（TIMELY）。为了克服这些限制，我们提出了一种新的拥塞控制算法，PowerTCP，它实现了更细粒度的拥塞控制，通过适应带宽窗口产品（以下称为功率）。PowerTCP利用带内网络遥测技术对网络中的变化做出即时反应，而不会损失吞吐量，同时保持队列较短。由于其快速的反应时间，我们的算法是特别适合于动态网络环境和突发流量模式。我们分析和经验表明，PowerTCP可以显着优于国家的最先进的传统的数据中心拓扑结构和新兴的可重新配置的数据中心，频繁的带宽变化，使拥塞控制的挑战。在传统的数据中心网络中，即使在60%的网络负载下，PowerTCP也能将短流的尾流完成时间比DCQCN和TIMELY减少80%，比HPCC减少33%。在可重配置的数据中心中，PowerTCP实现了85%的电路利用率，而不会产生额外的延迟，并且与现有方法相比，尾部延迟至少减少了2倍。
2021-12-28 cs.NI
LLAMP: Assessing Network Latency Tolerance of HPC Applications with Linear Programming
LLAMP是一种利用LogGPS模型和线性规划高效评估HPC应用网络延迟容忍度的新型工具链，在MPI应用上预测误差低于2%，为优化HPC基础设施提供关键见解。
2024-04-22 cs.DC cs.NI cs.PF
Improving Latency with Active Queue Management (AQM) During COVID-19
在COVID-19疫情期间，康卡斯特网络在应对互联网使用前所未有的变化方面表现良好，对网络延迟敏感的视频通信应用程序的受欢迎程度激增。然而，在当今的典型网络（如家庭网络）中，如果这些应用程序与其他网络流量共享网络链路，它们的性能往往会降低。这是由网络设计缺陷引起的问题，通常使用术语“缓冲区膨胀”来描述。几年前，康卡斯特帮助资助技术社区研究和开发新的主动队列管理（AQM）技术，以消除这个问题，AQM后来被内置到电缆数据服务接口规范（DOCSIS）标准中。就在疫情爆发前，康卡斯特还部署了一个大规模的网络性能测量系统，其中包括负载下的延迟测试。此外，康卡斯特碰巧部署了两个相同的电缆调制解调器;一个启用了上游AQM，另一个没有。这一偶然的事件融合使康卡斯特能够对使用AQM的电缆调制解调器网关与缺乏这种增强功能的电缆调制解调器网关之间的差异进行比较分析，在许多个月的时间和数百万台设备上进行独特的规模。数据显示，当使用AQM时，在负载性能下的上行延迟显著更好。对于具有AQM的设备，负载测试下的大部分延迟导致15-30毫秒的延迟。相比之下，没有AQM的设备平均延迟约为250毫秒，高出8-16倍，这对最终用户的体验质量来说是一个非常显著的差异。这些大规模的测量比较应该提供额外的数据，以证明加速部署AQM在DOCSIS和其他互联网服务提供商的网络和用户购买的家庭网络设备。
2022-02-14 cs.NI
Efficient Low-Latency Dynamic Licensing for Deep Neural Network Deployment on Edge Devices
R&D Lab, Sun* Inc.（Sun*公司研发实验室）；Le Quy Don Technical University（黎贵惇理工大学）
伴随着人工智能特别是深度学习领域的快速发展，深度神经网络应用在现实中越来越普及。为了能够承受来自主流用户的沉重负载，部署技术对于将神经网络模型从研究带到生产中至关重要。在生产中部署神经网络模型的两种流行的计算拓扑是云计算和边缘计算。近年来通信技术的进步，以及移动设备数量的大幅增加，使得边缘计算逐渐成为一种必然趋势。在本文中，我们提出了一种架构，通过利用它们与云和数据库访问控制机制的协同作用，解决在边缘设备上部署和处理深度神经网络的问题。采用这种架构允许设备上的低延迟DNN模型更新。同时，由于只部署了一个模型，我们可以通过设置模型权重的访问权限来轻松地创建不同版本的模型。这种方法允许动态模型许可，这有利于商业应用。
2021-02-24 cs.LG cs.NI
Trivance: Latency-Optimal AllReduce by Shortcutting Multiport Networks
Weizenbaum Institute（魏曾鲍姆研究所）；TU Berlin（柏林工业大学）；Purdue University（普渡大学）
Trivance是一种在log_3 n步内完成的延迟最优AllReduce算法，通过多端口网络减少拥堵并保持带宽最优性。
2026-07-13 cs.DC cs.NI
Geometric Fairness-Aware Routing for Federated Edge Networks
Department of Electrical and Computer Engineering, University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校电气与计算机工程系）
提出Geo-FairFed，融合双曲图神经网络与联邦优化，通过曲率正则化公平目标实现边缘节点间的均衡路由，在6G和IoT拓扑上延迟降低20%、能耗降低17%、公平性提升21%。
2026-06-26 cs.AI cs.NI
Toward One-Second Latency: Evolution of Live Media Streaming
本综述系统梳理直播媒体流从传统高延迟到低延迟的演进，分析延迟来源与协议，介绍低延迟技术使能因素及Twitch挑战发现，为理解低延迟直播流现状与未来提供一站式参考。
2025-03-28 cs.MM cs.NI
5G Control Channel Design for Ultra-Reliable Low-Latency Communications
第五代（5G）无线系统有望支持具有不同通信要求的广泛服务。超可靠低延迟通信（URLLC）是一种通用服务，可实现关键任务应用，如工业自动化、增强现实和车载通信。URLLC对传送数据和控制信息的可靠性和延迟有严格的要求。为了满足这些要求，第三代合作伙伴计划（3GPP）已经将新特征引入蜂窝系统标准的即将到来的版本，即版本15及以后。本文将回顾其中的一些功能，并介绍设计控制信道以有效支持URLLC的新增强功能。特别地，提出了灵活的时隙结构作为在早期阶段检测传送控制信息的失败的解决方案，从而允许控制信息的及时重传。最后，讨论了将5G新无线电（NR）塑造为支持不同服务的统一无线接入技术的一些剩余挑战和设想的研究方向。
2018-03-12 cs.NI eess.SP
Slim NoC: A Low-Diameter On-Chip Network Topology for High Energy Efficiency and Scalability
具有成百上千个内核的新兴芯片需要具有前所未有的能源/面积效率和可扩展性的网络。为了解决这个问题，我们提出了超薄片上网络（SN）：一个新的片上网络设计，提供显着的效率和可扩展性的改进相比，国家的最先进的。关键的想法是使用两个概念，从图形和数论，度直径图结合非素数有限域，使最小数量的端口为一个给定的核心数。SN的灵感来自于最先进的片外拓扑结构;它识别并提取了它们在NoC设置中的优势，同时解决了导致片上显著开销的几个关键问题。SN提供了特定于NoC的布局，进一步提高了面积/能源效率。我们展示了如何使用最先进的路由器微架构方案（如弹性链接）来增强SN，以使网络更具可扩展性和效率。我们广泛的实验评估表明，SN优于传统的低基数拓扑（例如，网格和环面）和现代高基数网络（例如，各种Flattened Butterflies）在面积、延迟、吞吐量和静态/动态功耗方面的性能。SN提供了一个有前途的方向，在可扩展的和节能的NoC拓扑结构。
2020-10-21 cs.AR cs.DC cs.NI
Network Aware Compute and Memory Allocation in Optically Composable Data Centres with Deep Reinforcement Learning and Graph Neural Networks
University College London（伦敦大学学院）
资源分散的数据中心架构有望在数据中心内远程汇集资源，从而为日益重要的基础设施即服务业务提供更大的灵活性和资源效率。这可以通过在数据中心网络（DCN）中使用光路交换骨干来实现;提供所需的带宽和延迟保证，以确保在非本地资源池中运行应用程序时的可靠性能。但是，在这种情况下的资源分配要求将服务器级\emph{and}和网络级资源共同分配给请求。这个问题的在线性质和潜在的组合复杂性，以及DCN拓扑的典型规模，使得精确的解决方案是不可能的，并且基于启发式的解决方案是次优的或非直观的设计。我们证明，\emph{deep reinforcement learning}，其中的政策是由\emph{graph neural network}建模，可以用来学习有效的\emph{network-aware}和\emph{topologically-scalable}分配政策端到端。与用于网络感知资源分配的最先进的启发式相比，该方法实现了高达$20\%$的更高的接受率;可以在$10^2\times$可用网络资源较少的情况下实现与最佳性能启发式相同的接受率，并且当直接应用于（无需进一步训练）具有比训练期间看到的拓扑更多的服务器的DCN拓扑时，可以保持全面的性能。
2022-10-26 cs.AI cs.LG cs.NI
Redesigning Fronthaul for Next-Generation Networks: Beyond Baseband Samples and Point-to-Point Links
前传（FH）是5G网络不可或缺的推动因素。然而，经典的前传方法要求传输网络上的大带宽、低延迟和紧密同步，并且只允许点对点的逻辑拓扑。这极大地限制了FH在许多5G场景中的使用。在本文中，我们介绍了一个新的角度来理解和设计跳频下一代无线接入。我们允许翻新的FH传输信息以外的时域I/Q样本，并支持逻辑拓扑结构以外的点到点的链接。以这种方式，不同的功能划分方案可以被并入无线电接入网络中，以满足超密集网络、控制/数据（C/D）解耦架构和延迟敏感通信的带宽和延迟要求。同时，通过点到多点的跳频传输，可以有效地实现大规模协作和以设备为中心的组网。我们分析了翻新FH的三个独特的设计要求，包括处理各种有效载荷流量的能力，支持不同的逻辑拓扑结构，并提供差异化的延迟保证。根据这一分析，我们提出了一个参考架构设计翻新FH。所需的功能分为四个逻辑层，并实现使用新的技术，如解耦同步层，分组交换，和基于会话的控制。我们还讨论了一些重要的未来研究问题。
2015-08-17 cs.IT cs.NI math.IT
High-Performance Routing with Multipathing and Path Diversity in Ethernet and HPC Networks
拓扑设计的最新研究方向集中在降低网络直径上。已经提出了许多小直径拓扑结构，例如Slim Fly或Jellyfish，它们大大降低了成本、功耗和延迟。实现这些拓扑优势的一个关键挑战是路由。一方面，这些网络提供比Clos或Torus等已建立的拓扑结构更短的路径长度，从而提高性能。另一方面，每对端点之间的最短路径的数量比Clos中少得多，但路由器对之间存在大量非最小路径。这妨碍甚至使得不可能使用已建立的多路径路由方案，如ECMP。在这项工作中，为了促进高性能路由在现代网络中，我们分析了现有的路由协议和架构，重点是如何利用最小和非最小路径的多样性。我们首先开发了一个分类的不同形式的支持多路径和整体路径多样性。然后，我们分析现有的路由方案如何支持这种多样性。除此之外，我们还考虑了最短路径和非最短路径的多路径，支持不相交路径或启用自适应性。为了解决HPC和“大数据”域的持续融合，我们考虑为HPC系统和数据中心以及一般集群开发的路由协议。因此，我们涵盖了基于以太网、InfiniBand和其他HPC网络（如Myrinet）的架构和协议。我们的审查将促进开发未来的高性能多路径路由协议在超级计算机和数据中心。
2020-10-30 cs.DC cs.NI cs.PF
