Coexistence Gaps in Space: Cross-Technology Interference-Nulling for Improving LTE-U/WiFi Coexistence
为了避免可预见的频谱紧缩，LTE运营商已经开始探索直接使用IEEE 802.11（WiFi）使用的5GHz未授权频谱带的选项。然而，由于LTE没有考虑到共享频谱接入而设计，因此存在与WiFi网络共存的主要问题。要在LTE-U BS处部署的当前共存方案仅在一个域（例如，时间、频率或空间），并且由于在共存的WiFi和LTE-U网络之间缺乏协调而只能提供增量增益。因此，我们提出了一种协调共存方案，该方案依赖于相邻LTE-U和WiFi网络之间的合作。我们的建议表明，配备有多个天线的LTE-U BS可以通过对干扰范围内的WiFi节点进行跨技术干扰置零来在时域间隙之外创建空域中的共存间隙。作为回报，LTE-U可以增加其自身的通话时间利用率，同时略微牺牲其天线分集。该合作在提高吞吐量和降低信道接入延迟方面为LTE-U和WiFi两者提供了益处。更具体地，系统级仿真揭示了取决于设置的吞吐量增益，LTE-U网络高达221%，WiFi网络高达44%，例如，两个小区之间的距离、LTE天线的数量以及LTE-U BS邻域中的WiFi用户。我们的建议提供了显着的好处，特别是对于LTE-U/WiFi小区之间的中等分离距离，其中来自相邻网络的干扰可能会由于隐藏的网络问题而严重。
2017-10-22 cs.NI
Throughput Optimization of Coexistent LTE-U and WiFi in Next Generation Networks
下一代网络被设想为具有无处不在的可用性和无缝接入作为主要目标。通常，多址技术的共存是实现这些目标的最有前途的方式之一，特别是同时使用WiFi和LTE（长期演进），这是未来互联网的两个主要参与者。LTE主要用于授权频谱，但研究团体也在使用未授权版本。在这项工作中，我们研究LTE-U（LTE-无执照）和WiFi共存的手持设备通过分析现有的调度机制，并提出了一种新的合作方案。详细研究了这些多宿主技术的吞吐量和公平性。此外，我们建议使用基于延迟的主动计划，以提高系统利用率。
2018-08-20 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
Coexisting Success Probability and Throughput of Multi-RAT Wireless Networks with Unlicensed Band Access
在这封信中，共存的成功概率和吞吐量的无线网络组成的多个子网的不同的无线接入技术（RAT）的影响。定义为所有子网络的所有成功概率的平均值的共存成功概率以封闭形式被发现，并且将示出在未授权频带中的信道的数量上具有最小值。所有不同的RAT接入点（AP），最大限度地提高共存的成功概率的最佳部署密度被证明存在，并可以找到下导出的约束网络参数。共存吞吐量被定义为所有子网的所有频谱效率的每个信道的总和，数值结果表明，它显着高于仅由WiFi AP访问的未授权频带的吞吐量。
2015-09-11 cs.IT cs.NI math.IT
Understanding BBRv3 Performance in AQM-Enabled WiFi Networks
本研究通过模块化测试平台和可视化工具，在启用AQM的WiFi网络中比较BBRv3与CUBIC，发现BBRv3在FQ-CoDel下显著提升公平性和收敛性，为评估下一代TCP变体奠定基础。
2025-09-07 cs.ET 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
Life-Add: Lifetime Adjustable Design for WiFi Networks with Heterogeneous Energy Supplies
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本文提出Life-Add设计，通过控制设备睡眠周期提升WiFi网络的生命周期、吞吐量和公平性，同时缓解近-远效应和隐藏终端问题。
2013-05-22 cs.IT cs.NI cs.SY
On the Limits of Coexisting Coverage and Capacity in Multi-RAT Heterogeneous Networks
本文设计了一个通用的异构无线网络（HetNet）的建模和分析框架，其中几个无线子网共存，并使用多种无线接入技术（多RAT）。在这种多RAT HetNet中的共存覆盖和网络容量在现有的工作中几乎没有调查。为了表征多RAT HetNet中共存的交互，在本文中，我们考虑了由K层AP组成的HetNet，并且在HetNet中采用了两种不同的RAT，RAT-L和RAT-U。RAT-L由前K-1层中的接入点（AP）采用，并且第K层中的AP仅使用RAT-U。考虑非跨RAT和跨RAT用户关联场景。在每种情况下，在每个层中的AP的空概率和信道接入概率首先被发现，然后紧的下限和它们的最低限度的建议共存的覆盖范围和网络容量的推导。我们表明，多RAT网络一般可以实现更高的链路覆盖和容量，通过使用机会CSMA/CA，避免/消除所有共存的AP之间的严重干扰。此外，跨RAT用户关联被示出为实现比非跨RAT用户关联高得多的共存覆盖和网络容量。最后，数值模拟的LTE-U和WiFi网络共存的HetNet验证了我们的研究结果。
2016-10-15 cs.IT cs.NI math.IT
Robotic Ad-Hoc Networks
Florida Institute of Technology（佛罗里达理工学院）
针对物联网与移动设备缺少标准 Adhoc 模式、现有 WiFi-Direct 改造破坏公平性的问题，提出公平的 RANET 方案并通过仿真评估多种策略。
2024-09-09 cs.NI cs.RO
Carrier-Sense Multiple Access for Heterogeneous Wireless Networks Using Deep Reinforcement Learning
本文研究了一类新的载波侦听多址接入（CSMA）协议，该协议采用深度强化学习（DRL）技术用于异构无线网络，称为载波侦听深度强化学习多址接入（CS-DLMA）。现有的CSMA协议，例如WiFi的介质访问控制（MAC），是针对同构网络环境设计的，在该同构网络环境中，所有节点都采用相同的协议。这样的协议遭受严重的性能下降，在异构环境中，有节点采用其他MAC协议。本文表明，DRL技术可以用来设计高效的MAC协议的异构网络。具体地，在具有采用不同MAC协议（例如，CS-DLMA、TDMA和ALOHA），CS-DLMA节点可以学习最大化所有节点的总吞吐量。此外，与WiFi的CSMA相比，CS-DLMA可以实现更高的总吞吐量和单独的吞吐量时，与其他MAC协议共存。最后但并非最不重要的是，CS-DLMA的一个显着特点是它不需要知道共存MAC的运行机制。它也不需要知道使用这些其他MAC的节点的数量。
2018-10-16 cs.NI
Proportional Fair RAT Aggregation in HetNets
无线网络体系结构中的异构（即，3G、LTE、5G、WiFi等共存）已经成为当前和未来一代蜂窝网络的关键组件。跨多个这样的无线电接入技术（RAT）/基站（BS）同时聚合每个客户端的业务可以显著增加系统吞吐量，并且已经成为关于多RAT集成的蜂窝标准的重要特征。因此，能够实现这种聚合的全部潜力的分布式算法对运营商来说非常重要。在本文中，我们研究的问题，资源分配多RAT业务聚合在HetNet（异构网络）。我们的目标是确保在每个BS的资源分配，使每个客户端实现跨其RAT的总吞吐量满足比例公平性（PF）的标准。特别地，我们提供了一种用于在每个BS处的资源分配的简单分布式算法，其扩展了用于单个BS的PF分配算法。尽管它的简单性和缺乏协调的BS，我们表明，我们的算法收敛到所需的PF解决方案，并提供（紧）其收敛速度的界限。我们还研究了最优解的特征，并利用其性质来证明我们的算法的结果的最优性。
2019-06-01 cs.NI
Tournament MAC with Constant Size Congestion Window for WLAN
在无线分布式网络的背景下，我们提出了一种通用的方法，媒体访问控制（MAC）与固定拥塞窗口。我们的协议很容易分析，可以在很多不同的情况下使用。我们给出的数学证据表明，我们的性能是紧密的，在这个意义上说，没有固定的拥塞窗口协议可以做得更好。我们也把自己的WiFi/WiMAX框架，并显示实验结果启发冲突减少14%至21%相比，最知名的其他方法。我们展示了信道容量的改善和公平性的考虑。
2007-12-19 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
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
Proportional Fairness in Multi-channel Multi-rate Wireless Networks-Part I: The Case of Deterministic Channels
这是两部分论文系列的第一部分，研究使用比例公平（PF）效用函数作为多信道多速率无线网络中容量分配和调度的基础。第一部分的贡献有三个方面。(i)首先，我们为PF奠定了理论基础，具体地，我们给出了PF的基本属性和物理/经济解释。我们通过一般的数学论证表明，PF导致平等的通话时间分配给用户的单通道的情况下;以及对于多信道情况向用户分配相等的等效通话时间，其中用户所享受的等效通话时间是用户在所有频道上所享受的通话时间的加权和，频道的权重是该频道的价格或价值。我们还建立了PF解决方案的帕累托效率。(ii)其次，我们推导出PF解决方案的特点，是有用的PF优化算法的建设。我们提出了几个PF优化算法，包括一个快速算法，是适合并行实现。(iii)第三，我们研究了使用PF效用的容量分配在大规模的WiFi网络，包括许多相邻的无线局域网。我们发现，PF解决方案同时实现更高的系统吞吐量，更好的公平性，和较低的中断概率相对于默认的解决方案，今天的802.11商业产品。本文系列的第二部分将我们的研究扩展到时变信道的情况，其中用户在信道上享受的数据率随时间动态变化
2008-02-22 cs.IT cs.NI cs.PF
Analytical Modeling of IEEE 802.11 Type CSMA/CA Networks with Short Term Unfairness
我们考虑单跳拓扑与饱和的发送节点，使用IEEE~802.11 DCF的介质访问。然而，与传统的WiFi不同，我们研究的系统中的一个或多个协议参数是不同的标准，和/或其中的节点之间的传播延迟是不可忽略的退避时隙的持续时间相比。我们观察到，对于几类协议参数，并为大的传播延迟，这样的系统表现出一定的性能异常称为短期不公平，这可能会导致严重的性能下降。标准的固定点分析技术（及其简单的扩展）不预测系统的行为，以及在这种情况下，基于平均场模型的渐近方法也不足以预测实际规模的网络在这种情况下的性能。我们提供了一个详细的随机模型，准确地捕捉系统的演变。由于这个模型的精确分析是计算上难以处理的，我们开发了一种新的近似，但准确的分析，使用一个吝啬的状态表示计算的易处理性。除了提供对系统行为的洞察之外，分析方法还能够量化系统中的短期不公平的程度，并且因此可以用于调整协议参数以实现期望的吞吐量和公平性目标。
2016-07-24 cs.NI
Traffic Management for Heterogeneous Networks with Opportunistic Unlicensed Spectrum Sharing
本文研究如何最大限度地提高基于每用户的吞吐量在一个M层异构无线网络（HetNet）的最佳管理接入点（AP）之间的流量在HetNet。前M-1层中的AP可以同时使用授权频谱，而它们通过所提出的机会性载波侦听多路访问与冲突避免（CSMA/CA）协议与第M层中的AP共享未授权频谱。同时接入授权和非授权频谱的AP能够通过载波聚合技术整合其频谱资源。我们首先表征的小区负载的分布和信道接入概率的每个AP使用广义AP关联方案。对于每个层中的AP，针对信道增益和AP关联权重的一般随机模型，导出其在授权和未授权频谱中的平均频谱效率的严格下限。我们定义了每用户链路吞吐量和每用户网络吞吐量的基础上得出的平均频谱效率，并最大限度地提高他们提出的分散和集中的流量管理计划的AP在第一M-1层的约束下，每用户链路吞吐量的层M AP必须高于一些最低要求的值。最后，一个共存的LTE和WiFi网络的数值例子来验证我们的推导结果和发现。
2017-02-16 cs.IT cs.NI math.IT
