无线多跳网络中多径路由与CSMA协议联合优化

为了提高无线多跳网络中端到端的吞吐量,文章提出了一种多径路由与载波侦听多路访问(carrier sense multiple access,CSMA)协议联合的链路接入强度可调节的多径路由(link-access-intensities adjustable multi-path routing,LAMR)优化方案,该方案通过调整路由层多路径流量分配与介质访问控制(media access control,MAC)层协议参数设置来最大化数据流端到端的吞吐量。采用理想CSMA网络(ideal CSMA network,ICN)模型来分析MAC层链路吞吐量性能,构建路由层与MAC层联合优化的系统吞吐量最大化模型(maximum system throughput model,MSTM),用以刻画无线多跳网络中的路径选择、流量分配以及MAC层协议参数设置对链路吞吐量的影响;运用最优化工具求解得到数据流在多条路径的流量分配方案以及各链路的接入强度设置。仿真结果表明,与现有方案相比,LAMR方案平均可以提升21.3%的系统吞吐量,说明多径路由与CSMA协议的联合优化设计可以大幅提升无线多跳网络的吞吐量性能。     

低能耗高效率的分布式跨层资源分配算法

为了最大化地减少过时CSI(Channel State Information,信道状态信息)对分布式无线多跳网络环境下跨层资源分配实际速率所造成的负面作用,提出了一种优化的补偿式跨层联合资源分配算法.该方法将信道存在相关性作为设计的理论前提,对瞬时和过时信道两种状态信息的概率密度函数进行详尽运算,并结合瑞利衰落信道模型进行分析,在得出运算结果之后就可以获得信噪比(SINR)模型下条件容量的闭式解.在提升网络性能方面,运用一种对过时信道状态信息展开有效处理的、可以联合拥塞控制、信道分配和功率控制的算法,将网络资源分配转变为一类NUM问题.实验结果表明,本文算法大幅度优化了分布式多跳网络资源分配机制,提高了网络资源的效用,并且减少了能耗.     

基于多服务质量属性联合效用函数的网格资源调度

基于经济模型研究网格服务质量(QoS)控制的资源分配问题,给出了多QoS属性多任务的资源分配优化的效用模型. 该效用模型描述了网格任务的动态需求和偏好,以效用最大化为目标计算了需要提供QoS的资源分配. 设计了时间和预算限制条件下基于多QoS属性的联合效用函数调度算法,并与其他经济的和非经济的算法进行比较,验证了该算法的有效性.     

认知蜂窝异构网络中能效优化的资源分配算法

在认知蜂窝异构网络中,针对大规模部署认知家庭基站带来的能量消耗问题,研究了两层异构网络上行链路的资源分配算法.提出了一种基于双循环迭代的资源联合分配算法,在实时用户服务质量(quality of service,QoS)需求约束和跨层干扰约束下最大化认知系统能量效率,将分数形式的能效函数等价转换为减数形式,使优化问题近似确定为凸优化形式,并通过迭代方法求解.仿真结果表明:该算法能够快速收敛到最优能效,并保证了实时用户的QoS需求,有效提高了系统能量效率.     

基于用户公平性的OFDMA业务分集资源调度算法

提出了一种基于用户公平性、适用于多用户传多业务的OFDMA移动通信系统的资源调度算法。该算法采用跨层设计方案,综合考虑MAC层业务的QoS要求和物理层的信道状态信息进行自适应资源调度,以实现提高系统容量和保证用户公平性之间的折中与优化。仿真结果表明,相对于未采用业务分集的方案,该文所提算法能够显著的提高系统容量;同时,相对于已有的基于容量最大化的算法,所提算法在保证用户公平性方面有明显的优势。     

带有时间约束的机载自组网自适应退避算法

针对传统媒质接入控制(MAC)层退避算法无法满足机载自组网中高优先级业务高可靠、低时延的QoS传输需求,以及重负载时算法性能下降严重的问题,提出一种带有时间约束的多优先级自适应退避算法。首先,针对不同优先级业务的QoS需求,建立相应的时间约束机制和竞争窗口自适应调整机制,当网络处于重负载时,通过限制低优先级业务接入信道来保证高优先级业务的传输;其次采用三维马尔科夫链对多优先级自适应退避算法进行建模,求解不同网络负载时各优先级分组受时间约束条件下的退避状态转移概率,理论推导出网络吞吐量和平均MAC时延的数学表达式。仿真结果表明,该算法在重负载时能够有效保障高优先级业务低时延(2ms)、高可靠(99%)的QoS需求,相比增强型分布式信道接入访问和区分企业优先级的自适应退避算法,当网络负载大于9 000包/s时,吞吐量分别提升了33.4%和21.5%。     

OFDMA系统中满足不同时延要求的跨层资源分配算法

针对OFDMA系统下行链路资源分配和调度问题,提出了一种跨层子载波和功率联合分配算法。其优化目标是在保证每个时延敏感用户的平均时延要求的条件下,最大化时延不敏感用户的长期平均吞吐量。该算法首先根据时延敏感用户的时延要求、队列状态和信道状态进行子载波和功率联合分配,即每分配给一个子载波后就立即用最优的功率分配算法在该用户内部进行一次子载波功率分配,以满足其平均时延和比特溢出率(QoS);然后将剩余系统资源根据对平均速率提高贡献最大原则对时延不敏感用户进行子载波和功率联合分配。仿真结果显示,该算法不仅保证所有时延敏感用户的QoS和用户间平均时延的公平性,还在系统的平均吞吐量和满足用户的不同时延要求之间达到一个很好的平衡。     

基于博弈论的协作超宽带系统资源分配算法

为使多用户协作超宽带系统的资源分配算法能在有效利用系统资源的同时满足用户的服务质量QoS(Quality of Service)公平性需求,在纳什议价解方法和凸优化理论基础上,将合作博弈论方法用于协作多频带超宽带系统的资源优化分配中。提出以最大化系统净效用为目标,以用户的QoS需求为公平性指标的协作超宽带系统协作伙伴选择算法和自适应功率分配算法。通过仿真与最大化系统速率（max-rate）和最大化最小用户速率(max min) 公平性算法作比较,证明了该资源分配方法在最大化系统速率和用户QoS公平性两方面有很好的折衷,适于超宽带系统。     

分布多跳式网络吞吐量优化的并行性研究

传统的分布多跳式网络吞吐量的优化方法并不能满足用户高移动性、高数据速率的要求.为了提高分布多跳式网络吞吐量的优化性能,提出并实现了分布多跳式网络吞吐量的分布式并行优化算法.首先将分布多跳式网络等效成M/M/m级联排队系统,并用流水线技术实现了优化算法.然后研究了用户移动速度和网络环境对吞吐量的影响,并以此得出一般的近似最优的分布式算法.最后分析了多用户之间的干扰问题对网络吞吐量的影响.仿真结果表明,并行优化算法可以提高分布多跳式网络的吞吐量和降低通信时延;理论分析结果也说明了在某些情况下可将干扰看作高斯噪声.     

一种基于无线多跳网络的跨层优化算法

针对无线多跳网络目前存在的问题,提出了一种较完善的跨层优化调度算法,在兼顾优先级较高的实时性业务的同时,有效扩展节点覆盖范围,提升了系统整体容量.对系统的吞吐量和延迟性能指标进行了仿真比较分析.     

多媒体传感器网络中基于簇的QoS多路径路由协议

针对多媒体传感器网络的应用,提出了一种基于簇的服务质量(quality of serve,QoS)多路径路由协议(cluster - based QoS multipath routing protocol,CQMRP),利用本地信息采取模糊控制的分簇方法对网络进行划分,然后在分层分簇的网络模型基础上,以带宽为QoS参数并提出节点饱和度和路径饱和度的概念,利用多路径并行传输流量实现拥塞避免?数据实时性传输和网络的高吞吐量;利用模糊控制的分簇方法实现网络的层次化管理和提高应用的可扩展性?仿真结果表明,该协议具有良好的实时性和可扩展性,并能有效延长网络生命周期?     

新型多用户MIMO-OFDM 跨层资源分配算法

为解决多用户MIMO-OFDM( Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 下行链路系统中由于分层设计信息不完整造成的资源分配不合理的问题,提出了一种基于最低速率约束的跨层资源分配算法。该算法综合考虑不同用户服务质量要求、媒体接入控制层队列情况和物理层信道状态信息,在满足总功率限制和用户最低速率约束的条件下,以系统吞吐量最大化为目标,进行物理层子载波和功率的联合分配。仿真结果表明,该算法不仅能满足不同用户的服务质量要求,而且能达到较高的系统吞吐量。     

基于流量类型的多媒体传感器网络QoS选路算法

无线多媒体传感器网络需要为不同的上层应用提供不同的支持和服务.分析多媒体传感器网络需要支持的6种主要流量类型的不同QoS需求,并抽象出多媒体传感器网络模型,定义基于流量类型的QoS选路方法,提出基于流量类型的多媒体传感器网络QoS分层蚂蚁选路算法,为网络中的各类流量选择满足各自主QoS需求的路由,合理利用网络资源,提高网络性能;仿真结果表明该方法能够为多媒体传感器网络中的多种流量提供较好的QoS保障;同时,针对分层拓扑结构所采用的分层蚂蚁选路减小了算法的运算空间,对于连接复杂的大规模网络具有实际意义.     

A channel- and QoS-adaptive turbo coded modulation architecture for mobile multimedia communication

This paper proposed a cross-layer dual adaptive coded modulation architecture using turbo codes for mobile multimedia communication, which simultaneously adapted to both the varying channel characteristics and the quality of service (QoS) of various mobile multimedia services to increase the average system throughput substantially. A pragmatic channel-adaptive turbo coded modulation scheme, which comes within 2.5dB of the Shannon limit, was optimally designed, and then a QoS-adaptive scheme was superimposed to build the dual adaptive architecture. Simulation results show that the novel dual adaption reduces the difference with the fading channel capacity to 2dB when assuming different services occur in equal probability and the service duration follows the exponential distribution.     

OFDMA系统中支持混合业务的跨层资源分配算法

针对正交频分多址接入系统（OFDMA）下行链路资源分配问题,提出一种支持混合业务的跨层子载波-功率-比特联合分配算法.引入平均时延控制因子和丢包率控制因子作为时延敏感（DS）业务服务质量（平均时延和丢包率）的控制参数;每分配1个子载波后立即对该子载波所属用户进行一次最优的子载波功率和比特分配,该联合分配方案可最大化系统功率效率.仿真结果表明：该算法既可同时保证不同类型DS业务的服务质量,又可提高时延不敏感（NDS）业务的平均吞吐量并保证用户间的公平性.通过调整2个控制因子不仅能满足不同DS用户的服务质量要求,还可在DS用户服务质量和NDS用户的吞吐量间达到不同的折衷,以满足各种系统设计要求.     

用于移动多媒体通信的双重自适应Turbo编码调制技术

给出了一种应用于移动多媒体通信的跨层的双重自适应编码调制技术.该技术采用Turbo码,并同时自适应于时变的信道特征和不同媒体业务的服务质量(QoS),以充分提高系统的平均吞吐量.首先给出经优化设计的实用信道自适应Turbo编码调制方案,该方案距Shannon极限仅2.5 dB;然后将一个QoS自适应方案加载其上,构成跨层的双重自适应结构.仿真结果表明,在假设所有媒体业务以等概率出现、业务持续时间服从指数分布时,该新颖的双重自适应技术可达到距衰落信道容量2 dB的优异性能.     

Dual Adaptive Turbo Coded Modulation for Integrated Multimedia Service Transmission

This paper proposes a cross-layer dual adaptive coded modulation architecture using turbo codes for mobile multimedia communication, which adapts to both the varying channel characteristics and the QoS of various multimedia services simultaneously to increase the average system throughput substantially. A pragmatic channel-adaptive turbo coded modulation scheme, which comeswithin 2.5 dB of the Shannon limit, is optimally designed,and then a QoS-adaptive scheme is superimposed to buildthe dual adaptive architecture. Simulation results show thatthe novel dual adaption reduces the gap from the fadingchannel capacity to 2 dB when assuming different servicesoccur in equal probability and the service duration followsexponential distribution.     

一种Ad hoc网络的跨层拥塞控制改进方案

针对传统的TCP拥塞控制协议不能很好适用于无线Ad hoc网络的问题,本文利用跨层设计思想和优化理论,通过提取协议栈各层的特性参数,给出了无线Ad hoc网络跨层拥塞控制的改进方案CCIM (cross-layer control improvement methods). 提出了将MAC层输入、输出速率与网络层缓存队列长度相结合的拥塞检测新方法,并依据ECN显示拥塞反馈机制和扩展信令传递机制,对拥塞控制和随机接入进行建模,以便获取最优发送速率. NS2仿真结果表明,该方案能够降低端到端传输时延,使网络吞吐量和公平性得到了明显改善.      

基于拥塞控制的无线多媒体传感网地理位置路由协议

无线多媒体传感网络(wireless multimedia sensor network,WMSN)是一个能量受限的网络,能量问题直接影响到网络的生命期.如果知道目的节点的地理位置信息,路由请求(routing requests,RREQs)就可以减小包的转发范围,减少不必要的能量消耗.地理位置路由(location aided routing,LAR)基于该思想被提出.在LAR协议的基础上,利用媒体访问控制层(media access control,MAC)的拥塞信息,提出基于拥塞控制的LAR路由协议——ILAR(improved LAR).仿真结果表明,ILAR具有路由开销少、吞吐量大和包时延小的特点,适合作为WMSN的路由协议.     

无线回传网络中队列感知在线功率分配策略

无线回传技术因其能大幅降低运营商成本开销、给用户终端提供根本上的灵活性并提高网络整体频谱效率等优势,是下一代移动网络中具有前景的解决方案之一。通过利用李雅普诺夫(Lyapunov)优化框架和凸优化理论,提出了一种基于队列感知的带内全双工无线回传网络功率分配算法。该算法在每个离散的资源调度时隙内,通过综合考虑信道和队列状态信息,动态地为各用户的接入链路和小基站的回传链路分配功率,以实现在保证网络稳定性和满足各用户服务质量需求的同时,最大化网络平均和频谱效率。此外,理论分析和仿真结果显示,所提出的算法可通过调整引入的控制参量的取值灵活地实现时延与谱效间的动态平衡。