Оптимізація ключових характеристик безпроводових мереж з міжрівневою взаємодією
DOI:
https://doi.org/10.18372/2073-4751.67.16194Анотація
До основних завдань оптимізації безпроводових мереж відноситься оптимізація розподілу обмеженого числа радіоресурсів між користувачами. Різні типи пакетного трафіку, що передається по мережі, припускають динамічне виділення ресурсів користувачам. Рішенням завдань планування ресурсів, призначення пріоритетів доступу в залежності від типів трафіку з заданими вимогами до якості обслуговування займаються модулі управління радіо ресурсами, звані планувальниками (schedulers). До планувальників пред'являються високі вимоги стосовно швидкості розв’язання завдань розподілу ресурсів з прийнятною якістю. Задовольнити цим вимогам можна завдяки застосуванню міжрівневого (cross-layer) підходу до розв’язання задачі розподілу ресурсів.
Планувальники, в свою чергу, розробляються на базі алгоритмів, що отримуються в результаті рішення різного роду завдань оптимізації радіоресурсів. Відомі на сьогоднішній день завдання міжрівневої оптимізації, наприклад, завдання мінімізації потужності або завдання максимізації швидкості передачі, фактично мають на увазі оптимізацію деякої функції корисності (Utility Function), яка описує той чи інший рівень задоволеності користувачів для певної схеми розподілу радіоресурсів при деяких обмеженнях. У статті досліджено алгоритм міжрівневої оптимізації, призначений для максимізації функції корисності в різних умовах - алгоритм локального пошуку з апостеріорною корекцією. Для розглянутого алгоритму сформульовані завдання максимізації функції корисності і умови оптимальності їх розв’язання.
Посилання
Comaniciu C. Wireless networks: multiuser detection in cross-layer design / Cristina Comaniciu, Narayan B. Mandayarn, H. Vincent Poor. – Springer Science+Business Media, Inc., 2005. – 202 p.
Sarangapani J. Wireless Ad Hoc and Sensor Networks: Protocols, Performance, and Control / – CRC Press, Taylor & Francis Group, 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300, Boca Raton, FL 33487-2742, 2007. – 514 p.
Shariat M., Quddus A.U., Ghorashi S.A., Tafazolli R. Scheduling as an Important Cross-Layer Operation for Emerging Broadband Wireless Systems // IEEE Commun. Surveys Tuts. – 2009. – V. 11, №. 2. – P. 74-86.
Vegesna S.R. IP QualityofService. –PearsonEducation, CiscoPress, 2019, 221 River Street, Hoboken, NJ 07030. – 368 p.
Chandra I. Optimization of QoS parameters using scheduling techniques in heterogeneous network // I. Chandra, K. Helen Prabha, N. Sivakumar. – Personal and Ubiquitous Computing, Springer-Verlag London Ltd, 2018. – 8 p
Lin X., Shroff N., Srikant R. A Tutorial on Cross-Layer Optimizationin Wireless Networks // IEEE J. Sel. Areas Commun. 2006. – V. 24. – № 8. – Р. 1452-1463.
Hossain E. Radio Resource Management in Wireless Networks: An Engineering Approach, 1st Edition / EkramHossain, MehdiRasti, LongBaoLe. – CambridgeUniversityPress, 2017. – 431 p.
Zhang R. Resource Management for Multimedia Services in High Data Rate Wireless Networks / Ruonan Zhang, Lin Cai, Jianping Pan. – Springer, 2017. – 145 p.
Radio Resource Management White Paper – Cisco, 2018. – [Електронний ресурс.] Режим доступу: https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/controller/technotes/8-1/mobility_express/b_RRM_White_Paper/
Amiri C.A. WQLB: WiMAX QoS Aware Load Balancing Protocol. // Amiri C. A., Aghdam, S. M. – 2012 IEEE 12th International Conference on Computer and Information Technology. – P. 615-622.
Hasan M.Z. Optimized Quality of Service for Real-Time Wireless Sensor Networks Using a Partitioning Multipath Routing Approach. // Mohammed Zaki Hasan, Tat-Chee Wan. – Hindawi Publishing Corporation, Journal of Computer Networks and Communications, 2013. – 18 p.
Гайдамака Ю.В. Модели и методы анализа показателей эффективности функционирования мультисервисных и одноранговых сетей // Дисс. докт. физ-мат. наук. – М.: РУДН, 2017. – 235 с.
Lozovanu D. Optimization of Stochastic Discrete Systems and Control on Complex Networks: Computational Networks. / Dmitrii Lozovanu, Stefan Pickl. – Springer International Publishing, Switzerland, 2015. – 400 p.
Liu Q. Stochastic Control and Filtering over Constrained Communication Networks / Qinyuan Liu, Zidong Wang, Xiao He. – Springer Nature Switzerland AG, 2019. – 222 p.
Szigeti T. End-to-End QoS Network Design, 2nd ed. / Tim Szigeti, Robert Barton, Christina Hattingh, Kenneth Briley, Jr. – Cisco Press, 800 East 96th Street, Indianapolis, IN 46240, 2013. – 1090 p.
Khan S. Exponential utility function-based criteria for network selection in heterogeneous wireless networks // Shoaib Khan, Mian Ilyas Ahmad, Farhan Hussain. – Electronic Letters. – 2018. – V. 54. – №. 8. – P. 529-531.
Vigneri L. Large-Scale Network Utility Maximization: Countering Exponential Growth with Exponentiated Gradients // Luigi Vigneri, Georgios Paschos, Panayotis Mertikopoulos. – INFOCOM 2019 – IEEE International Conference on Computer Communications, Apr 2019, Paris, France. – P. 1630-1638.
Sinha A. Network Utility Maximization with Heterogeneous Traffic Flows // Abhishek Sinha, Eytan Modiano. - IEEE 16th International Symposium on Modeling and Optimization in Mobile, Ad Hoc, and Wireless Networks (WiOpt), Shanghai, China, 24 May 2018. – 8 p.
Pateromichelakis E. End-to-End QoS Optimization for V2X Service Localization // Emmanouil Pateromichelakis, Chan Zhou, Prajwal Keshavamurthy, Konstantinos Samdanis. – 2019 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), Waikoloa, HI, USA, 2019. – 6 p.
Kasgari A.T.Z. Stochastic optimization and control framework for 5G network slicing with effective isolation. //Ali Taleb Zadeh Kasgari, Walid Saad. – 2018 52nd Annual Conference on Information Sciences and Systems (CISS), IEEE, Princeton, NJ, USA, 21-23 March 2018. – 6 p.
Zadeh K.A.T. Brain-Aware Wireless Networks: Learning and Resource Management // Ali T. Zadeh K., WalidSaad, MerouaneDebbah. – IEEE 2017 51st AsilomarConferenceonSignals, Systems, andComputers, PacificGrove, CA, USA, 29 Oct.-1 Nov. 2017. – 5 p.
Liotou E.QoE-SDN APP: A Rate-guidedQoE-aware SDN-APP for HTTP AdaptiveVideoStreaming // Eirini Liotou, Konstantinos Samdanis, Emmanouil Pateromichelakis, Nikos Passas, Lazaros Merakos. – IEEE Journal on Selected Areas in Communications, March 2018. – V. 36. – Iss. 3. – Р. 598-615.
Jurdak R. Wireless Ad Hoc and Sensor Networks: A Cross-Layer Design Perspective. – Springer Science+Business Media, LLC., 2007. – 264 p.
Goodman D.Power Control for Wireless Data. // D. Goodman, N. Mandayam. – 1999 IEEE International Workshop on Mobile Multimedia Communications (MoMuC'99), San Diego, CA, USA. – IEEE Xplore, 2002. – 9 p.
Fiedler M. The Network Utility Function: A Practicable Concept for Assessing Network Impact on Distributed Services // Markus Fiedler, Stefan Chevul, Olaf Radtke, Kurt Tutschku, Andreas Binzenhofer. – Report No. 355 April 2005. – 10 p. – [Електронний ресурс.] Режим доступу: https://www.diva-potal.org/smash-/get/diva2:837754/FULLTEXT01.pdf7
Papadimitriou C.H., Steiglitz K. Combinatorial Optimization: Algorithms and Complexity, 2nd ed. Dover Publication, Inc., 31 East 2nd Street, Mineola, N.Y. 11501, 1998. – 491 p.
Ford L. R. Flows in Networks. / L.R. Ford Jr., D. R. Fulkerson - Princeton University Press; Revised edition, 2010. – 216 p.
Gendereau M., Potvin J.-I. Handbook of Metaheuristic, 3rd ed. – Springer International Publishing AG, 2019. – 604 p.
Pardalos P. Handbook of Combinatorial Optimization, 2nd Ed. / Panos M. Pardalos, Ding-Zhu Du, Ronald L. Graham (Eds.) – Springer Science+Business Media New York, 2013. – 3409 p.
Floudas C. Encyclopedia of Optimization, 2nd Ed. / C. A. Floudas and P. M. Pardalos (Eds.). – Springer Science+Buisiness Media, LLC, 2009. – 4646 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
