具有延遲約束的無線網路資源控制機制研究

《具有延遲約束的無線網路資源控制機制研究》是依託中國科學技術大學，由盧漢成擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：具有延遲約束的無線網路資源控制機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：盧漢成
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

目前，無線網路越來越多地被用來承載延遲敏感業務，包括面向音視頻等的流媒體業務、實時控制系統中的信息傳輸與中繼業務等，對於這些業務來說，延遲成為決定無線網路資源控制機制有效性的一個關鍵性的約束。本項目將研究具有延遲約束的無線網路資源控制機制，力圖在給定資源約束下，為套用提供統計服務質量（Statistic QoS）保證,以更加有效地利用動態無線網路的資源。這是一個新興的研究領域，同時也是無線網路業務發展的迫切需求，需要新的理論和方法。主要研究內容包括：創新性地建立具有延遲約束的無線網路佇列分析模型，在此基礎上研究有效的資源控制最佳化機制，包括調度最佳化、功率控制最佳化及網路編碼等，並且考慮這些機制之間的聯合最佳化。針對視頻流等具體延遲約束套用，首次建立基於內容結構的性能衡量模型，進行理論分析。最終形成有學術價值和套用潛力的理論和算法。

結題摘要

隨著寬頻無線接入技術快速發展和智慧型移動設備的普及，視頻等延遲約束套用產生的業務增長顯著，並且已經成為無線業務的主流。本項目研究針對延遲約束套用的無線網路資控制機制，即在給定功率、頻寬等資源約束下，最大化延遲約束套用的服務質量。主要的研究成果包括：在佇列分析模型方面，我們首先建立了面向多媒體業務的服務質量佇列分析模型。我們考慮多媒體業務的自相似特性並且從佇列理論的角度提出了一個套用於可變容量無線網路的有效分析模型，得到了佇列延遲尾分布等服務質量度量的表達式，這些結果可以為資源分配最佳化提供有效的依據。其次，在佇列分析的基礎上，我們提出了一種無線環境下具有延遲約束的佇列管理機制。在資源控制最佳化機制方面，我們首先在佇列分析的基礎上，考慮業務的延遲約束，給出了時變信道下多用戶系統的有效容量表達，提出基於有效容量的多用戶功率分配算法（MPAS）。其次，在用戶信道異構的無線多播通信系統中，結合網路編碼來提高數據傳輸效率，提出了一種基於信道預測的多播速率選擇算法（MDCP）來最小化傳輸延遲，同時，還提出了適用於雙源可靠組播的靜態和動態交替調度算法，該算法通過交替傳輸編碼數據包，可充分挖掘組播成員到不同源節點鏈路質量的差異性。最後，考慮到無線網路中分組大小對傳輸延遲的影響，提出了基於分組大小調整的傳輸延遲最佳化機制。在視頻流等延遲約束套用方面，考慮到具體視頻編碼結構，研究最小化失真的資源控制最佳化機制。首先，提出了一種內容感知的分組打包策略來增強已編碼H.264視頻流在無線網路中的傳輸性能。其次，在所提出的分組級別視頻傳輸失真衡量模型的基礎上，我們提出了一種基於梯度的失真和延遲感知視頻分組調度算法。最後，提出了一種自適應混合數模視頻傳輸方法（A-HDAVT），該方法同時利用了數字和模擬傳輸的優點，通過基於信道預測的自適應功率失真最佳化來提高無線衰落信道下的傳輸性能。