具有队首截止期限的数据包流功率控制

我们考虑一个数学模型，用于描述流媒体数据包（作为关键示例）从发送端缓冲区通过无线链路传输到接收端的过程，同时控制发送功率（从而控制数据包/作业的处理速率）。当每个数据包到达缓冲区的队首（HOL）时，它被赋予一个截止期限 $D$，即发送端为成功传输该数据包可尝试重传的最大次数。若该传输尝试次数耗尽，数据包将从缓冲区中丢弃，下一个数据包到达队首。在每个时隙中，因在缓冲区中保持数据包、消耗发送功率以及丢弃超出截止期限的数据包而产生成本。我们研究应如何选择传输功率，以最小化传输缓冲区中项目的总成本。我们在动态规划框架下表述最优功率控制问题，然后聚焦于固定干扰的特殊情况。对于这一特殊情况，我们能够给出功率控制应如何随积压变化以及如何响应逼近截止期限的精确解析刻画。特别地，我们展示了发送端应如何根据积压和逼近截止期限调整功率水平的单调性结果。我们利用这些特殊情况的解析结果，为一般情况构建了一种功率控制方案。采用蒙特卡洛仿真评估所得功率控制方案与最优方案的性能对比。所得功率控制方案是次优的，但它提供了最优功率控制的低复杂度近似。仿真表明，我们提出的方案优于基准算法。我们还讨论了该模型在其他实际运行场景中的应用。