无线网络上具有常规服务保证的吞吐量最优调度设计
网络与互联网体系结构
2016-11-15 v1
摘要
受视频应用对常规服务需求以改善用户体验质量（QoE）的启发，我们考虑在多跳无线网络中设计调度策略，该策略不仅最大化系统吞吐量，还为所有链路提供常规的服服务间隔。由于链路的服务规律性与到达过程的高阶统计量及策略操作相关，直接表征和分析极具挑战性。我们通过引入一个新量，即“距上次服务时间”（TSLS），来克服这一障碍，该量追踪自上次服务以来的时间。通过将 TSLS 与队列长度结合用于权重计算，我们提出了一种新型的最大权重类调度策略，称为常规服务保证（RSG）算法。TSLS 计数器的独特演化给 RSG 算法的分析带来了重大挑战。为应对这些挑战，我们首先提出了一种新型 Lyapunov 函数以证明 RSG 算法的吞吐量最优性。随后，我们利用基于 Lyapunov 漂移的随机过程稳态行为分析，证明了 RSG 算法能够提供服服务规律性保证。特别是，我们的算法能够实现的服务规律性程度处于我们推导出的基本下界的一个因子范围内。该因子是系统统计量和设计参数的函数，在某些特殊网络中可低至 2。我们的解析和数值结果表明，与传统吞吐量最优策略相比，服务规律性有了显著改善，这揭示了在调度策略中纳入“距上次服务时间”指标对于提供规范化服务的重要性。
引用
@article{arxiv.1405.0625,
title = {Throughput-Optimal Scheduling Design with Regular Service Guarantees in Wireless Networks},
author = {Bin Li and Ruogu Li and Atilla Eryilmaz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1405.0625},
year = {2016}
}
备注
This work has been submitted to IEEE/ACM Transactions on Networking