异构无线网络的及时吞吐量：基本极限与算法

不同无线接入技术的激增以及多无线电无线设备数量的增长表明，用户端对多种连接的机会式利用可能是解决无线网络流量需求惊人增长的有效方案。本文考虑一个具有 $N$ 个接入点（AP）和 $M$ 个客户端的无线网络下行链路，其中每个客户端连接到多个带外 AP，并请求时延敏感型流量（例如实时视频）。我们采用 Hou、Borkar 和 Kumar 的框架，研究网络的最大总及时吞吐量（记为 $C_{T^3}$），即在截止期限前成功交付的数据包的最大平均数量。求解该问题极具挑战性，因为仅将数据包分配给 AP 的不同方式数量就高达 $N^M$。我们通过提出该问题的确定性松弛方案来克服这一挑战，从而将问题转化为每条链路具有确定性延迟的网络。我们证明，松弛问题的容量（记为 $C_{det}$）与 $C_{T^3}$ 之间的加法间隙以 $2\sqrt{N(C_{det}+N/4)}$ 为界；当网络运行于高吞吐量机制时，该间隙相对于 $C_{det}$ 是渐近可忽略的。此外，数值结果表明，$C_{T^3}$ 与 $C_{det}$ 之间的实际间隙在大多数情况下远小于解析证明的最坏情况间隙。此外，利用线性规划舍入方法，我们证明了松弛问题可以在 $N$ 的加法间隙内被近似。我们将分析结果扩展至时变信道状态、实时流量、优先流量以及最优在线策略的情形。最后，我们推广了用于确定性松弛的模型，以考虑衰落、速率自适应和多重同时传输。