Opportunistic scheduling provides the capability of resource management in wireless networks by taking advantage of multiuser diversity and by allowing delay variation in delivering data packets. It generally aims to maximize system throughput or guarantee fairness and quality of service (QoS) requirements. In this paper, we develop an extended proportional fair (PF) scheduling policy that can statistically guarantee three kinds of QoS. The scheduling policy is derived by solving the optimization problems in an ideal system according to QoS constraints. We prove that the practical version of the scheduling policy is optimal in opportunistic scheduling systems. As each scheduling policy has some parameters, we also consider practical parameter adaptation algorithms that require low implementation complexity and show their convergences mathematically. Through simulations, we confirm that our proposed schedulers show good fairness performance in addition to guaranteeing each user's QoS requirements.
Girici, Tolga;Zhu, Chenxi;Agre, Jonathan R.;Ephremides, Anthony
Journal of Communications and Networks
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제12권1호
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pp.30-42
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2010
In this work we consider the problem of downlink resource allocation for proportional fairness of long term received rates of data users and quality of service for real time sessions in an OFDMA-based wireless system. The base station allocates available power and subchannels to individual users based on long term average received rates, quality of service (QoS) based rate constraints and channel conditions. We formulate and solve a joint bandwidth and power optimization problem, solving which provides a performance improvement with respect to existing resource allocation algorithms. We propose schemes for flat as well as frequency selective fading cases. Numerical evaluation results show that the proposed method provides better QoS to voice and video sessions while providing more and fair rates to data users in comparison with existing schemes.
The cooperative game theory consists of a set of players and utility function that has positive values for a subset of players, called coalition, in the game. The purpose of cost allocation method is to allocate the relevant cost among game players in a fair and rational way. Therefore, cost allocation method based on cooperative game theory has been applied in many areas for fair and reasonable cost allocation. On the other hand, the desirable characteristics of the cost allocation method are Pareto optimality, rationality, and marginality. Pareto optimality means that costs are entirely paid by participating players. Rationality means that by joining the grand coalition, players do not pay more than they would if they chose to be part of any smaller coalition of players. Marginality means that players are charged at least enough to cover their marginal costs. If these characteristics are all met, the solution of cost allocation method exists in the core. In this study, proportional method is applied to EOQ inventory game and EPQ inventory game with shortage. Proportional method is a method that allocates costs proportionally to a certain allocator. This method has been applied to a variety of problems because of its convenience and simple calculations. However, depending on what the allocator is used for, the proportional method has a weakness that its solution may not exist in the core. Three allocators such as demand, marginal cost, and cost are considered. We prove that the solution of the proportional method to demand and the proportional method to marginal cost for EOQ game and EPQ game with shortage is in the core. The counterexample also shows that the solution of the proportional method to cost does not exist in the core.
본 논문에서는 무선 협력 네트워크(wireless cooperative network)의 전송 신뢰성과 공정성 향상을 위한 비례공정 중계(proportional-fair relaying) 기법을 제안한다. 다중 단말과 단일 기지국이 있는 다원 접속(multiple access) 환경에서 저속 페이딩(slow fading)에 의한 성능 열화를 저감하면서 단말간 자원 사용 공정성 보장하기 위해 비례공정 전송 기법과 중계 기법 결합한다. 이를 통해 기존 기회적(opportunistic) 전송 기법의 비대칭 채널(asymmetric channel)에서의 자원 사용 불공정성을 해결하면서 깊은 페이딩(deep fading)에 의한 데이터 무선 전송 손실을 최소화 한다. 컴퓨터 모의실험 결과를 통해 제안된 기법이 공정성 제한(fairness constraint)이 있는 다원 접속 환경에서 불능 확률(outage probability) 성능을 제고함을 보인다.
비례 지분 스케줄러는 각 태스크에 상대적인 CPU 시간을 할당하고 태스크의 지분에 따라 실행할 태스크를 결정한다. 본 논문에서는 대표적인 비례 지분 스케줄러인 리눅스 Completely Fair Scheduler(CFS)에서 애플리케이션의 특징과 태스크 우선순위의 상관관계를 실험한다. 그리고 애플리케이션의 특징에 따라 태스크 우선순위 정밀도를 제어하는 기법을 제안한다. 제안 기법을 리눅스에서 구현하여 유의미한 실험 결과를 확인하였다.
인지라디오 네트워크는 현재 주파수 사용 현황을 인지하여 허가받은 주 사용자가 사용하지 않는 채널을 통해 데이터 통신을 하는 기술로써, 이러한 유휴 채널을 효율적으로 이용하기 위해서는 스펙트럼 할당 기술이 중요하다. 하지만 인지라디오 네트워크는 기존의 네트워크와는 달리 사용가능한 스펙트럼이 유동적이므로 자원 할당 시 이러한 자원 변화를 효율적으로 활용할 필요가 있다. 본 논문에서는 인지라디오 사용자들 간의 공평성과 시스템 수율을 동시에 만족시키기 위해 비례공정 채널할당기법을 적용하였다. 이때 유동적인 인지라디오 채널 변화를 고려하여 인지라디오 네트워크의 사용자 간섭 확률을 줄일 수 있도록 기존의 스케줄러를 수정한 스펙트럼 할당기법을 제안하였다.
In this paper, we propose an efficient and simple fair queuing algorithm, called new starting potential fair queuing (NSPFQ), which has O(1) complexity for virtual time computation and also has good delay and fairness properties. NSPFQ introduces a simpler virtual time recalibration method as it follows a rate-proportional property. The NSPFQ algorithm recalibrates the system virtual time to the minimum virtual start time among all possible virtual start times for head-of-line packets in backlogged sessions. Through analysis and simulation, we show that the proposed algorithm has good delay and fairness properties. We also propose a hardware implementation framework for the scheduling algorithm.
Generalized Processor Sharing(GPS) 모델은 세션에게 서비스를 제공시 순시적 공정서비스를 통해 서버 용량을 분배한다. 이 공정서비스는 단지 현재 서버 내에 대기 중인 세션만을 고려하여 서버 용량을 분배하기 때문에, 서비스를 제공하는 순간 서비스를 받는 세션 간에는 공정한 서비스가 제공된다고 볼 수 있다. 그러나 긴 시간의 관점에서 보면 같은 가중치를 가지는 한 세션이 다른 세션에 비해 평균적으로 다른 용량으로 서비스 받는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 긴 시간의 관점에서 모든 세션이 항상 공평한 서비스용량을 제공받을 수 있는 누적 공정서비스 모델(CFS)을 제안한다. 이 CFS 모델은 각 세션에게 누적적 공정 서비스 용량을 제공하기 때문에 세션관점 공정 서비스를 제공한다. 그리고 이 모델과 이 모델을 참조하여 각 세션의 패킷을 스케줄링 하는 패킷 누적공정 서비스(P_CFS)알고리즘의 특성과 성능을 분석하였다. 또한 성능평가를 통해 각 세션에게 긴 시간의 관점에서 세션의 가중치에 비례하는 서비스용량이 제공되는 것을 검증하였다.
In this paper, we propose a window-based congestion control algorithm to achieve a fair sharing of the available bandwidth in ECN capable heterogeneous TCP networks with a single bottleneck link. The proposed algorithm is based on extracting the network status from the successive binary congestion information provided by ECN. From the explicit network information, we estimate the fair window size proportional to the propagation delay. Through simulations, the effect and performance of the proposed algorithm are shown for the heterogeneous networks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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