论文部分内容阅读
第五代移动通信技术(5G)可支持多种业务类型,其中主要的两种是超可靠低时延通信业务(URLLC)和增强型移动宽带业务(eMBB)。URLLC需在99.999%的置信度下实现1ms以内的严格时延需求,而eMBB对数据传输速率有着较高要求。当两类业务共存时,为满足混合业务的服务质量需求,系统需要在时延与频谱效率之间做出基本权衡。因此,如何使URLLC与eMBB有效地复用在同一载波频段上是5G无线资源管理面临的重要挑战之一。针对上述问题,本论文在5G移动边缘计算架构及灵活的帧结构设计背景下,利用可扩展传输时间间隔(TTI),提出了两种以用户为中心的调度策略,进而对混合业务场景的系统性能进行了优化,主要的创新性工作和贡献概括如下:第一,提出基于可扩展TTI的带宽半共享策略。其核心思想是牺牲eMBB部分容量以保证URLLC时延需求。当URLLC业务被调度时,系统可分配的资源均供其使用,且利用长度为0.143ms的较短TTI加速调度过程;当eMBB业务被调度时,将可用资源块划分为两部分,一部分提供给eMBB业务,并以长度为1ms的较长TTI进行调度以减少控制层开销,另一部分预留给后续突发的URLLC业务使用。当预留资源空闲时,eMBB可根据借用机制与URLLC共享这部分资源。第二,为弥补eMBB吞吐量性能,在上述方案基础上,进一步提出了一种新颖的基于可扩展TTI的TCP慢启动优化策略。其核心思想是在eMBB业务的TCP慢启动阶段采用较短TTI进行调度以加速TCP慢启动过程,在到达给定时间阈值之后,当吞吐量接近饱和时,eMBB业务切换到较长TTI以降低控制层开销并以稳定速率进行数据传输。上述两个方案均由带宽初始化阶段、时域用户调度阶段和频域资源分配阶段三部分组成。第三,为评估方案性能且保证结论可靠性,进行了大量动态系统级仿真。对于带宽半共享策略,系统设置了三种不同URLLC负载水平,结果表明该方案在低、中两种负载条件下,可有效使URLLC满足1ms内的时延需求;高负载条件下虽未严格达到标准,但相比于传统调度方案,仍能实现较大时延增益;负面效果是给eMBB吞吐量带来了部分损失,但均未超过10%。对于TCP慢启动优化策略,在多种应用场景及不同带宽条件下对方案有效性进行了验证,结果表明该方案在显著提高eMBB性能的同时几乎不会对URLLC用户的吞吐量和传输时延产生影响。此外,业务负载与可用带宽适配时,TCP慢启动优化策略可实现最大的潜在增益。