跨層資源調(diào)度算法綜述

1、跨層資源調(diào)度算法綜述*程軍,李鷗,來(lái)衛(wèi)國(guó)(信息工程大學(xué)信息工程學(xué)院鄭州450002研究與開(kāi)發(fā)跨層資源調(diào)度對(duì)實(shí)現(xiàn)資源的有效利用,保證業(yè)務(wù)的QoS起著重要作用。本文對(duì)跨層資源調(diào)度的研究狀況進(jìn)行了概述:根據(jù)所采用的技術(shù)體制和約束類(lèi)型,介紹了單載波系統(tǒng)和OFDM系統(tǒng)的多用戶(hù)機(jī)會(huì)調(diào)度問(wèn)題和相應(yīng)算法,分析了單一類(lèi)型和多種類(lèi)型資源共享約束下的機(jī)會(huì)調(diào)度算法;分別從隊(duì)列調(diào)度、子載波分配和功率控制3個(gè)方面,對(duì)基于隊(duì)列和信道狀態(tài)信息的資源調(diào)度算法進(jìn)行了分析和比較;對(duì)提高反饋信息的準(zhǔn)確性、減少反饋信息量的方法和機(jī)制進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。最后指出了需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。關(guān)鍵詞跨層調(diào)度;機(jī)會(huì)調(diào)度;資源分配;服務(wù)質(zhì)量;反饋機(jī)制摘

2、要1引言隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和日趨融合,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展和應(yīng)用。與此同時(shí),有限的網(wǎng)絡(luò)資源與用戶(hù)日益增加的業(yè)務(wù)需求之間的矛盾亦日漸突出。一方面,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬和功率資源有限,無(wú)線信道受干擾、衰落、多徑擴(kuò)展、多普勒效應(yīng)等影響,信道容量動(dòng)態(tài)變化;另一方面,用戶(hù)的業(yè)務(wù)需求正從語(yǔ)音、電子郵件向包括視頻流、實(shí)時(shí)交互業(yè)務(wù)在內(nèi)的多媒體業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變,而多媒體業(yè)務(wù)具有高帶寬、低時(shí)延等QoS需求。如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用,保證多種類(lèi)型業(yè)務(wù)的QoS需求,是當(dāng)前的熱點(diǎn)研究課題?？鐚淤Y源調(diào)度對(duì)實(shí)現(xiàn)資源的有效利用,保證業(yè)務(wù)的 QoS起著重要作用。目前圍繞跨層無(wú)線資源調(diào)度展開(kāi)了大量研究,本文對(duì)跨層

3、資源調(diào)度的研究狀況進(jìn)行了概述,明確了研究的關(guān)鍵問(wèn)題,闡述了解決這些問(wèn)題的基本思想和方法,在此基礎(chǔ)上指出了需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。2基于信道狀態(tài)信息的機(jī)會(huì)調(diào)度算法2.1單載波體制下的機(jī)會(huì)調(diào)度為解決無(wú)線信道動(dòng)態(tài)變化造成的資源浪費(fèi)問(wèn)題,人們提出了依賴(lài)于地理位置的調(diào)度算法1,2、依賴(lài)于信道狀態(tài)的調(diào)度算法3和機(jī)會(huì)調(diào)度算法4,5等,這些算法的基本思想是:調(diào)度過(guò)程利用信道的動(dòng)態(tài)變化特性,盡可能通過(guò)較好的信道傳輸信息。在這些算法中,機(jī)會(huì)調(diào)度算法可以提高無(wú)線資源利用率和系統(tǒng)的吞吐量,實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖1所示。機(jī)會(huì)調(diào)度算法在提高系統(tǒng)吞吐量的同時(shí),容易造成用圖1機(jī)會(huì)調(diào)度算法示意*國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.606720

4、6479戶(hù)間的不公平性。例如距離基站較近的用戶(hù),信道質(zhì)量較好,接受較多服務(wù);而位于蜂窩網(wǎng)絡(luò)邊緣的用戶(hù),信道質(zhì)量相對(duì)較差,可能長(zhǎng)時(shí)間接受不到服務(wù)。為解決此問(wèn)題,提出了比例公平(PF算法6和基于資源共享約束的機(jī)會(huì)調(diào)度算法7,這些算法都是對(duì)公平性與傳輸效率進(jìn)行了折衷。比例公平算法既考慮當(dāng)前的用戶(hù)信道質(zhì)量狀況,又考慮用戶(hù)已接受到的服務(wù)量,從而保證無(wú)線帶寬的有效利用,維護(hù)用戶(hù)間的公平性。基于資源共享約束的機(jī)會(huì)調(diào)度算法引入了時(shí)間共享公平約束、基于性能的公平約束、最小性能公平約束3種條件,即實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)吞吐量最大化,同時(shí)滿(mǎn)足資源的公平共享。2.2多載波體制下的機(jī)會(huì)調(diào)度基于單載波的機(jī)會(huì)調(diào)度一次只能服務(wù)一個(gè)用戶(hù),而

5、多載波技術(shù)(OFDM/OFDMA具有抗頻率選擇性衰落、傳輸數(shù)據(jù)率高、能實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用和并行傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn),是下一代寬帶移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。參考文獻(xiàn)810研究了多載波技術(shù)下的機(jī)會(huì)調(diào)度問(wèn)題。參考文獻(xiàn)8在三種公平性(時(shí)間公平、效用公平和最小性能保證約束下推導(dǎo)了最優(yōu)調(diào)度策略,該調(diào)度策略不僅利用了信道的時(shí)變特性,還利用了信道的頻域多樣性。參考文獻(xiàn)9給出了設(shè)計(jì)具有自適應(yīng)控制功能的機(jī)會(huì)公平無(wú)線調(diào)度器的一般方法,描述和解決了多信道調(diào)度問(wèn)題。參考文獻(xiàn)8,9研究的是時(shí)隙資源的多用戶(hù)機(jī)會(huì)調(diào)度問(wèn)題,而參考文獻(xiàn)10提出了聯(lián)合時(shí)隙和功率的機(jī)會(huì)調(diào)度機(jī)制,進(jìn)一步改善了系統(tǒng)性能。2.3多類(lèi)型約束下的機(jī)會(huì)調(diào)度上述算法只考慮了單一類(lèi)

6、型約束即時(shí)間公平、效用公平和最小性能保證,而在實(shí)際應(yīng)用中存在多種類(lèi)型具有不同QoS需求的業(yè)務(wù),因此有必要研究多類(lèi)型約束下的機(jī)會(huì)調(diào)度問(wèn)題。參考文獻(xiàn)11研究了多個(gè)長(zhǎng)期QoS約束下的機(jī)會(huì)調(diào)度問(wèn)題,但調(diào)度機(jī)制中需要優(yōu)化的參數(shù)較多,算法較復(fù)雜。參考文獻(xiàn)12研究了多業(yè)務(wù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)多個(gè)QoS約束下的機(jī)會(huì)調(diào)度問(wèn)題。對(duì)于多個(gè)長(zhǎng)期QoS約束下的機(jī)會(huì)調(diào)度問(wèn)題,提出了基于歸一化QoS的機(jī)會(huì)調(diào)度(QNBOS機(jī)制;對(duì)于實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)混合業(yè)務(wù)的機(jī)會(huì)調(diào)度問(wèn)題,提出多業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)調(diào)度(MSOS機(jī)制。QNBOS首先根據(jù)性能值和控制參數(shù)分配時(shí)隙,實(shí)現(xiàn)比較高的系統(tǒng)性能,然后更新控制參數(shù)以滿(mǎn)足約束條件?？刂茀?shù)的更新是根據(jù)當(dāng)前QoS值與QoS

7、約束的歸一化差值進(jìn)行的,性能較差用戶(hù)得到較高的調(diào)度優(yōu)先級(jí)。MSOS保證非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)間的長(zhǎng)期吞吐量的公平性,同時(shí)給予實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)基于概率的吞吐量保證,對(duì)于沒(méi)有達(dá)到QoS要求的用戶(hù),增加其調(diào)度權(quán)重,反之亦然。3基于信道和隊(duì)列狀態(tài)信息的調(diào)度算法機(jī)會(huì)調(diào)度算法雖然利用了信道的動(dòng)態(tài)變化特性,但沒(méi)有考慮業(yè)務(wù)負(fù)荷及其變化帶來(lái)的影響,而業(yè)務(wù)負(fù)荷及變化對(duì)調(diào)度算法的影響較大,例如被調(diào)度用戶(hù)可能因業(yè)務(wù)較少而造成傳輸資源的浪費(fèi),于是基于信道和隊(duì)列狀態(tài)信息的調(diào)度算法應(yīng)運(yùn)而生,其主要思想是:調(diào)度過(guò)程綜合考慮信道狀態(tài)、隊(duì)列狀態(tài)、業(yè)務(wù)的QoS需求及用戶(hù)間的公平性等問(wèn)題,提高信息傳輸效率,保證業(yè)務(wù)的QoS,維護(hù)用戶(hù)間的公平性?；谛诺?/p>

8、和隊(duì)列狀態(tài)信息的調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖2所示。3.1基于信道和隊(duì)列狀態(tài)信息的隊(duì)列調(diào)度基于信道和隊(duì)列狀態(tài)信息的調(diào)度算法中,比較經(jīng)典的是修改后的最大權(quán)重延遲優(yōu)先(ML-WDF算法13,已在CDMA-HDR系統(tǒng)得到成功應(yīng)用。ML-WDF的調(diào)度優(yōu)先級(jí)由信道狀態(tài)、用戶(hù)已接受的服務(wù)量和隊(duì)頭分組的排隊(duì)時(shí)延確定。為了解決用戶(hù)隊(duì)列間的時(shí)延差異不敏感問(wèn)題,人們提出了改進(jìn)的基于指數(shù)規(guī)則的ML-WDF算法14,改進(jìn)了分組時(shí)延和系統(tǒng)吞吐量。ML-WDF算法沒(méi)有考慮業(yè)務(wù)隨機(jī)到達(dá)可能造成的被調(diào)度用戶(hù)數(shù)據(jù)量不足帶來(lái)的系統(tǒng)容量浪費(fèi)情況,針對(duì)該問(wèn)題提出了一種基于優(yōu)先級(jí)的公平調(diào)度(PBFS算法15。結(jié)合流媒體業(yè)務(wù)的QoS需求,PB

9、FS根據(jù)各移動(dòng)用戶(hù)信道質(zhì)量及其變化和業(yè)務(wù)的等待數(shù)據(jù)量、等待時(shí)間等QoS需求動(dòng)態(tài)調(diào)整各用戶(hù)的業(yè)務(wù)傳輸優(yōu)先級(jí),有效地提高了系統(tǒng)吞吐量,減少了數(shù)據(jù)丟包率。參考文獻(xiàn)16中提出了基于隊(duì)列穩(wěn)定性和信道狀態(tài)信息的調(diào)度算法,該算法一方面利用了信道的多樣性,另一圖2基于信道和隊(duì)列狀態(tài)信息的調(diào)度算法80方面考慮了隊(duì)列的穩(wěn)定性,而維護(hù)隊(duì)列的穩(wěn)定性對(duì)保證業(yè)務(wù)的QoS是十分重要的。隊(duì)列的穩(wěn)定性使用隊(duì)列的到達(dá)率和服務(wù)率的比值來(lái)衡量。使用指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均算法分別估計(jì)業(yè)務(wù)到達(dá)率和隊(duì)列服務(wù)率。利用兩者比值的歸一化值和信道狀態(tài)共同決定調(diào)度優(yōu)先級(jí)。具體如下:W j(n=(1-W j(n-1+q j(n,j=1,2,N(1 R j(

10、n=(1-R j(n-1+r j(nF j(n=R j(nW j(nN-1n=1!R j(n-1W j(n-1(2j*=arg maxj r j(nF j(n(3其中,W j(n、R j(n分別表示加權(quán)平均的到達(dá)速率和服務(wù)速率,而q j(n、r j(n分別表示當(dāng)前時(shí)隙n的到達(dá)率和服務(wù)率,F j(n表示到達(dá)率和隊(duì)列服務(wù)率比值的歸一化值。在實(shí)際系統(tǒng)中,隊(duì)列容量通常有限,分組長(zhǎng)度和分組到達(dá)率都是動(dòng)態(tài)變化的。有限的隊(duì)列容量可能產(chǎn)生緩存溢出和分組丟失。分組的變長(zhǎng)使調(diào)度不同長(zhǎng)度的分組的效果不同,例如信道條件一定的情況下,調(diào)度和發(fā)送較長(zhǎng)分組可能導(dǎo)致分組出錯(cuò)從而引起重傳,而發(fā)送較短分組則不會(huì)發(fā)生這種情況;在到

11、達(dá)率和隊(duì)長(zhǎng)相同的情況下,調(diào)度長(zhǎng)分組會(huì)使隊(duì)列出現(xiàn)較大空閑。而在隊(duì)長(zhǎng)相同的情況下,到達(dá)率越大,隊(duì)列發(fā)生溢出的可能性相應(yīng)增加。基于上述情況,提出了基于隊(duì)列信息和業(yè)務(wù)特性的分組調(diào)度(BATD算法17。BATD綜合考慮了隊(duì)列狀態(tài)、信道狀態(tài)、到達(dá)率、分組長(zhǎng)度以及已接受的服務(wù)量等因素,力求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)吞吐量盡可能大,丟包率盡可能小,同時(shí)維護(hù)用戶(hù)間的公平性。調(diào)度優(yōu)先級(jí)(i由下式確定:i*=arg maxi i P i(tT i(ti(tf i(t(4其中,i表示分組到達(dá)率,P i(t表示隊(duì)頭分組長(zhǎng)度,T i(t表示信道狀態(tài),i(t表示隊(duì)列剩余空間,f i(t表示歷史服務(wù)函數(shù)并利用指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

12、3.2基于信道和隊(duì)列狀態(tài)信息的子載波分配和功率控制隊(duì)列調(diào)度算法利用信道和隊(duì)列狀態(tài)信息,提高了系統(tǒng)性能和QoS保證能力。隊(duì)列的調(diào)度最終要依靠物理層的傳輸技術(shù)將相應(yīng)分組發(fā)送給接收者,物理層的資源分配同樣可以利用隊(duì)列和信道狀態(tài)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化使用。參考文獻(xiàn)18中提出了基于信道和隊(duì)列狀態(tài)信息的動(dòng)態(tài)子載波分配機(jī)制,業(yè)務(wù)的時(shí)延保證通過(guò)動(dòng)態(tài)分配子載波從而調(diào)整和提高服務(wù)速率來(lái)實(shí)現(xiàn),并提出了兩種動(dòng)態(tài)子載波分配算法MDU和MDU-GR。這兩種算法都以最大化時(shí)延效用函數(shù)為目標(biāo),結(jié)合隊(duì)列和信道狀態(tài)信息,將子載波分配給信道質(zhì)量較好或排隊(duì)時(shí)延較長(zhǎng)的用戶(hù)。與MDU相比, MDU-GR多了子載波的再分配機(jī)制,將多余子載波

13、分配給其他用戶(hù),防止因用戶(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量小而造成資源浪費(fèi)。但是MDU和MDU-GR算法沒(méi)有考慮功率的動(dòng)態(tài)分配問(wèn)題。參考文獻(xiàn)19研究了基于信道和隊(duì)列狀態(tài)信息的最優(yōu)功率分配策略問(wèn)題。通過(guò)考慮網(wǎng)絡(luò)層的容量需求上限,建立了一個(gè)資源分配的跨層優(yōu)化問(wèn)題,求得了該問(wèn)題的最優(yōu)解,給出了跨層功率分配的“地窖注水”算法。而參考文獻(xiàn)20提出了基于等待時(shí)間最小的聯(lián)合子載波和功率分配方法,以最小化排隊(duì)時(shí)間為目標(biāo),結(jié)合信道狀態(tài)信息,分配子載波和功率,有效減少了分組等待時(shí)間,提高了頻譜利用率。參考文獻(xiàn)21研究了信道和隊(duì)列感知調(diào)度下的聯(lián)合子載波和功率分配(JSPA問(wèn)題,提出了局部?jī)?yōu)化求解方法,方法的主要思想是:允許多個(gè)用戶(hù)共享一

14、個(gè)OFDM符號(hào),對(duì)子載波和功率進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化,每分配一個(gè)載波給用戶(hù)時(shí),立刻優(yōu)化用戶(hù)的功率分配,有效提高了系統(tǒng)性能。3.3信道狀態(tài)和隊(duì)列狀態(tài)信息的重要性比較參考文獻(xiàn)22的研究顯示,信道狀態(tài)信息和隊(duì)列信息對(duì)調(diào)度決策的重要性隨著業(yè)務(wù)負(fù)荷的變化而變化:當(dāng)?shù)竭_(dá)率小時(shí),隊(duì)列狀態(tài)信息對(duì)調(diào)度策略和系統(tǒng)性能影響較大;當(dāng)?shù)竭_(dá)率較大時(shí),信道狀態(tài)信息在調(diào)度策略中起支配作用,對(duì)系統(tǒng)性能影響較大。另外,隊(duì)列狀態(tài)還得到了其他應(yīng)用,如隊(duì)列感知的上行鏈路帶寬分配23,隊(duì)列感知的速率控制24。4反饋機(jī)制的相關(guān)研究上述資源調(diào)度和分配算法需要實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息,而反饋時(shí)延和信道錯(cuò)誤等原因使得信道信息往往是不準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤的。另外,

15、頻繁的信息反饋無(wú)疑會(huì)增加控制開(kāi)銷(xiāo)。信道信息反饋問(wèn)題的研究可大致分為3個(gè)方面:使用信道預(yù)測(cè)機(jī)制來(lái)提高信道狀態(tài)信息的準(zhǔn)確性;減少反饋信息的方法和機(jī)制;信道狀態(tài)過(guò)時(shí)和錯(cuò)誤對(duì)系統(tǒng)性能的影響。信道預(yù)測(cè)機(jī)制方面,比較有代表性的是使用卡爾曼濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)信道質(zhì)量變化的預(yù)測(cè)24,它在一定程度上解決了反饋時(shí)延帶來(lái)的信道質(zhì)量信息不準(zhǔn)確的問(wèn)題。減少反饋信息的方法,比較有代表性的是:81門(mén)限反饋25。只有SNR大于一定門(mén)限值時(shí),用戶(hù)站才向基站反饋信道質(zhì)量信息。信道分簇技術(shù)。參考文獻(xiàn)26中提出將OFDMA系統(tǒng)的幾個(gè)子載波組成一個(gè)子信道,用戶(hù)站向基站只報(bào)告子信道信息。參考文獻(xiàn)27中提出接收端只向基站報(bào)告所有子信道中質(zhì)量最好

16、的M個(gè)子信道以進(jìn)一步減少反饋信息量。一比特反饋28。將信道質(zhì)量分為“好”與“壞”兩種狀態(tài),這樣使用一比特信息就可表征信道質(zhì)量。用戶(hù)站只需向基站反饋一比特信息,從而減少反饋信息量?；陂T(mén)限的歸一化信噪比反饋方法29。將比例公平的概念引入到SNR中,以體現(xiàn)用戶(hù)在信噪比方面的公平性,用戶(hù)只向基站反饋大于門(mén)限值的歸一化信噪比,并且只需反饋一比特信息,表征大于或者小于門(mén)限值,從而減少反饋信息量。基于信道相關(guān)性的反饋機(jī)制30。由于毗鄰子載波具有一定的相關(guān)性,可以利用部分信道信息來(lái)獲取整個(gè)信道信息,從而減少反饋信息量。當(dāng)信道相關(guān)性較強(qiáng)時(shí),該方法的優(yōu)勢(shì)比較明顯。信道狀態(tài)信息過(guò)時(shí)可能會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的錯(cuò)包率,原因是實(shí)

17、際調(diào)度的數(shù)據(jù)速率超過(guò)了瞬時(shí)信道容量。參考文獻(xiàn)31分析了信道狀態(tài)信息過(guò)時(shí)對(duì)子載波和功率分配的影響,在此基礎(chǔ)上結(jié)合用戶(hù)的多樣化時(shí)延要求,進(jìn)行子載波和功率的優(yōu)化分配,利用拉格朗日乘子法得到了最優(yōu)解;分別使用排隊(duì)論和信息論研究了用戶(hù)的時(shí)延性能和信道容量及分組傳輸?shù)闹袛嗦?分析了業(yè)務(wù)的多樣化時(shí)延和不完美的信道狀態(tài)信息對(duì)多樣性增益的影響。5需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題聯(lián)合流量預(yù)測(cè)、信道狀態(tài)信息預(yù)測(cè)和隊(duì)列狀態(tài)信息的跨層隊(duì)列調(diào)度算法。信道狀態(tài)和業(yè)務(wù)流量的隨機(jī)動(dòng)態(tài)變化以及傳播時(shí)延使調(diào)度器獲得的系統(tǒng)狀態(tài)信息往往是不準(zhǔn)確的,從而影響了調(diào)度的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)性能。利用流量預(yù)測(cè)和信道狀態(tài)預(yù)測(cè)機(jī)制,可以減少狀態(tài)信息的不準(zhǔn)確性,提高調(diào)

18、度的準(zhǔn)確性,增強(qiáng)系統(tǒng)性能。基于模糊邏輯的跨層隊(duì)列調(diào)度算法。業(yè)務(wù)流量、隊(duì)列狀態(tài)和信道狀態(tài)等信息的不準(zhǔn)確性,導(dǎo)致很難做出正確的調(diào)度決策。模糊邏輯利用模糊集和模糊推理方法,能夠根據(jù)不完整、不準(zhǔn)確的輸入信息做出有效決策,因此有必要研究基于模糊邏輯的跨層隊(duì)列調(diào)度算法,以減少狀態(tài)信息不準(zhǔn)確帶來(lái)的影響。減少反饋信息的新機(jī)制。上面所述的一些機(jī)制一定程度減少了反饋信息量,但可能會(huì)帶來(lái)用戶(hù)間的不公平性,因而在保證用戶(hù)公平性前提下的反饋信息減少機(jī)制是值得深入研究的問(wèn)題。參考文獻(xiàn)1Lu S,Bharghavan V,Srikant R.Fair scheduling in wireless packet networ

19、ks.IEEE/ACM Transactions on Networking,1999(4:4734892Bhagwat P,Krishna A,Tripathi S.Enhancing throughput over wireless LAN using channel state dependent packet scheduling.In:Proceedings of INFOCOM96,San Francisco,March19963Ng T S E,Stoics I,Zhang Hui.Packet fair queuing algorithms for wireless netwo

20、rks with location-dependent errors.In: Proceedings of INFOCOM98,Boston,March19984Liu Xin.Opportunistic scheduling in wireless communication networks.Purdue University,20025Liu Xin,Chong E K P,Shroff N B.A framework for opportunistic scheduling in wireless networks.Computer Networks, 2003,41(4:451474

21、6Rhee J H,Kim T H,Kim D K.A wireless fair scheduling algorithm for1xEV-DO system.In:Proceedings of IEEE VTC2001, New Jersey,20017Liu Xin,Chong E K P,Shroff N B.Opportunistic transmission scheduling with resource sharing constraints in wireless networks.IEEE Journal on Selected Areas in Communication

22、s,2001,19(10:205320648Zhang Zhi,He Ying,Chong E K P.Opportunistic downlink scheduling for multiuser OFDM systems.In:Proceedings of IEEE WCNC2005,New Orleans,March20059Liu Yonghe,Knightly E.Opportunistic fair scheduling over multiple wireless channels.In:Proceedings of INFOCOM2003, San Francisco,Apri

23、l200310Lee J W,Mazumdar R R,Shroff N B.Opportunistic power scheduling for dynamic multi-server wireless systems.IEEE Transactions on Wireless Communications,2006,5(6:1506 151511Kulkarni S,Rosenberg C.Opportunistic scheduling:generalizations to include multiple constraints,multiple interfaces,and sho

24、rt term fairness.Springer Wireless Networks,2005,11(5:557569 12Liao Dan,Li Lemin,Xu Shizhong,et al.Opportunistic scheduling with multiple QoS constraints in wireless multiservice networks.In:Proceedings of WCNC2007,Hong Kong,March200713Andrews M,Kumaran K,Ramanan K,et al.Providing quality of service

25、 over a shared wireless link.IEEE Communications82Tutorial on Cross-layer Resource Scheduling in Wireless NetworksCheng Jun,Li Ou,Lai Weiguo(Information and Engineering Institute,Information Engineering University of PLA,Zhengzhou 450002,ChinaAbstract Cross-layer resource scheduling is very critical

26、 to make effective use of wireless resource and guarantee QoS as well.This tutorial paper overviews recent developments in cross-layer resource scheduling and allocation problems in wireless networks:opportunistic scheduling algorithms for single carrier and OFDM system under one type of QoS constra

27、int and multiple QoS constraints are introduced respectively;The resource scheduling algorithms in terms of queue scheduling,subcarrier allocation and power control,which are both channel aware and queue aware are described in sequence.The schemes are elaborately categorized which improve the accura

28、teness of channel knowledge and decrease the amount of feedback information.The problems to be further investigated are presented finally.Key words cross-layer scheduling,opportunistic scheduling,resource allocation,QoS,feed back scheme(收稿日期:2008-06-17Magazine,2001,39(2:15015414Shakkottai S,Stolyar

29、A.Scheduling algorithms for a mixture ofreal-time and non-real-time data in HDR.In:Proceedings of ITC 2001,Brazil,September 200115趙新勝,鞠濤,尤肖虎.一種適用于B3G 移動(dòng)通信系統(tǒng)下行共享信道的調(diào)度算法.電子學(xué)報(bào),2005,33(7:1173117616Mehri M,Shen Xuemin,Kshirasagar N.A joint channel andqueue-aware scheduling for IEEE 802.16wireless metropo

30、litan area networks.In:Proceedings of WCNC2007,Hong Kong,March 200717Huang Jinri,Niu Zhisheng.Buffer-aware and traffic-dependentpacket scheduling in wireless OFDM networks.In:Proceedings of WCNC2007,Hong Kong,March 200718Song Guocong.Joint channel-aware and queue-aware datascheduling in multiple sha

31、red wireless channels.In:Proceedings of WCNC2004,Atlanta,March 200419陳巍,曹志剛,樊平毅,Letaief K B.基于信道和隊(duì)列狀態(tài)信息的跨層最優(yōu)功率分配.通信學(xué)報(bào),2007,28(820Yang Xaing,Yum P T S.Minimal waiting time assignment ofsubcarriers and power for OFDMA system.In:Proceedings of WCNC2007,Hong Kong,March 200721Mohanram C,Bhashyam S.Joint

32、subcarrier and power allocation inchannel-aware queue-aware scheduling for multiuser OFDM .IEEE Transactions on Wireless Communications,2007,6(9:3208321322Kittipiyakul S,Javidi T.Resource allocation in OFDMA withtime-varying channel and bursty arrivals.IEEE Communications Letters,2007,11(9:70871023N

33、iyato D,Hossain E.Queue-aware uplink bandwidth allocationand rate control for polling service in IEEE 802.16broadband wireless networks.IEEE Transactions on Mobile Computing,2006,5(6:66867924Changkee M.Mimo-OFDM downlink channel prediction for IEEE802.16esystemsusingkalmanfilter.In:ProceedingsofWCNC2007,Hong Kong,