6、4G/5G异构网络中的QoS感知服务供应与资源分配

4G/5G异构网络中的QoS感知服务供应与资源分配

1. 引言

4G技术为移动通信带来了增强功能，推动了相关应用和服务生态系统的创建，给信息通信技术（ICT）带来了变革。然而，物联网（IoT）的发展产生了大量数据，导致网络拥塞。数十亿连接设备不可预测的数据流会影响吞吐量，可能导致服务质量（QoS）下降。由于物联网技术的大规模部署以及4G和5G网络上移动用户数量的不断增加，在确保QoS约束的同时提高信道效率是一项挑战。新时代的移动通信系统由异构应用、多变的用户需求和不可预测的数据速率驱动。保证QoS的服务部署和提高频谱效率往往相互冲突，因此具有挑战性。

5G网络的发展有望提高频谱效率和吞吐量。但要实现可靠的5G网络，需要解决QoS供应的设计约束。5G的架构、框架和调度算法带来了新的设计挑战。4G网络难以满足大量数据的延迟受限QoS要求。对于延迟受限的大量数据，会进行同质统计供应，以保证每个链路的QoS。而5G网络可以保证具有不同QoS约束的不同延迟受限异构数据流量。

当网络配置大缓冲区时，会变得不稳定，分组交换网络中的后续延迟会导致缓冲区膨胀。分组延迟的变化会导致抖动，降低整体吞吐量。像在线游戏、IP语音（VoIP）、在线交易等应用由于缓冲区膨胀和抖动而变得不可靠。为克服这些问题并确保QoS，存在多种解决方案，主要分为端到端和网络内解决方案。4G和5G网络中的拥塞控制算法（CCA）试图确保高吞吐量和低延迟。但CCA在与不同网络交互时需要公平性，并且应在确保QoS参数后再部署。

2. 相关工作

在QoS供应、资源分配、信息流、编码和调制方案以及资源管理方面，4G和5G网络面临诸多挑战。在QoS供应和有效吞吐量之间存在基本的权衡。有研究提出了