19、无线通信网络中的时延优化与路由策略

无线通信网络中的时延优化与路由策略

1. 无线通信网络时延问题概述

在当今的科技发展中，无线网状网络和传感器网络的应用日益广泛。多跳无线网络技术不仅要在有线网络无法覆盖的区域提供多跳连接，还要为用户流量提供一定的服务保障。端到端时延是衡量服务质量的重要指标之一，它与吞吐量共同决定了用户体验到的数据传输时间。对于小文件传输，端到端时延起主导作用；而对于大文件传输，数据速率则更为关键。在典型的传感器网络中，传感器生成的小数据包需要定期报告给基站，此时端到端时延的重要性更加凸显。

为了说明时延与干扰的关系，我们来看两个场景。当只有一个从源 S1 到目的地 D1 的数据流时，端到端时延为 6 个时隙；但如果附近有其他传输活动，同一数据流的端到端时延可能会增加到 10 个时隙。这表明端到端时延受到路由长度和路径上干扰水平的影响，路由方案和 MAC 层调度方案都会对其产生作用。

2. 相关工作

• MAC 层解决方案
  • Chatterjee 等人 ：当传感器网络的路由树确定后，他们提出了确定每个节点时隙的方法，以最小化从节点向汇聚节点发送数据包的最大延迟。
  • Chaporkar 等人 ：将 MAC 层多播问题视为随机最短路径问题的一个实例，并开发了用于最小延迟多播的最优传输策略。
  • Sarkar 等人 ：解决了能量 - 延迟权衡问题，将其表述为一个约束优化问题，在满足平均数据包延迟约束的同时实现最小能量消耗。通过动态规划公式求解