A Graph-Based QoS-Aware Resource Management Scheme for OFDMA Femtocell Networks

Zhao, Feifei; Ma, Wenping; Zhou, Momiao; Zhang, Chengli

doi:10.1109/access.2017.2780520

Cited by 14 publications

(3 citation statements)

References 21 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…The proposed solution provides significantly higher throughput gains;

declines with the increase in the number of BSs due to the higher interference levels, but the fairness index remains nearly constant. The authors of [ 21 ] study RA for an OFDMA small-cell network with prioritization of the users’ data streams. The considered system model includes a varying number of indoor small cells and users served by them, on a variable number of channels.…”

Section: Graph-based Ra In Cellular Homogeneous and Het-netsmentioning

confidence: 99%

Graph-Based Resource Allocation for Integrated Space and Terrestrial Communications

Ivanov

Tonchev

Poulkov

et al. 2022

Sensors

View full text Add to dashboard Cite

Resource allocation (RA) has always had a prominent place in wireless communications research due to its significance for network throughput maximization, and its inherent complexity. Concurrently, graph-based solutions for RA have also grown in importance, providing opportunities for higher throughput and efficiency due to their representational capabilities, as well as challenges for realizing scalable algorithms. This article presents a comprehensive review and analysis of graph-based RA methods in three major wireless network types: cellular homogeneous and heterogeneous, device-to-device, and cognitive radio networks. The main design characteristics, as well as directions for future research, are provided for each of these categories. On the basis of this review, the concept of Graph-based Resource allocation for Integrated Space and Terrestrial communications (GRIST) is proposed. It describes the inter-connectivity and coexistence of various terrestrial and non-terrestrial networks via a hypergraph and its attributes. In addition, the implementation challenges of GRIST are explained in detail. Finally, to complement GRIST, a scheme for determining the appropriate balance between different design considerations is introduced. It is described via a simplified complete graph-based design process for resource management algorithms.

show abstract

“…The proposed solution provides significantly higher throughput gains;

Section: Graph-based Ra In Cellular Homogeneous and Het-netsmentioning

confidence: 99%

Graph-Based Resource Allocation for Integrated Space and Terrestrial Communications

Ivanov

Tonchev

Poulkov

et al. 2022

Sensors

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…To better apply to UDN, [26] proposes an interference-separation clustering-based scheme to divide the massive small cells into smaller groups with different priorities, which reduces the network scale. A graphbased QoS-aware resource allocation(RA) scheme [27], [28] and a similarity UE clustering-based interference alignment scheme [29] are proposed to maximize the number of UEs while guaranteeing the QoS requirement of UEs. Moreover, the authors in [30] propose a non-cooperative game based joint base station (BS) association and power allocation (PA) scheme to optimize system throughput with satisfying the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) requirements of all UEs.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Cluster-Based Energy-Efficient Resource Management Scheme With QoS Requirement for Ultra-Dense Networks

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

Ultra-dense networks (UDN) have been considered as one of the best ways to improve the network throughput and energy efficiency (EE). However, massive and unplanned deployment of small cells will cause severe intra-tier interference among small cells and then deteriorate the network EE. For this, a Cluster-based Energy-Efficient Resource Management (CEERM) scheme is proposed to mitigate the interference while guaranteeing the quality of service (QoS) of user equipments (UEs) in this paper. Firstly, we propose a cell clustering algorithm to divide small cells into disjoint cell clusters according to the neighboring relationship. Then, the UEs in each cell cluster are further grouped into UE groups with the target of minimizing intra-cluster interference. Finally, a two-step subchannel allocation and noncooperative game based power allocation scheme is proposed to maximize the network EE. The simulation results show that the proposed scheme CEERM can effectively boost the network EE with low computation complexity. INDEX TERMS Ultra-dense networks (UDN), energy efficiency (EE), quality of service (QoS), cluster.

show abstract

“…Specifically, the authors in [206] study the load management problem in a multi-cell OFDMA-based network, aiming at minimizing the total load of the base stations on the shared resource blocks and determining the number of users whose demands can be concurrently satisfied. A similar problem has been studied in [207] considering OFDMA two-tier femtocell networks via proposing a joint admission control and resource management approach. The problem is formulated via the integer nonlinear programming and its solution is determined by a graph-based algorithm with polynomial computational complexity.…”

Section: Related Work On Radio Access Technologiesmentioning

confidence: 99%

Resource allocation and service management in next generation 5G wireless networks

Βαμβακάς¹

View full text Add to dashboard Cite

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύτεται το πρόβλημα της βέλτιστης κατανομής πόρων και την πολύπλευρη διαχείριση υπηρεσιών σε ασύρματα δίκτυα 5ης γενιάς (5G). Βασικό αντικείμενο της εργασίας αποτελεί η βελτιστοποίηση της ποιότητας υπηρεσίας (Quality of Service) εντός του δικτύου τόσο στα πλαίσια της αύξησης της ενεργειακής αποδοτικότητας του δικτύου συνολικά, αλλά και λαμβάνοντας υπόψη την ετερογένεια μεταξύ των χρηστών ως προς τις απαιτήσεις της εκπομπής τους. Ειδικά σχεδιασμένες συναρτήσεις χρησιμότητας (utility functions) επιτρέπουν στους χρήστες να ποσοτικοποιούν διάφορες παραμέτρους της επικοινωνίας ζεύξης ανόδου (uplink communication) αντικατοπτρίζοντας την ικανοποίηση τους από την κατανομή των εκάστοτε πόρων (π.χ. ισχύς εκπομπής, ρυθμός μετάδοσης, κοστολόγηση κλπ.). Συγκεκριμένα, τα προβλήματα κατανομής πόρων μελετώνται υπό διαφορετικές τεχνολογίες αιχμής, τεχνικές πρόσβασης, αρχιτεκτονικές δικτύου και διακριτά είδη υπηρεσιών, υπό συνθήκες ανταγωνισμού των χρηστών ή σε αντίξοα περιβάλλοντα επικοινωνίας. Τα εκάστοτε προβλήματα μοντελοποιούνται ως μη συνεργατικά παίγνια τα οποία επιλύθηκαν με βάση τις αρχές της Θεωρίας Παιγνίων και Βελτιστοποίησης, παρέχοντας στους χρήστες τον βασικό έλεγχο της λήψης των αποφάσεων κατά την διάρκεια της εκπομπής τους. Με αυτόν τον τρόπο, επιτυγχάνεται η αποκέντρωση του συστήματος και η ισχυροποίηση του ρόλου των χρηστών στην διαδικασία της κατανομής πόρων και της βελτιστοποίηση της λειτουργίας του ασύρματου δικτύου. Σε κάθε περίπτωση, επιβεβαιώνεται η ύπαρξη του σημείου ισορροπίας κατά Nash (Nash Equilibrium) το οποίο αντιπροσωπεύει μια σταθερή έκβαση της κατανομής από την οποία κανένας χρήστης δεν επιθυμεί να παρεκλίνει. Παράλληλα, κατανεμημένοι αλγόριθμοι χαμηλής πολυπλοκότητας αναλαμβάνουν την σύγκλιση των παιγνίων στα ανωτέρω σημεία ισορροπίας. Πιο αναλυτικά, αρχικά ερευνήθηκε η κατανομή πόρων σε πολυεπίπεδα δίκτυα με χρήση μάκρο και φεμτοκυψελών (macro and femtocells) με τα προβλήματα να επεκτείνονται σε πιο ευρείες και σύνθετες κατανομές της ισχύος εκπομπής και του ρυθμού μετάδοσης για διαφορετικά είδη υπηρεσιών. Επίσης μελετήθηκε το πρόβλημα της κατανομής ισχύος και οπτικών σημείων πρόσβασης για επικοινωνίες ορατού φωτός (Visible Light Communications) για διαφορετικές τεχνικές πρόσβασης. Εν συνεχεία, αναλύθηκε το πρόβλημα της εξατομικευμένης κοστολόγησης της εκπομπής των χρηστών. Βασική καινοτομία της εν λόγω προσέγγισης, αποτελεί η παραδοχή ότι η εκάστοτε τιμή συνιστά έναν ακόμη πεπερασμένο πόρο προς κατανομή, σε αντίθεση με την βιβλιογραφία στην οποία αντιμετωπίζεται ως μια εξωτερική ποινή που επιβάλλεται από τον διαχειριστή ώστε να μειωθούν οι παρεμβολές εντός του δικτύου. Το πρόβλημα μελετάται για διαφορετικούς συνδυασμούς πόρων (ισχύος εκπομπής ή / και ρυθμού μετάδοσης) για ποικίλα σενάρια κοστολόγησης. Συνακόλουθα, το πρόβλημα εξετάστηκε υπό συνθήκες ανταγωνισμού των παρόχων υπηρεσίας, οι οποίοι προσαρμόζοντας τις πολιτικές και τα επίπεδα των τιμών, επιδιώκουν την απόκτηση μεγαλύτερων μεριδίων αγοράς. Οι χρήστες μοντελοποιούνται και λαμβάνουν αποφάσεις ως μανθάνοντα αυτόματα (learning automata) υπό τις αρχές της Νοημοσύνης των Μηχανών (Machine Learning), αυτοματοποιώντας έτσι την βέλτιστη επιλογή του παρόχου. Η παρούσα διατριβή επίσης διερευνά τα προβλήματα της δυναμικής σύνθεσης υπηρεσιών (service bundling) και κατανομής πόρων μέσω του σχεδιασμού συνεργατικών τηλεπικοινωνιακών προϊόντων, τα οποία καθορίζονται αυτόνομα από τους χρήστες. Παράλληλα, μελετήθηκε η βέλτιστη ασύρματη φόρτιση της μπαταρίας των χρηστών με κριτήριο τις ενεργειακές ανάγκες των χρηστών από την επικείμενη εκπομπή τους. Ολοκληρώνοντας, στην διδακτορική αυτή διατριβή, το πρόβλημα της κατανομής πόρων αντιμετωπίζεται συνολικά μέσω μίας καινοτόμου και ρεαλιστικής προσέγγισης υιοθετώντας την χρήση της Θεωρίας Προοπτικής (Prospect Theory), η οποία ανατρέπει την έως τώρα επιλογή της Θεωρίας Αναμενόμενης Χρησιμότητας (Expected Utility Theory) σε θέματα κατανομής πόρων. Για πρώτη φορά στην σχετική βιβλιογραφία, τα προβλήματα διατυπώνονται ενσωματώνοντας την υποκειμενικότητα των χρηστών στην λήψη αποφάσεων όταν επικρατούν συνθήκες αβεβαιότητας, ενώ ταυτόχρονα για πρώτη φορά εισάγεται η συνθήκη της πιθανής κατάρρευσης του εύρους ζώνης λόγω της υπέρμετρης χρήσης του εντός του δικτύου. Το ανωτέρω πλαίσιο υλοποιείται για διαφορετικά σενάρια (συνδυασμός αδειοδοτημένου και μη εύρους ζώνης, ταυτόχρονη εκπομπή μέσω πολλαπλών τεχνικών πρόσβασης), ενώ επιπλέον αναλύεται η κατανομή πόρων και η ασφάλεια (network security) σε δίκτυα δημόσιας ασφάλειας (Public Safety Networks) με αξιοποίηση μη επανδρωμένων αεροσκαφών (Unmanned Aerial Vehicles).

show abstract

A Graph-Based QoS-Aware Resource Management Scheme for OFDMA Femtocell Networks

Cited by 14 publications

References 21 publications

Graph-Based Resource Allocation for Integrated Space and Terrestrial Communications

Graph-Based Resource Allocation for Integrated Space and Terrestrial Communications

A Cluster-Based Energy-Efficient Resource Management Scheme With QoS Requirement for Ultra-Dense Networks

Resource allocation and service management in next generation 5G wireless networks

Contact Info

Product

Resources

About