[論文レビュー] An Enhanced Time Space Priority Scheme to Manage QoS for Multimedia Flows transmitted to an end user in HSDPA Network

Mohamed Hanini, Abdelali El Bouchti+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 2013

Advanced Wireless Network Optimization参考文献 11被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、HSDPAネットワークにおけるリアルタイム（RT）マルチメディアフローのQoSを向上させるために、キュー管理およびスケジューリングの最適化を通じて、強化型基本時間・空間優先（EB-TSP）方式を提案する。この方式は、時間的緊急性と残りバッファ容量に基づく動的優先順位付けにより、遅延およびジタを低減し、リソース利用効率を向上させることで、RTパケットの配信を強化する。数学的モデルおよび数値結果による検証により、顕著なQoS向上が示された。

ABSTRACT

When different type of packets with different needs of Quality of Service (QoS) requirements share the same network resources, it became important to use queue management and scheduling schemes in order to maintain perceived quality at the end users at an acceptable level. Many schemes have been studied in the literature, these schemes use time priority (to maintain QoS for Real Time (RT) packets) and/or space priority (to maintain QoS for Non Real Time (NRT) packets). In this paper, we study and show the drawback of a combined time and space priority (TSP) scheme used to manage QoS for RT and NRT packets intended for an end user in High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) cell, and we propose an enhanced scheme (Enhanced Basic-TSP scheme) to improve QoS relatively to the RT packets, and to exploit efficiently the network resources. A mathematical model for the EB-TSP scheme is done, and numerical results show the positive impact of this scheme.

研究の動機と目的

• HSDPAネットワークにおけるRTおよびNRTフローの混合状態でのQoS管理において、従来の時間および空間優先（TSP）方式の限界を解消すること。
• 共有ネットワークリソース下でのリアルタイム（RT）マルチメディアパケットのユーザーパフォーマンス品質（QoE）を向上させること。
• RTトラフィックの厳密なQoS要件を維持しつつ、ネットワークリソースの利用効率を向上させること。
• 強化されたスケジューリング方式の開発および検証のための数学的モデルの構築。

提案手法

• EB-TSP方式は、キュー内の時間的緊急性および残りバッファ容量に基づいて、パケットの優先順位を動的に調整する。
• 送信デッドライン（時間優先）と利用可能なバッファ容量（空間優先）を組み合わせた修正された優先関数を導入し、スケジューリング意思決定を支援する。
• さまざまなトラフィック負荷およびQoS制約下でのEB-TSP方式の性能を分析するための数学的モデルを構築する。
• キューの占有状況、パケット遅延、ジタ指標を組み込み、QoS効果を評価する。
• 同一のネットワー条件下で、EB-TSPと標準TSP方式を比較するための数値シミュレーションを実施する。
• RTおよびNRTフローの遅延、ジタ、リソース効率に基づいて性能を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準TSP方式は、HSDPAネットワークにおけるRTおよびNRTフローの混合状態でのQoS管理において、どのように性能を示すか？
• RQ2 従来のTSP方式は、リアルタイムマルチメディアトラフィックのQoSを維持するうえで、どのような主な制限を有するか？
• RQ3 提案されたEB-TSP方式は、ベースラインTSP方式と比較して、RTパケットの遅延およびジタをどの程度改善できるか？
• RQ4 EB-TSP方式は、さまざまなトラフィック負荷下で、どの程度効率的にネットワークリソースを活用できるか？

主な発見

• EB-TSP方式は、標準TSP方式と比較して、リアルタイム（RT）パケットの平均遅延およびジタを顕著に低減した。
• 数値結果により、特に高負荷状態下でRTフローのQoSが向上していることが示された。
• 強化された方式は、バッファ容量のより良い利用を実現し、無駄を最小限に抑え、全体のスループットを向上させた。
• 数学的モデルにより、EB-TSPアプローチの安定性およびさまざまなトラフィックシナリオにおけるスケーラビリティが確認された。