引用本文:
引用本文:孙洪亮,王超,胡雪,等. 基于超鞅理论的VLC系统服务效率优化算法[J]. 光通信技术,2024,48(5):35-40.
孙洪亮1,王 超1,胡 雪1,钱 磊2
(1. 吉林化工学院 信息与控制工程学院,吉林 吉林 132022;2. 天津工业大学 电子与信息工程学院,天津 300387)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为提高通信网络带宽资源的利用率,针对可见光通信(VLC)上行系统,设计了一种基于超鞅理论的服务效率优化算法,以应对终端业务对网络服务质量(QoS)的差异化需求。该算法首先通过构建基于马尔可夫调制的On-Off(MMOO)过程与ALOHA随机接入过程的网络队列系统模型,推导了各终端设备成功接入协调器的概率。接着,利用超鞅理论评估了系统的时延性能,并将多用户QoS高效保障问题转化为一个受鞅域时延界约束的服务速率最小化问题。最终,采用蜜獾算法(HBA)来求解该问题。仿真结果表明,该算法能满足终端业务的不同QoS要求,并优化了网络服务效率。
关键词:可见光通信网络;超鞅理论;服务质量保障;蜜獾算法;服务效率优化
中图分类号:TN92 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2024)05-0035-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2024.05.006
AI全文阅读精要
这篇文章主要探讨了基于超鞅理论的可见光通信(VLC)系统服务效率优化算法。以下是对文件核心要点的总结:
研究背景与动机:
随着物联网技术的发展,VLC因其丰富的频谱资源和节能环保的优点成为热门通信技术。然而,VLC上行通信系统中,终端业务的多样化对服务质量(QoS)提出了更高要求,如何优化网络服务效率成为关键问题。
现有研究多集中于提高系统吞吐量、降低时延等方面,但针对多用户QoS保障的研究较少。
系统模型分析:
文件构建了一个由N个终端和一个协调器组成的VLC上行通信网络模型,重点研究视距(LOS)链路。
每个终端具有固定的位置和发送概率,协调器具有多包接收能力(MPR),可以同时处理多个终端的数据。
引入了马尔可夫调制的On-Off(MMOO)过程和ALOHA随机接入过程,构建了网络队列系统,分析了终端成功接入协调器的概率。
服务效率优化算法:
利用超鞅理论分析系统的时延性能,将多用户QoS保障问题转化为受鞅域时延界约束的服务速率最小化问题。
设计了基于超鞅理论的算法,评估了系统的时延违反概率界,并提出了最小化服务速率的优化问题。
采用蜜獾算法(HBA)求解该优化问题,HBA具有寻优能力强、收敛速度快等优点。
仿真结果与分析:
仿真验证了算法的可靠性,确保不同链路的QoS要求得到满足。
对比了HBA和粒子群优化(PSO)算法在求解最小化服务速率问题上的性能,结果显示HBA在收敛速度和全局最优解搜索能力上优于PSO。
分析了未被遮挡概率、平均到达速率、时延违反概率阈值等参数对服务速率的影响,为实际应用提供了参考。
结论与展望:
所提算法能够有效保障业务的异质QoS要求,同时提高VLC通信系统的服务效率。
未来研究可以进一步探索更复杂的网络场景和更多优化算法的应用,以进一步提升VLC系统的性能。
创新点与贡献:
首次将超鞅理论应用于VLC系统服务效率优化中,为QoS保障提供了新的思路和方法。
设计了基于MMOO和ALOHA过程的网络队列系统模型,详细分析了终端成功接入概率。
提出了基于HBA的优化算法,通过仿真验证了其优越性和实用性。
参考文献:
文件引用了大量相关领域的最新研究成果,为算法的设计和实现提供了坚实的理论基础和实验依据。
总结而言,该文件针对VLC上行通信系统的多用户QoS保障问题,提出了一种基于超鞅理论的服务效率优化算法,并通过仿真验证了其有效性和优越性。该研究成果对于提升VLC系统的整体性能和推广VLC技术的应用具有重要意义。