边缘智能团队在5G/Wi-Fi共存方向工作被国际会议IWQoS 2023录用

        近日，边缘智能团队在5G/Wi-Fi共存方向工作“Improving Fairness in Coexisting 5G and Wi-Fi Network on Unlicensed Band with URLLC”被第31届IEEE/ACM IWQoS 2023 (IEEE/ACM International Symposium on Quality of Service)国际会议录用。IWQoS是计算机网络领域知名国际会议，专注于网络通信的服务质量领域，涵盖所有与QoS（服务质量）相关的最新理论和实验研究工作，长期以来一直是该领域受关注较高的国际会议，属于CCF（中国计算机学会）推荐的B类国际会议，会议录用率长期保持在20%左右。该工作作者为2021级博士研究生邹浩东（第一作者）和徐常福（第四作者），指导老师王田。

        该工作聚焦解决5G URLLC (Ultra Reliable and Low Latency Communication)请求与Wi-Fi网络请求在上行传输时，在免授权频段上的不公平占用问题，提出使用深度强化学习(Deep Reinforcement Learning)构建一种传输撤销机制，以适应动态变化的信道环境下的请求调度和服务质量(Quality of Service)满足。仿真实验结果表明，该工作所提方法能够显著提升5G URLLC请求和Wi-Fi网络请求在免授权频段占用上的公平性，而只以较小的请求成功率损失为代价。

研究背景和动机

随着网络基础设施的部署，5G新无线电(NR)用户数量急剧增加，NR标准和规范制定者寻求利用免授权频段，例如2.4GHz、5GHz和6GHz频段，以满足日益增长的移动通信需求。然而，免授权频段已经被其他无线技术广泛利用，例如Wi-Fi，这将导致NR/Wi-Fi的共存网络。当NR基站 gNB频繁地在免授权频段上卸载URLLC传输请求，旨在为应用确保超可靠和低延迟通信性能，如自动驾驶和工业控制，基于CSMA/CA协议和LBT信道竞争机制的Wi-Fi网络，其无线接入点(AP)在与gNB竞争信道时可能会不断退避传输。过多的URLLC请求对免授权频段形成不公平的占用，NR和Wi-Fi之间的信道竞争可能会造成严重的干扰，影响NR和Wi-Fi各自的性能，浪费宝贵的免授权无线信道资源。因此，本文研究的问题是，在NR/Wi-Fi网络共存的情况下，如何设计一种针对免授权频段的请求调度方法，保证信道的公平占用，并尽量满足来自NR的URLLC需求。图1给出了一个5G gNB和Wi-Fi AP的共存示意图，其中gNB可以将授权频段的请求流量卸载至免授权频段，形成与Wi-Fi竞争信道的共存网络环境。

图1 一个5G NR和Wi-Fi的共存网络

解决方案
        我们论证了研究问题的NP-hard性质，因此为降低其复杂性，将上述问题分割为三个子问题：
1.冗余传输保证请求可靠性
        为保证请求的可靠性，直觉上应该增加请求的冗余数目。因此，根据请求req的可靠性需求和请求的平均成功率计算每个请求需要的最小冗余数目，给定Pr=0.95，图2是计算请求冗余数目的一个例子。

        为了对比的公正性，对比算法中撤销的请求数目与本文所提方法一致，因此在图5，6和7的(a)中，RR和HR方法的fairness的表现与本文方法相同，因此无需展示。综合以上结果，与No revoking方法对比，本文所提方法能够显著提升信道占用的公平性，且不明显损失共存系统中URLLC请求的总体成功率。