基于De-Jitter Buffer算法的无线网络业务调度matlab仿真,对比RR调度算法
目录
1.引言
无线网络传输存在多径衰落、信道随机抖动、排队时延波动、空口竞争冲突等问题，语音、视频等实时业务对端到端时延、时延抖动敏感度极高。轮询调度（RR，Round Robin）是无线网络最经典的均等分时调度方案，逻辑简单、易于硬件落地，但无法适配业务时延抖动差异，易造成实时业务卡顿、非实时业务带宽浪费。De-Jitter Buffer（去抖动缓存）调度以时延抖动抑制为核心，将缓存队列状态、历史时延波动纳入调度决策，兼顾带宽公平性与时延稳定性，广泛应用于5G、WiFi、工业无线专网的流媒体业务调度。
2.算法测试效果
3.算法涉及理论知识概要
3.1 RR调度
RR调度属于无状态均等轮询调度，核心逻辑为：将无线网络内所有接入用户终端按固定顺序循环遍历，每个用户获得一次调度机会，单次调度分配最大可传输数据块，遍历完成后开启下一轮循环。该算法不区分业务类型、时延需求、信道质量，所有用户调度优先级完全均等，本质是时间资源均分，优势是逻辑极简、无复杂统计计算，适配低成本无线通信芯片；短板是对抖动零适配，高速抖动信道下实时业务时延剧烈波动。无线网络场景中，基站空口以无线帧时隙为调度最小单位，RR按时隙轮询分配时隙使用权。
3.2 De-Jitter Buffer去抖动缓存调度原理
De-Jitter Buffer调度分为基站发送侧协同调度 + 终端接收侧去抖动缓存两级联动调度。核心思想：终端统计历史空口传输时延抖动，向基站上报抖动统计参数；基站结合终端抖动缓存占用、业务时延阈值、排队队列长度动态调整调度优先级，优先调度抖动余量不足、缓存即将溢出或空缓存的用户，利用缓存平滑无线随机时延，同时依靠调度降低缓存溢出概率，从传输和缓存两端抑制抖动。该算法面向抖动敏感业务设计，兼顾缓存防溢出、时延上限约束、带宽资源合理分配。
3.2.1 基础参数定义
3.2.2 De-Jitter Buffer调度
终端滑动窗口时延抖动实时统计上报
终端持续接收基站下发数据包，维护长度为W的滑动窗口，不断更新窗口内所有数据包传输时延。窗口内平均时延：
终端将Li(t)、Ji(t)、Bufocc(i,t)周期性上报基站，上报周期匹配无线帧周期。基站依据上报数据区分三类用户：抖动超标用户、缓存濒临溢出用户、缓存空闲用户。
基站计算用户抖动调度优先级权重
De-Jitter调度不固定轮询顺序，依靠动态权重决定调度先后。权重综合抖动超标程度、缓存占用率、时延超标余量，权重越高调度优先级越高。
alpha、beta、gamma为人工配置权重系数，分别对应缓存、平均时延、抖动三项指标的重要程度，实时视频场景gamma取值最大。当缓存接近打满，Rbuf趋近于1，第一项数值激增，基站优先调度避免数据包溢出丢包；抖动超标时第三项为正数，拉高优先级快速下发数据平滑接收侧时延。
时隙资源动态分配决策
与RR固定轮询不同，De-Jitter完全打破顺序，每一次调度都由实时缓存、抖动状态决定。若多个用户权重一致，启用短轮询兜底，保证公平下限。
接收端缓存自适应播放时延调整
终端De-Jitter缓存除配合基站调度，自身通过调整数据包播放时刻抵消时延波动。设置缓存初始播放水位Buf_init，当缓存占用高于初始水位，适当延后播放；低于水位加快播放。
补偿时延等于平均时延加最大抖动区间，保证所有乱序到达数据包全部进入缓存后再播放，无线传输快的数据包在缓存等待，传输慢的数据包到达直接播放，消除时延抖动带来的播放断层。
多时隙全局抖动与时延迭代收敛
基站持续循环执行 “终端上报-权重计算-优先级调度-缓存适配-状态回传”闭环，信道波动发生时权重实时更新，调度策略自适应跟随信道抖动变化。
4.核心程序
MTKL = 100;
Num_People = [2:2:30];
Throughput = 0;
Ind = 0;
%计算吞吐量
for All_user = Num_People
Ind = Ind + 1;
Throughput = 0;
%利用蒙特卡罗的思想，对一个情况进行多次计算，结果用平均值表示
for k = 1:MTKL
rng(All_user*k);
[k,All_user]
traffic = func_Stream_traffic(All_user);
%DE-JITTER-BUFFER调度
[throughput_user,throughput_times] = func_DE_Jitter_Buffer(traffic,All_user);
%计算吞吐量
Throughput = Throughput + sum(throughput_user);
end
ALL_throughput(Ind) = Throughput/MTKL;
end
figure;
subplot(211);
plot(Num_People,ALL_throughput,'b-o','LineWidth',1);
title('用户吞吐量');
grid on;
xlabel('用户数量');
ylabel('用户吞吐量');
subplot(212);
plot(throughput_times,'b','LineWidth',1);
title('用户吞吐量');
grid on;
xlabel('时间');
ylabel('用户吞吐量');
save Result.mat Num_People ALL_throughput throughput_times
浙公网安备 33010602011771号