Programación proporcionalmente justa

La planificación proporcional-justa es un algoritmo de planificación basado en el compromiso . Se basa en mantener un equilibrio entre dos intereses contrapuestos: maximizar el rendimiento total de la red (cableada o inalámbrica) y, al mismo tiempo, garantizar a todos los usuarios un nivel mínimo de servicio. Esto se logra asignando a cada flujo de datos una tasa de datos o una prioridad de planificación (según la implementación) inversamente proporcional a su consumo de recursos previsto . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

La programación proporcionalmente justa se puede lograr mediante la cola justa ponderada (WFQ), estableciendo los pesos de programación para el flujo de datos.${\displaystyle i}$a${\displaystyle w_{i}=1/c_{i}}$donde el costo${\displaystyle c_{i}}$es la cantidad de recursos consumidos por bit de datos. Por ejemplo:

• En las redes celulares de espectro ensanchado CDMA , el coste puede ser la energía requerida por bit en el control de la potencia de transmisión (el aumento del nivel de interferencia).
• En la comunicación inalámbrica con adaptación de enlace , el costo puede ser el tiempo necesario para transmitir una cierta cantidad de bits utilizando el esquema de modulación y codificación de errores requerido. Un ejemplo de esto son las redes EVDO , donde la relación señal/ruido (SNR) reportada se utiliza como factor principal de cálculo de costos.
• En las redes inalámbricas con asignación dinámica de canales rápida , el coste puede ser el número de emplazamientos de estaciones base cercanas que no pueden utilizar el mismo canal de frecuencia simultáneamente, con el fin de evitar la interferencia cocanal .

Otra forma de programar la transferencia de datos que conduce a resultados similares es mediante el uso de coeficientes de priorización. ^{[ 3 ]} Aquí programamos el canal para la estación que tiene el máximo de la función de prioridad:

${\displaystyle P={\frac {T^{\alpha }}{R^{\beta }}}}$

• ${\displaystyle T}$Indica la tasa de datos potencialmente alcanzable para la estación en el intervalo de tiempo actual.
• ${\displaystyle R}$es la tasa de datos promedio histórica de esta estación.
• ${\displaystyle \alpha }$y${\displaystyle \beta }$Ajustar la "equidad" del planificador.

Ajustando${\displaystyle \alpha }$y${\displaystyle \beta }$En la fórmula anterior, podemos ajustar el equilibrio entre dar servicio con mayor frecuencia a los mejores móviles (los que se encuentran en las mejores condiciones de canal) y dar servicio a los móviles más costosos con la frecuencia suficiente para que tengan un nivel de rendimiento aceptable.

En el caso extremo (${\displaystyle \alpha =0}$y${\displaystyle \beta =1}$) el planificador actúa de forma "round-robin" por paquetes y atiende a todos los móviles uno tras otro (pero no con la misma frecuencia en el tiempo), sin tener en cuenta el consumo de recursos, y de tal manera que cada usuario recibe la misma cantidad de datos. El (${\displaystyle \alpha =0}$y${\displaystyle \beta =1}$) el planificador podría llamarse "planificador de máxima equidad" (para ser utilizado para proporcionar igualdad en todo a los usuarios de voz, por ejemplo). Si${\displaystyle \alpha =1}$y${\displaystyle \beta =0}$Entonces, el planificador siempre ofrecerá al móvil las mejores condiciones de canal. Esto maximizará el rendimiento del canal, mientras que las estaciones con baja señal tendrán problemas.${\displaystyle T}$no se sirven en absoluto. El (${\displaystyle \alpha =1}$y${\displaystyle \beta =0}$) El planificador podría llamarse planificador de "tasa máxima". ^{[ 2 ]} Usando${\displaystyle \alpha \approx 1}$y${\displaystyle \beta \approx 1}$producirá el algoritmo de programación proporcionalmente justa utilizado en las redes 3G. ^{[ 3 ]} El (${\displaystyle \alpha =1}$y${\displaystyle \beta =1}$) El planificador podría implementarse proporcionando la misma cantidad de tiempo y espectro para cada usuario, independientemente del tamaño de paquete deseado, la calidad del canal y la tasa de datos (MCS) utilizada. El justo proporcional (${\displaystyle \alpha =1}$y${\displaystyle \beta =1}$) El planificador podría llamarse "planificador de esfuerzo igual" o "planificador Round Robin de tiempo/espectro".

Esta técnica puede parametrizarse aún más mediante el uso de una "constante de memoria" que determina el período de tiempo durante el cual se promedia la tasa de datos de la estación utilizada para calcular la función de prioridad. Generalmente, una constante mayor mejora el rendimiento a costa de una menor equidad a corto plazo.

• Planificación (informática) : una introducción al tema general de la planificación.
• Planificación por turnos (round-robin) : un algoritmo de planificación diferente.
• Regla de proporcionalidad justa : una regla más general para seleccionar entre diferentes alternativas, basada en el mismo principio de equilibrio entre eficiencia y equidad.

• Andrews, Matthew (septiembre de 2004), "Inestabilidad del algoritmo de programación proporcionalmente justa para HDR", IEEE Transactions on Wireless Communications , 3 (5): 1422– 1426, CiteSeerX 10.1.1.73.4092 , doi : 10.1109/TWC.2004.833419 , S2CID 34595035 .  
• Andrews, Matthew ; Kumaran, K.; Ramanan, K.; Stoyar, A.; Whitting, Phil (febrero de 2001), "Proveyendo calidad de servicio a través de un enlace inalámbrico compartido", IEEE Communications , 39 (2): 150–154 , doi : 10.1109/35.900644 .
• Parruca, Donald; Grysla, Marius; Gortzen, Simon; Gross, James (2013), "Modelo analítico de programación proporcionalmente justa en redes OFDMA/LTE con interferencia limitada", 2013 IEEE 78th Vehicular Technology Conference (VTC Fall) , pp. 1–7 , arXiv : 1303.1778 , Bibcode : 2013arXiv1303.1778P , doi : 10.1109/VTCFall.2013.6692106 , ISBN  978-1-4673-6187-3, S2CID 8236469