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PERFORMANCE EVALUATION

评价指标

  • 用户吞吐量 (Throughput): 测量用户实际获得的数据传输速率
  • 视频播放卡顿次数 (Number of stalls in video streams): 衡量视频播放过程中由于缓冲不足导致的暂停次数
  • 网络资源利用率 (Resource Utilization): 评估LTE基站和WiFi AP的负载情况,是否得到有效利用
  • 接口切换时间 (Switching Time): 测量将用户流量从一个网络接口切换到另一个接口所需的时间,包括 \(T_s\) (开始切换到新接口的时间)、 \(T_f\) (在新接口完成传输的时间) 和 \(T_{i}\) (在旧接口停止传输的时间)
  • 接口切换开销/频率 (Interface Switches / User): 评估由于动态切换带来的用户平均接口切换次数,以及由此可能产生的信令开销
  • 聚合吞吐量 (Aggregate Throughput): 考察系统内所有用户的总吞吐量
  • 聚合效用 (Aggregate Utility): 衡量所有用户流根据其效用函数计算得出的总体满意度
  • 计算开销/效率 (Computation / Percentage computation): 评估ATOM算法(特别是eff-ATOM变体)在不同负载下进行接口分配决策所需的计算资源百分比
  • 数据使用量 (Data Usage over LTE): 在考虑定价策略时,衡量用户在LTE网络上消耗的数据量

主要结论

  • 提升用户体验 (QoE):
    • 与简单策略(如NO-ATOM,即用户在WiFi覆盖内就用WiFi;或Highest-RSSI,即选择信号最强的)相比,ATOM能够显著 减少视频播放的卡顿次数 (例如,从平均每分钟8-10次卡顿减少到1-2次)
    • ATOM能够为用户提供更稳定且满足其需求的吞吐量,尤其是在WiFi AP拥塞而LTE资源未被充分利用的情况下
  • 优化网络资源利用:
    • ATOM能够更智能地在LTE和WiFi之间分配用户流量, 避免WiFi AP过度拥塞而LTE基站空闲的情况 ,从而提高整体网络资源的利用率 (例如,将LTE利用率从约40%提升到接近80%)
  • 动态适应网络变化:
    • 在用户流量动态变化(如用户到达/离开)或用户 移动导致无线条件变化时,ATOM能够动态调整接口选择 ,维持用户良好的QoE,而静态策略则会导致性能下降
  • 细粒度流量管理有效性:
    • 实验证明,相比于将用户所有流量都分配到单一接口的粗粒度策略(按用户流),ATOM的细粒度(按应用流)流量管理能够显著改善用户体验,避免关键应用(如视频)因非关键应用(如下载)占用过多带宽而受影响
  • 无缝切换的实现与效率:
    • ISS(接口切换服务)能够实现用户流量在LTE和WiFi间的快速无缝切换,切换时间(\(T_s\))对于HTTP视频流和下载通常在秒级(例如25-35秒的视频块,切换时间在1秒左右)
  • 算法性能与可扩展性:
    • 与基于客户端的方案(如MOTA)相比,ATOM(网络中心化方案)在聚合吞吐量和聚合效用方面表现更优,且 计算开销更低、信令开销更少
    • 提出的eff-ATOM(一种优化的ATOM)能够在不显著牺牲性能的前提下,大幅降低计算复杂度,显示了ATOM系统在大规模部署时的可扩展性潜力
  • 定价策略的考量:
    • ATOM的设计可以融合定价策略。在有定价(如LTE按流量计费,WiFi免费)的情况下, ATOM会倾向于将用户的流量更多地保留在WiFi上,从而降低用户在LTE上的数据使用量和费用 ,同时平衡QoE