一種JT-CoMP在C-RAN架構(gòu)下的虛擬機(jī)調(diào)度機(jī)制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種JT-CoMP在C-RAN架構(gòu)下的虛擬機(jī) 調(diào)度機(jī)制。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)出爆炸式的增長，用于建設(shè)和升級無線接入網(wǎng) (RadioAccessNetwork,RAN)的支出不斷增加，而收入?yún)s增加緩慢，甚至在慢慢減少，這嚴(yán) 重影響移動(dòng)運(yùn)營商的盈利能力。在傳統(tǒng)的無線接入網(wǎng)中，運(yùn)營數(shù)量巨大的基站意味著高額 的資本開支（建設(shè)投資、站址租賃等）和運(yùn)維開支（人工維護(hù)、能源消耗等），此外，現(xiàn)有的 不同基站之間無法共享處理能力，所以基站的實(shí)際利用率很低，頻譜效率也很難提高。在這 個(gè)情況下，尋找一種適合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高性能、低費(fèi)用的無線接入網(wǎng)方法顯得相當(dāng)重要?；?于以上背景，一種新型的集中式無線接入網(wǎng)架構(gòu)一C-RAN應(yīng)運(yùn)而生。C-RAN是一種融合集中 處理（CentralizedProcessing)、協(xié)作式無線電（CollaborativeRadio)和實(shí)時(shí)云型基礎(chǔ) 設(shè)施（Real-timeCloudInfrastructure)為一身的綠色無線接入網(wǎng)架構(gòu)（CleanSystem) 〇 它主要包括三個(gè)部分：由射頻拉遠(yuǎn)單元（RadioRemoteUnit,RRU)和天線組成的分布式無 線網(wǎng)絡(luò)；由高帶寬低延遲的光傳輸網(wǎng)絡(luò)連接RRU;由高性能處理器和實(shí)時(shí)虛擬技術(shù)組成的 集中式基帶處理池（BuildingBasebandUnit,BBU)。其中，集中式基帶處理池以VM的形 式向用戶提供計(jì)算資源（CPU、內(nèi)存、帶寬等）。在C-RAN架構(gòu)下，JT-COMP技術(shù)通過幾個(gè)協(xié) 作RRU同時(shí)向目標(biāo)用戶發(fā)送相同的數(shù)據(jù)能夠有效地避免區(qū)間干擾，提高小區(qū)邊緣用戶的頻 率效率和系統(tǒng)吞吐量。在基帶處理池中，所有用戶的數(shù)據(jù)被集中處理，每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)都 是由一系列相互關(guān)聯(lián)的協(xié)議功能模塊組成的。將這些模塊調(diào)度到VM上執(zhí)行，不同的調(diào)度 方案得到的任務(wù)完成時(shí)間、系統(tǒng)能耗等目標(biāo)值也是不同的。在這個(gè)場景中，協(xié)作RRU之間 的同步是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，為了實(shí)現(xiàn)這一指標(biāo)的最優(yōu)化，VM調(diào)度問題成為一個(gè)非常有 挑戰(zhàn)性的話題。當(dāng)前，對VM調(diào)度機(jī)制的研究很多，但是由于C-RAN是個(gè)新型無線接入網(wǎng)架 構(gòu)，很少有學(xué)者對JT-CoMP在C-RAN基帶池中的VM調(diào)度問題進(jìn)行研究。MichaleCardosa 等人在''Sharesandutilitiesbasedpowerconsolidationinvirtualizedserver environments〃中提出了一種異構(gòu)云計(jì)算環(huán)境中功率有效的VM調(diào)度方法，NamThoai等人 在"VirtualMachineAllocationinCloudComputingforMinimizingTotalExecution TimeonEachMachine"中實(shí)現(xiàn)了將每個(gè)VM上的整體執(zhí)行時(shí)間最小化的目標(biāo)。但是他們的工 作都是關(guān)于獨(dú)立任務(wù)的，不適用于JT-COMP在C-RAN架構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)這一場景。SunghoKang 等人在"TotalEnergyMinimizationofReal-TimeTasksinanOn-ChipMultiprocessor UsingDynamicVoltageScalingEfficiencyMetric" 中考慮了任務(wù)之間的依賴性，但是 沒有實(shí)現(xiàn)協(xié)作RRU之間時(shí)間上的聯(lián)合同步^KaiSun等人在"JointSynchronizationand ChannelEstimationfortheUplinkCoordinatedMulti-PointSystems" 中實(shí)現(xiàn)了耳關(guān)合 同步，但是是從通信的角度實(shí)現(xiàn)的。
[0003] 現(xiàn)有的技術(shù)無法解決C-RAN架構(gòu)下協(xié)同多點(diǎn)傳輸（CoordinatedMultiple Points，CoMP)下行聯(lián)合傳輸（JointTransmission，JT)場景中的VM調(diào)度問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種JT-CoMP在C-RAN架構(gòu)下的虛擬機(jī)調(diào)度機(jī)制，旨在 解決C-RAN架構(gòu)下協(xié)同多點(diǎn)傳輸（CoordinatedMultiplePoints,CoMP)下行聯(lián)合傳輸 (JointTransmission,JT)場景中的VM調(diào)度問題。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種JT-CoMP在C-RAN架構(gòu)下的虛擬機(jī)調(diào)度機(jī)制，所述 JT-CoMP在C-RAN架構(gòu)下的虛擬機(jī)調(diào)度機(jī)制將分類的模塊分別配送到CPU型、內(nèi)存型和帶寬 型虛擬機(jī)的請求隊(duì)列中，利用啟發(fā)式算法，確定出模塊到VM的最佳映射方案。
[0006] 進(jìn)一步，所述分類的模塊通過極差法計(jì)算出所有用戶的協(xié)議功能模塊的類型，包 括三種：計(jì)算密集型模塊、存儲(chǔ)密集型模塊和1/0密集型模塊；
[0007] 極差法表示為：
[0009] 其中，iC,表示第i個(gè)用戶的第j條路徑的第n個(gè)協(xié)議功能模塊對第1種計(jì)算資 源的需求量；i^maX表示所有用戶的協(xié)議功能模塊對第1種計(jì)算資源需求量的最大值， 表示所有用戶的協(xié)議功能模塊對第1種計(jì)算資源需求量的最小值，I= 1表示CPU資源，1 =2表示內(nèi)存資源，1 = 3表示帶寬資源；當(dāng)<是<，<，4中的最大值時(shí)，第i個(gè) 用戶的第j條路徑的第n個(gè)協(xié)議功能模塊，屬于計(jì)算密集型任務(wù);當(dāng)私.是<，<，4 中的最大值時(shí)，屬于存儲(chǔ)密集型任務(wù)；當(dāng)4是^中的最大值時(shí)，屬于1/ 0密集型任務(wù)。
[0010] 進(jìn)一步，所述計(jì)算密集型模塊進(jìn)入CPU型VM的請求隊(duì)列；所述存儲(chǔ)密集型模塊進(jìn) 入存儲(chǔ)型VM的請求隊(duì)列；所述I/O密集型模塊進(jìn)入帶寬型VM的請求隊(duì)列。
[0011] 進(jìn)一步，所述分類的模塊到VM的映射關(guān)系表示為：
[0015] 其中，n。表示使用的第〇類VM的個(gè)數(shù)。
[0016] 進(jìn)一步，每個(gè)VM都有一個(gè)等待隊(duì)列，資源約束表示為：
[0018] 其中，V。,M表示第o類VM中第P個(gè)VM的第1種計(jì)算資源的配置量。
[0019] 進(jìn)一步，每個(gè)VM的本地管理器都需記錄每個(gè)模塊的開始執(zhí)行時(shí)間和執(zhí)行完畢時(shí) 間，具體計(jì)算步驟如下：
[0020] 步驟一，每個(gè)模塊都有傳輸時(shí)、等待時(shí)延和計(jì)算時(shí)延2?,,;
[0021] 步驟二，當(dāng)M,^和在同一個(gè)VM的等待隊(duì)列中時(shí)，傳輸時(shí)延定義為：
[0025]步驟三，當(dāng)Mj,映射到Vciip上時(shí)，第〇類VM中第p個(gè)VM，記錄在V_等待隊(duì)列中的 位置Hp,當(dāng)= 1時(shí)，等待時(shí)延表示為：
[0027]當(dāng)憶抑> 1時(shí)，若在前面一個(gè)位置，即C歸=//抑.廣1，等待時(shí)延表示為：
[0031] 其中，P1,P2和P3分別表示CPU、內(nèi)存和帶寬資源對虛擬機(jī)計(jì)算能力的重要程
vrax表示三類VM中第1種計(jì)算資源的最大配置量，VTn表示三 類VM中第1種計(jì)算資源的最小配置量，Vcsi表示第〇類VM第1種計(jì)算資源的配置量，1 = 1表示CPU資源，1 = 2表示內(nèi)存資源，1 = 3表示帶寬資源；
[0032] 步驟五，當(dāng)映射到Vciip上時(shí)，第〇類VM中第P個(gè)VM，計(jì)算時(shí)延表示為：
[0034]步驟六，模塊的開始執(zhí)行時(shí)間,分為三種情況分析：
[0036] (2) Gnp=//,_ -1,: 比M^1完成時(shí)間晚，且兩者的差值大于等于傳輸時(shí) 延馬,(!I-l>->n;
[0037] (3)(I,,^ -1，: 比完成時(shí)間晚，且兩者的差值小于傳輸時(shí)延 n>. 以/,(11-1)->11，
[0038]模塊顧^的開始執(zhí)行時(shí)間1?,,表示為：
[0040]步驟七，模塊的執(zhí)行完畢時(shí)間7?表示為：
[0042] 進(jìn)一步，所述最佳映射方案步驟調(diào)整具體步驟包括：
[0043] 步驟一，定義試驗(yàn)次數(shù)ite及其最大門限Ite，所有用戶的最大響應(yīng)時(shí)間目標(biāo)值 Tl^tT=WmTe^;
[0044] 步驟二，收到VM的局部管理器反饋的資源信息，即調(diào)度到每個(gè)VM上的所有模塊的 資源需求總量是否超過其資源配置量，若滿足資源約束，則執(zhí)行步驟三，若不滿足，則更新 試驗(yàn)次數(shù)ite=ite+1，并執(zhí)行步驟五；
[0045] 步驟三，根據(jù)每個(gè)VM的局部管理器反饋的時(shí)間信息，計(jì)算每個(gè)用戶的響應(yīng)時(shí)間， 并判斷用戶的響應(yīng)時(shí)間是否滿足時(shí)延約束，若滿足則執(zhí)行步驟四，若不滿足，則更新試驗(yàn)次 數(shù)ite=ite+1，并執(zhí)行步驟五；
[0046] 步驟四，計(jì)算本次調(diào)度中所有用戶的最大響應(yīng)時(shí)間Tlte，并執(zhí)行步驟六；