本發(fā)明屬于無(wú)線通信的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉無(wú)線云計(jì)算系統(tǒng)的一種接入點(diǎn)部署和信道分配方法。

背景技術(shù)：

物聯(lián)網(wǎng)與第五代無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，加之硬件技術(shù)的進(jìn)步，給計(jì)算模式帶來(lái)新的發(fā)展契機(jī)。5G網(wǎng)絡(luò)在傳統(tǒng)通信方式基礎(chǔ)上，更多的考慮允許設(shè)備直接通信的新技術(shù)，比如D2D、M2M通信，使得設(shè)備間資源共享更加便捷；在硬件方面，終端的計(jì)算資源會(huì)有大幅度提高，在軟件方面，虛擬化技術(shù)將會(huì)保障更加靈活的負(fù)載轉(zhuǎn)移，資源匱乏的移動(dòng)終端不僅可以選擇利用遠(yuǎn)端云計(jì)算中心的計(jì)算資源，還可以就近利用周邊資源豐富且空閑的終端資源。相較于強(qiáng)大的遠(yuǎn)程云計(jì)算中心，這種臨近的計(jì)算資源被稱(chēng)之為微云(Cloudlet)，這種在無(wú)線通信技術(shù)支持下，移動(dòng)終端利用設(shè)備周邊微云資源的計(jì)算模式稱(chēng)之為移動(dòng)微云計(jì)算。針對(duì)移動(dòng)云計(jì)算中存在的問(wèn)題，微云的概念被提出，微云由智能移動(dòng)設(shè)備周邊的一個(gè)或多個(gè)資源豐富的計(jì)算機(jī)組成，旨在以最小的安全風(fēng)險(xiǎn)，最短負(fù)載轉(zhuǎn)移距離，以及最小通信時(shí)延增強(qiáng)智能移動(dòng)設(shè)備的性能。

相較于遠(yuǎn)端云，微云能夠提供的計(jì)算資源有限，但是具有時(shí)延短的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于交互性應(yīng)用具有更快的響應(yīng)速度；用戶(hù)可以選擇可信任的終端作為接受負(fù)載的微云，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移不需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的Internet網(wǎng)絡(luò)，提高了安全性；微云資源不僅可以是周邊高性能桌面設(shè)備，比如多核、千兆以太網(wǎng)互聯(lián)的計(jì)算機(jī)，也可以是移動(dòng)設(shè)備，即計(jì)算容量有剩余且愿意向其他瘦終端提供服務(wù)的移動(dòng)終端，資源共享具有了更多的靈活性。遠(yuǎn)端云計(jì)算中心充當(dāng)候補(bǔ)角色，在微云資源不足時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端云計(jì)算中心執(zhí)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)線云計(jì)算系統(tǒng)的接入點(diǎn)部署與信道分配方法，在接入點(diǎn)部署的過(guò)程中，采用了動(dòng)態(tài)規(guī)劃的算法，信道分配過(guò)程當(dāng)中，確立了鏈路的干擾集，使信道在鏈路中平均分配。。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種無(wú)線云計(jì)算系統(tǒng)的接入點(diǎn)部署與信道分配方法，具體包括以下步驟：

(1)假設(shè)有N_ap個(gè)AP(Wireless Access Point)，初始化第一個(gè)AP的位置，所有網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)都可以作為可選點(diǎn)，假設(shè)有Q個(gè)可選AP，則此時(shí)第一個(gè)AP可以在任何的位置，則初始狀態(tài)下得到的局部最優(yōu)解有Q個(gè)；

(2)進(jìn)行下一個(gè)AP的部署，對(duì)于此時(shí)已經(jīng)得到的某個(gè)局部最優(yōu)解，將網(wǎng)格中的可選點(diǎn)進(jìn)行篩選，首先去除與已部署AP的可選點(diǎn)，之后去除無(wú)法符合已知AP連接狀態(tài)的可選點(diǎn)；

(3)將步驟(2)中的可選點(diǎn)分別添加至該對(duì)應(yīng)的局部最優(yōu)解，計(jì)算這些可選點(diǎn)分別作為該AP的部署點(diǎn)時(shí)的覆蓋面積，選取其中值最大的一組作為新的局部最優(yōu)解，則可以得到更新后的Q個(gè)局部最優(yōu)解；

(4)重復(fù)步驟(2)(3)，完成對(duì)N_ap個(gè)AP的部署，得到Q個(gè)局部最優(yōu)解，這個(gè)過(guò)程中，即隨著部署AP數(shù)目的增加，Q個(gè)局部最優(yōu)解中的每一個(gè)解，其自身在不斷的擴(kuò)充；

(5)對(duì)于Q個(gè)局部最優(yōu)解，這些最優(yōu)解在不斷的擴(kuò)充，最終得到了N_ap個(gè)AP的部署方案，這里選取Q個(gè)局部最優(yōu)解中AP覆蓋面積最大的一組解作為N_ap個(gè)AP的部署方案；

(6)篩選得到每條鏈路的干擾集；

(7)確定某條鏈路的干擾集內(nèi)包含的鏈路，將無(wú)線信道在該鏈路與其干擾集內(nèi)鏈路平分，即按順序?qū)o(wú)線信道進(jìn)行排查，當(dāng)如果不屬于其干擾集內(nèi)鏈路，則可以分配給該鏈路，直到該鏈路達(dá)到平分后的值；

(8)因?yàn)椴襟E(7)中采用了向下取整的形式，則上述過(guò)程結(jié)束后，可能有剩余的無(wú)線信道，將剩余的無(wú)線信道平均分配給各個(gè)鏈路。

作為優(yōu)選，所述步驟(2)中，假設(shè)此時(shí)正對(duì)第n個(gè)AP進(jìn)行部署且n≤N_ap，對(duì)于第q個(gè)局部最優(yōu)解，對(duì)網(wǎng)格中的Q個(gè)可選點(diǎn)進(jìn)行篩選，首先去除與已部署AP的可選點(diǎn)，之后去除無(wú)法符合要求的AP連接狀態(tài)的可選點(diǎn)，即假設(shè)第n個(gè)AP部署于該可選點(diǎn)后，AP間的連接狀態(tài)已經(jīng)確定，此連接狀態(tài)不符合預(yù)定。假設(shè)此時(shí)有Q’個(gè)篩選后的可選點(diǎn)。

作為優(yōu)選，所述步驟(3)中，對(duì)于此時(shí)Q個(gè)局部最優(yōu)解中的第q個(gè)局部最優(yōu)解，將步驟(2)中的Q’個(gè)可選點(diǎn)分別添加至該局部最優(yōu)解，計(jì)算擴(kuò)充后局部最優(yōu)解下AP的覆蓋面積，選取其中值最大的一組作為分配第n個(gè)AP第q個(gè)局部最優(yōu)解，同理，得到第n個(gè)AP的Q個(gè)局部最優(yōu)解。

作為優(yōu)選，所述步驟(6)中，根據(jù)已知的AP連接狀態(tài)，假設(shè)無(wú)線信道ch_k被分配給鏈路l_m,n，AP_n通過(guò)ch_k接收來(lái)自AP_m的數(shù)據(jù)，在這種情況下，若其他AP使用信道ch_k向AP_n發(fā)送收，那么該數(shù)據(jù)與來(lái)自AP_m的數(shù)據(jù)將在AP_n出相互干擾。與此同時(shí)，也不可以AP_n使用信道ch_k向其他接入點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，因?yàn)閺腁P_n發(fā)出的信號(hào)會(huì)與來(lái)自AP_m的信號(hào)產(chǎn)生干擾。則如果無(wú)線信道ch_k被分配給鏈路l_m,n，那么所有與l_m,n存在公共接入點(diǎn)的無(wú)線鏈路均不能再使用ch_k，這些對(duì)l_m,n產(chǎn)生干擾的鏈路的集合定義為l_m,n的干擾集IF_m,n，通過(guò)篩選可以確定任意一條鏈路的干擾集。

作為優(yōu)選，所述步驟(7)中，假設(shè)鏈路l_m,n的干擾集IF_m,n內(nèi)有N_IF條鏈路，總的無(wú)線信道數(shù)為為N_ch，則l_m,n可以獲得無(wú)線信道數(shù)N_m,n＝[N_ch/(N_IF+1)]，在分配信道的時(shí)候，對(duì)l_m,n的分配首先考慮到已分配到其干擾集鏈路中的無(wú)線信道，即將非在其干擾集內(nèi)的N_m,n條無(wú)線信道分配給l_m,n。

在已知AP連接狀態(tài)的情況下，本發(fā)明以AP覆蓋面積最大為最優(yōu)準(zhǔn)則，通過(guò)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法的逐步分配AP，每個(gè)AP尋找局部最優(yōu)解，繼而得到全局最優(yōu)解，從而完成對(duì)AP位置的部署。之后，通過(guò)對(duì)AP位置的分析，確定某條鏈路的干擾集，基于公平分配的原則，使無(wú)線信道在某條鏈路及其干擾集內(nèi)鏈路進(jìn)行平均分配，從而使每條鏈路分到的無(wú)線信道數(shù)近似的相等。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明針對(duì)無(wú)線云計(jì)算系統(tǒng)，提出了一種動(dòng)態(tài)規(guī)劃的AP部署方式，相對(duì)于窮舉法，減少了計(jì)算的復(fù)雜度，同時(shí)也提出了一種基于干擾集的無(wú)線信道的分配方式。

附圖說(shuō)明

圖1為一種3個(gè)接入點(diǎn)部署方案；

圖2為步驟1～5確定接入點(diǎn)部署方案流程圖；

圖3為步驟6～8無(wú)線信道分配流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1-3所示，一種無(wú)線云計(jì)算系統(tǒng)的接入點(diǎn)部署與信道分配方法，具體包括以下步驟：

1.假設(shè)有Nap個(gè)AP需要部署，初始化第一個(gè)AP的位置，假設(shè)有Q個(gè)可選點(diǎn)，則此時(shí)第一個(gè)AP可以在任何的位置，則初始狀態(tài)下得到的局部最優(yōu)解有Q個(gè)。

2.進(jìn)行下一個(gè)AP的部署，假設(shè)此時(shí)正對(duì)第n個(gè)AP進(jìn)行部署且n≤Nap，對(duì)于網(wǎng)格中的Q個(gè)可選點(diǎn)進(jìn)行篩選，首先去除與已部署AP的可選點(diǎn)，接著去除不符合條件的可選點(diǎn)，假設(shè)第n個(gè)AP部署于某可選點(diǎn)，當(dāng)AP間的距離大于β的時(shí)候，AP之間無(wú)法通信，則根據(jù)β可以得到此時(shí)n個(gè)AP的連接狀態(tài)，當(dāng)該狀態(tài)不符合部署要求則該可選點(diǎn)去除。例如，圖1中，一個(gè)10×10個(gè)單位的網(wǎng)格，假設(shè)當(dāng)AP間的距離大于4，因?yàn)闊o(wú)線信道帶寬隨著傳輸距離的衰減，AP之間將不在聯(lián)通，則此時(shí)AP1與AP2之間的距離為3個(gè)單位，AP1與AP3之間的距離為個(gè)單位，AP2與AP3之間的距離為5個(gè)單位，那么AP2與AP3之間不連通，如果希望AP之間全聯(lián)通，則AP3不可以部署于該位置。經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，假設(shè)此時(shí)有Q’個(gè)篩選后的可選點(diǎn)，分別為g1,g2,…,gQ’。

3.對(duì)于此時(shí)每個(gè)局部最優(yōu)解，我們假第q個(gè)局部最優(yōu)解為

pathqn-1＝[loc1,loc2,…,locn-1]，它表示AP1到APn-1的一組位置，將步驟2中的Q’個(gè)可選點(diǎn)分別添加至該局部最優(yōu)解，這個(gè)過(guò)程中已知每一個(gè)AP的覆蓋面積為以該AP部署點(diǎn)為圓心，以β為半徑圓的的面積，那么我們可以得到所有AP的覆蓋面積的和。假設(shè)對(duì)于Q’個(gè)可選點(diǎn)中的第m個(gè)可選點(diǎn)gm，計(jì)算[loc1,loc2,…,locn-1,gm]的覆蓋面積，假設(shè)為coverm，則可以得到g1,g2,…,gQ’分別作為第n個(gè)AP的部署點(diǎn)的覆蓋面積[cover1,cover2,…,coverQ’]，選取其中值最大的一組作為分配第n個(gè)AP第q個(gè)局部最優(yōu)解pathqn＝[loc1,loc2,…,locn]。同理，計(jì)算其他局部最優(yōu)解下，得到n個(gè)AP部署的Q個(gè)局部最優(yōu)解。

4.重復(fù)步驟2,3，完成對(duì)N個(gè)AP的部署，得到Q個(gè)局部最優(yōu)解，這個(gè)過(guò)程中，即隨著部署AP數(shù)目的增加，Q個(gè)局部最優(yōu)解中的每一個(gè)解，其自身在不斷的擴(kuò)充，直到達(dá)到Nap個(gè)AP。

5.通過(guò)步驟4，最終得到了N個(gè)AP的部署方案，這里選取Q個(gè)局部最優(yōu)解中所有AP覆蓋面積最大的一組解作為Nap個(gè)AP的部署方案。

6.根據(jù)已知的AP連接狀態(tài)，假設(shè)無(wú)線信道chk被分配給鏈路lm,n，APn通過(guò)chk接收來(lái)自APm的數(shù)據(jù)，在這種情況下，若其他AP使用信道chk向APn發(fā)送收，那么該數(shù)據(jù)與來(lái)自APm的數(shù)據(jù)將在APn處相互干擾。與此同時(shí)，也不可以APn使用信道chk向其他接入點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，因?yàn)閺腁Pn發(fā)出的信號(hào)會(huì)與來(lái)自APm的信號(hào)產(chǎn)生干擾。同理對(duì)于發(fā)送端的APm，無(wú)論APm通過(guò)chk接收數(shù)據(jù)還是發(fā)送數(shù)據(jù)，都會(huì)對(duì)APn到APm的通信產(chǎn)生影響，則可以總結(jié)為，如果無(wú)線信道chk被分配給鏈路lm,n，那么所有與lm,n存在公共接入點(diǎn)的無(wú)線鏈路均不能再使用chk，這些對(duì)lm,n產(chǎn)生干擾的鏈路的集合定義為lm,n的干擾集IFm,n＝{lp,q|p∈{m,n}or q∈{m,n},Im,n≠I(mǎi)p,q}，則對(duì)于任意一條鏈路lm,n，通過(guò)窮舉法配合上述過(guò)程進(jìn)行篩選，可以確定該鏈路的干擾集。

7.假設(shè)鏈路lm,n的干擾集IFm,n內(nèi)有NIF條鏈路，總的無(wú)線信道數(shù)為Nch，基于鏈路間公平分配的原則，無(wú)線信道資源在避免干擾集的基礎(chǔ)上被均勻的分配給AP間的鏈路，則lm,n可以獲得無(wú)線信道數(shù)Nm,n＝[Nch/(NIF+1)]。在分配無(wú)線信道的時(shí)候，對(duì)鏈路lm,n的分配要考慮到避開(kāi)已分配到其干擾集鏈路中的無(wú)線信道，即對(duì)于信道集合Nm,n＝[Nch/(NIF+1)]，如果存在信道chk尚未分配給lm,n，且尚未被其干擾集內(nèi)干擾鏈路占用，則chk可以分配給lm,n。通過(guò)上述過(guò)程，將無(wú)線信道按順序窮舉，直到鏈路信道數(shù)到達(dá)Nm,n＝[Nch/(NIF+1)]，之后進(jìn)行下一條鏈路的無(wú)線信道分配，重復(fù)以上過(guò)程，即可完成對(duì)各個(gè)鏈路無(wú)線信道的分配。

8.因?yàn)椴襟E7中分配到鏈路lm,n的信道數(shù)采用了向下取整的形式，那么上述過(guò)程結(jié)束后，可能有剩余的無(wú)線信道，假設(shè)剩余信道數(shù)為Nre，集合為Nm,n＝[Nch/(NIF+1)]，為避免無(wú)線資源的浪費(fèi)且遵循公平分配的原則，將剩余信道在各個(gè)鏈路中均勻分配，例如對(duì)于Nre＝4，鏈路總數(shù)為3，則可以任意兩條鏈路分配到1條無(wú)線信道，剩余的一條鏈路分配2條無(wú)線信道。

應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。