本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別是涉及排隊(duì)論，以及優(yōu)化理論。

背景技術(shù)：

隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線通信系統(tǒng)正朝著提升容量的方向發(fā)展的同時(shí),無線通信系統(tǒng)對(duì)于生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的影響也愈加凸顯。隨著信息與通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,其每年的能量消耗也在與日俱增。

綠色無線通信是在以提升網(wǎng)絡(luò)容量為宗旨的傳統(tǒng)無線通信基礎(chǔ)上提出的新一代無線通信理念。其主要目的是通過創(chuàng)新的高能效傳輸技術(shù)、無線資源管理技術(shù)、干擾消除技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)和低功耗工藝制造技術(shù)等,在滿足用戶業(yè)務(wù)需求的同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)能量消耗,從而節(jié)能減排,減小資源浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染。因此,高能效的無線通信系統(tǒng),特別是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,對(duì)于社會(huì)和運(yùn)營商均有積極的意義；高能效的無線通信系統(tǒng),更滿足節(jié)能環(huán)保的社會(huì)要求,具有更強(qiáng)的競爭力；高能效的無線通信系統(tǒng),更能降低運(yùn)營商的運(yùn)營成本,拓展無線通信的市場(chǎng)。

因此,綠色無線通信的發(fā)展已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注,而用于提高網(wǎng)絡(luò)能量效率的高能效通信技術(shù)也從無線通信系統(tǒng)的各個(gè)方面展開并取得了一定的進(jìn)展?；诟咝试O(shè)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)都是綠色無線通信發(fā)展的基礎(chǔ)。對(duì)于高能效的算法和通信技術(shù)研宄,首先研究不同的網(wǎng)絡(luò)能耗模型和網(wǎng)絡(luò)能效評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于高能效通信技術(shù)設(shè)計(jì)的影響以及網(wǎng)絡(luò)容量和能量效率之間的制衡關(guān)系；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)狀況,研究如何利用網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)負(fù)載的變化和用戶服務(wù)質(zhì)量的多樣性實(shí)現(xiàn)基站節(jié)能的控制策略；同時(shí),網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)優(yōu)化已經(jīng)成為無線通信系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì),通過網(wǎng)絡(luò)自主地收集、分析網(wǎng)絡(luò)信息,并自主進(jìn)行決策和調(diào)整,不僅可以獲得網(wǎng)絡(luò)性能的整體提升,還能夠有效地降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本除此之外,針對(duì)未來蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)需求和挑戰(zhàn),包括分層異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的高能效組網(wǎng)方法、動(dòng)態(tài)小區(qū)睡眠和喚醒機(jī)制、高能效協(xié)作處理算法,高能效多天線傳輸策略和高能效無線資源管理策略也都已經(jīng)展開了深入的研宄，基于異構(gòu)業(yè)務(wù)的混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

綜上所述,如何在維持通信系統(tǒng)容量提升速度的前提下,利用高能效通信技術(shù)來提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源的效能,進(jìn)而降低無線通信運(yùn)營成本，是非常緊迫和有意義的工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：通過建立網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型、進(jìn)行等效工程處理和緩存容量優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)滿足異構(gòu)業(yè)務(wù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)資源彈性優(yōu)化管理，如圖2所示。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟，如圖3所示：

A、建立網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型；

B、進(jìn)行等效工程處理；

C、緩存容量優(yōu)化，如圖4所示。

所述步驟A中，優(yōu)化模型具體為：其中為子載波n上的用戶k的瞬時(shí)數(shù)據(jù)速率，p_k,n為子載波n上的為用戶k分配的功率，h_k,n為子載波n上的用戶k的信道增益，B為網(wǎng)絡(luò)平均帶寬，N為載波數(shù)目，為用戶k的匯聚數(shù)據(jù)速率，T_slot為時(shí)隙長度，Ω_k為分配給用戶k的子載波集合，W_k為用戶k的權(quán)重因子，Q_k為用戶k的隊(duì)列，K為用戶數(shù)目，PS為包交換域，p_T為傳輸功率上限值，N₀為噪聲功率譜密度均值。

s.t. p_k,n≥0,

R_kT_slot≤Q_k,

Ω_k∩Ω_j＝φ(k≠j)

所述步驟B中，等效工程處理具體為：采用規(guī)則其中為第l個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延估計(jì)，S_k,i,l為用戶k的第l個(gè)數(shù)據(jù)包經(jīng)過鏈路i的時(shí)延誤差，D_k,i,l為經(jīng)過鏈路i的用戶k的第l個(gè)數(shù)據(jù)包大小，J為鏈路數(shù)目，η∈(01)為權(quán)重系數(shù)，M為隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包數(shù)目，根據(jù)不同的傳輸場(chǎng)景，數(shù)據(jù)包l的延遲也不相同，其表示為r_l，c為數(shù)據(jù)包類別，

所述步驟B中，對(duì)于業(yè)務(wù)流g，將工程化處理獲得的優(yōu)化解與通過網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型獲得的優(yōu)化解進(jìn)行對(duì)比，若二者的優(yōu)化解集合完全一致，則將該優(yōu)化解作為傳輸業(yè)務(wù)流g的優(yōu)化解；若二者的優(yōu)化解集合不一致，則將工程化處理獲得的優(yōu)化解作為傳輸業(yè)務(wù)流g的最終優(yōu)化解集合，并修正網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型中的混合網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)參數(shù)使其獲得工程化處理的優(yōu)化解集合，并將修正后的網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型作為下一個(gè)與業(yè)務(wù)流g具有關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)特性的業(yè)務(wù)流g+1的負(fù)載均衡優(yōu)化模型；混合網(wǎng)絡(luò)中具有關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)特性的業(yè)務(wù)流集合為G＝{1,2,...,g,g+1}，將在傳輸業(yè)務(wù)流集合G內(nèi)獲得的g+1個(gè)優(yōu)化解集合進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均處理，并將該統(tǒng)計(jì)平均處理優(yōu)化解集合用于修正網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型，并將該模型作為下一次混合網(wǎng)絡(luò)中具有區(qū)別于業(yè)務(wù)流集合G的統(tǒng)計(jì)特性的業(yè)務(wù)流集合G+1的先驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型e。

所述步驟C中，具體子步驟為：a.確定網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)沖突域，并轉(zhuǎn)至子步驟b；b.獲得鏈路速率和RTT＝M·(T_d-DATA+T_d-ACK)，T_d-DATA為第l個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延最大值，T_d-ACK為第l個(gè)數(shù)據(jù)包的ACK反饋時(shí)延，并轉(zhuǎn)至子步驟c；c.計(jì)算鄰近節(jié)點(diǎn)的緩存容量，并轉(zhuǎn)至子步驟d；d.在沖突域中計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的緩存容量，并轉(zhuǎn)至子步驟e；e.監(jiān)測(cè)沖突域中的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化，如圖5所示，并轉(zhuǎn)至子步驟f；f.判斷沖突域是否存在變化，若存在變化則轉(zhuǎn)至子步驟a，反之則轉(zhuǎn)至子步驟e。

附圖說明

圖1異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2基于異構(gòu)業(yè)務(wù)的跨層傳輸模型示意圖

圖3基于異構(gòu)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化流程示意圖

圖4緩存容量調(diào)節(jié)示意圖

圖5沖突域中的節(jié)點(diǎn)緩存分配示意圖

具體實(shí)施方式

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

第一步，建立網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型，優(yōu)化模型具體為：其中為子載波n上的用戶k的瞬時(shí)數(shù)據(jù)速率，p_k,n為子載波n上的為用戶k分配的功率，h_k,n為子載波n上的用戶k的信道增益，B為網(wǎng)絡(luò)平均帶寬，N為載波數(shù)目，為用戶k的匯聚數(shù)據(jù)速率，T_slot為時(shí)隙長度，Ω_k為分配給用戶k的子載波集合，W_k為用戶k的權(quán)重因子，Q_k為用戶k的隊(duì)列，K為用戶數(shù)目，PS為包交換域，p_T為傳輸功率上限值，N₀為噪聲功率譜密度均值

s.t. p_k,n≥0,

R_kT_slot≤Q_k,

Ω_k∩Ω_j＝φ(k≠j)

第二步，等效工程處理具體為：采用規(guī)則其中為第l個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延估計(jì)，S_k,i,l為用戶k的第l個(gè)數(shù)據(jù)包經(jīng)過鏈路i的時(shí)延誤差，D_k,i,l為經(jīng)過鏈路i的用戶k的第l個(gè)數(shù)據(jù)包大小，J為鏈路數(shù)目，η∈(01)為權(quán)重系數(shù)，M為隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包數(shù)目，根據(jù)不同的傳輸場(chǎng)景，數(shù)據(jù)包l的延遲也不相同，其表示為r_l，c為數(shù)據(jù)包類別，

第三步，對(duì)于業(yè)務(wù)流g，將工程化處理獲得的優(yōu)化解與通過網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型獲得的優(yōu)化解進(jìn)行對(duì)比，若二者的優(yōu)化解集合完全一致，則將該優(yōu)化解作為傳輸業(yè)務(wù)流g的優(yōu)化解；若二者的優(yōu)化解集合不一致，則將工程化處理獲得的優(yōu)化解作為傳輸業(yè)務(wù)流g的最終優(yōu)化解集合，并修正網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型中的混合網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)參數(shù)使其獲得工程化處理的優(yōu)化解集合，并將修正后的網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型作為下一個(gè)與業(yè)務(wù)流g具有關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)特性的業(yè)務(wù)流g+1的負(fù)載均衡優(yōu)化模型；混合網(wǎng)絡(luò)中具有關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)特性的業(yè)務(wù)流集合為G＝{1,2,...,g,g+1}，將在傳輸業(yè)務(wù)流集合G內(nèi)獲得的g+1個(gè)優(yōu)化解集合進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均處理，并將該統(tǒng)計(jì)平均處理優(yōu)化解集合用于修正網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型，并將該模型作為下一次混合網(wǎng)絡(luò)中具有區(qū)別于業(yè)務(wù)流集合G的統(tǒng)計(jì)特性的業(yè)務(wù)流集合G+1的先驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型。

第四步，具體子步驟為：a.確定網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)沖突域，并轉(zhuǎn)至子步驟b；b.獲得鏈路速率和RTT＝M·(T_d-DATA+T_d-ACK)，T_d-DATA為第l個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延最大值，T_d-ACK為第l個(gè)數(shù)據(jù)包的ACK反饋時(shí)延，并轉(zhuǎn)至子步驟c；c.計(jì)算鄰近節(jié)點(diǎn)的緩存容量，并轉(zhuǎn)至子步驟d；d.在沖突域中計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的緩存容量，并轉(zhuǎn)至子步驟e；e.監(jiān)測(cè)沖突域中的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化，并轉(zhuǎn)至子步驟f；f.判斷沖突域是否存在變化，若存在變化則轉(zhuǎn)至子步驟a，反之則轉(zhuǎn)至子步驟e。

本發(fā)明提出了一種基于異構(gòu)業(yè)務(wù)的混合網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化方法，通過建立網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型、進(jìn)行等效工程處理和緩存容量優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)滿足異構(gòu)業(yè)務(wù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)資源彈性優(yōu)化管理。