基于排隊(duì)論的無線虛擬網(wǎng)絡(luò)資源跨層調(diào)度映射方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于排隊(duì)論的無線虛擬網(wǎng)絡(luò)資源跨層調(diào)度映射方法，包括：一、在業(yè)務(wù)請求的隊(duì)列中，根據(jù)時(shí)間緊迫性和請求實(shí)時(shí)性進(jìn)行隊(duì)列的重排，進(jìn)入映射階段；二、根據(jù)合同要求和用戶的滿足程度進(jìn)行優(yōu)先選擇信道狀態(tài)最好的資源塊；三、對于還未滿足要求的業(yè)務(wù)請求，再次選擇信道狀態(tài)較好的資源塊，重復(fù)以上的過程，直至所有的業(yè)務(wù)請求滿足要求；四、通過凸優(yōu)化問題來求解最大的網(wǎng)絡(luò)整體速率和底層網(wǎng)絡(luò)的資源利用率，完成此次資源映射過程。本發(fā)明利用排隊(duì)理論結(jié)合服務(wù)請求的時(shí)間額度和業(yè)務(wù)類型，映射過程采用采用迭代方式，能夠動態(tài)的對資源塊信道狀態(tài)做出反應(yīng)，克服了傳統(tǒng)靜態(tài)算法分配靈活度不高以及物理資源利用率低等問題。
【專利說明】
基于排隊(duì)論的無線虛擬網(wǎng)絡(luò)資源跨層調(diào)度映射方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信系統(tǒng)中服務(wù)調(diào)度和虛擬資源映射領(lǐng)域，具體涉及一種基于排 隊(duì)論的無線虛擬網(wǎng)絡(luò)資源跨層調(diào)度映射方法。 技術(shù)背景
[0002] 網(wǎng)絡(luò)虛擬化(Network Virtualization)技術(shù)是指使用抽象、分配和隔離機(jī)制實(shí)現(xiàn) 節(jié)點(diǎn)和鏈路虛擬化，通過共享底層的物理資源構(gòu)建出共存但相互隔離的多樣化虛擬網(wǎng)絡(luò)， 物理網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)動態(tài)變化的虛擬資源請求實(shí)現(xiàn)對物理資源的合理配置和管理。網(wǎng)絡(luò)虛擬 化技術(shù)不僅解決了Internet的"僵化"問題和未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面的爭議性，同時(shí)也提供了未 來網(wǎng)絡(luò)演示的實(shí)驗(yàn)性平臺和技術(shù)支持，成為Internet體系不斷演進(jìn)以及未來移動網(wǎng)絡(luò)研究 的關(guān)鍵核心技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源分配是服務(wù)提供商根據(jù)虛擬網(wǎng)絡(luò)請求者請求的網(wǎng)絡(luò)資 源而從物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲羞x擇子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分配，子網(wǎng)絡(luò)的分配稱之為虛擬網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例化。底 層物理網(wǎng)絡(luò)的資源以創(chuàng)建虛擬的資源池的形式用以資源共享，每一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于底層物 理網(wǎng)絡(luò)中的一片虛擬資源(節(jié)點(diǎn)資源和鏈路資源）。因此，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)中最關(guān)鍵問題的 是虛擬資源的分配問題。
[0003] 近年來無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)不斷轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)虛擬化研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在本發(fā)明 中，我們研究的是LTE無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。在LTE網(wǎng)絡(luò)中，LTE空口鏈路的物理資源可以看做一個(gè) 時(shí)間-頻率的二維網(wǎng)格，通過虛擬化，可將其看成一塊二維的資源池。LTE無線資源被分割成 資源塊，每個(gè)資源塊在頻域上有12個(gè)子載波，在時(shí)域上有7個(gè)0FDMA符號。進(jìn)行無線傳輸時(shí)， 用戶占用一定的資源塊來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，獲得資源塊越多，就能獲得更大的帶寬，傳輸速率 就會越高，服務(wù)的質(zhì)量也會越好。虛擬網(wǎng)絡(luò)資源映射就是通過一定的規(guī)則，將虛擬請求按照 其自身的需求特征來逐次對應(yīng)到底層網(wǎng)絡(luò)的資源池中，來滿足底層網(wǎng)絡(luò)的資源利用率以及 接納更多的映射請求。本發(fā)明中將提出一種高效的跨層資源映射方法。
[0004] 近年來無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)不斷轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)虛擬化研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。有理論指 出，當(dāng)前的無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化映射方法主要受卡若圖的啟發(fā)，將資源分配過程簡化為二維包 裝問題，通過域的劃分方法將底層的無線資源劃分成幾個(gè)區(qū)域，盡可能找到幾個(gè)最大區(qū)域 進(jìn)行空置面積的覆蓋。近似卡若圖的處理比其他傳統(tǒng)的裝包問題在性能上有所提升，但是 從虛擬化角度該算法沒有考慮到空間的維度，且并沒有把信道特征結(jié)合在一起進(jìn)行考慮， 同時(shí)某些因素會影響到算法的性能，因此該算法可以在結(jié)合影響因素的統(tǒng)一下進(jìn)一步提升 網(wǎng)絡(luò)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于排隊(duì)論的無線虛擬網(wǎng)絡(luò)資 源跨層調(diào)度映射方法，利用排隊(duì)理論結(jié)合服務(wù)請求的時(shí)間額度和業(yè)務(wù)類型的相關(guān)參數(shù)，映 射過程采用采用簡便易行的迭代計(jì)算方式，能夠動態(tài)的對信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測來改變分配 的策略，有效克服了傳統(tǒng)靜態(tài)算法使得分配的靈活度不高、自適應(yīng)性差以及底層物理資源 利用率低并且通常伴隨物理節(jié)點(diǎn)或物理鏈路的負(fù)載過高的問題，提升整體網(wǎng)絡(luò)的性能。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0007] 所述方法包括以下步驟：
[0008] 步驟一、請求隊(duì)列中的請求按照到達(dá)順序排列，在等待周期的末尾，根據(jù)時(shí)間緊迫 性和請求類型進(jìn)行隊(duì)列的重排，進(jìn)入映射階段；
[0009] 步驟二、對于即將映射的請求，根據(jù)其SP的合同要求和用戶的滿足程度進(jìn)行優(yōu)先 選擇信道狀態(tài)最好的資源塊；
[0010] 步驟三、對于還未滿足速率要求的請求，再次選擇信道狀態(tài)較好的資源塊，重復(fù)以 上的過程，直至所有的服務(wù)請求滿足要求；
[0011] 步驟四、對于上述的分配結(jié)果，通過凸優(yōu)化問題來求解最大的網(wǎng)絡(luò)整體速率和底 層網(wǎng)絡(luò)的資源利用率，完成此次資源映射過程，開啟下一段等待周期。
[0012] 在所述的步驟一中，所述的服務(wù)請求進(jìn)入排列階段，等待重排的過程，其實(shí)現(xiàn)過程 為：
[0013] 對于正在排隊(duì)的業(yè)務(wù)請求，我們定義生存時(shí)間山和辦來表示實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的 等待最大時(shí)長，超過此生存時(shí)間的請求會被拒絕，而且對于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)請求，它們具有更短的 生存時(shí)間，并且比非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)請求有更高的優(yōu)先服務(wù)概率。在一個(gè)等待周期中，用戶可以隨 機(jī)的向SP發(fā)出業(yè)務(wù)請求，在這個(gè)等待周期的結(jié)束末尾，根據(jù)時(shí)間緊迫性和業(yè)務(wù)請求類型進(jìn) 行隊(duì)列的重排，滿足以下的重排條件：ωρα?^+βη，其中 ωι為排序因子，代表著隊(duì)列中某 個(gè)請求的隊(duì)列順序前后，lu表示某個(gè)請求的剩余等待時(shí)長，心表示某個(gè)請求的優(yōu)先級大小，α 和β為設(shè)定的考量參數(shù)。對于排序因子越小的應(yīng)用請求，我們會在重排時(shí)將其排在映射隊(duì)列 的越前方，可以優(yōu)先進(jìn)行映射，這種隊(duì)列方式既能最大化底層的資源能利用率和整體速率， 又貼合了實(shí)際中應(yīng)用緊迫性和實(shí)時(shí)性差異的公平性。
[0014] 在所述的步驟二中，所述的根據(jù)其SP的合同要求和用戶的滿足程度進(jìn)行優(yōu)先選擇 信道狀態(tài)最好的資源塊，其實(shí)現(xiàn)過程為：
[0015] 對于重新排列的映射隊(duì)列，通過一種迭代啟發(fā)式算法進(jìn)行虛擬資源的映射分配。 通過對整體資源池中資源塊的不同信道狀態(tài)信息進(jìn)行分析，每個(gè)應(yīng)用請求按照排列順序優(yōu) 先挑選高信噪比的資源塊，分配過程滿足合同限制和用戶間公平性。
[0016] 在所述步驟三中，所述的對于還未滿足速率要求的業(yè)務(wù)請求，再次選擇信道狀態(tài) 較好的資源塊，重復(fù)以上的過程，直至所有的服務(wù)請求滿足要求，是指：
[0017] 對于一次性分配后還未滿足要求的業(yè)務(wù)請求，將再次進(jìn)行分別的資源塊分配，直 到所有SP滿足合同要求以及各用戶業(yè)務(wù)請求的所需資源達(dá)到的需求，此輪映射過程結(jié)束， 統(tǒng)計(jì)被分配資源塊的數(shù)目和底層資源利用率。
[0018] 在所述步驟四中，所述的通過凸優(yōu)化問題來求解最大的網(wǎng)絡(luò)整體速率和底層網(wǎng)絡(luò) 的資源利用率，其實(shí)現(xiàn)過程為：
[0019] 在當(dāng)前隊(duì)列中所有請求都被映射完成后，對應(yīng)此時(shí)的資源映射結(jié)果，對網(wǎng)絡(luò)總速 率和底層網(wǎng)絡(luò)資源利用率進(jìn)行求解，之前的映射問題就轉(zhuǎn)變成凸優(yōu)化問題，根據(jù)非線性求 解方法來獲得最優(yōu)的功率分配，得到最終的結(jié)果。
[0020] 有益效果
[0021] 1.本發(fā)明充分利用跨層的思想，將應(yīng)用層的應(yīng)用請求調(diào)度過程和鏈路層的無線虛 擬資源的分配過程結(jié)合起來，考慮到優(yōu)先級特性的調(diào)度能充分考慮各SP之間的合同條件和 同SP內(nèi)各用戶的公平性，而高效的映射算法通過考慮無線網(wǎng)絡(luò)信道狀況來進(jìn)行最優(yōu)化的分 配，通過兩者先后的協(xié)調(diào)處理，可以有效地提高層資源的利用率和整體的網(wǎng)絡(luò)速率，滿足虛 擬網(wǎng)絡(luò)映射的最終目標(biāo)。
[0022] 2.本發(fā)明以排隊(duì)論為基礎(chǔ)，對應(yīng)用請求的調(diào)度問題進(jìn)行分析處理，在等待周期結(jié) 束前，對隊(duì)列進(jìn)行重排，可以充分考慮時(shí)間緊迫性和請求實(shí)時(shí)性的約束，滿足公平性原則。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明LTE無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模型的系統(tǒng)框架圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明基于排隊(duì)論的無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)請求的排隊(duì)模型。
[0025] 圖3為本發(fā)明基于排隊(duì)論的跨層調(diào)度映射算法的一個(gè)實(shí)施例流程圖。
[0026] 圖4為本發(fā)明的所述方法的一個(gè)實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的基于卡諾圖的資源映射方法 的性能對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028] 圖1是本發(fā)明提出的基于排隊(duì)論的無線虛擬網(wǎng)絡(luò)資源跨層調(diào)度映射算法的LTE網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)模型的系統(tǒng)框框架圖。本發(fā)明的原理是:本發(fā)明中所述無線網(wǎng)絡(luò)為LTE單基站情況， 在基站覆蓋的小區(qū)中，無線資源被虛擬化為二維資源池。小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施提供商（InP)為多 個(gè)服務(wù)提供商（SP)提供資源租賃，每個(gè)SP之間是相互獨(dú)立的，即所使用的資源是相互隔離 的，他們從資源池中租賃不同的資源塊(PRB)來滿足隔離要求。每個(gè)SP中存在著若干個(gè)用 戶，用戶之間互不干擾，且滿足公平性要求。對于各個(gè)SP來說，InP會根據(jù)他們之間的合同說 明來保證SP的最低限度的資源使用限制。整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)有Μ個(gè)SP，每個(gè)SP服務(wù)于多個(gè)用戶， 第m個(gè)SP中總共包含Km個(gè)用戶。網(wǎng)絡(luò)中的用戶可以不斷地向上層發(fā)出服務(wù)請求，服務(wù)請求到 達(dá)SP的請求等待模塊，通過排隊(duì)的方式等待被服務(wù)。同一 SP所服務(wù)的用戶之間滿足公平性 原則。整個(gè)系統(tǒng)在頻域上分為C個(gè)子信道，每個(gè)信道的帶寬為B，并且在時(shí)域上分為T個(gè)時(shí)隙， 因此總資源池中的資源塊數(shù)目為T*C。資源分配環(huán)節(jié)在每個(gè)調(diào)度過程中進(jìn)行更新。此小區(qū)的 基站的總發(fā)射功率大小為P max，而代表了在時(shí)隙t和子信道c處分配給用戶(m，k)(也就是 第m個(gè)SP中的用戶k)的功率大小，同樣的，每個(gè)所能分配的最大功率Sp m，不同位置的用 戶在PRB(t，c)出所分配的功率大小會有所不同。接下來我們假設(shè)基站能完整地從所有接 入用戶處接收到完整的信道狀態(tài)信息，表了對于用戶(m，k)在時(shí)隙t和子信道c處資源 塊的信道增益。所以對于給定用戶(m，k)的在每個(gè)PRB(t，c)上的速率為
[0030]其中No是噪聲頻譜密度。定義為二進(jìn)制變量標(biāo)記，表示資源塊(t，c)是否分配給 了用戶(m，k)，則有
[0032]其中，一個(gè)資源塊必須被分給最多一個(gè)用戶，即Σ,。每個(gè)SP被分配的資 源塊數(shù)目為Nm，且滿足A), = , f 。所以接下來定義第m個(gè)SP中用戶k的速率為：
[0034]本發(fā)明將根據(jù)排隊(duì)論原則來進(jìn)行調(diào)度，目標(biāo)是最大化總速率，并符合總功率約束、 請求約束和公平性約束等約束條件：
[0043] 其中彳義丨V?，是一組預(yù)先確定的值，以確保用戶在每個(gè)SP之間的比例公平，Θ是 一個(gè)較小數(shù)，來松弛公平性的約束。
[0044] 圖2為本發(fā)明基于排隊(duì)論的無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)請求的排隊(duì)模型。
[0045]按照3GPP協(xié)議的業(yè)務(wù)模型，各種業(yè)務(wù)用戶典型的服務(wù)時(shí)間是負(fù)指數(shù)分布，數(shù)據(jù)包 大小服從截?cái)嘭?fù)指數(shù)分布。抽象為實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)兩類，服務(wù)時(shí)間都服從同一負(fù)指數(shù)分 布，具有不同的截短范圍。生存周期與需要服務(wù)的時(shí)間是倍數(shù)關(guān)系，兩種業(yè)務(wù)倍數(shù)不一樣。 其中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)速率較為固定，可容忍時(shí)延短，抖動小，因此截短范圍小，倍數(shù)小;非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù) 速率變化大，可容忍較長的時(shí)延和大抖動，對應(yīng)著截短范圍大，倍數(shù)大。當(dāng)用戶的服務(wù)請求 到來時(shí)，它們會根據(jù)業(yè)務(wù)類型分別排隊(duì)，每個(gè)隊(duì)列有一定的長度限制，在隊(duì)列飽和時(shí)，則拒 絕接下來的請求，避免過高的存儲開銷和緩解網(wǎng)絡(luò)阻塞。LTE系統(tǒng)排隊(duì)模型是由以下4個(gè)因 素決定：
[0046] (1)用戶輸入:泊松流過程到達(dá)的實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)
[0047] (2)服務(wù)時(shí)間：負(fù)指數(shù)分布的服務(wù)時(shí)長，相互獨(dú)立，效率相同
[0048] (3)服務(wù)窗口數(shù)量:η
[0049] (4)系統(tǒng)容量:隨機(jī)變量Μ
[0050] 對于正在排隊(duì)的業(yè)務(wù)請求，我們定義生存時(shí)間山和辦來表示實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的 等待最大時(shí)長，超過此生存時(shí)間的請求會被拒絕，而且對于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)請求，它們具有更短的 生存時(shí)間，并且比非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)請求有更高的優(yōu)先服務(wù)概率。在一個(gè)等待周期中，用戶可以隨 機(jī)的向SP發(fā)出業(yè)務(wù)請求，在這個(gè)等待周期的結(jié)束末尾，我們將根據(jù)時(shí)間緊迫性和業(yè)務(wù)請求 類型進(jìn)行隊(duì)列的重排。
[0051]圖3為本發(fā)明基于排隊(duì)論的跨層調(diào)度映射算法的一個(gè)實(shí)施例流程圖。該實(shí)施例所 述方法包括以下步驟。
[0052]步驟一、請求隊(duì)列中的請求按照到達(dá)順序排列，在等待周期的末尾，根據(jù)時(shí)間緊迫 性和請求類型進(jìn)行隊(duì)列的重排，進(jìn)入映射階段。其實(shí)現(xiàn)過程為：
[0053]所述的請求隊(duì)列，是符合排隊(duì)論的基本模型。對于正在排隊(duì)的業(yè)務(wù)請求，我們定義 生存時(shí)間山和山來表示實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的等待最大時(shí)長，超過此生存時(shí)間的請求會被拒 絕，而且對于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)請求，它們具有更短的生存時(shí)間，并且比非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)請求有更高的優(yōu) 先服務(wù)概率。在一個(gè)等待周期中，用戶可以隨機(jī)的向SP發(fā)出業(yè)務(wù)請求，在這個(gè)等待周期的結(jié) 束末尾，我們將根據(jù)時(shí)間緊迫性和業(yè)務(wù)請求類型進(jìn)行隊(duì)列的重排，滿足以下的重排條件：
[0054] ω i = aki+Pfi
[0055] 其中ωι為排序因子，代表著隊(duì)列中某個(gè)請求的隊(duì)列順序前后，1^表示某個(gè)請求的 剩余等待時(shí)長，心表示某個(gè)請求的優(yōu)先級大小，a和β為自定的考量參數(shù)。
[0056] 對于排序因子越大的應(yīng)用請求，我們會在重排時(shí)將其排在映射隊(duì)列的越前方，可 以優(yōu)先進(jìn)行映射，這種隊(duì)列方式既能最大化底層的資源能利用率和整體速率，又貼合了實(shí) 際中應(yīng)用緊迫性和類型差異的公平性。
[0057] 步驟二、對于即將映射的請求，我們根據(jù)其SP的合同要求和用戶的滿足程度進(jìn)行 優(yōu)先選擇信道狀態(tài)最好的信道。其實(shí)現(xiàn)過程為：
[0058] (1)初始化：
[0059] 對于m=l，2，· · ·，M，k=l，2，·· ·，Km，A={(l，l)，（l，2)，· · ·，（t，c)，· · ·，（T，C)}， 設(shè)置< =0,Ω= =0代表已映射的資源塊的集合。
[0060] (2)最優(yōu)信道的優(yōu)先映射：
[0062] 對于m = 1~Μ, k = 1~Km，根據(jù)ω i的排列順序
[0063] a)尋找滿足 | |，V(t,c)e A 的（i，j)
[0064] b)令Ω:;=Ω,Χ(7,_/)}，A=A-!(i，j)}，<i=l，并更新<和仏
[0065] 步驟三、對于還未滿足速率要求的請求，再次選擇信道狀態(tài)較好的信道，重復(fù)以上 的過程，直至所有的服務(wù)請求滿足要求。其實(shí)現(xiàn)過程為：
[0066]再次分配較優(yōu)信道：
[0067]當(dāng)乂其0時(shí)，根據(jù)ω i的排列順序
c)對于b)給定的(m，k)，尋找滿足 |//f 尚/_/,f V(t，C) e A 的（i，j)
[0069] d)對于給定的(m，k，i，j)，使Ω,丨u彳丨，A = A-{(i，j)}，=1，并更新4 和 nm
[0070] 步驟四、對于上述的分配結(jié)果，我們可以通過凸優(yōu)化問題來求解最大的網(wǎng)絡(luò)整體 速率和底層網(wǎng)絡(luò)的資源利用率，完成此次資源映射過程，開啟下一段等待周期。其實(shí)現(xiàn)過程 為：
[0071] 根據(jù)步驟三的結(jié)果，對于給定的資源塊分配的結(jié)果，此最優(yōu)化功率分布可以轉(zhuǎn)化 為如下形式：
[0082] 此時(shí)，問題就成為一個(gè)凸優(yōu)化問題，因?yàn)榧s束函數(shù)都是不等式凸函數(shù)。我們可以通 過使用非線性解決方法找到最優(yōu)的功率分配。
[0083] 下面結(jié)合仿真分析本發(fā)明的性能。
[0084] 本發(fā)明仿真設(shè)定單基站系統(tǒng)中包含3個(gè)服務(wù)提供商，每個(gè)服務(wù)提供商服務(wù)5個(gè)用 戶，其中3個(gè)為中心用戶，2個(gè)為邊緣用戶。用戶隨機(jī)分布在基站的覆蓋范圍。信道增益是基 于一個(gè)簡單的信道模型β0- α，其中是d從用戶到BS的距離，α是路徑損耗指數(shù)并假設(shè)為5，β是 多徑衰落參數(shù)，并滿足平均值1的指數(shù)分布。每個(gè)子信道的噪聲功率設(shè)定為10- 13瓦特。
[0085] 本仿真將本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例資源映射方法和現(xiàn)有類似卡諾圖的映射方法進(jìn)行 比較，從圖4可以看到當(dāng)在相同的系統(tǒng)環(huán)境設(shè)定下，隨著時(shí)間的推移，不同方法均將趨于系 統(tǒng)容量的穩(wěn)定，本發(fā)明的映射方法在相同的參數(shù)設(shè)定中能夠更獲得更高的系統(tǒng)容量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于排隊(duì)論的無線虛擬網(wǎng)絡(luò)資源跨層調(diào)度映射方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一、請求隊(duì)列中的請求按照到達(dá)順序排列，在等待周期的末尾，根據(jù)時(shí)間緊迫性和 業(yè)務(wù)請求實(shí)時(shí)性進(jìn)行隊(duì)列的重排，進(jìn)入映射階段； 步驟二、對于即將映射的請求，根據(jù)其SP的合同要求和用戶的滿足程度進(jìn)行優(yōu)先選擇 信道狀態(tài)最好的資源塊； 步驟三、對于還未滿足速率要求的請求，再次選擇信道狀態(tài)較好的資源塊，重復(fù)以上的 過程，直至所有的服務(wù)請求滿足要求； 步驟四、對于上述的分配結(jié)果，通過凸優(yōu)化問題來求解最大的網(wǎng)絡(luò)整體速率和底層網(wǎng) 絡(luò)的資源利用率，完成此次資源映射過程，開啟下一段等待周期。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟一中，所述的服務(wù)請求進(jìn)入排列階段， 等待重排的過程，其實(shí)現(xiàn)過程為： 在隊(duì)列等待周期結(jié)束時(shí)，根據(jù)時(shí)間緊迫性和業(yè)務(wù)請求實(shí)時(shí)性進(jìn)行隊(duì)列的重排，滿足以 下的重排條件：ωρα?^+βη，其中ω,為排序因子，代表著隊(duì)列中某個(gè)請求的隊(duì)列順序前 后，h表示某個(gè)請求的剩余等待時(shí)長，心表示某個(gè)請求的優(yōu)先級大小，α和β為設(shè)定的考量參 數(shù);對于排序因子越小的業(yè)務(wù)請求，將在重排時(shí)將其排在映射隊(duì)列的越前方，當(dāng)有業(yè)務(wù)請求 服務(wù)完成離開，即出現(xiàn)空閑的服務(wù)窗口時(shí)，將優(yōu)先對此進(jìn)行資源映射。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的步驟二中，所述的根據(jù)其SP的合同 要求和用戶的滿足程度進(jìn)行優(yōu)先選擇信道狀態(tài)最好的資源塊，其實(shí)現(xiàn)過程為： 對于重新排列的映射隊(duì)列，通過一種迭代啟發(fā)式算法進(jìn)行虛擬資源的映射分配。通過 對整體資源池中資源塊的不同信道狀態(tài)信息進(jìn)行分析，每個(gè)應(yīng)用請求按照排列順序優(yōu)先挑 選高信噪比的資源塊，分配過程滿足合同限制和用戶間公平性。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟三中，所述的對于還未滿足速率 要求的請求，再次選擇信道狀態(tài)較好的資源塊，重復(fù)以上的過程，直至所有的服務(wù)請求滿足 要求，其實(shí)現(xiàn)過程為： 對于一次性分配后還未滿足要求的業(yè)務(wù)請求，將再次進(jìn)行分別的資源塊分配，直到所 有SP滿足合同要求以及各用戶業(yè)務(wù)請求的所需資源達(dá)到的需求，此輪映射過程結(jié)束，統(tǒng)計(jì) 被分配資源塊的數(shù)目和底層資源利用率。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟四中，所述的通過凸優(yōu)化問題來 求解最大的網(wǎng)絡(luò)整體速率和底層網(wǎng)絡(luò)的資源利用率，完成此次資源映射過程，開啟下一段 等待周期，其實(shí)現(xiàn)過程為： 在當(dāng)前隊(duì)列中所有請求都被映射完成后，對應(yīng)此時(shí)的資源映射結(jié)果，對網(wǎng)絡(luò)總速率和 底層網(wǎng)絡(luò)資源利用率進(jìn)行求解，之前的映射問題就轉(zhuǎn)變成凸優(yōu)化問題，根據(jù)非線性求解方 法來獲得最優(yōu)的功率分配，得到最終的結(jié)果。
【文檔編號】H04W72/10GK106028453SQ201610515110
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】劉旭, 周耀, 朱曉榮, 楊麗花, 楊龍祥, 朱洪波
【申請人】南京郵電大學(xué)