虚拟化基站并行任务的反向资源分配的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通信，尤其设及虚拟化基站的资源分配。
【背景技术】
[0002] 在由中国移动于2013年12月公布的白皮书乂-RAN The Road Tow ards Green RAN"中，首次提出了虚拟化基站（Virtual Base-Station,VBS)的概念。相较于需要对每一 个（或几个）基站设置独立机房的传统无线通信网络，集中式基站架构（Centralized, Cooperative,Cloud Radio Access 化twork,C-RAN)将一定数量（几十、上百甚至上千）的 计算单元(Calculate化it ,CU)集中放置在一个大的中屯、机房，并使运些CUW-定的结构 相互连接W构成CU池。在此基础上，通过软件虚拟化的手段，将一定数量的CU虚拟化成为一 个虚拟化基站。在一个CU池中，可存在若干个虚拟化基站。
[0003] 为解决在虚拟化基站的应用过程中所存在的能耗较大的问题，在M. Qian等人于 2015年发表于IEEE Wireless Communication Letter的名为('B ase-band Processin邑 Resource Units Virtualisation for Cloud Radio Access Network"的文章中提出了一 种通过采用两层化F抑协议和HAS算法来使虚拟化基站的能耗的最小化。类似地，在T. Zhao 等人于2014年公布于International Conference on Computational Science的名为 ('Energy-Delay Tradeoffs of Virtual Base Stations With a Computational-Resource-Aware Ene;rgy Consumption Model"的文章中提出了一种针对能耗和时延的均 衡算法，其可W使虚拟化基站达到最佳速率。
[0004] 然而，在上述现有技术中，仍存在耗时长、效率低的问题。通常，在虚拟化基站与远 端射频单元（Remote Radio Unit, RRU)的数据通路中，只有一个任务调度单元（Task Schedule化it,T洲）。虽然经由数据交换忍片的一次数据交换所造成的时延并不高，但是 对于具有大规模的CU的系统来说，在T洲和CU之间的数据传递需要经过若干级数据交换忍 片，而每经过一次数据交换忍片都会产生一定的延时，例如Cisco的SFS7000 D InfiniBand 孤R交换忍片标称最高2(K)ns延时，RHi肥T-3/SW交换忍片具有24化S的延时。假设，射频接口 部分与某个特定CU之间的通信需要经过200次交换，单次交换的延时是240ns，则进行一次 通信数据的往返传递，其延时可高达200 X 240ns X 2 = 96US。相对地，在下一代5G无线通信 技术中，将为用户提供IGbps到IOGbps的传输速率。假设有一个64kB的任务，需要基站在 64kB/lGbps = 488us的时间内完成该任务的处理，如果虚拟化基站所指定的某个CU的计算 能力刚好在既定的时间内完成任务，而任务在处理过程中的通信延时达到了 96US，则会导 致基站的性能下降约19 %。
[0005] 因此，现有技术针对虚拟化基站的资源分配方法会导致处理无线通信任务的耗时 受交换延时的影响，因而带来很大的性能损失。
【发明内容】
[0006] 因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种虚拟化基站并行任 务的反向资源分配的方法。
[0007] 本发明的目的是通过W下技术方案实现的：
[0008] 提供一种虚拟化基站并行任务的反向资源分配的方法，包括:在确定在一时间段 内要被并行处理的多个任务，所述多个任务将由若干个CU所构成的虚拟化基站处理;针对 所述每个任务判断全部所述CU中的每一个CU能否增加处理速率，W确定分配给所述每个任 务的CU的集合。
[0009] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0010] 并行化处理在某一段时间内到达虚拟化基站的多个无线通信任务，并且参考由数 据交换所带来的时延，从而为每个任务分配处理速率最快的CU,由此加快处理无线通信任 务的速度。此外，本发明还能W较低的算法复杂度获得较高的系统性能。
【附图说明】
[0011] W下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：
[001^ 图1是CU池的示意图；
[0013]图2是根据本发明的OSG-R算法和现有WB算法的具有不同数量的CU的虚拟化基站 的性能的对比图；
[0014] 图3是根据本发明的OSG-R算法和现有WB算法的具有不同并行任务的大小的虚拟 化基站的性能的对比图；
[0015] 图4是根据本发明的OSG-R算法和现有WB算法的具有不同交换忍片数量的虚拟化 基站的性能的对比图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明。
[0017] 如图1所示，在一个CU池100中包括成百上千个CU和一个TSU 104;在某一段时间 内，所述成百上千个CU中包括多个被占用的CU 102(如图中未标注编号的CU组件)和多个未 被占用的CU 101 (如图中标注编号的CU组件）。〇]池中的CU可W通过该TSU 104与R抓105通 信。在运一段时间内，根据业务量的需求，可W申请若干个未被占用的CU来构成虚拟化基 站。不同位置的CU与TSU 104之间传递数据所经过的交换忍片数量不同。
[0018] 发明人在仔细研究现有技术的基础上认为，由于一个虚拟化基站可W管理多个小 区，并且每个小区可W被分配有不相同的任务，因此可W针对在某一时间段内到达虚拟化 基站的多个不相同的并且被并行处理的无线通信任务来选择最优的CU, W获得更高的性 能。其中，每个CU最多同时处理一个任务。
[0019] 基于W上方面，可W使用包含变量的表达式来表示虚拟化基站处理无线通信任务 的时间和效率，所使用的变量名称如下：
[0020] N为虚拟化基站在该段时间内申请到的CU的数量；
[0021] 所申请到的CU被依次编号，并由集合Q=U, 2，...，N}所表示；
[0022] M为在该一段时间内的某个时刻到达CU池的无线通信任务的数量；
[0023] P为每个CU的处理能力；
[0024] Si为该M个无线通信任务当中第i个任务的大小，i = l，2, ...，M;
[00巧]Oi为从N个CU中被选中用于执行第i个任务的CU的集合，I Oi I e [0，N]， .姑 51取 1 5;; ;V，其中I ?i|表示集合巫1中元素的个数； 相玉
[00%] 棘i为针对第i个任务所选择的CU集合Oi,从T洲到达其中任何一个CU所经过的最 大交换忍片的数量；
[0027] h为每经过一次交换忍片所造成的时延；
[0028] Si为全部M个任务中第i个任务的权重：
[0029] 由于处理无线通信任务所消耗的时间取决于处理该无线通信任务的时长W及CU 与TSU通信的时延，因此处理第i个任务所需的时间可W被表达为
第i个 任务的处理速率为；
[0030] 由此，并行处理M个任务的虚拟化基站的全部任务的总速率可W被表示为，
[0031] 为了实现本发明的目的，需要优化虚拟化基站的性能W使得虚拟化基站的处理速 率Rsum最大，找出使得虚拟化基站处理无线通信任务的耗时最短、效率最高的调度CU资源的 方法，即。
[0032] 然而通过穷举算法来确定胃}的最优解需经历次捜索，其计算量十分庞 大。因此发明人提供了一种OSG-R算法，其能够W适当的计算量来获得相对理想的捜索结 果。该OSG-R算法的核屯、是首先把根据任务量大小把CU集合Q预分配成M份，然后使用OSG算 法从全部CU中选出使得每个任务处理速率最优的CU的集合，最后通过对比预分配的M份CU 的集合与所挑选出的CU的集合W确定每个任务最终使用的CU。
[0033] 根据本发明的一个实施例，为虚拟化基站并行处理的不同任务分配CU的OSG-R方 法包括：
[0034] 1)选择权重预分配:根据全部M个任务的权重分别为每个任务预分配不同数量的 CU,其被表不为
[0035] 当W上公式所表示的Pi不为整数时，通过W下方式进行调整：
[0036] 如果pi<l，则取值为1;
[0037] 如为其他情况，则取小于等于Pi的整数；
[0038] 如果经W上调整后还有CU剩余，则将其分给最后一个任务。
[0039] 经过W上的预分配的步骤，每个任务均被预分配一定数量的CU,其中第i个任务所 分得的CU的集合被表示为Tl。
[0040] 本领域的技术人员可W了解，在本发明中选择权重预分配的目的在于确定预分配 给不同任务的CU的数量，而并非必须为每个任务分配确定的cu。
[0041 ] 2)0SG反向算法分配:针对每个任务判断全部CU中的每一个CU能否增加处理速