一种无线虚拟化中基于吞吐量最大化的资源分配方法_2

文档序号:9815149阅读:来源:国知局
的 历史资源分配信息,与现有无线虚拟化中只考虑瞬时无线信道状态信息而忽略虚拟无线网 络中用户业务流量波动性的资源分配方法相比,在满足每个虚拟无线网络的最小平均资源 量的需求前提下,能够根据虚拟无线网络中用户的流量信息、无线信道状态信息W及虚拟 无线网络的历史资源分配信息,动态的调整无线虚拟网络在每个时隙获得的资源量,从而 可W减小资源分配过程中供需不匹配所造成的资源浪费,提高虚拟无线网络的总平均吞吐 量性能和虚拟无线网络用户的平均队列时延性能。
【附图说明】:
[0040] 图1为在不同的设计参数V设置下,本发明方法与已有的资源分配方法的虚拟无线 网络总平均吞吐量的对比图;
[0041] 图2为在不同的设计参数V设置下,本发明方法与已有的资源分配方法的虚拟无线 网络用户平均队列时延的对比图;
[0042] 图3为在不同的虚拟无线网络用户平均流量到达速率设置下,本发明方法与已有 的资源分配方法的虚拟无线网络总平均吞吐量的对比图;
[0043] 图4为在不同的虚拟无线网络用户平均流量到达速率设置下,本发明方法与已有 的资源分配方法的虚拟无线网络用户平均队列时延的对比图。
[0044] 具体的实施方式
[0045] 下面结合附图通过实施例对本发明无线虚拟化中基于吞吐量最大化的资源分配 方法进行进一步的详细描述和具体说明。
[0046] 实施例1:
[0047] 本发明无线虚拟化中基于吞吐量最大化的资源分配方法,包括,在时间轴上连续 等长时隙集合了中的每个时隙t,fer,物理网络提供商将其所拥有的物理网络资源W正交 频分多址接入子载波和发射功率的形式分配给虚拟无线网络使用;每个虚拟无线网络使用 获得子载波资源和发射功率资源为其所服务的用户提供服务。
[004引本实施例中无线虚拟化中基于吞吐量最大化的资源分配方法,在时隙中t,/E了, 的资源分配流程具体包括如下步骤:
[0049]第一步:收集该时隙中每个虚拟无线网络的用户流量队列信息、无线信道状态信 息W及虚拟无线网络的历史资源分配信息;
[0050] 所述虚拟无线网络的用户流量队列信息0'={錫'|weAi,ne八A/'表示运行 在物理无线网络之上的虚拟无线网络集合,..H表示虚拟无线网络n,:nE#,所服务的用户 集合,谷:''表示虚拟无线网络n所服务用户m,we At,的流量队列长度;所述虚拟无线网络的 用户的信道状态信息护={茲'il W G G ,K表示物理无线网络可用子载波资 源集合,站1表示虚拟无线网络n所服务的用户m在子载波k,AeJC,上的信道功率增益;所述 虚拟无线网络的历史资源分配信息包括历史子载波分配信息Z' =[Z,; Ine A/*;[和历史发射 功率分配信息= ?(乂 I n e A/*},其中,马和乃分别表示虚拟无线网络n,M e A/;在时隙t时 的历史子载波分配信息和历史发射功率分配信息;
[0化1] 第二步:根据虚拟无线网络用户的流量队列信息这.使用准入控制公式(1),即,
[005^ 皆'={乂'",社化 < 仍"戸,Vw € A4",V,? € A' (1)
[0, otherwise
[0化3] 对每个虚拟无线网络所服务的用户在时隙t内到达的流量进行准入控制;其中i,;;'' 和嗦分别表示虚拟无线网络11,莊乂^,中用户111,《^夙,在时隙*,.^6了,内到达的流量大小 和被准入控制后的流量大小,并且准入控制后的用户流量在该时隙的结尾被加入到对应的 用户流量队列中;虚拟无线网络权重《n>0,/; E八',表征虚拟无线网络间的差异性;设计参 数V,V>〇,用于平衡吞吐量性能和队列时延性能;
[0化4]第=步:根据虚拟无线网络用户的流量队列信息Q'、无线信道状态信息終W及虚 拟无线网络的历史资源分配信息方和次<,计算每个虚拟无线网络在该时隙内获得的子载 波集合和发射功率大小,具体过程如下:
[0055] 第3A分步骤:初始化参数辅助变量ii = 0;
[0056] 第3B分步骤:根据功率分配公式(2),即

[005引计算虚拟无线网络用户在每个子载波上的获得的发射功率;其中,表示虚 拟无线网络n,HEA/',的用户m,weM,,在子载波k,/ce/C,上所获得的发射功率大小,T表示 每个时隙的时间长度,O表示每个子载波上的噪声功率值;Pt表示物理无线网络的最大可用 发射功率,符号[.];=姐抵(a,fflm ;
[0059]第3C分步骤:根据子载波分配指示度量计算公式(3),即
[0061] 计算子载波分配指示度量巧::'i ;其中,巧訖表示虚拟无线网络n,a€Af,所服务的 用户在子载波k,Ae/C,上的子载波分配指示度量,|K|表示物理无线网络可用子 载波资源集合足中的元素数目;
[0062] 第3D分步骤:根据子载波分配公式(4),即 1,= argmax!.///;' I / e .'H.. / 居 A,'"!'
[0063] 瑞=^ S(,'引 ^ !乂 J ^,V点居於 (4) 0, otherwise
[0064] 计算每个子载波k,fe€K,的分配结果;其中,=I表示子载波k,Ae/G,被分 配给虚拟无线网络n,/? G A/,所服务的用户m,W e Ai,,否则,诚'i = 0 ;
[00化]第3E分步骤:将当前的辅助变量值保存为;^,并根据迭代更新公式(5),即

[0067] 更新辅助变量,其中辅助变量更新步长S >0;
[0068] 第3F分步骤:重复上述自分步骤3B-3E的操作,直至满足迭代终止条件公式(6),即
[0069] 社-y < e (6)
[0070] 其中终止口限e>〇;并利用功率分配公式、子载波分配指示度量计算公式W及子 载波分配公式计算得到最终的功率分配结果/C.::和子载波分配结果均:
[0071] 第四步:根据历史资源分配信息更新公式(7),即
[0073] 更新并保存每个虚拟网络的历史资源分配信息,W用于下一时隙的资源分配;其 中虚拟无线网络平均资源比例保证因子Qn, 0<an<l,用于保证虚拟无线网络获得的平均资 源量与物理无线网络的可用资源量之比不低于虚拟无线网络平均资源比例保证因子Qn,并 且所有虚拟无线网络平均资源比例保证因子满足;^ 1:
[0074] 第五步:虚拟无线网络使用获得的子载波和发射功率资源为其服务的用户发送数 据,使用速率计算公式(8),即
[0076] 计算用户发送数据的速率iC';
[0077] 第六步:结合前面第二步中的流量准入控制的结果,根据用户流量队列更新公式 (9),即
[007引滋W = max 但-riC',0} +,V,"巨 ,V"巨 A/" 巧
[0079] 更新用户的流量队列长度。
[0080] 下面利用仿真对本发明无线虚拟化中基于吞吐量最大化的资源分配方法和现有 的静态资源配置方法和动态资源分配方法的性能指标进行对比。所对比的性能指标包括: 虚拟无线网络的总平均吞吐量和虚拟无线网络用户的平均队列时延;
[0081] 定义虚拟无线网络的总平均吞吐量为每个时隙所有虚拟无线网络用户的准入流 量的之和的平均值,即
I其中T表示时隙集合了中的时隙个数;定义虚拟 无线网络用户的平均队列时延为所有虚拟无线网络用户队列时延的平均值,即
,其中I表示集合Ai中元素的个数。
[0082] 本实施例无线虚拟化中基于吞吐量最大化的资源分配方法的仿真具体设置如下:
[0083] 考虑一个拥有32个正交频分多址接入子载波资源和5地W的发射功率资源的物理 网络提供商,并设为两个虚拟无线网络提供网络资源;该两个虚拟无线网络中的用户数目 均为5;每个用户在子载波上的信道功率增益蘇均服从均值为3的指数分布,子载波上的噪 声功率O为1;虚拟无线网络平均资源比例保证因子分别为01 = 3/8,02 = 5/8;虚拟无线网络 中的用户的流量到达过程为一个泊松过程,且同一虚拟无线网络中的用户的平均流量到达 速率相同;本次仿真时间长度为5000个时隙,每个时隙的长度为一个单位时间T = l。
[0084] 对本实施例中所使用的本发明无线虚拟化中基于吞吐量最大化的资源分配方法 中的相关公式参数的具体设置如下:虚拟无线网络用户初始的队列长度谷f均设置为0;每 个虚拟无线网络的初始历史资源分配信息巧和為均设置为0;所述准入控制公式(1)中的 虚拟无线网络权重均设置为1;所述迭代更新公式(5)中的辅助变
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