C-ran架构下基带处理资源分配系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了C-RAN架构下基带处理资源分配系统，基带处理资源分配的具体步骤为：(1)建立C-RAN架构下的基带处理资源分配体系；(2)建立逻辑小区的状态监控进程；(3)逻辑小区状态监控进程向资源调度器发送所在逻辑小区的状态信息；(4)资源调度器根据逻辑小区的状态信息计算逻辑小区所需基带处理虚拟机的最佳个数；(5)资源调度器根据匹配指数依次为逻辑小区分配基带处理资源；(6)基带处理资源分配结束，资源调度器将分配结果发送给逻辑小区。本发明主要解决在C-RAN架构下多个传统小区间的基带处理资源被集中化后的资源分配问题，明显提高了基带处理资源的利用率。
【专利说明】C-RAN架构下基带处理资源分配系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，具体涉及集中式无线接入网(Centralized-RadioAccess Network, C-RAN)架构下的基带处理资源分配系统。本发明适用于解决C-RAN架构下基带处理资源的分配问题。
【背景技术】
[0002]随着移动互联网的迅速发展，移动网络的数据流量也呈现出爆炸式的增长。为了满足迅速增长的数据流量的需求，移动运营商在新建网络的同时，也需要不断地对现有网络进行升级扩容，从而导致网络建设运营成本不断增加。在这个情况下，寻找一种可以以较低的成本为用户提供无线接入服务的方法显得相当重要。
[0003]基于以上背景，集中式的无线接入网架构一C-RAN应运而生。C-RAN是一种基于分布式基站的接入网架构，分布式基站主要包括两部分:基带处理单元(Building BasebandUnit, BBU)与射频拉远单元(Radio Remote Unit, RRU)。基带处理单元是指放在机房中的机架和处理板等设备，而射频拉远单元则是指部署于室外或者拉远放置于楼顶的设备。在C-RAN架构下,传统的基带处理单元所承担的功能被集中化，构成一个庞大的基带处理资源池，通过高速光纤接口连接分布式的远端射频单元，射频拉远单元仅负责数字-模拟转换后的射频收发功能。
[0004]当前，C-RAN的研究主要集中在基带处理资源的虚拟化等方面，而基带处理资源的分配问题，由于与C-RAN的具体网络架构和虚拟化实现方式有关，仅有少数学者对其进行了研究。Dalin Zhu 等人在文章“Traffic and interference-aware dynamic BBU-RRUmapping in C-RAN TDD with cross-subframe coordinated scheduling/beamforming，，中提出了一种通过动态地改变基带处理单元和射频拉远单元间的映射关系来实现基带处理资源分配的算法，该算法根据网络业务量的动态变化来调整基带处理单元和射频拉远单元之间的映射关系，从而实现基带处理资源的动态分配。然而，该算法只是根据无线资源块的利用率来调整基带处理单元和射频拉远单元间的映射关系，并不能直接提高基带处理资源的利用率。
【发明内容】
[0005]鉴于现有技术的不足，本发明提出了一种C-RAN架构下的基带处理资源分配系统。
[0006]进一步地，本发明可以根据各个逻辑小区业务量的变化，动态地为其分配基带处理资源，从而提高基带处理资源的利用率。
[0007]本发明的基本技术思路是，逻辑小区周期性地向资源调度器发送当前时隙内本小区的状态信息，包括当前时隙逻辑小区内运行的基带处理虚拟机个数和逻辑小区基带处理资源的平均利用率；资源调度器根据当前时隙各个逻辑小区的状态信息计算各个逻辑小区当前时隙负载条件下所需基带处理虚拟机的最佳个数；资源调度器根据当前时隙逻辑小区基带处理资源的平均利用率，分别计算当前时隙运行的基带处理虚拟机个数和下一时隙拟分配的基带处理虚拟机个数所对应的匹配指数；资源调度器根据匹配指数调整当前时隙各个逻辑小区的基带处理资源，完成基带处理资源的动态分配。
[0008]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0009]C-RAN架构下的基带处理资源分配系统，所述系统包括:
[0010]基带处理资源池--为C-RAN系统提供可供分配的集中化的基带处理资源，所述基带处理资源池由一个管理服务器和多个主机构成。
[0011]逻辑小区:所述逻辑小区与传统的蜂窝小区一一对应，与特定的射频拉远单元形成固定的映射关系。
[0012]资源调度器:根据所述逻辑小区发送的状态信息，计算为所述逻辑小区配置不同个数基带处理虚拟机时所对应的匹配指数，根据匹配指数为所述逻辑小区分配相应的基带处理资源。所述资源调度模块运行在基带处理资源池的管理服务器上。[0013]逻辑小区状态监控进程:向所述资源调度器发送所在逻辑小区的状态信息，运行在逻辑小区的基本基带处理虚拟机上。
[0014]基带处理虚拟机:基带处理资源分配的基本单位，所述基带处理虚拟机由虚拟机以及运行在虚拟机上的相关基带处理软件模块组成，运行在基带处理资源池的主机上。
[0015]基本基带处理虚拟机:运行在逻辑小区中的一个特定的基带处理虚拟机，资源调度器不对其进行调度操作，每个逻辑小区有且仅有一个基本基带处理虚拟机。
[0016]交换网络:在所述逻辑小区映射的射频拉远单元和所述基带处理虚拟机之间建立连接。
[0017]需要说明的是，一种利用C-RAN架构下基带处理资源分配系统进行基带处理资源分配的方法包括以下步骤:
[0018](I)建立C-RAN架构下的基带处理资源分配体系；根据所述资源调度器接收来自所述逻辑小区的状态信息；根据所述状态信息计算所述逻辑小区当前负载下所需基带处理虚拟机的最佳个数；根据所述状态信息和下一时隙拟为所述逻辑小区分配的基带处理虚拟机的个数计算相应的匹配指数；根据所述匹配指数为各个逻辑小区分配基带处理资源；
[0019](2)建立逻辑小区的状态监控进程；所述逻辑小区状态监控进程对所在逻辑小区的运行状态进行监控，包括所在逻辑小区当前的基带处理虚拟机个数\t和所在逻辑小区
基带处理资源的平均利用率并形成所在逻辑小区的状态信息Siit ；
[0020](3)所述逻辑小区状态监控进程向所述资源调度器发送当前时隙逻辑小区的状态
Ih 息 Si, t ；
[0021](4)所述资源调度器根据每个逻辑小区的状态信息Siit,计算当前负载下相应逻辑小区所需基带处理虚拟机的最佳个数:Λ? ；
[0022](5)所述资源调度器根据匹配指数依次为每一个逻辑小区分配基带处理资源，对任意一个逻辑小区i，有:
[0023](5a)若~=,￥；，执行(5d);若 Nu > ，执行(Se) ?’若Nht < N:,执行(5h)；
[0024](5b)若 W = N*u ,执行(5g) '若N、> ,执行(5f)；[0025](5c)若N、= Ni,令 Ni, t+1 = N’ i; t，执行(5 j) '若Ν’υ < N*t ,执行(5i)；
[0026](5d)令N’ = \t_l，分别计算平均基带处理资源利用率为时\t所对应的匹
配指数f2和N’ i；t所对应的匹配指数f3，若f3≥f2，令\t+1 = N’ i，t，执行(5j);若f3〈f2，令Ni, t+1 = Niit，执行(5j)；
[0027](5e)令N’ = \ t_l，分别计算平均基带处理资源利用率为&,时\t所对应的匹配指数f2和N’ i；t所对应的匹配指数f3，若f3>f2，令f2 = f3,执行(5b)；
[0028](5f)令N’ = N’ 计算平均基带处理资源利用率为&时N’ "所对应的匹配指数 f3，若 f3>f2，令 f2 = f3，执行(5b)；
[0029](5g)令N’ = N’ 计算平均基带处理资源利用率为&时N’卩所对应的匹配指数 f3，若 f3 ≥f2, Nutn = N’ i;t，执行(5j);若 f3〈f2，令 Ni;t+1 = N’ i；t+l,执行(5j)；
[0030](5h)令N’ i；t = \t+l，分别计算平均基带处理资源利用率力η时\t所对应的匹
配指数得到和N’ i；t所对应的匹配指数f3，若f3≥，令= f3，执仃(5c);若Mf1，令\?+1 = Ν，“-1，执行(5j)；
[0031](5i)令N’ = N’ i，t+l，计算平均基带处理资源利用率为&时N’ ^所对应的匹配
指数 f3，若 f3 ≥ ，令 = f3，执行(5c);若&〈4，令\,+1 = 1，「1，执行(5j)；
[0032](5j) ΔΝ = U’t，若ΛΝ>0，则为逻辑小区i分配Λ N个基带处理虚拟机，若Δ Ν〈0，则释放逻辑小区i中的-Λ N个基带处理虚拟机；
[0033](6)当前时隙的基带处理资源分配过程结束，将逻辑小区i中下一时隙运行的基带处理虚拟机个数\t+1发送给逻辑小区i。
[0034]需要进一步说明的是，所述步骤(2)中的状态监控进程工作方式如下:
[0035]所述状态监控进程监控当前时隙逻辑小区中每个基带处理虚拟机的基带处理资源利用率，并按照下式得出逻辑小区基带处理资源的平均利用率，
【权利要求】
1.C-RAN架构下基带处理资源分配系统，包括基带处理资源池、基带处理虚拟机、交换网络以及逻辑小区，其特征在于，所述C-RAN架构下基带处理资源分配系统还包括资源调度器，逻辑小区状态监控进程和基本基带处理虚拟机，其中:所述基带处理资源池为C-RAN系统提供可供分配的集中化的基带处理资源，由一个管理服务器和多个主机构成；所述逻辑小区与传统的蜂窝小区一一对应，与特定的射频拉远单元形成固定的映射关系；所述资源调度器根据所述逻辑小区发送的状态信息，计算为所述逻辑小区配置不同个数基带处理虚拟机时所对应的匹配指数，并根据所述匹配指数为所述逻辑小区分配相应的基带处理资源，所述资源调度器运行在所述基带处理资源池的管理服务器上；所述逻辑小区状态监控进程向所述资源调度器发送所在逻辑小区的状态信息，运行在所在逻辑小区的基本基带处理虚拟机上；所述基带处理虚拟机是基带处理资源分配的基本单位，由虚拟机以及运行在虚拟机上的相关基带处理软件模块组成，运行在所述基带处理资源池的主机上；所述基本基带处理虚拟机是运行在所述逻辑小区中的一个特定的基带处理虚拟机，所述资源调度器不对其进行调度操作，每个逻辑小区有且仅有一个所述基本基带处理虚拟机；所述交换网络在所述逻辑小区映射的射频拉远单元和所述基带处理虚拟机之间建立连接。
2.一种根据权利要求1所述的C-RAN架构下基带处理资源分配系统进行基带处理资源分配的方法，其特征在于，所述基带处理资源分配包括以下步骤: (1)建立C-RAN架构下的基带处理资源分配体系；根据所述资源调度器接收来自所述逻辑小区的状态信息；根据所述状态信息计算逻辑小区当前负载下所需所述基带处理虚拟机的最佳个数；根据所述状态信息和下一时隙拟为所述逻辑小区分配的基带处理虚拟机的个数计算相应的匹配指数；根据所述匹配指数为各个逻辑小区分配基带处理资源； (2)建立逻辑小区的状态监控进程；所述逻辑小区状态监控进程对所述逻辑小区的运行状态进行监控，包括所述 逻辑小区当前的基带处理虚拟机个数Niit和所述逻辑小区基带处理资源的平均利用-T1 并形成所述逻辑小区的状态信息Siit ; (3)所述逻辑小区状态监控进程向所述资源调度器发送当前时隙所述逻辑小区的状态Ih 息 Si, t ； (4)所述资源调度器根据每个逻辑小区的状态信息Siit,计算当前负载下相应逻辑小区所需所述基带处理虚拟机的最佳个数AC ； (5)所述资源调度器根据匹配指数依次为每一个逻辑小区分配基带处理资源，对任意一个逻辑小区i，有: (5a)若K"执行(5d);若~><，执行(Se) '若N <(t ,执行(Sh)； (5b)若N、= Ni，执行(5g);若 N、> Ni，执行(5f)；
(5c)若N’ut = Ni,，令 Ni;t+1 = N’ i;t，执行(5 j);若 A < ,执行(5i)； (5d)令N’i，t = \t-l，分别计算平均基带处理资源利用率为^时\t所对应的匹配指数所对应的匹配指数f3，若f3≥f2，令\t+1 = N’i，t，执行(5j) ^f3〈f2，令\t+1=Ni;t，执行(5j)；(5e)令N’ = \t-l，分别计算平均基带处理资源利用率为T1时\t所对应的匹配指数f2和N’ i；t所对应的匹配指数f3，若f3>f2，令f2 = f3,执行(5b)；(5f)令N’ = N’ 计算平均基带处理资源利用率为7时N’ 所对应的匹配指数f3，若 f3>f2，令 f2 = f3，执行(5b)；(5g)令^^ = ^〃-1，计算平均基带处理资源利用率为；时N’所对应的匹配指数f3，若 f3 ≥f2, Ni;t+1 = N’ i;t，执行(5j);若 f3〈f2，令 Ni;t+1 = N’ i；t+l,执行(5j)；(5h)令N’i，t = \t+l，分别计算平均基带处理资源利用率为&时\t所对应的匹配指数得到和N’ i，t所对应的匹配指数f3，若f3≥，令= f3，执行(5c);若Mf1，令\t+1=N’i;t-1，执行(5j)；(5i)令N’ = N’ i，t+l，计算平均基带处理资源利用率为&时N’ 所对应的匹配指数f3，若 f3 ≥ ，令 = f3，执行(5c);若&〈4，令1+1 = 1，「1，执行(5」)； (5j) ΔΝ =Λ N>0，则为所述逻辑小区i分配Λ N个基带处理虚拟机，若Δ Ν〈0，则释放逻辑小区中的-Λ N个基带处理虚拟机； (6)当前时隙的基带处理资源分配过程结束，将所述逻辑小区i中下一时隙运行的基带处理虚拟机个数\t+1发送给所述逻辑小区i。
3.根据权利要求2所述的基带处理资源分配方法，其特征在于，所述步骤(2)中的状态监控进程工作方式如下: 所述状态监控进程监控当前时隙所述逻辑小区中每个基带处理虚拟机的基带处理资源利用率，并按照下式得出所述逻辑小区基带处理资源的平均利用率:
4.根据权利要求2所述的基带处理资源分配方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述逻辑小区所需基带处理虚拟机的最佳个数由所述资源调度器按照下式计算得到:
5.根据权利要求2所述的基带处理资源分配方法，其特征在于，所述步骤(5)中的匹配指数按照下式计算得到:t , λ(l + r)N'itNit / /V,., =Ln——V M.1n^ 11(1 +肌 U I Nij， 其中，N' 表示在t+1时刻拟为逻辑小区i分配的基带处理虚拟机个数，是一个整数；上式的第一部分为资源收益函数，第二部分为资源分配的成本函数；匹配指数越大，表示为逻辑小区分配 N’ 个基带处理虚拟机时所获得的总的资源收益越大。
【文档编号】H04W72/04GK103945549SQ201410178590
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】杨清海, 董静, 余沛 申请人:西安电子科技大学