无线网络虚拟化中的资源分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明是对无线网络虚拟化中的资源分配算法的研究，属于网络虚拟化技术领 域，特别是涉及到多个网络服务提供商共享一个基础设施，并在网络操作者的控制下，进行 网络资源的分配和通过拍卖机制进行网络服务提供商之间的网络资源再分配的研究。
【背景技术】
[0002] 随着信息通信技术的快速发展，人们对互联网的要求越来越高。目前的互联网逐 渐出现很多弊端，阻碍了向下一代网络的蜕变。而网络虚拟化不仅解决了Internet的"僵 化"问题和网络架构方面的争议，同时也提供了未来网络的实验性平台和技术支持。
[0003] 传统的无线网络架构是多个网络服务提供商在同一个区域设置自己的网络接入 点，每个网络服务提供商仅允许自己授权的用户接入通信。这样就会导致有的网络轻负载， 有的网络重负载，网络服务提供商之间不能共享自己的网络资源，这样就导致了资源利用 率很低，造成网络资源的浪费。很多公司（像阿里巴巴，腾讯等）通过中国政府申请到自己 的虚拟运营商的牌照（参考文献：http://www.sootoo.com/content/498658.shtml.)。因 此，网络资源需要从传统的网络中"脱离"出来进行共享，换句话说，将有多个网络服务提供 商（SP)共存于一个单独的物理网络接入点上，进行网络资源的共享。无线网络虚拟化就是 将网络资源的管理和网络服务相分离，一个物理设施服务提供商（InP)只需要在同一个区 域部署一个接入点，这个接入点被网络操作者（N0)所控制，并且多个SP共存于该接入点， SP在InP上部署和管理虚拟网络，为终端用户（MUE)提供网络服务。
[0004] 实际上，一个共享的无线网络是由一个或者多个物理设施服务提供商构建的，物 理设施服务提供商根据每个服务提供商各自的投资，初始分配给它们一定的网络资源。比 如，成立于2014年的中国通信设施服务股份有限公司（参考文献:http: //baike.baidu. com/view/14180739.htm.)就是一个典型的物理设施提供商为三大运营商中国移动、中国 联通和中国电信提供无线网络资源的共享。三大运营商各自持有40. 0 %、30. 1 %和29. 9 % 的股权。网络资源的共享能够减少基础设施的重建和维护的成本，但是，如何进行合理、高 效、公平的网络资源分配一直是亟待解决的重要问题。
[0005] 最近，无线网络虚拟化作为可选择的网络体系结构出现在人们的视野中，无 线网络虚拟化能够提供各种QoS保证和网络资源的分配（参考文献：XinWang，P. Krishnamurthy,andD.Tipper,Wirelessnetworkvirtualization[C].International ConferenceonComputing,NetworkingandCommunications(ICNC)，2013,818-822)〇 为了保证无线网络虚拟化环境下的网络资源利用率，J.Belt，在（参考文献Jonathan vandeBelt,H.Ahmadi,andLindaE.Doyle,ADynamicEmbeddingAlgorithm forWirelessNetworkVirtualization[C].IEEE78thVehicularTechnology Conference(VTC2014)，2013)中设计了一个动态的嵌入式贪婪算法来进行物理资源的分 配°在（参考文献：MaoYang,YongLi,LieguangZeng,DepengJin,andLiSu,Karnaughmap LikeOnlineEmbeddingAlgorithmofWirelessVirtualization[C],inProceedings ofthe15thInternationalSymposiumonWirelessPersonalMultimediaCommunica tion(WPMC)，pp. 594-598,S印t2012.)为了有效的分配无线资源，M.Yang提出了一种卡诺 图式的在线嵌入式算法。X.Lv在（参考文献：XiaLv，AoXiong，ShunliZhang，andXue songQiu,VCG-basedBandwidthAllocationSchemeforNetworkVirtualization[C],in Proceedingsof2012IEEESymposiumonComputerandCommunications(ISCC),pp. 744 -749,July2012.)中提出基于VCG(Vickrey-Clarke-Grove)机制的资源分配机制，该机制 通过抑制SP自私性，达到最大化SP的总收益。之后又设计了Q学习竞价选择算法，使得SP 获得最优的竞价策略。在（参考文献：DonggyuYun，JungseulOk，BongjhinShin，Soobum Park,andYungYi,Embeddingofvirtualnetworkrequestsoverstaticwireless multihopnetworks[J],ComputerNetworks,vol. 57,pp. 1139-1152,April2013)中D.Yun 在无线多跳网络中提出了一种新的嵌入式算法，有效的利用物理层资源（例如CPU和带 宽）。
[0006]目前，关于无线网络虚拟化中的资源分配算法研究大部分集中在带宽和CPU的分 配，而对于功率资源分配还没有进行研究。主要是因为功率资源不能在物理设施（比如，接 入点AP)之间进行共享。但是，在无线网络虚拟化的环境下，功率可以在同一个物理设备上 的不同SPs之间进行分配。这些SPs之间就能共享这个物理设备的功率资源。N0在无线网 络虚拟化的环境中负责进行动态的资源分配。所以在无线网络虚拟化中，如何在一个单一 的物理设备中进行功率的分配是我们所关注的。
[0007]SP和MUE都是自私的，MUE想从SP获得更高的传输速率，而SP为了自身的 利益，在满足QoS的前提下，会向N0提出更多的功率需求，然而在功率限制，高效公平 的条件下，N0应该充分考虑所有SPs的功率需求，然后动态的分配功率资源。因此， 如何一方面最大化满足MUEs的需求，另一方面又平衡SPs的收益，是要解决的主要问 题。这样，博弈论就自然而然的成为解决问题的方法。博弈论可以提高资源利用率，同 时考虑双方的受益和成本。博弈论被广泛用来研究无线网络的资源分配。在（参考文 献：BeibeiWang,ZhuHan,andK.J.R.liu,DistributedRelaySelectionandPower ControlforMultiuserCooperativeCommunicationNetworksUsingStackelberg Game[J],IEEETransactionsonMobileComputing,vol. 8,no. 7,pp. 975-990,July 2009.)中，利用买卖博弈在协作通信中的中继节点上进行功率分配。在（参考文献： S.SenguptaandM.Chatterjee,DesigningAuctionMechanismsforDynamicSpectrum Access[J],Mobile