[發(fā)明專利]基于定價(jià)的無線虛擬化資源調(diào)度方法

有效

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• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103781184B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊懋;李勇;蘇厲;金德鵬;曾烈光
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H04W72/12
• 分類號: H04W72/12
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 李迪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于定價(jià)的無線虛擬化資源調(diào)度方法。

背景技術(shù)

隨著智能終端的日益繁榮以及人們對通信數(shù)據(jù)量需求的不斷增長，無線移動網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為影響人們生活的發(fā)展速度最快的技術(shù)之一。然而，無線網(wǎng)絡(luò)卻面臨著自身的發(fā)展困境，首當(dāng)其沖的便是“頻譜資源危機(jī)”（Spectrum Crisis）。多家運(yùn)營商表示現(xiàn)有頻譜資源已日趨緊張難以滿足急劇增長的移動數(shù)據(jù)需求，然而眾多學(xué)者和業(yè)界專家則表示頻譜資源危機(jī)主要原因是無線頻譜資源沒有得到充分利用。舉一個常見的例子，人們身邊充斥著各式各樣的無線網(wǎng)絡(luò)（各個運(yùn)營商的GSM、3G、LTE、公用WiFi、企業(yè)WiFi網(wǎng)絡(luò)等），然而用戶卻只能有限地接入一個網(wǎng)絡(luò)，即便該接入的網(wǎng)絡(luò)性能較差或較擁塞，抑或即便其他無線網(wǎng)絡(luò)擁有空余的、性能更好的資源。

無線虛擬化技術(shù)產(chǎn)生于上述背景之下，他允許在一個（或多個）共享的底層物理無線網(wǎng)絡(luò)之上運(yùn)行多個并行的虛擬無線網(wǎng)絡(luò)，各虛擬無線網(wǎng)絡(luò)可并行運(yùn)行、部署不同的協(xié)議、獨(dú)立承載服務(wù)。無線虛擬化可以將運(yùn)營商分離為物理資源提供商（InPs）、服務(wù)（虛擬網(wǎng)）提供商（SPs），并且為InPs、SPs以及終端用戶（UE）均帶來優(yōu)勢。對InPs而言，無線虛擬化后能夠使其物理資源的利用率更大化，也能夠更好的保障QoS需求，從而提高其收益；對于SPs而言，可以專注于服務(wù)的提供和創(chuàng)新，而不再受限于底層物理無線資源，同時也有利于小規(guī)模的服務(wù)提供商提供特有服務(wù)，加入市場競爭；對于終端用戶（UE）而言，更多的服務(wù)提供商的加入使其有更多的選擇靈活性，可以選擇價(jià)格更合理、服務(wù)質(zhì)量更高的SPs提供服務(wù)。仍考慮上述例子，采用無線虛擬化后，用戶不再受限于具體的物理無線資源，可以根據(jù)自身需求的不同選擇不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)接入，從而提高服務(wù)質(zhì)量。因此，無線虛擬化技術(shù)可以顯著提高無線頻譜資源的利用率，并有利于物理資源的優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的創(chuàng)新，有利于QoS保障以及用戶體驗(yàn)。無線虛擬化于近年提出并在短時間內(nèi)引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。

但為實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，無線虛擬化的首要問題是資源調(diào)度問題，即底層物理無線網(wǎng)絡(luò)如何調(diào)度其物理資源（頻譜資源）來滿足若干虛擬網(wǎng)的請求。現(xiàn)有的無線虛擬化資源調(diào)度算法均較為簡單或直接，并且假設(shè)物理資源提供商（InP）只提供一個物理無線網(wǎng)絡(luò)的情形。然而實(shí)際情形中，底層存在多個物理網(wǎng)絡(luò)，目前還沒有一個完整的方案可以適用于這種底層多個物理網(wǎng)絡(luò)時的資源調(diào)度情形。

發(fā)明內(nèi)容

（一）解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于定價(jià)的無線虛擬化資源調(diào)度方法，可以在底層存在多個物理網(wǎng)絡(luò)時，實(shí)現(xiàn)無線虛擬化資源的收益最大化。

（二）技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種基于定價(jià)的無線虛擬化資源調(diào)度方法，其特征在于，該方法包括：

確定物理網(wǎng)絡(luò)的個數(shù)和每個物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)；

確定虛擬網(wǎng)絡(luò)的個數(shù)和每個虛擬網(wǎng)絡(luò)所需求的資源數(shù)；

確定每個虛擬網(wǎng)絡(luò)為得到所需求資源數(shù)而需要支付的價(jià)格，所述價(jià)格為關(guān)于其所需求資源數(shù)的凹函數(shù)；

設(shè)定約束條件，包括每個虛擬網(wǎng)絡(luò)最多由一個物理網(wǎng)絡(luò)承載，和承載在每個物理網(wǎng)絡(luò)中的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)總和不超過該物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)；

在所述約定條件下，通過算法計(jì)算使物理網(wǎng)絡(luò)總收益最大的資源調(diào)度方式。

優(yōu)選地，所述算法為遺傳算法。

優(yōu)選地，所述遺傳算法中，每個染色體的基因的個數(shù)為所述虛擬網(wǎng)絡(luò)的個數(shù)，基因的取值為物理網(wǎng)絡(luò)的序號。

優(yōu)選地，所述遺傳算法的適用度為所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益，其計(jì)算方法包括：

計(jì)算每個虛擬網(wǎng)絡(luò)所需求的資源數(shù)與需要支付價(jià)格的比值，并按從小到大的順序?qū)⑻摂M網(wǎng)絡(luò)排序；

按照所述排序的順序依次為每個虛擬網(wǎng)絡(luò)調(diào)度其對應(yīng)物理網(wǎng)絡(luò)的序號下的資源，若調(diào)度后滿足所述約束條件則將該虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記為調(diào)度成功，否則標(biāo)記為調(diào)度失敗；

計(jì)算所有標(biāo)記為調(diào)度成功的虛擬網(wǎng)絡(luò)的需要支付的價(jià)格之和，記為所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益。

優(yōu)選地，在計(jì)算所有標(biāo)記為調(diào)度成功的虛擬網(wǎng)絡(luò)的需要支付的價(jià)格之和，記為所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益步驟之前還包括：

尋找標(biāo)記分別為調(diào)度成功和調(diào)度失敗的兩個虛擬網(wǎng)絡(luò)，交換其對應(yīng)的物理網(wǎng)絡(luò)的序號和所述標(biāo)記，使得交換后的調(diào)度方式滿足所述約束條件，且所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益增大。

優(yōu)選地，所述遺傳算法的初始化操作中，對應(yīng)每個虛擬網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)選擇對應(yīng)的物理網(wǎng)絡(luò)序號，每個物理網(wǎng)絡(luò)被隨機(jī)選擇的概率與其所擁有的資源數(shù)正相關(guān)。