[發明專利]基于機會共享的無線虛擬化資源分配方法

有效

• 申請號: 201410073830.7
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103781081B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 楊懋;李勇;蘇厲;金德鵬;曾烈光
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W72/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明涉及移動與無線網絡技術領域，具體涉及一種基于機會共享的無線虛擬化資源分配方法。

背景技術

移動與無線網絡在過去幾十年間取得了舉世矚目的成就，已經成為影響人們生活最深遠的技術之一。然而，隨著近年來人們對移動數據量的需求爆炸式地與日俱增，現有的移動和無線網絡遇到了若干棘手的問題和瓶頸。首先，多個著名的運營商表示頻譜資源已變得極為匱乏，難以滿足日益增長的移動數據需求。然而在實際中，用戶身邊存在著大量的空閑移動資源，卻沒有得到高效的利用，這使得大量頻譜資源出現了浪費。其次，移動互聯網的日益興盛使得新服務不斷涌現。不同的服務對網絡特性的需求是不同的，如VoIP要求低延時但對帶寬的需求并不高，而視頻等流業務則要求高的帶寬而對延時有一定容忍。然而，現有網絡采用單一的網絡特性去支持多種服務，難以針對服務特點提供定制的網絡保障，從而影響服務質量(QoS)和體驗質量(QoE)。

無線網絡虛擬化技術旨在同一張共享的底層物理無線網絡之上并行運行多張虛擬無線網絡。物理無線網絡占有、管理并協調物理無線資源。虛擬無線網絡本身不占有資源，向物理網絡申請(租用)資源來向終端用戶提供服務。無線網絡虛擬化能夠高效解決移動和無線網絡所面臨的上述棘手問題。首先，無線網絡虛擬化將資源提供與服務提供解耦，所有虛擬網絡均共享同樣的物理網絡，使得物理網絡能夠更加有效地優化和分配無線資源，從而大幅度節約了無線資源，提高無線資源的利用率。另一方面，不同類型的服務可以由不同的虛擬網絡來承載，因此物理網絡可以根據不同服務的類型來為相應的虛擬網絡提供最優的資源和調度保障，從而實現了網絡服務的可定制，顯著提升服務質量(QoS)和體驗質量(QoE)。

無線網絡虛擬化中的一個最基本和重要的問題便是虛擬無線資源分配問題。大量虛擬網絡對資源有著不同的需求，資源需要根據這些需求有效地進行無線資源的分配。在無線資源之中，最為重要和稀缺的便是頻譜資源。因此，虛擬無線網絡頻譜資源分配問題便成為了首要的關鍵問題。傳統資源分配方法均假設資源需求方的需求是固定的，然而在無線網絡虛擬化環境中，虛擬網絡所申請的資源往往按照峰值需求來申請，即大多數時間所申請的資源并沒有得到使用，從而產生了資源浪費，制約了資源的利用率和使用收益的提高。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于機會共享的無線虛擬化資源分配方法，可以提升資源的利用率和使用收益，有利于實現網絡服務的定制化、提高服務質量。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種基于機會共享的無線虛擬化資源分配方法，其特征在于，該方法包括：

確定物理網絡的資源總量；

確定虛擬網絡的數量和每個虛擬網絡的資源需求，包括基線需求、彈性需求、以及所述彈性需求發生的概率；

確定每個虛擬網絡需要支付的價格，所述價格為關于其資源需求的凹函數；

設定約束條件，包括虛擬網絡分配的資源總量不超過所述網絡的資源總量，一份資源至多被一份基線需求占用，不同虛擬網絡的彈性需求共占同一份資源時的沖突概率不超過預定的沖突門限；

在所述約束條件下，通過算法計算使物理網絡總收益最大的資源分配方式。

優選地，所述算法為基于動態規劃的迭代算法，該算法包括：

初始化OptM_u,v在u＝0或v＝0時的值為0，其中OptM_u,v表示前u個虛擬網絡被承載在資源總量為v的物理網絡中的最大收益，u不超過所述虛擬網絡的數量n_v，v不超過所述物理網絡的資源總量C；

按迭代公式依次計算OptM_u,v在u＝1至u＝n_v時的所有值；

所求分配方式為對應的分配結果；

所述迭代公式為：

其中b_u與f_u分別為第u個虛擬網絡的基線需求和彈性需求，為第u個虛擬網絡所需占用的新的空閑資源總量。

優選地，所述第u個虛擬網絡所需占用的新的空閑資源總量的計算步驟包括：

步驟S201：計算該虛擬網絡的彈性需求與物理網絡中已經被其它虛擬網絡彈性需求占用的每一份資源的沖突概率；

步驟S202：將所述沖突概率不大于所述沖突門限的資源加入候選集合中，并記候選集合的資源量為n；