[發明專利]基于李雅普諾夫的網絡效用最大化虛擬資源分配方法

有效

• 申請號: 201710938301.2
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107708214B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 唐倫;胡曉東;施穎潔;高鵬;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

1.基于李雅普諾夫的網絡效用最大化虛擬資源分配方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：利用拉格朗日對偶和卡羅需-庫恩-塔克KKT條件，計算每個用戶占用基站的頻譜資源、計算資源、緩存資源；

S2：在每個時隙內，更新用戶的隊列狀態信息；

S3：對虛擬資源分配和系統穩定性進行聯合優化，達到網絡效用最大化的目的；

所述用戶和基站之間的關聯狀態，通過關聯因子來判斷，表示用戶與基站連接，表示用戶與基站不連接；j表示基礎設施層中的基站，對于每一個服務提供商i，其內的用戶u用k_(i,u)來表示；

所述用戶的隊列最終穩定在一個范圍內，動態更新方程為：

其中，j表示基礎設施層中的基站，對于每一個服務提供商i，其內的用戶u用k_(i,u)來表示；表示用戶k_(i,u)在時隙t內到達的數據包的數量，到達過程服從泊松分布；表示基站在t時刻內向用戶k_(i,u)傳輸的數據包數量，L表示單個數據包的大小，表示t時刻用戶k_(i,u)在基站j接入的瞬時速率；

所述系統的穩定條件為：

其中為用戶的時間平均隊列長度，E為求期望值符號，T為時間周期的長度；

所述網絡效用最大化是將無線頻譜資源作為收益，將回程鏈路資源、計算資源和緩存資源作為開銷；

在所述虛擬資源分配中，無線虛擬運營商總體收益為：

其中表示虛擬運營商分配頻譜資源給單個用戶產生的總收益，對于每一個服務提供商i，其內的用戶u用k_(i,u)來表示，C_j,H_j分別表示系統分配給基站j的計算資源和緩存資源，表示用戶占基站的無線資源比，t為時隙，表示用戶在基站j上占用的計算資源比例，表示用戶在基站j上占用的緩存資源比例，I表示服務提供商的集合，J表示基礎設施層中所有基站的集合，U(x)＝logx是一個遞增、光滑的凹函數，計算資源價格、緩存資源價格分別用u^f,u^h表示，K表示所有服務提供商i里面的用戶集合，表示用戶k_(i,u)與基站j之間的關聯因子，表示用戶與基站連接，否則

根據拉格朗日對偶算法和KKT條件，求得用戶局部的頻譜資源、計算資源、緩存資源的分配比例，即局部最優解；

將所述局部最優解帶入拉格朗日乘子更新方程，經過數次迭代后，判斷是否滿足收斂條件；若滿足收斂條件，則獲得用戶的頻譜資源、計算資源、緩存資源在該時隙的全局最優解；

在所述時隙內，將獲得用戶的頻譜資源、計算資源、緩存資源帶入用戶隊列的動態更新方程，獲得當前的時隙的用戶隊列；

判斷是否達到時隙最大值，達到則流程結束，未達到則繼續求得頻譜資源、計算資源、緩存資源的全局最優解以及獲取用戶隊列的動態更新，保證系統隊列的穩定性。

2.根據權利要求1所述的基于李雅普諾夫的網絡效用最大化虛擬資源分配方法，其特征在于：所述用戶占用基站的資源之和，不超過該基站具有的資源，并對每個服務提供商的緩存資源做一個最小容量限制。