一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法组成比例

本发明专利技术涉及一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法，属于移动通信技术领域。所述方法包括：网络切片根据用户状态信息确定需求量和回收量及其拍卖报价，利用内部拍卖分配虚拟资源；其中，所述用户状态信息包括新到达用户信息和恢复业务用户信息，所述需求量和回收量能够满足网络切片的QoS需求和提高网络切片的资源利用率；所述内部拍卖方法包括：结合切片的优先级确定报价，综合所有切片的报价进行拍卖，决定中标切片的分配资源；其中，所述优先级是对当前用户状态及业务需求的综合评估。本发明专利技术提供的基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源方法，能够满足需求差异较大的网络切片的QoS需求并提高资源利用率。

A virtual resource allocation method for network Slicing Based on internal auction mechanism

The invention relates to a network slicing virtual resource allocation method based on an internal auction mechanism, which belongs to the technical field of mobile communication. The method includes: the network section is determined according to the demand and return and auction offer user state information, allocation of virtual resource utilization within the auction; among them, the user state information including the newly arrived user information and resume business user information, the demand and yield of QoS which can meet the demand of network and improve the network section slice the utilization rate of resources; including the internal auction method: combining section priority quotation, quotation comprehensive all sections of the auction, decided to allocate resources among them, bid section; the priority is a comprehensive assessment of the current state of the user and business needs. The invention provides a network slicing virtual resource method based on an internal auction mechanism, which can satisfy the QoS demand of network slicing with different requirements and improve resource utilization rate.

【技术实现步骤摘要】
一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法
本专利技术属于移动通信
，涉及一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法。
技术介绍
5G时代，将有各种多样的应用场景，有着不同的网络需求，以NFV、SDN、SON技术为基础的网络切片也是5G网络架构的关键技术。网络切片是在物理基础设施上针对不同的业务需求的虚拟网络，网络切片之间是完全隔离的，并且具有灵活性，可以动态满足各自业务及用户的需求。传统网络下的资源分配算法由于架构中控制与数据转发的紧耦合性，不能灵活的应用于拥有网络切片的5G网络中，如何满足各类业务用户的QoS需求并提高资源利用率是亟待解决的问题。在博弈论中，拍卖已经被广为研究。在无线网络中，无线频谱的拍卖是一个很重要的应用，拍卖参与者对自己所需资源进行投标，资源持有者或拍卖商根据这些标决定分配的资源并对其定价。但为了满足用户QoS的需求，虚拟资源往往以需求上限提交请求，从而导致资源供给过度，造成资源浪费。对不同的切片来说，实时根据用户请求定制新的切片并及时分配资源也会造成不必要的资源浪费。基础设施提供商(infrastructureprovider,InP)在逻辑上与服务提供商的分离，可视为InP为移动虚拟网络运营商(mobilevirtualnetworkoperator,MVNO)提供基础设施或是无线网络资源。目前，虚拟资源分配通常由InP根据MVNO中用户的需求决定最终资源分配方案，研究人员提出了动态的资源优化、随机博弈策略等分配方案，可以达到较高的资源利用率。目前，现有技术中存在如下缺点：由于资源由设备提供商最终决定分配份额，MVNO无法参与决策，面对5G网络切片的资源分配不能满足其灵活的业务需求。另外，现有的大多数虚拟资源分配并未考虑5G场景之间较大的需求差异，如何做到网络切片在灵活满足业务需求的同时还必须相互独立是5G虚拟资源分配的关键。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法，能够在有效的提高资源利用率，减小时延，满足切片用户QoS需求。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法，该方法包括以下步骤：S1：抽象化资源；S2：采集各个切片的切片状态，向MVNO汇总；其中，所述切片状态包括用户状态、剩余资源状态和切片异常信息，所述用户状态包括切片强度Γ和切片业务阻塞率P，所述切片异常信息是一个二进制数，用0或1代表；S3：综合考虑各个切片的情况决定资源需求量和资源回收量；S4：判断资源需求量是否超过总资源量，若不超过总资源量则利用内部拍卖法按优先级根据需求分配资源；若超过总资源量除优先级外需引入时延权重因子，根据优先级与时延权重因子将有资源需求的切片排序形成数组，简化模型进行子信道分配，此时假设CPU与子信道按比例分配，对已分配信道的切片按需求进行CPU调整分配；所述优先级是对当前用户状态及业务需求的综合评估；S5：分配完成后检查此时的切片是否满足用户需求，若满足则更新切片状态，否则继续重复步骤S2-S5进行分配。进一步，所述S1包括以下步骤：S101：初始化；所述初始化为MVNO根据切片的业务需求，制定各类业务的切片，并为其分配一定资源以满足基本需求；S102：内部拍卖；所述内部拍卖为用户根据业务类型分别接入各个切片，切片根据用户状态向MVNO进行反馈，结合切片的优先级确定报价，综合所有切片的报价进行拍卖，并制定投标信息，MVNO根据决策为用户分配资源并及时对空隙资源进行整合，决定中标切片的资源分配结果；S103：提交方案；所述提交方案为InP根据请求与MVNO建立购买、租借策略；S104：资源映射；所述资源映射为MVNO根据分配策略向InP租借物理资源或InP对空闲物理资源进行回收。进一步，所述中标切片的资源分配结果由MVNO按比例统一单位资源的参数和定价，形成的投标报价分为切片需求资源报价和切片回收资源报价，系统默认当切片异常信息为0时，切片不参与任何资源的分配。进一步，所述切片需求资源报价由公式确定；其中，是用户恢复业务的可能性；是用户x离开的时间；是恢复业务用户的需求资源的收益；是新用户需求资源的收益；是预留资源的花费。进一步，所述回收资源报价由公式确定；其中，是折扣因子，且是切片总资源的收益；是切片现有的所有资源；和切片的现有收益，Wl是切片可以回收的资源量。进一步，所述步骤S4中的优先级表示为δ＝log3(U+1)，由异常信息的紧急程度U决定，若未完成的决定的预留没有结束，新的优先级已经形成，允许优先级较高的切片进入分配队列；所述紧急程度为：其中，pn为切片新业务的业务阻塞率，为新业务的业务阻塞率的最大值，pr为恢复业务的业务阻塞率，为恢复业务的业务阻塞率的最大值；当切片异常信息为1时，异常信息的紧急程度为一个大于0，小于2的数，但考虑到优先级是0到1之间的数，对切片的投标价格可产生一个折扣，需要根据紧急程度得到优先级；当切片异常信息为0时，系统默认U为0表示当切片未处于异常状态则无需求。进一步，当所述资源需求量不超过MVNO的资源量时，决定预留策略的过程，需要确定竞标者是否中标，以效用函数最大化为目标分配资源；所述效用函数考虑因素包括切片需求资源报价和切片优先级；当超过预留量除优先级外需引入时延权重因子，以最大化需求与回收空闲资源收益差值为目标分配资源，满足用户QoS需求；所述时延权重因子考虑因素包括切片容忍的最大时延门限和切片允许的最大丢包率。进一步，当所述资源需求量超过预留量时，需要优先满足优先级高且时延要求较高的切片，此时的资源分配分为两个阶段，第一阶段分配子信道，假设CPU按比例平均分配，当子信道分配完毕后再进行第二阶段的CPU分配和调整，在两个阶段中都需要考虑到用户需求，在第二阶段调整速率需求。进一步，所述需要优先满足优先级高且时延要求较高的切片，包括以下步骤：S401：将有空闲资源切片中的所有空闲资源回收整合；S402：将需求的切片，按报价、优先级和时延权重因子的乘积顺序排序，依次为其分配部分需求资源；S403：每一个切片分配完成后，检查剩余资源数是否能继续分配；S404：把已分配的资源标为“占用”，检查切片状态是否满足切片QoS需求，如果满足，则分配结束，对下一个切片进行分配，否则更新切片需求继续排队分配；S405：重复步骤S401-S405直至所有用户分配完毕，或者没有可用资源为止。本专利技术的有益效果在于：MVNO可以用户状态和网络切片业务需求动态分配资源满足用户QoS需求。本专利技术通过对不同虚拟网络切片的不同业务需求定制其特殊虚拟资源块；在此基础上，切片根据用户状态触发开关提出需求申请；在此基础上，以价格为信誉因子，根据切片的优先级，回收并分配资源；另外，将切片分配资源时的空隙资源整合作为预留资源，减小分配资源带来的时延，本专利技术可以在满足用户QoS的同时使得收益最大化。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为研究场景示意图；图2为网络切片虚拟资源分配拍卖模型；图3为网络切片虚拟资源拍卖工作流程图；图4为拍卖定价更新工作流程图图5为需求超过预留量时第一阶段资源分配流程图；图6为基于内部拍卖机制的预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：抽象化资源；S2：采集各个切片的切片状态，向MVNO汇总；其中，所述切片状态包括用户状态、剩余资源状态和切片异常信息，所述用户状态包括切片强度Γ和切片业务阻塞率P，所述切片异常信息是一个二进制数，用0或1代表；S3：综合考虑各个切片的情况决定资源需求量和资源回收量；S4：判断资源需求量是否超过总资源量，若不超过总资源量则利用内部拍卖法按优先级根据需求分配资源；若超过总资源量除优先级外需引入时延权重因子，根据优先级与时延权重因子将有资源需求的切片排序形成数组，简化模型进行子信道分配，此时假设CPU与子信道按比例分配，对已分配信道的切片按需求进行CPU调整分配；所述优先级是对当前用户状态及业务需求的综合评估；S5：分配完成后检查此时的切片是否满足用户需求，若满足则更新切片状态，否则继续重复步骤S2‑S5进行分配。

【技术特征摘要】
1.一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：抽象化资源；S2：采集各个切片的切片状态，向MVNO汇总；其中，所述切片状态包括用户状态、剩余资源状态和切片异常信息，所述用户状态包括切片强度Γ和切片业务阻塞率P，所述切片异常信息是一个二进制数，用0或1代表；S3：综合考虑各个切片的情况决定资源需求量和资源回收量；S4：判断资源需求量是否超过总资源量，若不超过总资源量则利用内部拍卖法按优先级根据需求分配资源；若超过总资源量除优先级外需引入时延权重因子，根据优先级与时延权重因子将有资源需求的切片排序形成数组，简化模型进行子信道分配，此时假设CPU与子信道按比例分配，对已分配信道的切片按需求进行CPU调整分配；所述优先级是对当前用户状态及业务需求的综合评估；S5：分配完成后检查此时的切片是否满足用户需求，若满足则更新切片状态，否则继续重复步骤S2-S5进行分配。2.如权利要求1所述的一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于：所述S1包括以下步骤：S101：初始化；所述初始化为MVNO根据切片的业务需求，制定各类业务的切片，并为其分配一定资源以满足基本需求；S102：内部拍卖；所述内部拍卖为用户根据业务类型分别接入各个切片，切片根据用户状态向MVNO进行反馈，结合切片的优先级确定报价，综合所有切片的报价进行拍卖，并制定投标信息，MVNO根据决策为用户分配资源并及时对空隙资源进行整合，决定中标切片的资源分配结果；S103：提交方案；所述提交方案为InP根据请求与MVNO建立购买、租借策略；S104：资源映射；所述资源映射为MVNO根据分配策略向InP租借物理资源或InP对空闲物理资源进行回收。3.如权利要求1所述的一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于：所述中标切片的资源分配结果由MVNO按比例统一单位资源的参数和定价，形成的投标报价分为切片需求资源报价和切片回收资源报价，系统默认当切片异常信息为0时，切片不参与任何资源的分配。4.如权利要求3所述的一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于：所述切片需求资源报价由公式确定；其中，是用户恢复业务的可能性；是用户x离开的时间；是恢复业务用户的需求资源的收益；是新用户需求资源的收益；是预留资源的花费。5.如权利要求3所述的一种基于内部拍卖机制的网络切片虚拟资源分配方法，其特征在于：所述回收资源报价由公式确定；其中，是折扣因子，且是切片总资源的收益；是切...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈前斌，施颖洁，胡晓东，唐伦，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50