通信网络中用户终端与控制器的匹配方法、装置及系统制造方法及图纸

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信网络中用户终端与控制器的匹配方法、装置及系统，用以克服现有技术中存在的缺陷。本申请主要包括：用户终端选择多个控制器中的任一控制器进行匹配连接；在预设第一周期内接收所述多个控制器发送的在当前匹配连接状态下的第一负载信息；根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述第一负载信息，对当前匹配连接进行调整，以使得所述用户终端的平均响应时延最终达到最小值。该方法极大的降低了匹配的复杂程度，提升匹配效率。

【技术实现步骤摘要】
通信网络中用户终端与控制器的匹配方法、装置及系统
本申请涉及通信
，尤其涉及一种通信网络中用户终端与控制器的匹配方法、装置及系统。
技术介绍
用户终端与控制器的匹配连接，是通信
较为关注的问题。目前常用的用户终端与控制器匹配机制是基于整数线性规划的用户控制器配对方法，或是，基于联盟博弈的用户终端与控制器的匹配方法。然而，基于整数线性规则的匹配方法，随着用户终端或控制器数量增大时，问题的解空间指数性的增大，由于是穷举算法，因此复杂程度大，实时性不好。而基于联盟博弈的匹配方法，为减少问题的复杂程度，在第一阶段中引入了稳定匹配方法，而稳定匹配方法会直接忽略一部分解集合，使得最终的配对关系不是全局最优解。因此，亟需找到一种准确且高效的匹配方案。
技术实现思路
本申请实施例提供一种通信网络中用户终端与控制器的匹配方法、装置及系统，用以解决现有技术中存在的上述缺陷。为了解决上述技术问题，本申请实施例采用下述技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种通信网络中用户终端与控制器的匹配方法，应用于包含N个用户终端和M个控制器的系统中，所述N个用户终端被限定为Q个分组，每个分组内的用户终端满足：请求生成速率相同且对应相同控制器的传输时延相同；所述Q小于N，所述N、M、Q均为正整数；所述方法包括：用户终端选择多个控制器中的任一控制器进行匹配连接；在预设第一周期内接收所述多个控制器发送的在当前匹配连接状态下的第一负载信息；根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述第一负载信息，对当前匹配连接进行调整，以使得网络系统中所有用户终端的平均响应时延达到最小值；其中，所述初始化信息至少包含：每个控制器的最大处理阈值，所述用户终端所在分组的：用户终端数量、请求生成速率以及用户终端到所述每个控制器的请求传输时延。第二方面，本专利技术实施例提供一种通信网络中用户终端与控制器的匹配方法，应用于包含N个用户终端和M个控制器的系统中，所述N个用户终端被限定为Q个分组，每个分组内的用户终端满足：请求生成速率相同且对应相同控制器的传输时延相同；所述Q小于N，所述N、M、Q均为正整数；所述方法包括：当控制器匹配连接有用户终端后，在预设第一周期内确定在当前匹配连接状态下的负载信息；将所述负载信息发送给所述N个用户终端，以使得所述N个用户终端中的每个用户终端根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述负载信息，对当前匹配连接进行调整，以使得网络系统中所有用户终端的平均响应时延达到最小值；其中，所述初始化信息至少包含：每个控制器的最大处理阈值，所述用户终端所在分组的：用户终端数量、请求生成速率以及用户终端到所述每个控制器的请求传输时延。第三方面，本专利技术实施例提供一种用户终端，包括：初始化模块，用于选择多个控制器中的任一控制器进行匹配连接；接收模块，用于在预设第一周期内接收所述多个控制器发送的在当前匹配连接状态下的负载信息；匹配模块，用于根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述负载信息，对当前匹配连接进行调整，以使得网络系统中所有用户终端的平均响应时延达到最小值；其中，所述初始化信息至少包含：每个控制器的最大处理阈值，所述用户终端所在分组的：用户终端数量、请求生成速率以及用户终端到所述每个控制器的请求传输时延。第四方面，本专利技术实施例提供一种控制器，包括：确定模块，用于当控制器匹配连接有用户终端后，在预设第一周期内确定在当前匹配连接状态下的负载信息；发送模块，用于将所述负载信息发送给所述N个用户终端，以使得所述N个用户终端中的每个用户终端根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述负载信息，对当前匹配连接进行调整，以便网络系统中所有用户终端的平均响应时延达到最小值；其中，所述初始化信息至少包含：每个控制器的最大处理阈值，所述用户终端所在分组的：用户终端数量、请求生成速率以及用户终端到所述每个控制器的请求传输时延。第五方面，本专利技术实施例提供一种通信网络中用户终端与控制器的匹配系统，包括：N个用户终端和M个控制器；所述N个用户终端被限定为Q个分组，每个分组内的用户终端满足：请求生成速率相同且对应相同控制器的传输时延相同；所述Q小于N，所述N、M、Q均为正整数；其中，所述用户终端，用于选择多个控制器中的任一控制器进行匹配连接；在预设第一周期内接收所述多个控制器发送的在当前匹配连接状态下的负载信息；根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述负载信息，对当前匹配连接进行调整，以使得网络系统中所有用户终端的平均响应时延达到最小值；所述控制器，用于当控制器匹配连接有用户终端后，在预设第一周期内确定在当前匹配连接状态下的负载信息；将所述负载信息发送给所述N个用户终端，以使得所述N个用户终端中的每个用户终端根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述负载信息，对当前匹配连接进行调整，以便网络系统中所有用户终端的平均响应时延达到最小值；其中，所述初始化信息至少包含：每个控制器的最大处理阈值，所述用户终端所在分组的：用户终端数量、请求生成速率以及用户终端到所述每个控制器的请求传输时延。本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：通过上述技术方案，基于演化博弈的用户终端与控制器的匹配连接机制，通过使用演化博弈框架中的势函数推导得到用户的效用函数，可分布式获取用户终端与控制器的匹配连接关系。即使用户终端与控制器的配对达到了稳态，一旦网络情况发生了改变，用户终端自动选择效用值更高的控制器进行匹配，配对关系会自动收敛至新的稳态。而且，采用分布式方法，不需要集中的控制节点，计算任务被分担到各个用户上，极大的降低了匹配的复杂程度，提升了匹配效率，保证匹配准确性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本说明书实施例涉及的用户终端与控制器的通信网络系统架构示意图；图2为本申请提供的用户终端与控制器的匹配方法的步骤示意图之一；图3为本申请提供的用户终端与控制器的匹配方法的详细步骤示意图；图4a为本申请提供的用户终端与控制器的匹配方法的步骤示意图之二；图4b为本申请提供的用户终端与控制器的匹配方法的步骤41的具体示意图；图5为本申请提供的用户终端的结构示意图；图6为本申请提供的控制器的结构示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。参照图1所示，为本说明书实施例涉及的网络通信中的用户终端与控制器的通信网络系统架构示意图，该系统主要包括：多个用户终端C和多个控制器S，而每个用户终端C都可以匹配连接至相应的一个控制器S，而每个控制器S可以匹配连接有一个或多个用户终端C。用户终端C可以理解为移动终端或其他可匹配连接至控制器进行信息传输业务的电子设备。其中，可以N个用户终端C和M个控制器S为例进行介绍。这N个用户终端C被限定为Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通信网络中用户终端与控制器的匹配方法，其特征在于，应用于包含N个用户终端和M个控制器的系统中，所述N个用户终端被限定为Q个分组，每个分组内的用户终端满足：请求生成速率相同且对应相同控制器的传输时延相同；所述Q小于N，所述N、M、Q均为正整数；所述方法包括：用户终端选择多个控制器中的任一控制器进行匹配连接；在预设第一周期内接收所述多个控制器发送的在当前匹配连接状态下的第一负载信息；根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述第一负载信息，对当前匹配连接进行调整，以使得网络系统中所有用户终端的平均响应时延达到最小值；其中，所述初始化信息至少包含：每个控制器的最大处理阈值，所述用户终端所在分组的：用户终端数量、请求生成速率以及用户终端到所述每个控制器的请求传输时延。

【技术特征摘要】
1.一种通信网络中用户终端与控制器的匹配方法，其特征在于，应用于包含N个用户终端和M个控制器的系统中，所述N个用户终端被限定为Q个分组，每个分组内的用户终端满足：请求生成速率相同且对应相同控制器的传输时延相同；所述Q小于N，所述N、M、Q均为正整数；所述方法包括：用户终端选择多个控制器中的任一控制器进行匹配连接；在预设第一周期内接收所述多个控制器发送的在当前匹配连接状态下的第一负载信息；根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述第一负载信息，对当前匹配连接进行调整，以使得网络系统中所有用户终端的平均响应时延达到最小值；其中，所述初始化信息至少包含：每个控制器的最大处理阈值，所述用户终端所在分组的：用户终端数量、请求生成速率以及用户终端到所述每个控制器的请求传输时延。2.如权利要求1所述的匹配方法，其特征在于，根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述第一负载信息，对当前匹配连接进行调整，以使得所述用户终端的平均响应时延达到最小值，具体包括：根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述第一负载信息确定第一向量，所述第一向量为包含M个效用值的M维向量；若所述第一向量中M个效用值相等，则确定匹配成功；否则，根据所述第一向量中M个效用值调整匹配连接的控制器，直至在最新更新的匹配连接下确定的第一向量中M个效用值相等。3.如权利要求2所述的匹配方法，其特征在于，根据所述第一向量中M个效用值调整匹配连接的控制器，直至在最新更新的匹配连接下确定的第一向量中M个效用值相等，具体包括以下循环：第一步，从所述第一向量中选取数值最大的效用值对应的控制器进行匹配连接；第二步，在预设第二周期内接收所述多个控制器发送的在当前匹配连接状态下的第二负载信息；第三步，根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述第二负载信息更新所述第一向量；第四步，判断更新后的第一向量中M个效用值是否相等，若相等，则确定匹配成功，否则，跳转至第一步。4.如权利要求3所述的匹配方法，其特征在于，根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述第二负载信息更新所述第一向量，具体包括：针对任一用户终端：通过预设效用函数公式(1)，计算在预设第二周期的每个控制器的效用值：其中，Um(t)为在时刻t第m个控制器的效用值，λq表示第q个分组的用户终端的请求生成速率，mq表示第q个分组中用户终端数量，αm表示第m个控制器的最大处理阈值，表示第q个分组中任一用户终端到第m个控制器的请求传输时延，θm(t)表示第m个控制器在预设第二周期的第二负载信息；将计算得到的效用值，分别替换更新所述第一向量的各个元素。5.如权利要求2-4任一项所述的匹配方法，其特征在于，根据初始化信息、预设效用函数以及接收到的所述第一负载信息确定第一向量，具体包括：针对任一用户终端：通过预设效用函数公式(1)，计算在预设第一周期的每个控制器的效用值；将得到的M个效用值分别作为元素确定为第一向量。6.一种通信网络中用户终端与控制器的匹配方法，其特征在于，应用于包含N个用户终端和M个控制器的系统中，所述N个用户终端被限定为Q个分组，每个分组内的用户终端满足：请求生成速率相同且对应相同控制器的传输时延相同；所述Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟欣，葛璐，吴斌伟，曾捷，刘蓓，许希斌，赵明，肖立民，王京，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11