一种激励切片协作的无线资源分配方法组成比例

本发明专利技术提供一种激励切片协作的无线资源分配方法，每一个时隙执行如下步骤以将时隙资源分配给终端：S1、计算当前时隙在协作模式下每个切片和终端的权重；S2、将当前时隙分配给协作模式下权重最大的切片中权重最大的终端；S3、将当前时隙分配完成后，更新被分配了当前时隙的终端以及为该终端提供D2D协作的中继终端的等效被调度次数。其中，对于被协作终端的等效被调度数在被分配时隙个数上加一个数值，对于中继终端的等效被调度数在被分配时隙个数减一个数值。在下一个时隙时，中继终端的权重会增加，被协作终端的权重会降低，由此，后续的某个(或某些)时隙应该分配被协作终端的时隙将会被分配给中继终端，由此实现资源奖励激励切片间的协作。

【技术实现步骤摘要】
一种激励切片协作的无线资源分配方法
本专利技术涉及无线通信领域，具体来说，涉及通信领域中的D2D协作，更具体说，涉及在移动网络切片间及切片内的协作的激励方法。
技术介绍
在5G无线通信网络中，网络提供商(NP)为了最大化收益和提供定制化服务，首先利用网络切片技术共享物理基础设施，构建多个隔离的逻辑基础设施，也就是切片。NP并不直接传输服务，而是将这些切片租借给虚拟网络提供商(VNPs)，并向他们收取费用。在VNP和NP之间签订服务水平协议(SLA，ServiceLevelAgreement)，协议内，NP向VNP提供服务质量，VNP向NP支付费用。VNPs向移动终端(MT，mobileterminal)提供传输服务。由于网络切片在共享的基础设施上构建，多个网络切片可共享一个接入节点(AcessPoint，AP)形成一个共享服务系统。在共享AP的覆盖区域内，切片之间可能会需要移动终端间直接通信(DevicetoDevice,D2D)协作，这意味着当一个MT的无线信道条件较差时，AP会为其选择一个MT作为中继，且两个MT可能属于相同的切片也可能属于不同的切片。由于终端都是自私的，仅关心自己的性能，仅会愿意消耗资源使自身利益最大化，为激励切片间的D2D协作，需要设计无线资源管理方案通过奖励中继MT更多的无线频谱资源，鼓励MTs作为D2D中继，可提高AP的性能、参与协作的切片和终端的性能。现有技术下，虽然有对无切片网络的D2D协助激励机制的研究，但是缺乏对5G切片网络中D2D协助的激励方案的研究，没有一个成熟的方案可以实现切片网络中切片间的协作激励。在现有的D2D机制中，将MTs协作情况建模为虚拟标签(如虚拟现金、信誉)，其他MTs根据其虚拟标签选择是否为该MT提供协作。因此关心未来利益的理性MTs将获得与D2D协作的动机，通过将更多的无线资源分配给中继MT来鼓励D2D协助，其中中继MTs将获得需要协助MTs的部分无线资源。5G切片网络的无线资源分配采取双层架构，在切片层AP将无线资源分配给切片，然后切片将分配的资源再分配给其服务的MTs。因此若需要将无线资源奖励给中继MT，首先必须把无线资源分配给中继MT所在的网络切片。而传统的D2D协作激励机制直接面向MT设计，无法应用在5G切片网络的双层结构中。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种新的无线资源分配方法，以激励切片间的协作，提高切片以及切片所服务的终端的性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供一种激励切片协作的无线资源分配方法，用于一个共享服务系统内激励不同切片服务的终端之间进行D2D协作时的无线资源分配，其中，所述共享服务系统服务多个切片，每个切片服务多个终端，所述共享服务系统中采用时分复用的方式在切片间共享无线资源，无线资源包含多个时隙，所述无线资源分配方法包括依次在每一个时隙执行如下步骤：S1、计算当前时隙在协作模式下每个切片和终端的权重；S2、将当前时隙分配给协作模式下权重最大的切片中权重最大的终端；S3、将当前时隙分配完成后，更新被分配了当前时隙的终端以及为该终端提供D2D协作的中继终端的等效被调度次数。根据上述步骤分配了当前时隙之后，被分配了当前时隙的终端的等效被调度次数更新为：为被分配了当前时隙的终端提供D2D协作的中继终端的等效本调度次数更新为：其中，j表示当前时隙，表示被选出的切片，表示切片中被选出的终端；表示终端被分配了当前时隙的等效被调度次数，表示为被分配了当前时隙的切片的终端提供D2D协作的中继终端的等效本调度次数，中继终端为切片中的终端表示被分配了当前时隙j的切片的终端是否需要被协作，需要被协作否则∈表示由切片设定的给中继终端的奖励的比例；表示由于受到中继终端协作给被分配了当前时隙的切片的终端带来的性能提升，其中表示切片的终端在SCM的传输速率，表示切片的终端在NCM的传输速率，SCM表示协作模式，NCM表示非协作模式。优选的，信噪比低于所述共享服务系统预设的门限值的终端需要被协作，在协作模式下切片的权重是指截止到当前时隙、在该切片所服务的全部终端中在协作模式下的等效被调度次数没有达到非协作模式下的被调度次数的终端的占比：协作模式下终端的权重是指截止到当前时隙该终端在非协作模式下的被选择次数与在协作模式下的等效被调度次数之差：其中，是在协作模式下当前时隙j切片g的权重，Kg表示切片g服务的终端总数，表示在协作模式下当前时隙j切片g中终端k的权重，表示协作模式下截止到当前时隙j终端k的等效被调度次数，所有终端协作模式下的等效被调度次数之和等于时隙总数，表示非协作模式下截止到当前时隙j切片g中终端k的被选择次数。需要说明的是，终端在非协作模式下的被选择次数为在非协作模式下该终端被选择的时隙数，所有终端非协作模式下的被选择次数之和等于时隙总数，且在非协作模式下，在每一个时隙执行如下步骤以选择终端，并以此更新非协作模式下终端的被选择次数：T1、计算在非协作模式下，当前时隙每个切片和终端的权重；其中，非协作模式下切片的权重是该切片要求的传输速率与截止到当前时隙该切片的平均速率的比值；非协作模式下终端的权重是截止到当前时隙，该终端的瞬时速率与平均速率的比值；T2、选出当前时隙非协作模式下权重最大的切片中权重最大的终端；T3、更新步骤T2中选出的终端非协作模式的被选择次数，在该终端的原被选择次数上加1：其中，表示非协作模式下选出的权重最大的切片，表示切片中权重最大的终端，表示非协作模式下终端的被选择次数。步骤T1中所述的非协作模式下切片g的权重为：其中，表示切片g要求的传输速率表示截止到时隙j，切片g的平均速率；其中，β是正常数；rg,j表示时隙j切片g的瞬时传输速率，其等于本时隙内切片调度的终端的瞬时速率，如果本时隙切片没有调度任何终端，则取值为0；bg,j指示当前时隙j是否选择切片g，如果选择切片g，则bg,j＝1，否则bg,j＝0；非协作模式下终端k的权重为：其中表示时隙j终端的瞬时传输速率，表示截止到时隙j终端的平均传输速率，计算公式如下：其中指示时隙j资源是否分给终端如果分给终端则否则与现有技术相比，本专利技术的优点在于：能够实现将被协作终端的资源分配给提供协作的终端以激励切片间的协作，被协作的切片由于有提供协作的切片提供的协作，可以提高自身的性能；提供协作的切片由于提供协作而获得了更多的无线资源，也能提高其自身的性能。附图说明以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中：图1为根据本专利技术示例的被协作切片1中的CSMTS在协作模式下和非协作模式下的平均吞吐量变化、切片1中的NCMTS在协作模式下和非协作模式下的平均吞吐量变化、切片1在协作模式下和非协作模式下的平均吞吐量变化示意图；图2为根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激励切片协作的无线资源分配方法，用于一个共享服务系统内激励不同切片服务的终端之间进行D2D协作时的无线资源分配，其中，所述共享服务系统服务多个切片，每个切片服务多个终端，所述共享服务系统中采用时分复用的方式在切片间共享无线资源，无线资源包含多个时隙，其特征在于，所述无线资源分配方法包括依次在每一个时隙执行如下步骤：/nS1、计算当前时隙在协作模式下每个切片和终端的权重；/nS2、将当前时隙分配给协作模式下权重最大的切片中权重最大的终端；/nS3、更新被分配了当前时隙的终端以及为该终端提供D2D协作的中继终端的等效被调度次数。/n

【技术特征摘要】
1.一种激励切片协作的无线资源分配方法，用于一个共享服务系统内激励不同切片服务的终端之间进行D2D协作时的无线资源分配，其中，所述共享服务系统服务多个切片，每个切片服务多个终端，所述共享服务系统中采用时分复用的方式在切片间共享无线资源，无线资源包含多个时隙，其特征在于，所述无线资源分配方法包括依次在每一个时隙执行如下步骤：
S1、计算当前时隙在协作模式下每个切片和终端的权重；
S2、将当前时隙分配给协作模式下权重最大的切片中权重最大的终端；
S3、更新被分配了当前时隙的终端以及为该终端提供D2D协作的中继终端的等效被调度次数。


2.根据权利要求1所述的一种激励切片协作的无线资源分配方法，其特征在于，
被分配了当前时隙的终端的等效被调度次数更新为：



为被分配了当前时隙的终端提供D2D协作的中继终端的等效本调度次数更新为：



其中，j表示当前时隙，表示被选出的切片，表示切片中被选出的终端；表示终端被分配了当前时隙的等效被调度次数，表示为被分配了当前时隙的切片的终端提供D2D协作的中继终端的等效本调度次数；表示被分配了当前时隙j的切片的终端是否需要被协作，需要被协作否则∈表示由切片设定的给中继终端的奖励的比例；表示由于受到中继终端协作给被分配了当前时隙的切片的终端带来的性能提升，其中表示在时隙j切片的终端在SCM的传输速率，表示在时隙j切片的终端在NCM的传输速率，SCM表示协作模式，NCM表示非协作模式。


3.根据权利要求2所述的一种激励切片协作的无线资源分配方法，其特征在于，对信噪比低于所述共享服务系统预设的门限值的终端进行协作。


4.根据权利要求2所述的一种激励切片协作的无线资源分配方法，其特征在于，
协作模式下切片的权重是指截止到当前时隙、在该切片所服务的全部终端中在协作模式下的等效被调度次数没有达到非协作模式下的被选择次数的终端的占比：



协作模式下终端的权重是指截止到当前时隙该终端在非协作模式下的被选择的次数与在协作模式下的等效被调度次数之差：



其中，是当前时隙j切片g的权重，Kg表示切片g服务的终端总数，表示终端k的权重，表示协作模式下截止到当前时隙j终端k的等效被调度次数，表示非协作模式下截止到当前时隙j终端k的被选择次数。


5.根据权利要求4所述的一种激...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙茜，刘树峥，田霖，王凤丽，石晶林，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11