一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法，考虑速率约束型和时延约束型两种类型的切片，不同类型的切片的用户的需求各不相同；本发明专利技术方法根据用户的分布，进行无线资源的初始化，并将资源块分配给对应的切片用户，在保证各种切片的性能需求的前提下，尽可能多的接入用户。本发明专利技术方法综合考虑接入侧需要分配虚拟无线资源，核心侧需要分配服务链路，得到端到端网络切片无线虚拟资源进行适当的资源分配，使网络的性能得到优化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法。

技术介绍

[0002]5G网络将支持大量来自垂直行业的多样化业务场景，不同的业务场景通常具有不同的通信需求，比如在移动性、计费、安全、策略控制、时延和可靠性等方面要求各不相同。传统移动通信网络主要用来服务单一的移动宽带业务，无法适应未来5G多样化的业务场景。如果为每种业务场景都建设一个专有的物理网络必然会导致网络运维复杂、成本昂贵以及可扩展性差等问题。通过网络切片技术，运营商可以根据不同用户的需求，将同一个物理网络基础设施上切分为多个虚拟网络，满足5G多元化的业务需求。而网络切片技术的出现必然给无线资源的分配带来了一大难题，对于端到端的网络切片，接入侧需要为其分配虚拟无线资源，核心侧需要为其分配服务链路。只有综合考虑以上两个方面才能对端到端网络切片无线虚拟资源进行适当的资源分配，网络的性能才能得到优化。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法。
[0004]技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法，具体包括如下步骤：
[0005]步骤1，构建网络切片接入侧系统模型，所述系统包括N个基站、U个用户和M个网络切片；
[0006]所述网络切片通过系统动态划分得到，包括速率约束型和时延约束型两种；所述网络切片将自身资源分配给基站，所述用户根据自身性能需求选择对应类型的网络切片的基站接入；所述性能需求包括时延需求和速率需求；
[0007]步骤2，为步骤1得到的网络切片接入侧系统模型构建优化问题，所述优化问题包括优化目标和约束条件；所述优化目标是在保证不同切片类型用户的性能需求下，最大化系统容量；
[0008]步骤3，基于动态规划算法以及背包算法对步骤2中的模型优化问题进行求解，得到无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配结果。
[0009]进一步地，所述步骤1中，网络切片用m表示，m∈[1,M]，基站用n表示，n∈[1,N]，用户用u表示，u∈[1,U]；网络切片m所拥有的资源用A
m
表示，网络切片m分配给基站n的资源用A
m,n
表示，网络切片m下的用户用u
m
表示，u
m
∈[1,U
m
]，U
m
表示网络切片m下的全部用户；所有基站的传输功率相同，均用P表示。
[0010]进一步地，所述步骤1中，用二进制变量x
u,n
表示无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配策略，x
u,n
＝1表示用户u与基站n连接，x
u,n
＝0表示用户u与基站n不连接。
[0011]进一步地，所述步骤2中，优化目标和约束条件表示如下：
[0012][0013][0014][0015][0016][0017][0018]式中，Nnum表示用户u
m
在满足自身性能需求时连接不同基站所需的最小资源数，表示用户u
m
的平均时延，表示用户u
m
所允许的最大时延，表示用户u
m
能够获得的实际速率，表示用户u
m
所允许的最低速率。
[0019]进一步地，所述步骤3的具体方法如下：
[0020]输入：用户和基站的位置信息，网络切片m分配给基站n的资源A
m,n
以及用户u在满足自身性能需求时连接不同基站所需的最小资源数Nnum；
[0021]输出：无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配策略x
u,n
；
[0022]步骤3.1，初始化公共候选集合
[0023]步骤3.2，初始化基站n的用户集合
[0024]步骤3.3，对于每个基站n，n∈[1,N]，利用0
‑
1背包算法从公共候选集合中为基站n选择接入用户u
m
，并更新该基站n的用户集合
[0025]步骤3.4，判断是否存在一个用户被多个基站选中的情况，若存在，则进入步骤3.5，否则，输出无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配策略；
[0026]步骤3.5，对于被多个基站选中的用户，依次为每个用户选择需要资源数Nnum最小的基站接入，同时将该用户从未被选择的基站的用户集中删除；
[0027]步骤3.6，将已接入基站的用户从公共候选集合中删除，并更新每个基站的剩余资源；
[0028]步骤3.7，重复步骤3.3
‑
步骤3.6，直到全部用户均对应接入基站或基站的剩余资源为0，输出无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配策略。
[0029]进一步地，网络切片m分配给基站n的资源A
m,n
表示如下：
[0030][0031]式中，A
m
表示网络切片m所拥有的资源。
[0032]进一步地，对于速率约束型的网络切片的用户，该用户在满足自身速率需求时连接不同基站所需要的最小资源数Nnum表示如下：
[0033][0034]式中，表示用户u
m
所允许的最低速率；表示用户u
m
占用基站n的一个资源块时获得的速率，表示向下取整。
[0035]进一步地，对于时延约束型的网络切片的用户，该用户在满足自身时延需求时连接不同基站所需要的最小资源数Nnum表示如下：
[0036][0037]式中，L
u
表示用户u
m
的数据包长度，表示用户u
m
所允许的最大时延，表示用户u
m
占用基站n的一个资源块时获得的速率，λ
u
表示用户u
m
的数据包的到达速率，表示向下取整。
[0038]进一步地，所述用户u
m
占用基站n的一个资源块时获得的速率的计算方法如下：
[0039][0040]式中，σ表示噪声的频谱密度，表示信道增益，P表示基站n的传输功率；B
l
表示系统总带宽在时域上的第l个带宽；表示最小的一个时频资源块，具体的描述如下：
[0041]设定系统总带宽B在时域上被分为L份，则每一份带宽表示为B
l
，l＝1,
…
,L；每一份带宽在时域上分为调度帧，调度帧由T个子帧组成，子帧的长度为Δ
t
，则调度帧长度表示为Δ
t
×
T，则最小的时频资源块可表示为
[0042]进一步地，所述利用0
‑
1背包算法从公共候选集合中为基站n选择接入用户u
m
，具体方法如下：
[0043][0044]式中，C[U
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1，构建网络切片接入侧系统模型，所述系统包括N个基站、U个用户和M个网络切片；所述网络切片通过系统动态划分得到，包括速率约束型和时延约束型两种；所述网络切片将自身资源分配给基站，所述用户根据自身性能需求选择对应类型的网络切片的基站接入；所述性能需求包括时延需求和速率需求；步骤2，为步骤1得到的网络切片接入侧系统模型构建优化问题，所述优化问题包括优化目标和约束条件；所述优化目标是在保证不同切片类型用户的性能需求下，最大化系统容量；步骤3，基于动态规划算法以及背包算法对步骤2中的模型优化问题进行求解，得到无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配结果。2.根据权利要求1所述的一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法，其特征在于，所述步骤1中，网络切片用m表示，m∈[1,M]，基站用n表示，n∈[1,N]，用户用u表示，u∈[1,U]；网络切片m所拥有的资源用A
m
表示，网络切片m分配给基站n的资源用A
m,n
表示，网络切片m下的用户用u
m
表示，u
m
∈[1,U
m
]，U
m
表示网络切片m下的全部用户；所有基站的传输功率相同，均用P表示。3.根据权利要求2所述的一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法，其特征在于，所述步骤1中，用二进制变量x
u,n
表示无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配策略，x
u,n
＝1表示用户u与基站n连接，x
u,n
＝0表示用户u与基站n不连接。4.根据权利要求3所述的一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法，其特征在于，所述步骤2中，优化目标和约束条件表示如下：特征在于，所述步骤2中，优化目标和约束条件表示如下：特征在于，所述步骤2中，优化目标和约束条件表示如下：特征在于，所述步骤2中，优化目标和约束条件表示如下：特征在于，所述步骤2中，优化目标和约束条件表示如下：特征在于，所述步骤2中，优化目标和约束条件表示如下：式中，Nnum表示用户u
m
在满足自身性能需求时连接不同基站所需的最小资源数，表示用户u
m
的平均时延，表示用户u
m
所允许的最大时延，表示用户u
m
能够获得的实际速率，表示用户u
m
所允许的最低速率。5.根据权利要求3所述的一种无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配方法，其特征在于，所述步骤3的具体方法如下：
输入：用户和基站的位置信息，网络切片m分配给基站n的资源A
m,n
以及用户在满足自身性能需求时连接不同基站所需的最小资源数Nnum；输出：无线接入网切片上行链路中虚拟无线资源分配策略x
u,n
；步骤3.1，初始化公共候选集合步骤3.2，初始化基站n的用户集合步骤3.3，对于每个基站n，n∈[1,N]，利用0
‑
1背包算法从公共候选集合中为基站n选择接入用户u
m
，并更新该基站n的用户集合步骤3.4，判断是否存在一个用户被多个基站选中的情况，若存在，则进入步骤3.5，否则，输出无线接入网切片上行链路...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪波，杨志杰，朱晓荣，李泰慧，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：