基于定價(jià)的無(wú)線虛擬化資源調(diào)度方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及移動(dòng)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種基于定價(jià)的無(wú)線虛擬化資源調(diào)度方法，該方法包括：確定物理網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)和每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)；確定虛擬網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)和每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)所需求的資源數(shù)；確定每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)為得到所需求資源數(shù)而需要支付的價(jià)格，所述價(jià)格為關(guān)于其所需求資源數(shù)的凹函數(shù)；設(shè)定約束條件，包括每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)最多由一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)承載，和承載在每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)總和不超過(guò)該物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)；在所述約定條件下，通過(guò)算法計(jì)算使物理網(wǎng)絡(luò)總收益最大的資源調(diào)度方式。本發(fā)明可以在底層存在多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)時(shí)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線虛擬化資源的收益最大化調(diào)度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于定價(jià)的無(wú)線虛擬化資源調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于定價(jià)的無(wú)線虛擬化資源調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能終端的日益繁榮以及人們對(duì)通信數(shù)據(jù)量需求的不斷增長(zhǎng)，無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為影響人們生活的發(fā)展速度最快的技術(shù)之一。然而，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)卻面臨著自身的發(fā)展困境，首當(dāng)其沖的便是“頻譜資源危機(jī)”(Spectrum Crisis)。多家運(yùn)營(yíng)商表示現(xiàn)有頻譜資源已日趨緊張難以滿(mǎn)足急劇增長(zhǎng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)需求，然而眾多學(xué)者和業(yè)界專(zhuān)家則表示頻譜資源危機(jī)主要原因是無(wú)線頻譜資源沒(méi)有得到充分利用。舉一個(gè)常見(jiàn)的例子，人們身邊充斥著各式各樣的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的GSM、3G、LTE、公用WiF1、企業(yè)WiFi網(wǎng)絡(luò)等)，然而用戶(hù)卻只能有限地接入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，即便該接入的網(wǎng)絡(luò)性能較差或較擁塞，抑或即便其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擁有空余的、性能更好的資源。
[0003]無(wú)線虛擬化技術(shù)產(chǎn)生于上述背景之下，他允許在一個(gè)(或多個(gè))共享的底層物理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之上運(yùn)行多個(gè)并行的虛擬無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，各虛擬無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可并行運(yùn)行、部署不同的協(xié)議、獨(dú)立承載服務(wù)。無(wú)線虛擬化可以將運(yùn)營(yíng)商分離為物理資源提供商(InPs)、服務(wù)(虛擬網(wǎng))提供商(SPs)，并且為InPs、SPs以及終端用戶(hù)(UE)均帶來(lái)優(yōu)勢(shì)。對(duì)InPs而言，無(wú)線虛擬化后能夠使其物理資源的利用率更大化，也能夠更好的保障QoS需求，從而提高其收益；對(duì)于SPs而言，可以專(zhuān)注于服務(wù)的提供和創(chuàng)新，而不再受限于底層物理無(wú)線資源，同時(shí)也有利于小規(guī)模的服務(wù)提供商提供特有服務(wù)，加入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)；對(duì)于終端用戶(hù)(UE)而言，更多的服務(wù)提供商的加入使其有更多的選擇靈活性，可以選擇價(jià)格更合理、服務(wù)質(zhì)量更高的SPs提供服務(wù)。仍考慮上述例子，采用無(wú)線虛擬化后，用戶(hù)不再受限于具體的物理無(wú)線資源，可以根據(jù)自身需求的不同選擇不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)接入，從而提高服務(wù)質(zhì)量。因此，無(wú)線虛擬化技術(shù)可以顯著提高無(wú)線頻譜資源的利用率，并有利于物理資源的優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的創(chuàng)新，有利于QoS保障以及用戶(hù)體驗(yàn)。無(wú)線虛擬化于近年提出并在短時(shí)間內(nèi)引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。
[0004]但為實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，無(wú)線虛擬化的首要問(wèn)題是資源調(diào)度問(wèn)題，即底層物理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)如何調(diào)度其物理資源(頻譜資源)來(lái)滿(mǎn)足若干虛擬網(wǎng)的請(qǐng)求?，F(xiàn)有的無(wú)線虛擬化資源調(diào)度算法均較為簡(jiǎn)單或直接，并且假設(shè)物理資源提供商(InP)只提供一個(gè)物理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的情形。然而實(shí)際情形中，底層存在多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，目前還沒(méi)有一個(gè)完整的方案可以適用于這種底層多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)時(shí)的資源調(diào)度情形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于定價(jià)的無(wú)線虛擬化資源調(diào)度方法，可以在底層存在多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)時(shí)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線虛擬化資源的收益最大化。
[0007](二)技術(shù)方案[0008]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0009]一種基于定價(jià)的無(wú)線虛擬化資源調(diào)度方法，其特征在于，該方法包括：
[0010]確定物理網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)和每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)；
[0011]確定虛擬網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)和每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)所需求的資源數(shù)；
[0012]確定每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)為得到所需求資源數(shù)而需要支付的價(jià)格，所述價(jià)格為關(guān)于其所需求資源數(shù)的凹函數(shù)；
[0013]設(shè)定約束條件，包括每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)最多由一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)承載，和承載在每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)總和不超過(guò)該物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)；
[0014]在所述約定條件下，通過(guò)算法計(jì)算使物理網(wǎng)絡(luò)總收益最大的資源調(diào)度方式。
[0015]優(yōu)選地，所述算法為遺傳算法。
[0016]優(yōu)選地，所述遺傳算法中，每個(gè)染色體的基因的個(gè)數(shù)為所述虛擬網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)，基因的取值為物理網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)。
[0017]優(yōu)選地，所述遺傳算法的適用度為所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益，其計(jì)算方法包括：
[0018]計(jì)算每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)所需求的資源數(shù)與需要支付價(jià)格的比值，并按從小到大的順序?qū)⑻摂M網(wǎng)絡(luò)排序；
[0019]按照所述排序的順序依次為每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)調(diào)度其對(duì)應(yīng)物理網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)下的資源，若調(diào)度后滿(mǎn)足所述約束條件則將該虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記為調(diào)度成功，否則標(biāo)記為調(diào)度失敗；
[0020]計(jì)算所有標(biāo)記為調(diào)度成功的虛擬網(wǎng)絡(luò)的需要支付的價(jià)格之和，記為所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益。
[0021]優(yōu)選地，在計(jì)算所有標(biāo)記為調(diào)度成功的虛擬網(wǎng)絡(luò)的需要支付的價(jià)格之和，記為所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益步驟之前還包括：
[0022]尋找標(biāo)記分別為調(diào)度成功和調(diào)度失敗的兩個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，交換其對(duì)應(yīng)的物理網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)和所述標(biāo)記，使得交換后的調(diào)度方式滿(mǎn)足所述約束條件，且所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益增大。
[0023]優(yōu)選地，所述遺傳算法的初始化操作中，對(duì)應(yīng)每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)選擇對(duì)應(yīng)的物理網(wǎng)絡(luò)序號(hào)，每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)被隨機(jī)選擇的概率與其所擁有的資源數(shù)正相關(guān)。
[0024]優(yōu)選地，所述遺傳算法中的變異操作為將對(duì)應(yīng)虛擬網(wǎng)絡(luò)的物理網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)隨機(jī)變?yōu)榱硪粋€(gè)物理網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)。
[0025]優(yōu)選地，所述遺傳算法中采用最優(yōu)保留策略。
[0026]優(yōu)選地，所述遺傳算法采用輪盤(pán)賭算法選擇用來(lái)執(zhí)行交叉互換操
[0027]優(yōu)選地，其特征在于，所述資源為頻譜資源，所述資源數(shù)為信道數(shù)。
[0028](三）有益效果
[0029]本發(fā)明至少具有如下的有益效果：
[0030]本發(fā)明的要點(diǎn)是通過(guò)定價(jià)模型準(zhǔn)確地刻畫(huà)了無(wú)線虛擬化資源調(diào)度問(wèn)題中物理網(wǎng)絡(luò)與虛擬網(wǎng)絡(luò)間的經(jīng)濟(jì)關(guān)系，繼而將有限資源的調(diào)度問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了經(jīng)濟(jì)中收益最大化的問(wèn)題?；凇百Y源數(shù)-對(duì)應(yīng)價(jià)格”這一“需求商品-商品價(jià)格”關(guān)系，不僅可以使用現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)學(xué)模型和算法解決這一資源調(diào)度問(wèn)題，有利于進(jìn)一步地提升總體的收益和資源的利用率，同時(shí)還有利于從物理網(wǎng)絡(luò)與虛擬網(wǎng)絡(luò)間的經(jīng)濟(jì)關(guān)系這一視角上分析資源調(diào)度問(wèn)題，給這一類(lèi)的問(wèn)題提供一種新的思路。
[0031]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品或方法并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一種基于定價(jià)的無(wú)線虛擬化資源調(diào)度方法流程圖；
[0034]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中所述無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中所述的遺傳算法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于定價(jià)的無(wú)線虛擬化資源調(diào)度方法，參見(jiàn)圖1，該方法包括:
[0038]步驟101:確定物理網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)和每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)；
[0039]步驟102:確定虛擬網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)和每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)所需求的資源數(shù)；
[0040]步驟103:確定每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)為得到所需求資源數(shù)而需要支付的價(jià)格，所述價(jià)格為關(guān)于其所需求資源數(shù)的凹函數(shù)；
[0041]步驟104:設(shè)定約束條件，包括每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)最多由一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)承載，和承載在每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)總和不超過(guò)該物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)；
[0042]步驟105:在所述約定條件下，通過(guò)算法計(jì)算使物理網(wǎng)絡(luò)總收益最大的資源調(diào)度方式。
[0043]參見(jiàn)圖2，本發(fā)明實(shí)施例所處的背景是:在無(wú)線虛擬化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，有若干個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)和若干個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)。虛擬網(wǎng)絡(luò)本身不占有物理資源，其通過(guò)向物理網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)資源而得以運(yùn)行。物理網(wǎng)絡(luò)占有物理資源，會(huì)根據(jù)虛擬無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的資源需求向其調(diào)度資源。若干虛擬網(wǎng)絡(luò)并行運(yùn)行于物理網(wǎng)絡(luò)之上,共享物理網(wǎng)絡(luò)的資源。
[0044]在本發(fā)明實(shí)施例中，所說(shuō)的資源具體指頻譜資源(實(shí)際上也可以是其他資源形式)，而用信道數(shù)來(lái)衡量資源的數(shù)量。從而可以具體構(gòu)建此情景下資源調(diào)度問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型:
[0045]首先，在步驟101中確定物理網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)和每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)，并將物理網(wǎng)絡(luò)資源模型表征為
【權(quán)利要求】
1.一種基于定價(jià)的無(wú)線虛擬化資源調(diào)度方法，其特征在于，該方法包括： 確定物理網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)和每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)； 確定虛擬網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)和每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)所需求的資源數(shù)； 確定每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)為得到所需求資源數(shù)而需要支付的價(jià)格，所述價(jià)格為關(guān)于其所需求資源數(shù)的凹函數(shù)； 設(shè)定約束條件，包括每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)最多由一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)承載，和承載在每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)總和不超過(guò)該物理網(wǎng)絡(luò)所擁有的資源數(shù)； 在所述約定條件下，通過(guò)算法計(jì)算使物理網(wǎng)絡(luò)總收益最大的資源調(diào)度方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述算法為遺傳算法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述遺傳算法中，每個(gè)染色體的基因的個(gè)數(shù)為所述虛擬網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)，基因的取值為物理網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述遺傳算法的適用度為所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益，其計(jì)算方法包括： 計(jì)算每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)所需求的資源數(shù)與需要支付價(jià)格的比值，并按從小到大的順序?qū)⑻摂M網(wǎng)絡(luò)排序； 按照所述排序的順序依次為每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)調(diào)度其對(duì)應(yīng)物理網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)下的資源，若調(diào)度后滿(mǎn)足所述約束條件則將該虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記為調(diào)度成功，否則標(biāo)記為調(diào)度失??； 計(jì)算所有標(biāo)記為調(diào)度成功的虛擬網(wǎng)絡(luò)的需要支付的價(jià)格之和，記為所述物理網(wǎng)絡(luò)總收
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在計(jì)算所有標(biāo)記為調(diào)度成功的虛擬網(wǎng)絡(luò)的需要支付的價(jià)格之和，記為所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益步驟之前還包括： 尋找標(biāo)記分別為調(diào)度成功和調(diào)度失敗的兩個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，交換其對(duì)應(yīng)的物理網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)和所述標(biāo)記，使得交換后的調(diào)度方式滿(mǎn)足所述約束條件，且所述物理網(wǎng)絡(luò)總收益增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述遺傳算法的初始化操作中，對(duì)應(yīng)每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)選擇對(duì)應(yīng)的物理網(wǎng)絡(luò)序號(hào)，每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)被隨機(jī)選擇的概率與其所擁有的資源數(shù)正相關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述遺傳算法中的變異操作為將對(duì)應(yīng)虛擬網(wǎng)絡(luò)的物理網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)隨機(jī)變?yōu)榱硪粋€(gè)物理網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述遺傳算法中采用最優(yōu)保留策略。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述遺傳算法采用輪盤(pán)賭算法選擇用來(lái)執(zhí)行交叉互換操作的染色體。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9任一項(xiàng)中所述的方法，其特征在于，所述資源為頻譜資源，所述資源數(shù)為信道數(shù)。
【文檔編號(hào)】H04W72/12GK103781184SQ201410073792
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】楊懋, 李勇, 蘇厲, 金德鵬, 曾烈光 申請(qǐng)人:清華大學(xué)