CN104684099B - 一种基于基带集中处理架构的动态资源分配方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于基带集中处理架构的动态资源分配方法系统，所述方法包含：步骤101）对基带处理中心的基带资源进行虚拟化处理，得到若干离散资源块；针对各种制式系统，建立无线信道下的各种空口传输策略与各空口传输策略所使用的离散资源块之间的映射表；步骤102）提取并记录当前时刻到达基带处理中心的所有业务的各项属性；步骤103）根据可用无线信道及最小化利用基带资源量的原则：首先，预估计当前时刻到达基带处理中心的各业务所需的无线信道的数量，然后，预估计各无线信道的空口传输策略；步骤104）基于两个预估计结果，根据可用的无线信道及基带处理中心当前时刻可用的空闲资源块进行资源的动态分配。

Description

一种基于基带集中处理架构的动态资源分配方法及系统

技术领域

本发明涉及移动通信网络技术领域，尤其涉及基带集中通信系统架构下(或者C-RAN架构下)的支持多种制式、多用户的，基于多小区无线空口传输(包括空口资源，传输方式)等匹配的集中下行基带处理资源(包括计算资源与存储资源)动态分配方法。

背景技术

近年来，集中基带处理架构(或者C-RAN)逐渐受到关注，C-RAN是根据现网条件和技术进步的趋势，提出的新型无线接入网构架。C-RAN是基于集中化处理(CentralizedProcessing)，协作式无线电(Collaborative Radio)和实时云计算构架(Real-time CloudInfrastructure)的绿色无线接入网构架(Clean system)。其本质是通过实现减少基站机房数量，减少能耗，采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度，提高频谱效率，以达到低成本，高带宽和灵活度的运营。C-RAN的总目标是为解决移动互联网快速发展给运营商所带来的多方面挑战(能耗，建设、运维成本和频谱资源)，追求未来可持续的业务和利润增长。

但是，在基带集中架构下，如何最大效用的优化基带资源调度进而提高系统性能是基带集中式通信系统设计与优化的关键问题。在传统架构下，不同制式通信系统下的不同小区基带资源独立为本地小区提供基带计算与处理能力，此时系统的资源瓶颈主要在于无线空口传输，包括空口资源，例如频率资源、功率资源、码字资源等，以及传输方式，如单/多天线传输方式，自适应调制编码等，而基带资源相对充足。因此，大量针对系统资源优化与管理的工作集中于无线空口资源，很少考虑基带资源的优化。

然而，随着集中基带架构的应用，相同的基带资源将同时为多种制式系统中的多个小区提供基带计算与处理能力，基带资源的优化管理对系统性能的影响已经与空口资源管理同等重要，仅仅考虑无线空口资源的优化将会造成基带资源与空口资源的失配，严重影响系统性能。因此，如何提高基带处理服务器利用率，最优化基带处理服务器的部署数量，提高基带中心能效与空间利用率，并实现基带资源与无线空口传输的匹配优化，以满足多制式、多用户的多种业务需求是需要亟待解决的问题。

经过调研，目前鲜有相关问题的技术研究成果，特别是针对多制式、多用户、多业务需求的，基于空口资源匹配的集中基带动态分配优化技术。

本发明要解决的问题是：如何提供一种适用于大规模基带处理中心的下行的基带处理资源动态分配方法，保证多制式、多用户、多业务需求同时,实现基带资源与空口传输的匹配优化，提高大规模基带处理中心的基带处理资源利用率、基带中心能效与空间利用率。

发明内容

本发明的目的在于，为克服上述问题，本发明提供一种基于基带集中处理架构的动态资源分配方法及系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于基带集中处理架构的动态资源分配方法，所述方法包含：将基带资源离散化为若干可调用的资源块，并建立可调用资源块与各种制式的通信方式的空口传输策略之间的对应关系；提取待处理业务的属性，并根据可用无线信道及最小化利用基带资源量的原则估计无线信道需求量及各无线信道对应的空口传输策略，进而基于资源块与空口传输策略之间的对应关系为待处理业务分配资源块；其中，所述通信方式的制式包含：LTE，且通信方式的制式唯一对应一种无线信道类型。

上述针对基带集中处理架构的动态资源分配方法具体包含：

步骤101)对基带处理中心的基带资源进行虚拟化处理，进而得到若干离散资源块；

针对各种制式系统，建立一条无线信道下的各种空口传输策略与各空口传输策略所使用的离散资源块之间的映射表，得到“空口-离散资源块映射表”；

其中，所述离散资源块的类型包含：计算资源块和存储资源块，且各离散资源块为基带资源分配的最小单元；所述空口传输策略为：将某种调制编码方式与单/多天线发送方式组合；

步骤102)提取并记录当前时刻到达基带处理中心的所有业务的各项属性；

其中，所述属性包含：业务服务质量要求QoS、业务所属系统制式、业务所属用户和业务所属用户所属小区；

步骤103)根据可用无线信道及最小化利用基带资源量的原则：

首先，预估计当前时刻到达基带处理中心的各业务所需的无线信道的数量，然后，预估计各无线信道的下行传输策略；

其中，当预估计的无线信道的数量大于可用无线信道的数量时，将某些业务进行缓存，等待下一时刻的基带资源分配；

步骤104)基于上述两个预估计结果，根据可用的无线信道及基带处理中心当前时刻可用的空闲资源块进行资源的动态分配，实现无线空口传输策略与基带资源的匹配；

其中，经过步骤104)后未获得离散资源块的业务将被缓存，进而等待下一时刻的基带资源分配。

可选的，上述步骤101)进一步包含：

步骤101-1)基带处理中心中各基带处理器的基带资源通过虚拟化技术离散为大量基带资源块，包括计算资源块与存储资源块，作为基带资源分配的最小单位。

其中，计算资源块的度量单位为：a次/秒，存储资源块度量单位为b字节，将整个基带处理中心的基带资源的计算资源块总数设置为M，存储资源块总数为N；

步骤101-2)将某一条无线信道下的某种空口传输策略与该空口传输策略所需的离散资源块之间的映射关系式设定为：

通过如下公式确定某种下行传输策略条件下所需的计算资源块数目m和存储资源块数量n的具体数量：

其中，

m为所需的计算资源块数量；n为所需的存储资源块的数量；i∈I表征业务对应的系统制式，且I为可支持的系统制式集合，i唯一确定相应的信道的类型；ε_i表征系统制式i特有的下行信号多址方式；κ_i∈K_i表征所采用的基带调制编码方式，K_i为在系统制式i中可使用的基带调制编码方式集合；表征所采用的信道编码，H_i表征系统制式i中可用的信道编码方案；表征采用的空域信号发送方案，Θ_i表征系统制式i所支持的空域信号发送方案；

及分别表征各类别信号处理所需的计算资源块与存储资源块数目，与分别表示由联合算法优化导致的计算资源及存储资源的优化增益，Δm_i与Δn_i分别表示制式i下各信道上基带处理所必须的常量基带计算资源量及存储资源量。

可选的，上述步骤102)进一步包含：

步骤102-1)提取并记录当前时刻到达的各业务的属性信息，针对某个业务θ的属性信息表达式为：

θ＝(i,c_i,u_i,R_θ,D_θ,e_θ,τ_θ(t),...)

其中，i为业务θ所属的系统制式；

“c_i∈C_i”表征业务θ所属的RRU，且C_i为当前系统所覆盖制式i的RRU集合；

表征业务θ所属用户，且为且为制式i系统中第c_i射频拉远单元RRU(以下简称)所服务的用户集合；

R_θ，D_θ及e_θ分别表示业务θ的传输速率需求，最大可允许延迟及最大误码率限制；

τ_θ(t)表示t时刻时业务θ的已等待时间，对于在时刻t达到的业务：τ_θ(t)＝0；

步骤102-2)提取在上一时刻进入缓存的等待基带资源分配的业务的属性信息；

其中，将当前时刻到达的各业务和从缓存中等待分配基带资源的业务的总和记为Ω(t)。

可选的，上述步骤103)进一步包含：

步骤103-1)根据业务属性确定各业务所需的无线信道数及空口传输策略可行域；

步骤103-2)根据可行域以最小化基带离散资源块数量为原则对各业务进行无线信道数量及空口传输策略预估计；

步骤103-3)根据各业务的无线信道数及空口传输策略预估计，计算各RRU所需无线信道数量及总发射功率；

根据计算结果判断各RRU可用无线信道数及发射功率是否均大于需求量，如果大于，则进入步骤103-5)；否则进入步骤103-4)

步骤103-4)

首先，根据业务时延信息，按照一定优先级原则，从待处理业务集合中删除允许等待下一时刻分配资源的业务；

然后，更新删除业务的等待时间，将该业务存入缓存；

最后，更新待处理业务集合，判断各RRU可用无线信道数及发射功率是否均大于更新后的需求量，如果大于，则进入步骤103-5)；否则重复执行步骤103-4)包含的上述3个子步骤，直到各RRU可用无线信道数及发射功率均大于更新后剩余各待处理业务对信道和功率的需求量；

步骤103-5)输出待处理业务集合与各业务对应的空口传输策略。

可选的，上述步骤104)进一步包含：

步骤104-1)根据步骤103-5)中输出的待处理业务集合，及各待处理业务所需的无线信道数及空口传输策略的预估计，计算所需的计算资源块与存储资源块数；

判断计算资源块数目与存储资源块总数目是否均大于所有待处理业务的需求量，如果大于，则进入步骤104-3)；否则进入下个步骤；

步骤104-2)

首先，根据业务时延信息，按照一定优先级原则，从待处理业务集合中删除允许等待下一时刻分配资源的业务；

然后，更新删除业务的等待时间，将该业务存入缓存；

最后，更新待处理业务集合，判断系统计算资源块数目与存储资源块数目是否均大于更新后需求量，如果均大于，则进入步骤104-3)；否则返回步骤104-2)包含的上述3个子步骤，直至剩余的各待处理业务的存储资源块及计算资源块总数小于等于能够提供的存储资源块及计算资源块总数；

步骤104-3)给各基带服务器分配基带处理任务，未分配基带处理任务的服务器进入休眠状态；

步骤104-4)各基带服务按照空口传输策略进行基带处理。

此外，本发明还提供了一种针对基带集中处理架构的动态资源分配系统，所述系统包含：

系统初始化模块，用于：

对基带处理中心的基带资源进行虚拟化处理，进而得到若干离散资源块；其中，所述离散资源块的类型包含：计算资源块和存储资源块，且各离散资源块为基带资源分配的最小单元；

针对各种制式系统，建立一条无线信道下的各种空口传输策略与各空口传输策略所使用的离散资源块之间的映射表，得到“空口-离散资源块映射表”；其中，所述空口传输策略为：将某种调制编码方式与单/多天线发送方式组合；

资源分配模块，用于：

提取并记录当前时刻到达基带处理中心的所有业务的各项属性；其中，所述属性包含：业务服务质量要求QoS、业务所属系统制式、业务所属用户和业务所属用户所属小区；

预估计到达基带处理中心的所有业务的无线信道需求及对应于每个无线信道的空口传输策略；

无线空口传输策略与基带资源匹配优化，分配基带资源；

其中，针对没有分配得到无线信道或基带资源的业务需更新时延信息，并存入缓冲区等待下一时刻分配无线信道和基带资源。

上述系统还包含：

缓存模块，用于缓存上一时刻未分配到无线信道或基带资源的业务。

上述系统初始化模块进一步包含：

基带资源离散化子模块，用于对基带处理中心的基带资源进行虚拟化处理，进而得到若干离散资源块；其中，所述离散资源块的类型包含：计算资源块和存储资源块，且各离散资源块为基带资源分配的最小单元；和

空口-离散资源块映射表获取子模块，用于针对各种制式系统，建立一条无线信道下的各种空口传输策略与各下行传输策略所使用的离散资源块之间的映射表，得到“空口-离散资源块映射表”；其中，所述下行传输策略为：将某种调制编码方式与单/多天线发送方式组合。

上述资源分配模块进一步包含：

提取子模块，用于提取并记录当前时刻到达基带处理中心的所有业务的各项属性；其中，所述属性包含：业务服务质量要求QoS、业务所属系统制式、业务所属用户和业务所属用户所属小区；预估计子模块，用于预估计当前时刻到达基带处理中心的所有业务中每个业务的无线信道需求及对应于每个无线信道的空口传输策略；

其中，该子模块还用于：当所有业务需要的无线信道的总数量大于能够提供的无线信道总数量时，将优先级较低的业务进行缓存，进而等待下一时刻分配无线信道资源；

匹配优化子模块，用于将经过预估计子模块处理的剩余业务对应的无线空口传输策略与基带处理中心的基带资源匹配优化，为各业务分配基带资源。

上述预估计子模块进一步包含：

第一处理单元，用于根据业务属性确定各业务所需的无线信道数及空口传输策略可行域；

空口传输策略预估计单元，用于根据可行域以最小化基带离散资源块数量为原则对各业务进行无线信道数量及空口传输策略预估计；

处理单元，用于根据各业务的无线信道数及空口传输策略预估计，计算各RRU所需无线信道数量及总发射功率；

根据计算结果判断各RRU可用无线信道数及发射功率是否均大于需求量，如果大于，则启动输出单元；否则启动第一删除更新业务单元；

第一删除更新业务单元，用于：

首先，根据业务时延信息，按照一定优先级原则，从待处理业务集合中删除允许等待下一时刻分配资源的业务；

然后，更新删除业务的等待时间，将该业务存入缓存；

最后，更新待处理业务集合，判断各RRU可用无线信道数及发射功率是否均大于更新后的需求量，如果大于，则启动输出单元；否则重复执行第一删除更新业务单元包含的上述3个子步骤，直到各RRU可用无线信道数及发射功率均大于更新后剩余各待处理业务对信道和功率的需求量；

输出单元，用于输出待处理业务集合与各业务对应的空口传输策略。

上述匹配优化子模块进一步包含：

基带资源计算及判决单元，用于根据输出单元输出的待处理业务集合，及各待处理业务所需的无线信道数及空口传输策略的预估计，计算所需的计算资源块与存储资源块数；并判断计算资源块数目与存储资源块总数目是否均大于所有待处理业务的需求量，如果大于，则启动分配处理单元；否则启动第二删除更新业务单元；

第二删除更新业务单元，用于：

首先，根据业务时延信息，按照一定优先级原则，从待处理业务集合中删除允许等待下一时刻分配资源的业务；

然后，更新删除业务的等待时间，将该业务存入缓存；

最后，更新待处理业务集合，判断系统计算资源块数目与存储资源块数目是否均大于更新后需求量，如果均大于，则进入步骤104-3)；否则返回步骤104-2)包含的上述3个子步骤，直至剩余的各待处理业务的存储资源块及计算资源块总数小于等于能够提供的存储资源块及计算资源块总数；

分配处理单元，用于给各基带服务器分配基带处理任务，未分配基带处理任务的服务器进入休眠状态；

基带处理单元，用于采用基带服务器将各基带服务按照空口传输策略进行基带处理。

与现有技术相比，本发明的具体技术优点可以归纳为：涵盖无线空口传输的多个方面，准确评估基带资源需求量；支持不同制式系统的基带处理；建立无线空口传输策略与基带资源映射表，实时评估基带资源需求量；实现无线空口策略与基带资源的匹配优化；实时控制基带处理速率与时延；最大限度提高基带服务器利用效率。

附图说明

图1是本发明提供的基于基带集中处理架构的动态资源分配方法所应用的场景示意图；

图2是本发明提供的针对基带集中处理架构的动态资源分配方法的流程图；

图3是本发明提供的得到代理处理业务集合和空口传输策略的方法的流程图；

图4是本发明提供的将空口传输策略与基带资源匹配的方法流程图；

图5是国内某运营商的网络部署实施例1的示意图；

图6是国内某运营商的网络部署实施例2的示意图；

图7是国内某运营商的网络部署实施例3的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述方法进行详细说明。

本发明提供的一种基于基带集中处理架构的动态资源分配方法所应用的场景如图1所示，其中基于基带集中处理架构的动态资源分配系统(101)部署大规模基带处理中心中，并通过上层网关接口及高速光网络分别与上层互联网以及底层无线接入点相连，无线接入点可以是各种制式系统的无线拉远射频单元RRU，包括LTE-A、LTE、TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA、GPRS、GSM等制式系统。基带资源分配装置能够同时获得上层业务信息与底层无线空口相关信息(包括空口资源、信道环境等)。

基于基带集中处理架构的动态资源分配系统(101)以无线空口传输策略与基带资源匹配为基础对基带处理中心基带资源进行分配，分配步骤如图2所示。首先为系统初始化阶段，这一阶段中完成对基带资源的虚拟离散化，并生成空口-基带资源映射表。在系统运行中阶段，基于基带集中处理架构的动态资源分配系统(101)首先提取并记录当前时刻到达的业务的各项属性；随后根据可用无线空口资源量，及最小化基带资源量为原则，进行无线空口资源需求与信号处理方案的预估计；最后基于预估计结果，根据当前可用的空闲基带资源进行基带资源动态分配，实现无线空口传输策略与基带资源的匹配。未获得资源的业务将在更新时延相关信息后，进入缓存模块，等待下一时刻资源分配。

如图2内容可知本发明提供的大规模下行基带资源动态分配方法包含A部分和B部分，具体描述如下：

A、步骤101)系统初始化阶段，该初始化阶段进一步包含如下两个步骤：

基带资源虚拟化为基带离散资源块：

基带处理中心中各基带处理器的基带资源通过虚拟化技术离散为大量基带资源块，包括计算资源块与存储资源块，作为基带资源分配的最小单位。每个计算资源块以其计算能力a次/秒为度量，存储资源块以b字节为度量，整个基带处理中心的基带资源以计算资源块总数M，及存储资源块总数N进行度量。

建立空口-基带离散资源块映射表：

建立不同的信号处理方案组合与相应需消耗的基带计算资源块数量m与存储资源块数量n之间的映射函数关系，该映射函数关系表示为

计算方式为：

其中i∈I表征对应的系统制式，I为可支持的系统制式集合，i唯一确定相应的信道的类型，ε_i表征系统制式i特有的下行信号多址方式，κ_i∈K_i表征所采用的基带调制编码方式，K_i为在系统制式i中可使用的基带调制编码方式集合，表征所采用的信道编码，H_i表征系统制式i中可用的信道编码方案，表征采用的空域信号发送方案，Θ_i表征系统制式i所支持的空域信号发送方案。

及分别表征各类别信号处理技术所需的计算资源块与存储资源块数目，与分别表示由联合算法优化带来的计算资源及存储资源的优化增益，Δm_i与Δn_i分别表示制式i下各信道上基带处理所必须的常量基带计算资源量及存储资源量。

根据映射关系建立并存储空口-基带资源映射表，供系统运行中使用。

B、在系统运行中时具体包含如下步骤

步骤102)提取并记录业务属性，该步骤具体为：

业务信息对象θ以相应业务的属性的多元空间变量进行表征与记录，具体形式为

θ＝(i,c_i,u_i,R_θ,D_θ,e_θ,τ_θ(t),...)

其中i为业务θ所属的系统制式，c_i∈C_i与分别表征业务θ所属RRU及用户，C_i为当前系统所覆盖制式iRRU集合，为的用户集合；R_θ，D_θ及e_θ分别表示业务θ的传输速率需求，最大可允许延迟及最大误码率限制；τ_θ(t)表示t时刻时业务θ的已等待时间，对于在时刻t达到的业务，τ_θ(t)＝0。同时，基带资源动态分配装置从缓存模块(208)中提取在上一时刻进入缓存模块等待的业务信息。当前时刻待处理的业务为当前时刻新到达的业务及缓存模块中等待的业务的总和，记为Ω(t)。

步骤103)无线信道数量需求及空口传输策略预估计，该步骤具体为：

尽最大努力满足业务要求的前提下，最小化相应的可能的基带资源使用量，同时满足当前实际可用无线空口资源的限制。具体包含以下步骤，如图3所示：

步骤103-1)根据业务属性确定各业务所需的无线信道数及空口传输策略可行域：

对于任意业务其无线空口资源分配及信号处理方案预估计决策变量表征为

其中为由系统制式i中分配给业务θ的信道总数，业务θ所属用户 为在各信道上为业务θ规划的信号处理方案组合，各符号意义可参考前述空口-基带资源映射函数中各参数定义。

则无线空口资源分配及信号处理方案预估计决策可行域表征为，对任意有

其中t_i为系统制式i时一个下行传输符号的持续时间；O(κ_θ)表示基带调制方案κ_θ的阶数，则其对数值表示相应一个调制符号所承载的比特数；表示信道编码方案的编码效率的倒数；为采用空域信号发送方案时所获得的传输速率增益。η(e_θ)及分别表示误码率约束e_θ下所允许的基带调制方案的最大阶数、信道编码的最大效率以及空域信号发送方案能获得的最大增益。

步骤103-2)根据可行域以最小化基带离散资源块数量为原则对各业务进行无线 信道数量及空口传输策略预估计：

以最小化基带资源消耗为目标的空口传输策略表示为

其中α,β为可动态配置参数，用来调整基带资源分配中计算资源与存储资源间的比例；函数表示根据业务θ所属系统制式以及S_θ中信号处理方案，查询前述空口-基带资源映射表获得的所需消耗的基带计算资源块数m_θ与存储资源块数n_θ。

步骤103-3)根据各业务的无线信道数及空口传输策略预估计，计算各RRU所需无 线信道数量及总发射功率：

其中为采用步骤1中预估方案情况下所需的信道总数，为相应所需总发射功率，为采用信号处理方案时所需的空口发射功率。

判断各RRU可用无线信道数及发射功率是否均大于需求量：

若对所有系统制式中任意RRU均满足：则进入步骤103-5)，其中及为中可用信道总数及最大总发射功率。否则进入步骤103-4)；

步骤103-4)对当前待处理业务集合Ω(t)进行更新直至所需空口资源总量不大于可用资源量。对所有不同时满足的根据各业务的时延要求、已等待时间及所需空口资源量，执行下述步骤：

首先，根据业务时延信息，按照一定优先级原则，从待处理业务集合中删除允许等 待下一时刻分配资源的业务，具体为：

令表示步骤1后属于的等待业务集合，在中取所有满足D_θ-τ_θ(t)-Δt＞0的业务构成集合该集合表示允许等待下一时刻资源分配的业务集合，其中表示延迟到下一时刻分配资源所需的等待时间；进一步在集合中选择业务θ′满足

其中ω,λ为可配置参数用来调整选取准则对于时延、信道、功率的敏感度；

然后，更新删除业务的等待时间，将该业务存入缓存，具体为：

从集合Ω(t)、及中将业务θ′删除，即Ω(t)←Ω(t)/{θ′}，计算更新业务集合后所需的信道数及发射功率如下

更新删除业务θ′的已等待时间信息将业务θ′存入缓存模块，等待下一时刻资源分配；

最后，更新待处理业务集合，判断各各RRU可用无线信道数及发射功率是否均大于 更新后的需求量。

重复上述步骤(首先选择删除业务，然后计算删除业务后所需信道总数与功率资源)直到进入步骤103-5)。

步骤103-5)输出待处理业务集合与空口传输策略，具体为：

输出允许等待下一轮时刻资源分配业务集合，分别表示为：

及各待处理业务的空口传输策略

步骤104，无线空口传输策略与基带资源匹配优化，分配基带资源，该步骤进一步 包含：

步骤104-1)根据步骤103中输出的待处理业务集合，各业务无线信道数及空口传 输策略预估计计算所需的计算资源块与存储资源块数，该步骤具体为：

根据步骤103-5)中输出的业务集合及空口传输策略计算所需的基带计算资源与存储资源总量，计算资源与存储资源总量的计算公式表示为：

其中，M′，N′为采用步骤103-5)输出的业务集合及空口传输策略所需消耗的基带计算资源块与存储资源块总数，函数表示根据业务θ所属系统制式以及S_θ中信号处理方案，查询前述空口-基带资源块映射表获得的所需消耗的基带计算资源块数m_θ与存储资源块数n_θ。

判断系统计算资源块数目与存储资源块数目是否均大于需求量：

若系统满足M≥M′，N≥N′，则进入步骤104-3)，其中M及N为基带处理中心中可用基带计算资源块与存储资源块总数。否则进入步骤104-2)；

步骤104-2)对当前待处理业务集合进行更新直至所需基带资源总量不大于可用资源量，该步骤进一步包含包括：

首先，根据业务时延信息，按照一定优先级原则，从待处理业务集合中删除允许等 待下一时刻分配资源的业务，具体为：

根据步骤103-5)中输出的允许等待下一轮时刻资源分配业务集合选取业务θ′满足：

其中，ω′,λ′为可配置参数用来调整选取准则对于时延、基带计算资源、基带存储资源的侧重程度，m_θ,n_θ满足

然后，更新删除业务的等待时间，将该业务存入缓存，具体为：

从集合中将业务θ′删除，即计算更新业务集合后所需的基带资源数：

更新删除业务θ′的已等待时间信息将业务θ′存入缓存模块，等待下一时刻资源分配；

最后，更新待处理业务集合，判断系统计算资源块数目与存储资源块数目是否均大于更新后需求量，重复上述步骤(首先，然后和最后)直到M≥M′,N≥N′，完成空口传输策略与基带资源的匹配，获得实际所需基带资源总量M′及N′，最终空口传输策略 进入步骤104-3)。

步骤104-3)给各基带服务器分配基带处理任务，未分配基带处理任务的服务器进入休眠状态，具体为：

以Φ(t)表示被分配基带处理任务的服务器集合，分配方法表示为

其中，m_k,n_k分别表示第k个服务器上的可用计算资源块与存储资源块，|Φ(t)|表示被分配基带处理任务的服务器个数。上述分配策略即使得被分配基带处理任务的服务器个数最小，未被分配处理任务的服务器进入休眠状态；

步骤104-4)完成基带资源分配，各基带服务器按照前述空口传输策略对各下行业务进行相应的基带处理。

5.3本发明系统可实施的具体场景

图5-图7给出了本发明方法与系统可实施的具体场景，图5针对某运营商的TD-LTE、TD-SCDMA、GSM网络；图6针对某运营商的FDD-LTE、WCDMA、GSM网络；图7针对某运营商的FDD-LTE、CDMA2000、CDMA1X网络。

综上所述，本发明公开了一种基带集中处理架构下，在满足不同制式(LTE-A、LTE、TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA、GPRS、GSM)、不同用户、不同业务(语音、FTP、流媒体、视频)需求情况下，综合考虑下行无线空口资源(包括不同制式系统、不同小区中的空口资源，如LTE-A、LTE中的资源块RB，WCDMA、CDMA2000中的码字，GSM中的时隙)、传输方式(包括自适应调制编码AMC，单天线/多天线MIMO传输，多点协作传输技术等)与基带资源情况，基于空口传输与基带资源匹配的基带计算处理资源的动态分配方法。

在该方法中：

基带资源动态分配装置在初始化阶段，首先将基带处理中心的基带资源虚拟化为离散资源块，包括计算资源块与存储资源块；随后建立单位无线空口资源(频谱、时隙、码字)下不同下行传输方案组合(调制编码方式、单/多天线发送方式)与相应基带资源使用量的映射表——空口-基带资源映射表，并存储于系统中以备查询与调用；

在系统运行过程中，基带资源动态分配装置首先对当前时刻到达基带集中处理中心的不同业务相关信息进行提取，记录业务服务质量要求QoS(包括传输速率需求，时延要求，传输误码率需求等)、业务所属系统制式(LTE-A、LTE、TD-SCDMA、WCDMA2000、WCDMA、GPRS、GSM)、业务所属用户、业务所属用户所属小区，同时为每个业务添加已等待时间记录信息属性；然后，分两步完成基于空口传输策略匹配的基带资源动态分配，包括：

第一步，根据不同制式系统类型，在满足当前到达所有业务需求情况下对所需无线空口资源及相应信号处理方案进行预先估计，估计的原则以所需虚拟基带资源块总数最少为目标，所需基带资源块数目通过前述空口-基带资源映射表进行计算；当不同制式系统各小区可用无线空口资源数量大于其相应业务所需资源的预估计量时，则进入第二步；否则，根据业务的时延要求与已等待时间信息，按照一定原则依次删除时延较不敏感的业务及相应的无线空口资源估计量，直到不同制式系统各小区相应业务所需资源估计量小于实际可用资源量，进入第二步；被删除的业务进入缓存模块进行等待，并更新相应已等待时间信息，等待下一时刻资源分配；

第二步，根据基带处理中心的基带资源情况，执行无线空口传输与基带资源匹配，即当空闲基带资源块数量(包括计算资源与存储资源)大于第一阶段中得到的无线空口传输方案所对应的基带资源量时，则直接进行相应的基带资源分配及无线空口传输；否则，根据业务的时延要求与已等待时间信息，按照一定原则依次删除时延较不敏感的业务，直到所需基带资源量小于当前空前基带资源量，最后决策最终基带资源分配方案，以及对应的无线空口资源分配方案及传输方案；删除的业务进入缓存队列进行等待，并更新相应已等待时间信息，等待下一时刻资源分配。

通过该方法可以有效实现无线空口传输与基带资源的匹配，提高大规模基带处理中心的基带处理服务器利用率、能效与空间利用率。

经过调研，目前鲜有相关问题的技术研究成果。提供一种适用于大规模基带处理中心的下行的基带处理资源动态分配方法与系统，保证下行业务接待处理的同时，实现无线空口传输策略与基带资源的匹配优化，提高大规模基带处理中心的基带处理资源利用率、基带中心能效与空间利用率。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于基带集中处理架构的动态资源分配方法，所述方法包含：

将基带资源离散化为若干可调用的资源块，并建立可调用资源块与各种制式的通信方式的空口传输策略之间的对应关系；所述空口传输策略为：将某种调制编码方式与单/多天线发送方式组合；

提取待处理业务的属性，并根据可用无线信道及最小化利用基带资源量的原则估计无线信道需求量及各无线信道对应的空口传输策略，进而基于资源块与空口传输策略之间的对应关系为待处理业务分配资源块；

其中，所述通信方式的制式包含：LTE，且通信方式的制式唯一对应一种无线信道类型。

2.根据权利要求1所述的基于基带集中处理架构的动态资源分配方法，所述方法具体包含：

步骤101)对基带处理中心的基带资源进行虚拟化处理，进而得到若干离散资源块；

针对各种制式系统，建立一条无线信道下的各种空口传输策略与各空口传输策略所使用的离散资源块之间的映射表，得到“空口-离散资源块映射表”；

其中，所述离散资源块的类型包含：计算资源块和存储资源块，且各离散资源块为基带资源分配的最小单元；所述空口传输策略为：将某种调制编码方式与单/多天线发送方式组合；

步骤102)提取并记录当前时刻到达基带处理中心的所有业务的各项属性；

其中，所述属性包含：业务服务质量要求QoS、业务所属系统制式、业务所属用户和业务所属用户所属小区；

步骤103)根据可用无线信道及最小化利用基带资源量的原则：

首先，预估计当前时刻到达基带处理中心的各业务所需的无线信道的数量，然后，预估计各无线信道的空口传输策略；

其中，当预估计的无线信道的数量大于可用无线信道的数量时，将某些业务进行缓存，等待下一时刻的基带资源分配；

步骤104)基于上述两个预估计结果，根据可用的无线信道及基带处理中心当前时刻可用的空闲资源块进行资源的动态分配，实现无线空口传输策略与基带资源的匹配；

其中，经过步骤104)后未获得离散资源块的业务将被缓存，进而等待下一时刻的基带资源分配。

3.根据权利要求2所述的基于基带集中处理架构的动态资源分配方法，其特征在于，所述步骤101)进一步包含：

步骤101-1)用于对基带处理中心的基带资源进行虚拟化处理，进而得到若干离散资源块；其中，所述离散资源块的类型包含：计算资源块和存储资源块，且各离散资源块为基带资源分配的最小单元；

其中，计算资源块的度量单位为：a次/秒，存储资源块度量单位为b字节，将整个基带处理中心的基带资源的计算资源块总数设置为M，存储资源块总数为N；

步骤101-2)将某一条无线信道下的某种空口传输策略与该空口传输策略所需的离散资源块之间的映射关系式设定为：

通过如下公式确定某种下行传输策略条件下所需的计算资源块数目m和存储资源块数量n的具体数量：

其中，

m为所需的计算资源块数量；n为所需的存储资源块的数量；i∈Ι表征业务对应的系统制式，且Ι为可支持的系统制式集合，i唯一确定相应的信道的类型；ε_i表征系统制式i特有的下行信号多址方式；κ_i∈K_i表征所采用的基带调制编码方式，K_i为在系统制式i中可使用的基带调制编码方式集合；表征所采用的信道编码，H_i表征系统制式i中可用的信道编码方案；表征采用的空域信号发送方案，Θ_i表征系统制式i所支持的空域信号发送方案；

及分别表征各类别信号处理所需的计算资源块与存储资源块数目，与分别表示由联合算法优化导致的计算资源及存储资源的优化增益，Δm_i与Δn_i分别表示制式i下各信道上基带处理所必须的常量基带计算资源量及存储资源量。

4.根据权利要求3所述的基于基带集中处理架构的动态资源分配方法，其特征在于，所述步骤102)进一步包含：

步骤102-1)提取并记录当前时刻到达的各业务的属性信息，针对某个业务θ的属性信息表达式为：

θ＝(i,c_i,u_i,R_θ,D_θ,e_θ,τ_θ(t),...)

其中，i为业务θ所属的系统制式；

“c_i∈C_i”表征业务θ所属的RRU，且C_i为当前系统所覆盖制式i的RRU集合；

表征业务θ所属用户，且为制式i系统中第c_i射频拉远单元RRU所服务的用户集合；

R_θ，D_θ及e_θ分别表示业务θ的传输速率需求，最大可允许延迟及最大误码率限制；

τ_θ(t)表示t时刻时业务θ的已等待时间，对于在时刻t达到的业务：τ_θ(t)＝0；

步骤102-2)提取在上一时刻进入缓存的等待基带资源分配的业务的属性信息；

其中，将当前时刻到达的各业务和从缓存中等待分配基带资源的业务的总和记为Ω(t)。

5.根据权利要求4所述的基于基带集中处理架构的动态资源分配方法，其特征在于，所述步骤103)进一步包含：

步骤103-1)根据业务属性确定各业务所需的无线信道数及空口传输策略可行域；

步骤103-2)根据可行域以最小化基带离散资源块数量为原则对各业务进行无线信道数量及空口传输策略预估计；

步骤103-3)根据各业务的无线信道数及空口传输策略预估计，计算各RRU所需无线信道数量及总发射功率；

根据计算结果判断各RRU可用无线信道数及发射功率是否均大于需求量，如果大于，则进入步骤103-5)；否则进入步骤103-4)；

步骤103-4)

首先，根据业务时延信息，按照一定优先级原则，从待处理业务集合中删除允许等待下一时刻分配资源的业务；

然后，更新删除业务的等待时间，将该业务存入缓存；

最后，更新待处理业务集合，判断各RRU可用无线信道数及发射功率是否均大于更新后的需求量，如果大于，则进入步骤103-5)；否则重复执行步骤103-4)包含的上述3个子步骤，直到各RRU可用无线信道数及发射功率均大于更新后剩余各待处理业务对信道和功率的需求量；

步骤103-5)输出待处理业务集合与各业务对应的空口传输策略。

6.根据权利要求5所述的基于基带集中处理架构的动态资源分配方法，其特征在于，所述步骤104)进一步包含：

步骤104-1)根据步骤103-5)中输出的待处理业务集合，及各待处理业务所需的无线信道数及空口传输策略的预估计，计算所需的计算资源块与存储资源块数；

判断计算资源块数目与存储资源块总数目是否均大于所有待处理业务的需求量，如果大于，则进入步骤104-3)；否则进入步骤104-2)；

步骤104-2)

首先，根据业务时延信息，按照一定优先级原则，从待处理业务集合中删除允许等待下一时刻分配资源的业务；

然后，更新删除业务的等待时间，将该业务存入缓存；

最后，更新待处理业务集合，判断系统计算资源块数目与存储资源块数目是否均大于更新后需求量，如果均大于，则进入步骤104-3)；否则返回步骤104-2)包含的上述3个子步骤，直至剩余的各待处理业务的存储资源块及计算资源块总数小于等于能够提供的存储资源块及计算资源块总数；

步骤104-3)给各基带服务器分配基带处理任务，未分配基带处理任务的服务器进入休眠状态；

步骤104-4)各基带服务按照空口传输策略进行基带处理。

7.一种基于基带集中处理架构的动态资源分配系统，其特征在于，所述系统包含：

系统初始化模块，用于：

对基带处理中心的基带资源进行虚拟化处理，进而得到若干离散资源块；其中，所述离散资源块的类型包含：计算资源块和存储资源块，且各离散资源块为基带资源分配的最小单元；

针对各种制式系统，建立一条无线信道下的各种空口传输策略与各空口传输策略所使用的离散资源块之间的映射表，得到“空口-离散资源块映射表”；其中，所述空口传输策略为：将某种调制编码方式与单/多天线发送方式组合；

资源分配模块，用于：

提取并记录当前时刻到达基带处理中心的所有业务的各项属性；其中，所述属性包含：业务服务质量要求QoS、业务所属系统制式、业务所属用户和业务所属用户所属小区；

预估计到达基带处理中心的所有业务的无线信道需求及对应于每个无线信道的空口传输策略；

无线空口传输策略与基带资源匹配优化，分配基带资源；

其中，针对没有分配得到无线信道或基带资源的业务需更新时延信息，并存入缓冲区等待下一时刻分配无线信道和基带资源。

8.根据权利要求7所述的基于基带集中处理架构的动态资源分配系统，其特征在于，所述系统初始化模块进一步包含：

基带资源离散化子模块，用于对基带处理中心的基带资源进行虚拟化处理，进而得到若干离散资源块；其中，所述离散资源块的类型包含：计算资源块和存储资源块，且各离散资源块为基带资源分配的最小单元；和

空口-离散资源块映射表获取子模块，用于针对各种制式系统，建立一条无线信道下的各种空口传输策略与各下行传输策略所使用的离散资源块之间的映射表，得到“空口-离散资源块映射表”；其中，所述下行传输策略为：将某种调制编码方式与单/多天线发送方式组合。

9.根据权利要求7所述的基于基带集中处理架构的动态资源分配系统，其特征在于，所述资源分配模块进一步包含：

提取子模块，用于提取并记录当前时刻到达基带处理中心的所有业务的各项属性；其中，所述属性包含：业务服务质量要求QoS、业务所属系统制式、业务所属用户和业务所属用户所属小区；预估计子模块，用于预估计当前时刻到达基带处理中心的所有业务中每个业务的无线信道需求及对应于每个无线信道的空口传输策略；

其中，所述预估计子模块还用于：当所有业务需要的无线信道的总数量大于能够提供的无线信道总数量时，将优先级较低的业务进行缓存，进而等待下一时刻分配无线信道资源；

匹配优化子模块，用于将经过预估计子模块处理的剩余业务对应的无线空口传输策略与基带处理中心的基带资源匹配优化，为各业务分配基带资源；

所述预估计子模块进一步包含：

第一处理单元，用于根据业务属性确定各业务所需的无线信道数及空口传输策略可行域；

空口传输策略预估计单元，用于根据可行域以最小化基带离散资源块数量为原则对各业务进行无线信道数量及空口传输策略预估计；

处理单元，用于根据各业务的无线信道数及空口传输策略预估计，计算各RRU所需无线信道数量及总发射功率；

根据计算结果判断各RRU可用无线信道数及发射功率是否均大于需求量，如果大于，则启动输出单元；否则启动第一删除更新业务单元；

第一删除更新业务单元，用于：

首先，根据业务时延信息，按照一定优先级原则，从待处理业务集合中删除允许等待下一时刻分配资源的业务；

然后，更新删除业务的等待时间，将该业务存入缓存；

最后，更新待处理业务集合，判断各RRU可用无线信道数及发射功率是否均大于更新后的需求量，如果大于，则启动输出单元；否则重复执行第一删除更新业务单元包含的上述3个子步骤，直到各RRU可用无线信道数及发射功率均大于更新后剩余各待处理业务对信道和功率的需求量；

输出单元，用于输出待处理业务集合与各业务对应的空口传输策略。

10.根据权利要求9所述的基于基带集中处理架构的动态资源分配系统，其特征在于，所述匹配优化子模块进一步包含：

基带资源计算及判决单元，用于根据输出单元输出的待处理业务集合，及各待处理业务所需的无线信道数及空口传输策略的预估计，计算所需的计算资源块与存储资源块数；并判断计算资源块数目与存储资源块总数目是否均大于所有待处理业务的需求量，如果大于，则启动分配处理单元；否则启动第二删除更新业务单元；

第二删除更新业务单元，用于执行下面3个子步骤：

首先，根据业务时延信息，按照一定优先级原则，从待处理业务集合中删除允许等待下一时刻分配资源的业务；

然后，更新删除业务的等待时间，将该业务存入缓存；

最后，更新待处理业务集合，判断系统计算资源块数目与存储资源块数目是否均大于更新后需求量，如果均大于，则

进入分配处理单元；否则返回上述的3个子步骤，直至剩余的各待处理业务的存储资源块及计算资源块总数小于等于能够提供的存储资源块及计算资源块总数；

分配处理单元，用于给各基带服务器分配基带处理任务，未分配基带处理任务的服务器进入休眠状态；

基带处理单元，用于采用基带服务器将各基带服务按照空口传输策略进行基带处理。