CN106507389A - 一种无线网络的优化设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对无线网络中的资源管理与业务调度之间难以实现统一规划管理问题，通过建立网关优化部署模型和建立多业务到达的概率与服务分布联合分布模型，实现无线网络资源与业务调度之间的动态自适应能力。

Description

一种无线网络的优化设计方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及业务调度，以及优化理论。

背景技术

信息通信技术的快速发展快速改变着人们的生活方式,特别是无线通信技术,在摆脱有线通信束缚的同时,其终端设备因贴近生活也日益受到人们的青睐,己成为现代人生活中不可或缺的工具，无线通信系统中资源的概念非常广泛,既可是时间资源、空间资源、编码资源、频谱资源、功率资源等"不可见"的资源,也可是基站资源、天线资源等"可见"资源。面对如此众多的资源,如何管理这些资源也就成为了头等大事。移动通信系统通过无线资源管理来管理移动通信中的无线资源。在移动通信系统中,频谱资源、功率资源等大部分无线资源是受限的,因此如何有效的提高资源利用率从而提升用户的业务体验、保障多业务QoS、平衡网络负载是无线资源优化的核心需求。无线网络优化设计的研究内容涵盖两个方面:资源分配优化与调度优化。

由于现有技术只针对一维或者二维无线资源进行优化,因此有必要针对网关资源与业务调度进行联合优化,对多业务用户进行资源调度,有效提升无线网络中的网络容量和用户业务体验,降低能耗,无线多模网关组网示意图如图1所示。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：通过建立网关优化部署模型和建立多业务到达的概率与服务分布联合分布模型，实现无线网络资源与业务调度之间的动态自适应能力。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案包括以下步骤，如图2所示：

A、建立网关优化部署模型；

B、建立多业务到达概率与服务分布联合规划模型；

C、获取网络的物理性能参数。

所述步骤A中，网关优化部署模型具体为：网关优化部署模型具体为：其中e为逻辑链路，h为节点标识，H＝{h₁,...,h_n}为网络中的源节点集合，x_e,h为从节点h至网关i经过逻辑链路e的流量，Cap_e为逻辑链路e的容量，Cap_h为节点h的容量，Capi为网关i的容量，wh为节点h的业务需求，y_i为网关的数目，G为包含最大业务流的边的连通图，E(G)为G的逻辑链路集合，I为网关集合，h′为h的备用节点，v为目的节点，(h,v)为h至v之间的逻辑链路。

Minimize∑_i∈xy_i

所述步骤B中，具体为：采用polya为业务到达模型，业务分布为pareto模型，采用polya/D/1服务模型，业务流j的到达概率为其中t为时间间隔，到达的业务流均值为λt，到达的业务流方差为λt(1+βλt)，n个数据包在服务时间τ内到达的概率为λ为业务流的到达速率，β为调节系数，如图3所示。

所述步骤C中，统计时延和丢包率参数获取机制为：a.进行初始化设置；b.通过ICMP协议获得节点处于上行链路状态时的网络物理接口信息；c.判断网络物理接口是否为期望的接口，若是则转至子步骤b，反之则转至子步骤d；d.对期望的IP地址判断其是否能ping通，若是则转至子步骤e，反之则转至子步骤b；e.存储相应物理接口时延和丢包率信息；f.进行业务流重定向并保存该物理接口时延和丢包率信息，将获得的物理性能参数用于修正步骤B中的业务流到达概率。

附图说明

图1无线多模网关组网示意图

图2无线网络的优化设计流程示意图

图3观测时间间隔τ内的数据包到达状态转移示意图

具体实施方式

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

第一步，建立网关优化部署模型，具体为：其中e为逻辑链路，h为节点标识，H＝{h₁,...,h_n}为网络中的源节点集合，x_e,h为从节点h至网关i经过逻辑链路e的流量，Cap_e为逻辑链路e的容量，Cap_h为节点h的容量，Cap_i为网关i的容量，wh为节点h的业务需求，y_i为网关的数目，G为包含最大业务流的边的连通图，E(G)为G的逻辑链路集合，I为网关集合，h′为h的备用节点，v为目的节点，(h,v)为h至v之间的逻辑链路。

Minimize∑_i∈xy_i

第二步，建立多业务到达的概率与服务分布联合分布模型，具体为：采用polya为业务到达模型，业务分布为pareto模型，采用polya/D/1服务模型，业务流j的到达概率为其中t为时间间隔，到达的业务流均值为λt，到达的业务流方差为λt(1+βλt)，n个数据包在服务时间τ内到达的概率为λ为业务流的到达速率，β为调节系数。

第三步，获取网络的物理性能参数，具体为：统计时延和丢包率参数获取机制为：a.进行初始化设置；b.通过ICMP协议获得节点处于上行链路状态时的网络物理接口信息；c.判断网络物理接口是否为期望的接口，若是则转至子步骤b，反之则转至子步骤d；d.对期望的IP地址判断其是否能ping通，若是则转至子步骤e，反之则转至子步骤b；e.存储相应物理接口时延和丢包率信息；f.进行业务流重定向并保存该物理接口时延和丢包率信息，将获得的物理性能参数用于修正步骤B中的业务流到达概率。

本发明提出了一种无线网络的优化设计方法，通过建立网关优化部署模型和建立多业务到达的概率与服务分布联合分布模型，实现无线网络资源与业务调度之间的动态自适应能力。

Claims (4)

1.一种无线网络的优化设计方法，通过建立网关优化部署模型和多业务到达概率与服务分布联合规划模型，实现无线网络资源管理与业务调度之间的动态自适应能力，包括如下步骤：

A、建立网关优化部署模型；

B、建立多业务到达概率与服务分布联合规划模型；

C、获取网络的物理性能参数。

2.根据权利要求1的方法，对于所述步骤A其特征在于：网关优化部署模型具体为：其中e为逻辑链路，h为节点标识，H＝{h₁,...,h_n}为网络中的源节点集合，x_e,h为从节点h至网关i经过逻辑链路e的流量，Cap_e为逻辑链路e的容量，Cap_h为节点h的容量，Cap_i为网关i的容量，wh为节点h的业务需求，y_i为网关的数目，G为包含最大业务流的边的连通图，E(G)为G的逻辑链路集合，I为网关集合，h′为h的备用节点，v为目的节点，(h,v)为h至v之间的逻辑链路，Minimize∑_i∈xy_i

$\begin{array}{ccccc}Subject& {\mathrm{\Σ}}_{e=(v,h^{\′})}& x_{e,h}={\mathrm{\Σ}}_{e=(h^{\′},v)}{x}_{e,h}& \∀h,h^{\′}\∈H,& h^{\′}\≠h\end{array}$

$\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Σ}}_{e=(h,v)}& x_{e,h}\≥wh& \∀h\∈H\end{array}$

$\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Σ}}_{e=(v,h)}& x_{e,h}=0& \∀h\∈H\end{array}$

$\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Σ}}_h& x_{e,h}\≤{\mathrm{Cap}}_e& \∀e\∈E\left(G\right)\end{array}$

$\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Σ}}_{h^{\′},e=(v,h)}& x_{e,h^{\′}}\≤{\mathrm{Cap}}_h& \∀h\∈H\end{array}$

$\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Σ}}_{h^{\′},e=(v,i)}& x_{e,h^{\′}}\≤{\mathrm{Cap}}_i{y}_i& \∀i\∈I\end{array}$

$\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Σ}}_{e=(v,i)}& x_{e,h}\≤wh{y}_i& \∀i\∈I,h\∈H\end{array}$

$\begin{array}{cc}{x}_{e,h}\≥0& \∀e\∈E\left(G\right),h\∈H\end{array}$

$\begin{array}{cc}{y}_i\∈\{0,1,2,\mathrm{...}\}& \∀i\∈I\end{array}.$

3.根据权利要求1的方法，对于所述步骤B其特征在于：具体为：采用polya为业务到达模型，业务分布为pareto模型，采用polya/D/1服务模型，业务流j的到达概率为其中t为时间间隔，到达的业务流均值为λt，到达的业务流方差为λt(1+βλt)，n个数据包在服务时间τ内到达的概率为λ为业务流的到达速率，β为调节系数。

4.根据权利要求1的方法，对于所述步骤C其特征在于：统计时延和丢包率参数获取机制为：a.进行初始化设置；b.通过ICMP协议获得节点处于上行链路状态时的网络物理接口信息；c.判断网络物理接口是否为期望的接口，若是则转至子步骤b，反之则转至子步骤d；d.对期望的IP地址判断其是否能ping通，若是则转至子步骤e，反之则转至子步骤b；e.存储相应物理接口时延和丢包率信息；f.进行业务流重定向并保存该物理接口时延和丢包率信息，将获得的物理性能参数用于修正步骤B中的业务流到达概率，ICMP为Internet控制报文协议。