CN107306203A - 一种基于虚拟网络的资源调度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种基于虚拟网络的资源调度的方法及装置，该方法包括：按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止；所述进行资源分配包括：按照指定条件为所选的虚拟网络选择一个资源块进行分配。本方案可以对虚拟网络进行合理的资源分配，提高资源利用率并满足每个虚拟网络实际需求。

Description

一种基于虚拟网络的资源调度的方法及装置

技术领域

本申请涉及但不限于无线通信领域，尤指一种LTE场景中基于虚拟网络(virtualnetwork，简称VN)的资源调度的方法及装置。

背景技术

现如今，通信技术正在飞速发展。在这个发展过程中，有许多已有技术正在被改进、完善，以适应新的通信环境与框架，还有许多新的技术被提出，以进一步满足人们对于通信质量、速率等方面的需求。在无线网络领域，虚拟化技术与无线网络相结合在近年来成为了一个研究热点。

虚拟化技术并不是一个新鲜的词汇，在计算机领域中，虚拟内存、虚拟操作系统等概念早已出现。随着互联网的发展，又出现了网络虚拟化技术，其旨在满足复杂多样的网络需求，改善互联网架构，同时更好地对网络新技术进行实践与检验。通过网络虚拟化，人们可以在一个共享的物理网络资源上创建多个虚拟网络，并对每个虚拟网络进行独立地运作与管理。

无线网络虚拟化是近年来的一个新兴研究热点，它将网络的基础设施与网络所提供的服务相分离，不同的服务可以在同一个基础设施上共存，即属于一个或多个供应者的物理基础设施可以在多个服务提供者(service provider，简称SP)间被共享。通过对无线网络虚拟化技术的应用，可以提升网络的灵活性、资源利用率，同时由于网络可编程性的提升，便于服务提供者提供更具特色的服务。另外，该技术可为通信新技术的测试与实施提供更好的实验环境。

目前，对于基站资源的调度算法已经有了许多研究，比较经典的调度算法有轮询算法、最大载干比算法、比例公平算法等。随着基站虚拟网络的建立，目前关于如何具体为基站内虚拟网络合理分配资源及分配多少资源的研究并不多。

发明内容

本发明实施例提供一种基于虚拟网络的资源调度的方法及装置，以对虚拟网络进行合理的资源分配，提高资源利用率并满足每个虚拟网络实际需求。

本发明实施例提供了一种基于虚拟网络的资源调度的方法，包括：

按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止；

所述进行资源分配包括：按照指定条件为所选的虚拟网络选择一个资源块进行分配。

可选地，所述按照指定条件为所选的虚拟网络选择资源块进行分配，包括：

检测出所选的虚拟网络中最大的用户i；

选择所述用户i对应的资源块进行分配，其中，

R_i，n表示所述用户i在编号为n的资源块上的当前速率，R_i，平均表示所述用户i的平均速率。

可选地，所述按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止的过程中，包括：

当资源分配持续时间达到指定时间时，对满足预设条件的虚拟网络所拥有的资源块数进行调整。

可选地，所述对满足预设条件的虚拟网络所拥有的资源块数进行调整，包括：

计算每个虚拟网络的p_x与q_x值，其中，R_A，x表示第x个虚拟网络的平均速率，R_D，x第x个虚拟网络的需求速率，N_x为第x个虚拟网络所占有的资源块数；

判断是否所有p_x值均大于等于1，或所有q_x值均小于等于1，如不是，则进行动态调整，包括以下步骤：

获取p_x值最小的相应虚拟网络的编号x_min，q_x值最大的相应虚拟网络的编号x_max，

如q_{x_max}>1且p_{x_min}<1，则令N_{x_min}＝N_{x_min}+1，N_{x_max}＝N_{x_max}-1，p_{x_max}＝q_{x_max}，然后重新进行所述动态调整。

本发明实施例提供一种基于虚拟网络的资源调度的装置，

选择模块，用于按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止；

分配模块，用于进行资源分配包括：按照指定条件为所选的虚拟网络选择一个资源块进行分配。

可选地，所述分配模块包括：

检测单元，用于检测出所选的虚拟网络中最大的用户i；

分配单元，用于选择所述用户i对应的资源块进行分配，其中，

R_i，n表示所述用户i在编号为n的资源块上的当前速率，R_i，平均表示所述用户i的平均速率。

可选地，本实施例的装置还包括：调整模块，用于在所述选择模块按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止的过程中，当资源分配持续时间达到指定时间时，对满足预设条件的虚拟网络所拥有的资源块数进行调整。

可选地，所述调整模块包括：

计算单元，用于计算每个虚拟网络的p_x与q_x值，其中， R_A，x表示第x个虚拟网络的平均速率，R_D，x第x个虚拟网络的需求速率，N_x为第x个虚拟网络所占有的资源块数；

判断单元，用于判断是否所有p_x值均大于等于1，或所有q_x值均小于等于1；

调整单元，用于在所述判断模块判断为不是的情况下，则进行动态调整，包括以下步骤：获取p_x值最小的相应虚拟网络的编号x_min，q_x值最大的相应虚拟网络的编号x_max，如q_{x_max}>1且p_{x_mim}<1，则令N_{x_min}＝N_{x_min}+1，N_{x_max}＝N_{x_max}-1，p_{x_max}＝q_{x_max}，然后重新进行所述动态调整。

综上，本发明实施例提供一种基于虚拟网络的资源调度的方法及装置，可以对虚拟网络进行合理的资源分配，提高资源利用率并满足每个虚拟网络实际需求。

附图说明

图1为本发明实施例的一种基于虚拟网络的资源调度的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种总体流程图；

图3为本发明实施例提供的一种虚拟网络频带占用的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基础分配阶段的方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种动态调整阶段的流程图；

图6为本发明实施例的一种基于虚拟网络的资源调度的装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在基站虚拟化中，一个基站可以通过划分频带资源来建立多个虚拟网络(VirtualNetwork，简称VN)。本申请针对基站建立多个虚拟网络的资源分配问题，提出了一种基于虚拟网络的资源调度的方法。该方法分为基础分配阶段和动态调整阶段。

图1为本发明实施例的一种基于虚拟网络的资源调度的方法的流程图，如图1所示，本实施例的方法包括：

步骤S11、按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止；

步骤S12、所述进行资源分配包括：按照指定条件为所选的虚拟网络选择一个资源块进行分配。

本实施例的方法为基础分配阶段，完成的是为用户分配相关资源的任务。在基础分配阶段，调度器已知所需建立的虚拟网络个数，同时已确定每个虚拟网络最初拥有的RB(Resource Block，资源块)数目。各个虚拟网络拥有的RB数目之和等于系统分配给虚拟网络的总RB数目N。

在分配过程中，本方案按照轮询方式选择需要分配资源的VN。可选地，被选中的VN根据比例公平改进后的方式选择一个RB来服务其内的一个用户，然后再选择下一个需要分配资源的VN。反复执行此操作，直到所有VN分配完成。

例如：若有3个VN，在基础分配阶段中，一开始为VN 1的用户分配一个RB，这一个用户及对应的RB是根据的最大值来确定的，其中用户i属于VN1。在为第一个虚拟网络完成了一个RB的分配后，再对VN2这样分配一个RB，再为VN3分配一个RB。这一个循环完成之后，再接着对VN1分配一个RB，然后再对VN2、VN3进行分配……。基础分配阶段完成了对虚拟网络的具体资源分配，这一步骤将N个RB全部分配完毕。

为了满足各个VN的QoS(Quality of Service，服务质量)需求，本申请又加入动态调整的思想。即根据每个VNx的当前平均速率状况，调整每次分配时将被分配的RB数N_x，以达到满足不同VN中速率需求的目的。

在步骤S11，所述按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止的过程中，包括：

当资源分配持续时间达到指定时间时，对满足预设条件的虚拟网络所拥有的资源块数进行调整。

在本实施例中，基站将一部分资源用于虚拟网络的建立，即将这些资源分配给X个虚拟网络，之后根据不同虚拟网络的网络需求对它们各自占用的资源进行了动态的调整。下面将结合附图和实施例对本申请的流程进行详细说明，但以下说明并不造成对本申请的任何不当限定。

图2为本发明实施例提供的一种总体流程图：

该发明的总体流程共有两个主要部分，第一个部分是基础分配阶段，第二个部分是动态调整阶段。

步骤S101：基础分配阶段。

在该阶段中，将根据虚拟网络个数及每个虚拟网络占用的RB数来对资源进行合理分配。

步骤S102：统计时间是否累积到T。如未累积到T，转向步骤101，如累积到T，则转向步骤103；

基础分配阶段完成了对虚拟网络的具体资源分配，而动态调整阶段完成的是对每个虚拟网络应该在基础阶段被分配多少个RB的调整。这里的时间T相当于一个动态调整的周期值，比如10个TTI(Transmission Time Interval，发送时间间隔)或者100个TTI等。举个例子：如果T是100个TTI，若每个TTI完成一次基础分配过程，当进行了100个TTI时，会执行一次动态调整过程，该过程旨在完成对每个虚拟网络应该在基础阶段被分配多少个RB的调整。

基础分配过程在每一轮RB分配时都会使用，而动态调整阶段则不一定，通过调节T，可以达到调节更新频率的目的。

步骤S103：当达到设定的T时，累积时间清零，然后转向步骤S104。

步骤S104：动态调整阶段。动态调整完后，如先前的基础分配阶段还有可用的资源块未被分配，则转向步骤101，继续进行基础分配，该阶段将更新S101基础分配中将使用的N_x参数，并重新开始计时；如先前的基础分配阶段所有可用的资源块均已被分配，则进行下一个调度周期的资源分配，转向步骤101。

在该阶段中，将比较每个VN中实际的用户平均速率与需求平均速率的差距，旨在将用户QoS较好的虚拟网络占用的RB资源转移给性能不佳的虚拟网络，即在保证被转出资源的虚拟网络较好性能的前提下，增加性能较差虚拟网络VN_x的RB占用数目，从而达到动态调整且合理分配资源的目的。

图3为本发明实施例提供的一种虚拟网络频带占用的示意图：

在该实施例中，基站的资源有一部分用于非虚拟网络，而另一部分用于虚拟网络的建立，在图中分别表示为非虚拟网络资源和可分配RB资源。

如图所示，在可分配RB资源中，基站共服务了三个虚拟网络，分别为VN1、VN2、VN3，这三个虚拟网络各占用一定数量的RB，而三个虚拟网络占用的总RB数目一定。

图4为本发明实施例提供的一种基础分配阶段的方法的流程图，如图4所示，本实施例的方法包括如下步骤：

步骤S301：该步骤为资源分配的初始化过程，需要确定要建立的VN个数X、每个VN在本轮分配应占有的RB数目N_x，以及系统总的用于虚拟网络的可分配RB数目N。集合A＝{1，2，…，X}，表示VN的编号集合；B为空集，表示已分配完N_x个RB的VN集合；集合C＝{1，2，…，N}，表示系统中可分配RB的编号集合。

步骤S302：选择VN_x进行下面的资源分配，选择规则为：选择A中最小的编号值x，并将x从A中剔除

步骤S303：搜索检测出步骤302确定的VN_x中最大的用户i及其对应的RB编号n，使该RB服务该用户，并将上述RB编号n从集合C中剔除。

其中，i为VN_x中用户编号，n为可用于分配的RB编号，R_i，n表示用户i在编号为n的RB上的当前速率，R_i，平均表示用户i的平均速率。

步骤S304：判断可分配RB集合C是否为空集，若为空集，分配完毕，否则执行步骤305。

步骤S305：更新B集合，其中B集合表示已经分配完毕的VN编号，即某个VN分配完毕，则将该VN编号加入B集合内。

步骤S306：判断VN是否分配完毕，如果VN全部分配完毕，即B集合为B＝{1，2，…，X}，则跳至步骤S309，否则执行步骤307。

步骤S307：判断A是否是空集，如果是空集，说明集合A内全部编号在该轮均分配过，执行步骤308，否则执行S302。

步骤S308：更新A集合，对A重新赋值，即A为A＝{1，2，…，X}-B，旨在不对已分配完的B中VN再进行分配。再重新执行步骤302。

举个例子：如果有3个VN，基础分配方式是为VN1分配一个RB，然后为VN2分配一个RB，然后VN3，再VN1、VN2、VN3、VN1、VN2、VN3、VN1、VN2、VN3、VN1、VN2、VN3……集合A的变化可表述为A：{1，2，3}、分配1、{2，3}、分配2、{3}、分配3、空集、重赋值、{1，2，3}、分配1、{2，3}、分配2、{3}、分配3、空集、重赋值……。

基础分配阶段会将总共N个RB分配给这3个虚拟网络。

当然，这其中还要考虑排除RB分配够了的虚拟网络，集合B完成的就是这个功能。

当A为空集的时候，308执行的是对A的重新赋值，如果B为空集，那么A在308中就重新变为A＝{1，2，3}。即再对VN1、VN2、VN3进行分配。如果B比如有一个已分配完的网络VN2，那么A会在308中被赋值为A＝{1，3}，也就是系统会在VN1、VN3之间进行接下来的分配。

步骤S309：分配完毕。

根据预先设定的每个VN_x占有的RB数目N_x，基础分配方法可以较公平合理地分配资源、调度用户。然而，N_x数目的固定会导致每个VN的用户实际QoS不一定满足需求的情况。

因此，在执行基础分配的基础上，为了满足各个VN的QoS需求，本申请又加入了动态调整的思想。通过算法对基础分配中步骤301中的N_x值做调整，即调整每个VN_x占用的RB数目，从而达到调节VN内用户QoS的目的。

图5为本发明实施例提供的一种动态调整阶段的流程图，如图5所示，包括以下步骤：

步骤S401：计算每个虚拟网络的p_x与q_x值。

本实施例中，令R_A，x与R_D，x分别表示VN_x的平均速率与需求速率。描述了VN_x的需求满足度。由于R_A，x与VN_x所分配的频带资源宽度近似存在线性关系，所以令描述了VN_x在减少一个所拥有RB的情况下新的估计值p_x。x_min表示p_x值最小的相应虚拟网络编号，而x_max表示q_x值最大的相应虚拟网络编号。

步骤S402:判断是否所有p_x值均大于等于1或所有q_x值均小于等于1。如果成立，则由于不需要进行调整，调整结束，即执行S407。否则，执行S403。

步骤S403：根据p_x与q_x值获取虚拟网络编号x_min与x_max。

此步骤为的是选择速率满足度最低的虚拟网络x_min与减少一个RB后速率满足度最高的虚拟网络x_max。

步骤S404：如果q_{x_max}>1且p_{x_min}<1，则执行S405，否则算法结束，即执行S407。

该步骤确保了调整是将满足需求的虚拟网络的资源提供给不满足需求的虚拟网络。

步骤S405：更新参数。使N_{x_min}＝N_{x_min}+1，N_{x_max}＝N_{x_max}-1。p_{x_max}＝q_{x_max}。

步骤S406：重新获取虚拟网络编号x_min与x_max，并返回执行S404。

步骤S407：调整算法结束。

图5中的算法可以完成对虚拟网络占用RB数目的动态调整，旨在将用户速率满足度较好的虚拟网络占用的RB资源转移给性能不佳的虚拟网络，即在保证被转出资源的虚拟网络较好性能的前提下，增加性能较差虚拟网络VN_x的RB占用数目，从而达到动态调整且合理分配资源的目的。

图6为本发明实施例的一种基于虚拟网络的资源调度的装置的示意图，如图6所示，本实施例的装置包括：

选择模块，用于按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止；

分配模块，用于进行资源分配,包括：按照指定条件为所选的虚拟网络选择一个资源块进行分配。

其中，所述分配模块包括：

检测单元，用于检测出所选的虚拟网络中最大的用户i；

分配单元，用于选择所述用户i对应的资源块进行分配，其中，

R_i，n表示所述用户i在编号为n的资源块上的当前速率，R_i，平均表示所述用户i的平均速率。

在一可选实施例中，所述装置还可以包括：

调整模块，用于在所述选择模块按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止的过程中，当资源分配持续时间达到指定时间时，对满足预设条件的虚拟网络所拥有的资源块数进行调整。

其中，所述调整模块包括：

计算单元，用于计算每个虚拟网络的p_x与q_x值，其中， R_A，x表示第x个虚拟网络的平均速率，R_D，x第x个虚拟网络的需求速率，N_x为第x个虚拟网络所占有的资源块数；

判断单元，用于判断是否所有p_x值均大于等于1，或所有q_x值均小于等于1；

调整单元，用于在所述判断模块判断为不是的情况下，则进行动态调整，包括以下步骤：获取p_x值最小的相应虚拟网络的编号x_min，q_x值最大的相应虚拟网络的编号x_max，如q_{x_max}>1且p_{x_min}<1，则令N_{x_min}＝N_{x_min}+1，N_{x_max}＝N_{x_max}-1，p_{x_max}＝q_{x_max}，然后重新进行所述动态调整。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被执行时实现所述基于虚拟网络的资源调度的方法。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于虚拟网络的资源调度的方法，包括：

按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止；

所述进行资源分配包括：按照指定条件为所选的虚拟网络选择一个资源块进行分配。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述按照指定条件为所选的虚拟网络选择资源块进行分配，包括：

检测出所选的虚拟网络中最大的用户i；

选择所述用户i对应的资源块进行分配，其中，

R_i，n表示所述用户i在编号为n的资源块上的当前速率，R_i，平均表示所述用户i的平均速率。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止的过程中，包括：

当资源分配持续时间达到指定时间时，对满足预设条件的虚拟网络所拥有的资源块数进行调整。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述对满足预设条件的虚拟网络所拥有的资源块数进行调整，包括：

计算每个虚拟网络的p_x与q_x值，其中，R_A，x表示第x个虚拟网络的平均速率，R_D，x第x个虚拟网络的需求速率，N_x为第x个虚拟网络所占有的资源块数；

判断是否所有p_x值均大于等于1，或所有q_x值均小于等于1，如不是，则进行动态调整，包括以下步骤：

获取p_x值最小的相应虚拟网络的编号x_min，q_x值最大的相应虚拟网络的编号x_max，

如q_{x_max}>1且P_{x_min}<1，则令N_{x_min}＝N_{x_min}+1，N_{x_max}＝N_{x_max}-1，p_{x_max}＝q_{x_max}，然后重新进行所述动态调整。

5.一种基于虚拟网络的资源调度的装置，其特征在于，

选择模块，用于按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止；

分配模块，用于进行资源分配包括：按照指定条件为所选的虚拟网络选择一个资源块进行分配。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述分配模块包括：

检测单元，用于检测出所选的虚拟网络中最大的用户i；

分配单元，用于选择所述用户i对应的资源块进行分配，其中，

R_i,n表示所述用户i在编号为n的资源块上的当前速率，R_i，平均表示所述用户i的平均速率。

7.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于：还包括，

调整模块，用于在所述选择模块按照轮询方式选择待分配资源的虚拟网络进行资源分配，直至所有待分配资源的虚拟网络各自可用的资源块都分配完为止的过程中，当资源分配持续时间达到指定时间时，对满足预设条件的虚拟网络所拥有的资源块数进行调整。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述调整模块包括：

计算单元，用于计算每个虚拟网络的p_x与q_x值，其中， R_A，x表示第x个虚拟网络的平均速率，R_D，x第x个虚拟网络的需求速率，N_x为第x个虚拟网络所占有的资源块数；

判断单元，用于判断是否所有p_x值均大于等于1，或所有q_x值均小于等于1；

调整单元，用于在所述判断模块判断为不是的情况下，则进行动态调整，包括以下步骤：获取p_x值最小的相应虚拟网络的编号x_min，q_x值最大的相应虚拟网络的编号x_max，如_{qx_max}>1且p_{x_min}<1，则令N_{x_min}＝N_{x_min}+1，N_{x_max}＝N_{x_max}-1，p_{x_max}＝q_{x_max}，然后重新进行所述动态调整。