CN109348486B - 一种异构无线网络资源分配方法 - Google Patents

一种异构无线网络资源分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109348486B
CN109348486B CN201811233302.8A CN201811233302A CN109348486B CN 109348486 B CN109348486 B CN 109348486B CN 201811233302 A CN201811233302 A CN 201811233302A CN 109348486 B CN109348486 B CN 109348486B
Authority
CN
China
Prior art keywords
action
wireless network
access
heterogeneous wireless
decision
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811233302.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109348486A (zh
Inventor
霍如
鄂新华
刘江
黄韬
潘恬
杨帆
谢人超
张娇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201811233302.8A priority Critical patent/CN109348486B/zh
Publication of CN109348486A publication Critical patent/CN109348486A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109348486B publication Critical patent/CN109348486B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/0231—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on communication conditions
    • H04W28/0236—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on communication conditions radio quality, e.g. interference, losses or delay
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/18—Negotiating wireless communication parameters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开一种异构无线网络资源分配方法，通过在无线网络中部署一个控制器，该控制器通过Openflow协议与数据平面的无线网络接入节点进行通信，来进一步指导服务的接入和应答。本发明主要通过观测或感知到用户需要使用哪类资源、当前接入网资源的使用等情况，由控制器根据可观测或感知到的部分当前数据平面状态来执行接入选择操作，并且要求这样的选择执行后依然满足异构无线网络的资源限制条件，通过执行这个接入选择动作，可以让用户获得一个最优的性价比，即相对便宜公道的价格获得到用户体验更优的资源。

Description

一种异构无线网络资源分配方法
技术领域
本发明属于无线网络技术本领域，尤其涉及一种异构无线网络资源分配方法。
背景技术
随着物联网、AR/VR等新兴业务应用的兴起，终端用户对于网络能够提供低时延的服务保证需求不断增加。而随着硬件技术的不断发展，缓存和计算资源可以渐渐的在无线网络底层资源中得到部署，使得上层应用可以得到更好的服务。
传统的云数据中心可以为终端用户提供强大的存储和计算服务，以集中式的方式将大规模的服务器集群部署在固定位置，然而用户如果需要使用这些云计算或者存储资源，则需要向这个固定位置的云数据中心发起请求获得服务，这就要经过骨干网传输后云端才能进行服务。但是经由骨干网传输会产生相应的传输时延，这对于新兴业务应用低时延的需求不能得到保证。
因此为了保证业务低时延的要求，目前有一种大胆的设计，核心思想是将数据中心边缘化，即将存储、计算等能力部署在网络的边缘。在异构无线网络中，网络边缘指的是异构无线网络的接入点，即移动网络的接入网基站、WiFi网络的路由器和WiMax网络的路由器。数据中心边缘化也就是在这些无线网络接入点处部署具有缓存能力和计算能力的服务器，从而，当用户需要使用计算或者存储资源时，无需再向源端云发出请求，在异构无线网络接入侧就可以得到服务。对于这种数据中心边缘化的想法，目前都还处于架构设计的阶段，关于资源分配方面并没有相关的研究和设计。而面临多种资源选择的情况下，如何分配这些异构无线网络资源成为一个值得研究的方向。
目前关于这种在无线网络边缘部署缓存能力和计算能力的研究还处于架构设计和应用的阶段，而面对不同类型的无线网络通信能力、异构部署的存储能力和计算能力还没有关于资源选择的研究和方法。尽管由于设备材料的不断提升，网络的通信带宽不断增大、服务器的处理能力不断增强、存储设备的存储空间越来越大，但是与此同时用户数量也在呈指数级的增长、各种类型的应用也层出不穷，设备材料的能力增长相对于需求量永远还都是相对有限的。因此，对于这种新型无线网络设计架构，如何更好的为用户做出资源选择、设计合理最优的资源分配方法成为新型网络研究必不可少的一部分。
发明内容
本发明主要考虑了在异构无线网络接入侧新增部署了计算资源和存储资源的情况下，如何为用户选择去接入何种无线接入网络的何种资源。如果采用不作为的方法，即按照现有仅对无线接入通信资源的选择方法，则是随机按照信号的强弱选择接入，相同的方法应用于新型的异构无线网络中，如有WiFi网络的信号最强，则会导致所有的用户都接入到WiFi网络，使用其带宽、存储和计算资源，结果就是WiFi网络服务能力供不应求，而其他异构网络的资源则处于空闲状态，极大的浪费了资源的有效利用。因此，本发明通过对底层资源的部分感知，通过软件定义的方式，来对底层资源进行统一管控，进而进行资源优化分配，使得用户的服务体验都得到很好的保证，并且保证各种异构无线网络的QoS约束条件。
本发明的有益效果如下：
1.本发明提出了在异构无线网络中通过使用集中控制器来监管异构的无线带宽资源、计算资源和存储资源，控制无线用户对于不同资源的接入，并保证用户可以以合理的价格享受更好的用户体验。
2.本发明使用一种部分可观测的决策过程来制定集中控制器做出无线用户接入决策，该种决策算法主要根据可观测或感知到的资源使用情况、用户行为分析等要素，来对不同的用户接入做出相应动作，以获得最佳收益。
3.本发明的控制器决策最终目标是用户以合理的价格获得最好的体验，即优化目标联合了资源价格付费和用户时延体验。
4.本发明设计了基于异构无线网络资源分配问题的控制器模块，提出了相应的实现流程和信息处理流程。
附图说明
图1异构无线网络资源分配系统结构图；
图2控制器决策流程图；
图3信息分析处理过程流程图；
图4上层决策动作集；
图5动作执行流程；
具体实施方式
本发明依托于在异构无线网络接入侧部署存储、计算资源的网络模型，综合考虑了无线网络通信带宽、存储大小、计算能力等三种资源，通过软件定义模型灵活管控用户对这些资源的接入，即决定无线网络用户的新会话是否接入和选择接入哪个网络，有效利用所有的资源来服务无线网络用户，从整体上提升下一代无线网络的性能，包括用户时延、开销、以及绿色节能等。
本发明通过在无线网络中部署一个控制器，该控制器通过Openflow协议与数据平面的无线网络接入节点进行通信，来进一步指导服务的接入和应答。本发明主要通过观测或感知到用户需要使用哪类资源、当前接入网资源的使用等情况，由控制器根据可观测或感知到的部分当前数据平面状态来执行接入选择操作，并且要求这样的选择执行后依然满足异构无线网络的资源限制条件，通过执行这个接入选择动作，可以让用户获得一个最优的性价比，即相对便宜公道的价格获得到用户体验更优的资源。具体控制平面与数据平面的交互以及控制器内的执行步骤如图1所示。
数据平面由异构无线接入网络的接入点设备组成，包括移动网络的eNodeB、WiMax网络的路由器和WiFi网络的路由器节点。控制平面的控制器具有接入点资源使用超级监管器、终端连接超级监管器、终端请求分析器、动作执行器和异构无线资源容限判定模块。接入点(AP)资源使用超级监管器主要用于监管AP当前的占用情况和剩余提供服务能力；终端连接超级监管器主要监管无线用户终端对于无线接入网络的连接情况；终端请求分析器主要用于分析终端用户所发起的请求是为了获取何种服务(计算、存储、还是单纯的建立通信连接)，由此可以统计出用户的不同时刻的请求使用某种服务的数目；动作执行器的主要功能是决定数据平面的哪个接入点资源服务用户的请求；异构无线资源容限判定模块主要用于确保控制器执行动作后，仍然能够保证不同的无线网络资源在各自的约束范围内，保证动作的合理性。具体的实现流程为：
(1)首先，控制平面的接入点资源使用超级监管器持续保持监控数据平面接入点带宽、计算和存储资源的占用情况，上报给动作执行器；
(2)同时，终端连接超级监管器持续保持对终端请求的监控，每个时刻的用户接入请求都会上报给终端请求分析器；
(3)终端请求分析器根据终端连接超级监管器上报的每时刻的用户接入请求情况进行分析，分析各请求需要的服务类型以及数目，上报给动作执行器；
(4)动作执行器收到AP占用情况，用户请求服务类型和数目情况，再根据决策算法做出接入选择动作；
(5)接入选择动作执行前先进入异构无线资源容限判定模块，如果数据平面按照此控制决策做出接入后，异构的无线网络资源仍然保持在约束的限制条件范围内，则正式向数据平面发出指令；
(6)否则，异构的无线网络资源超过约束的限制条件范围，重新执行动作执行器的处理过程(4)。
具体来讲，整个系统的决策流程如图2所示，每个时刻，控制器的决策都经历三个主要的过程，分别是信息分析处理过程、上层决策制定过程和动作执行过程，整个的三个过程就是本发明设计的系统结构中的主要模块。
其中，信息分析处理过程如图3所示，信息分析处理过程将控制平面从数据平面获取到的某时刻的用户行为信息分析处理成为请求服务类型和数目，从而控制器在做出决策时可以直接利用状态信息，其详细分析处理流程为：
(1)首先解析处理组件收到数据平面上传的请求报文，提取出来这些报文对应的应用类型和数目
(2)分析处理好的服务类型及数目上传到观测结果表中存储
(3)状态信息表将观测结果表中的数据转换成决策时直接可用的结果，并相应的把转化后的状态数据及互相之间的转移概率存储在表中
(4)根据状态信息表记录的状态间的转移概率，信息空间表维护一个状态信息的概率分布
(5)根据当前状态信息表记录的状态信息，策略组件会为控制器制定不同的策略。
上层决策制定过程包括一系列的执行动作，如图4所示，每执行一个动作，后续动作仍然从这些动作集合中产生，一直不断进行下去。一旦当前时刻的接入请求都建立好了一系列的动作集合后，将按照使用资源付费和网络时延最低这个收益指标来评估，只有满足该收益指标最优的动作集合才是这个过程中建立的最佳决策。
动作执行过程将上层决策制定模块产生的收益最优的动作集合翻译成数据平面接入点能读懂并执行的操作。例如，在本发明中翻译给数据平面的让用户选择接入还是不接入移动网络计算资源的操作就是1和0，然后控制器将这个操作指令分装好下发到数据平面，如图5所示是动作执行流程图。

Claims (3)

1.一种异构无线网络资源分配方法，其特征在于，包括：
（1）控制平面的接入点资源使用超级监管器持续保持监控数据平面接入点带宽、计算和存储资源的占用情况，上报给动作执行器；
（2）终端连接超级监管器持续保持对终端请求的监控，每个时刻的用户接入请求都会上报给终端请求分析器；
（3）终端请求分析器根据终端连接超级监管器上报的每时刻的用户接入请求情况进行分析，分析各请求需要的服务类型以及数目，上报给动作执行器；
（4）动作执行器收到AP占用情况，用户请求服务类型和数目情况，再根据决策算法做出接入选择动作；
（5）接入选择动作执行前先进入异构无线资源容限判定模块，如果数据平面按照此控制决策做出接入后，异构的无线网络资源仍然保持在约束的限制条件范围内，则正式向数据平面发出指令；
（6）否则，异构的无线网络资源超过约束的限制条件范围，重新执行动作执行器的处理过程(4)。
2.如权利要求1所述的异构无线网络资源分配方法，其特征在于，整个系统的决策流程包括：信息分析处理过程、上层决策制定过程和动作执行过程；其中，
信息分析处理过程为将控制平面从数据平面获取到的某时刻的用户行为信息分析处理成为请求服务类型和数目，从而控制器在做出决策时可以直接利用状态信息
上层决策制定过程包括一系列的执行动作，每执行一个动作，后续动作仍然从这些动作集合中产生，一直不断进行下去；一旦当前时刻的接入请求都建立好了一系列的动作集合后，将按照使用资源付费和网络时延最低这个收益指标来评估，只有满足该收益指标最优的动作集合才是这个过程中建立的最佳决策；
动作执行过程将上层决策制定过程产生的收益最优的动作集合翻译成数据平面接入点能读懂并执行的操作。
3.如权利要求1所述的异构无线网络资源分配方法，其特征在于，信息分析处理过程具体为：
（1）首先解析处理组件收到数据平面上传的请求报文，提取出来这些报文对应的应用类型和数目；
（2）分析处理好的服务类型及数目上传到观测结果表中存储；
（3）状态信息表将观测结果表中的数据转换成决策时直接可用的结果，并相应的把转化后的状态数据及互相之间的转移概率存储在表中；
（4）根据状态信息表记录的状态间的转移概率，信息空间表维护一个状态信息的概率分布；
（5）根据当前状态信息表记录的状态信息，策略组件会为控制器制定不同的策略。
CN201811233302.8A 2018-10-23 2018-10-23 一种异构无线网络资源分配方法 Active CN109348486B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811233302.8A CN109348486B (zh) 2018-10-23 2018-10-23 一种异构无线网络资源分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811233302.8A CN109348486B (zh) 2018-10-23 2018-10-23 一种异构无线网络资源分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109348486A CN109348486A (zh) 2019-02-15
CN109348486B true CN109348486B (zh) 2021-07-30

Family

ID=65311531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811233302.8A Active CN109348486B (zh) 2018-10-23 2018-10-23 一种异构无线网络资源分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109348486B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110113803B (zh) * 2019-03-20 2021-06-29 西安电子科技大学 一种异构网络中基于用户体验的网络接入选择方法
CN111542073B (zh) * 2020-04-16 2023-03-24 全球能源互联网研究院有限公司 一种电力业务与网络适配的异构网络选择方法及系统
CN111918310B (zh) * 2020-08-10 2024-04-16 河北电信设计咨询有限公司 以用户为中心的小区组网方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105072685A (zh) * 2015-07-13 2015-11-18 南京理工大学 基于合作的异构无线网络分散资源分配方法
CN105611592A (zh) * 2016-01-07 2016-05-25 东华大学 一种面向异构网络环境的多模终端智能选择方法
CN105848171A (zh) * 2016-05-17 2016-08-10 电子科技大学 一种基于优先级的多业务异构无线网络资源分配方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106028267B (zh) * 2011-01-07 2019-12-06 索尼公司 无线网络管理系统和方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105072685A (zh) * 2015-07-13 2015-11-18 南京理工大学 基于合作的异构无线网络分散资源分配方法
CN105611592A (zh) * 2016-01-07 2016-05-25 东华大学 一种面向异构网络环境的多模终端智能选择方法
CN105848171A (zh) * 2016-05-17 2016-08-10 电子科技大学 一种基于优先级的多业务异构无线网络资源分配方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
异构网络多网共存环境中用户接入选择技术分析;李溢杰 等;《土木建筑与环境工程》;20160731;第173-176页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109348486A (zh) 2019-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10939309B2 (en) Intent-driven radio access networking method and system
US11751067B2 (en) Performance assurance and optimization for GAA and PAL devices in a CBRS network for private enterprise environment
Sun et al. Autonomous resource slicing for virtualized vehicular networks with D2D communications based on deep reinforcement learning
CN111246586B (zh) 一种基于遗传算法的分配智能电网资源的方法及系统
CN111614570B (zh) 一种用于服务网格的流量控制系统及方法
CN109348486B (zh) 一种异构无线网络资源分配方法
CN109672627A (zh) 基于集群服务器的业务处理方法、平台、设备及存储介质
WO2018120802A1 (zh) 协同内容缓存控制系统和方法
CN111431941A (zh) 一种基于移动边缘计算的实时视频码率自适应方法
WO2019206100A1 (zh) 一种特征工程编排方法及装置
Khurshid et al. Big data assisted CRAN enabled 5G SON architecture
US11722429B1 (en) Resource allocation for extended reality applications
US20240031427A1 (en) Cloud-network integration oriented multi-access edge computing architecture
Sigwele et al. Call admission control in cloud radio access networks
CN113543160B (zh) 5g切片资源配置方法、装置、计算设备及计算机存储介质
Cai et al. Game theory-based device-to-device network access algorithm for heterogeneous networks
CN116017570A (zh) 一种基于区块链的边缘计算系统资源管理方法
CN106210120B (zh) 一种服务器的推荐方法及其装置
Swarnakar et al. A novel improved hybrid model for load balancing in cloud environment
Wang et al. Radio resource management methods for ultra-reliable low-latency communications in 5G LTE narrowband industrial internet of things
Osibo et al. An edge computational offloading architecture for ultra-low latency in smart mobile devices
CN115048260A (zh) 一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法和系统
KR100891858B1 (ko) 다중 무선망에서 트래픽 재분배를 위한 공통 무선자원 관리장치 및 시스템
WO2021259286A1 (zh) 切片业务处理方法及装置、网络设备和可读存储介质
Kobari et al. A reinforcement learning based edge cloud collaboration

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant