CN114828244A - 面向内容服务三边匹配的天空地6g网络资源分配方法 - Google Patents

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CN114828244A CN202210205505.6A CN202210205505A CN114828244A CN 114828244 A CN114828244 A CN 114828244A CN 202210205505 A CN202210205505 A CN 202210205505A CN 114828244 A CN114828244 A CN 114828244A
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秦鹏
王淼
王硕
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North China Electric Power University
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North China Electric Power University
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    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/53—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on regulatory allocation policies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法。所述方案包括：首先，我们将天空地6G网络资源分配描述为天空地6G网络、内容源与终端用户之间的三边匹配问题。用户发出请求，与天空地6G网络建立连接，网络设施将用户请求转发给内容服务提供商，内容服务提供商管理创建内容数据，最终将请求内容通过天空地网络转发给用户。其次，在面向内容服务的天空地6G网络资源分配中，寻找具有最大基数的最优稳定匹配是NP‑hard问题。我们通过设计一些合理的限制，将其转化为具有大小和循环偏好的受限三边匹配问题。最后，我们利用三边匹配的方法，对上述内容进行求解。本发明系统提升了用户满意度以及服务提供商收益，有效提升系统性能。

Description

面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法
技术领域
本发明涉及内容服务网络与物联网领域，具体为一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法。
背景技术
随着社会的不断进步和通信技术的高速发展，人类跨入了无处不在的移动互联互通时代。网络中拥有无线接入能力的设备日益普及，面对海量移动用户和物联终端的爆发式增长，现有5G网络设施覆盖范围有限、资源分配不够高效，对网络系统带来了严峻挑战。因此，加快对未来通信网络技术的研究正日益引起工业界与学术界重视。6G愿景提出支持海量移动用户和物联终端在任意地点的泛在可靠接入，并基于新一代人工智能技术满足任意时刻互联互通。天空地网络可以将业务的服务范围从受限的二维平面拓展至边远地区、空天海上，以及救灾现场等传统地面网络覆盖不到的三维空间。针对海量数据的高效传输、网络覆盖的局限性等问题，部署天空地6G网络成为解决上述问题的有效途径。
现有的网络资源分配方法主要考虑如何提升资源利用率和系统吞吐量，较少涉及用户对网络内容的特定需求。随着社交网络的日益普及，互联网内容呈多元化发展态势，用户对内容服务的需求日益受到重视。用户不仅关心内容传输的速度，更关注内容源本身，前述工作均未将用户对网络内容服务的需求作为考虑因素。
本发明通过三边匹配的方案，一方面解决了海量数据的高效传输、网络覆盖的局限性的问题，同时将天空地6G网络资源分配进一步抽象为内容源、天空地网络设施和用户之间的三边匹配。本发明系统提升了系统吞吐量、用户满意度以及服务提供商收益，有效提升系统性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法。所述方案包括：首先，我们将天空地6G网络资源分配描述为天空地6G网络、内容源与终端用户之间的三边匹配问题。用户发出请求，与天空地6G网络建立连接，网络设施将用户请求转发给内容服务提供商，内容服务提供商管理创建内容数据，最终将请求内容通过天空地网络转发给用户。其次，在面向内容服务的天空地6G网络资源分配中，寻找具有最大基数的最优稳定匹配是NP-hard问题。我们通过设计一些合理的限制，将其转化为具有大小和循环偏好的受限三边匹配问题。最后，我们利用三边匹配的方法，对上述内容进行求解。本发明系统提升了系统吞吐量、用户满意度以及服务提供商收益，有效提升系统性能。
天空地网络设施:接受用户请求并将最终将内容源数据转发给用户的网络设备。系统中需要网络设施来执行网络接入和数据分发服务等操作。由天空地网络设施提供商提供。内容源:为用户提供原始内容服务，由内容服务提供商提供，根据用户的请求，生成连续的或流式的数据，这些数据将被天空地网络设施传送到用户终端。用户:终端设备。
在面向内容服务的天空地6G网络模型中，用户发出请求，与天空地网络建立网络连接，天空地网络设施接受用户请求，并将用户请求通过网络转发给内容服务提供商，内容服务提供商创建管理内容源数据，并将用户请求的内容源数据通过网络转发给用户。
每个内容源可以在多个天空地网络设施之间共享，受到其最大容量
Figure 705837DEST_PATH_IMAGE001
的限制。每个天空地网络设施在多个终端用户之间共享，并受其最大容量
Figure 436027DEST_PATH_IMAGE002
限制。注意到，内容源和网络设施之间的匹配是多对多匹配，而内容源和用户之间，网络设施和用户之间的匹配是一对多匹配。
二进制变量
Figure 684606DEST_PATH_IMAGE003
代表用户
Figure 673290DEST_PATH_IMAGE004
是否通过网络设施
Figure 956504DEST_PATH_IMAGE005
接入网络
Figure 120245DEST_PATH_IMAGE006
我们用来衡量系统性能的最重要的因素是HAPs从用户那里赚取的收入。因此，问题表述如下：
Figure 121699DEST_PATH_IMAGE007
C1：
Figure 789441DEST_PATH_IMAGE008
C2：
Figure 317374DEST_PATH_IMAGE009
C3：
Figure 779579DEST_PATH_IMAGE010
C4：
Figure 268329DEST_PATH_IMAGE011
C1为内容源
Figure 615128DEST_PATH_IMAGE012
的容量约束，C2和C3分别满足天空地网络设施
Figure 607355DEST_PATH_IMAGE005
以及用户
Figure 630675DEST_PATH_IMAGE004
的容量约束, C4是二进制变量，代表用户
Figure 606721DEST_PATH_IMAGE013
是否通过网络设施
Figure 350686DEST_PATH_IMAGE005
接入网络。
每个内容源对于用户的偏好列表是从主列表中导出的，主列表根据用户的报价
Figure 603944DEST_PATH_IMAGE014
以降序排列用户。要求更高数据速率的用户将提供更高的价格，并且更受内容源的青睐。所有内容源的偏好列表都来自主列表，在我们的例子中，所有内容源都创建相同的偏好列表(我们假设所有内容源都可以接受所有用户)
Figure 673531DEST_PATH_IMAGE015
另一方面，用户根据由数据传输速率测量的服务质量
Figure 871294DEST_PATH_IMAGE016
(通过公式(4)生成可接受的集合)对可接受的天空地网络设施进行排名（在建立偏好列表时，我们假设干扰
Figure 809163DEST_PATH_IMAGE017
=0，因为其他用户的匹配操作事先不为任何用户所知）。因此，用户根据预期的数据速率间接选择网络设施。我们将用户的偏好列表表示为
Figure 775982DEST_PATH_IMAGE018
根据模型，天空地网络设施与内容源无关。换句话说，任何网络设施的偏好列表都包含一个约束条件，所有内容源的排名都相同，可以表示为
Figure 282050DEST_PATH_IMAGE019
面向内容的基于三边匹配的天空地6G网络资源分配方法的基本思想是搜索“最佳”三元组。从一个空集合开始，每次将该三元组添加到匹配集合
Figure 576896DEST_PATH_IMAGE020
中。每个“最佳”三元组(以
Figure 193822DEST_PATH_IMAGE021
的形式)是通过首先选择满足特定要求的内容源来生成的，然后这个选择的内容源选择满足其要求的最佳用户，最后这个选择的用户挑选最符合条件的天空地网络设施。
本发明的技术方法具有以下优点：
本发明公开了一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法。本发明通过三边匹配的方案，一方面解决了海量数据的高效传输、网络覆盖的局限性的问题，同时将天空地6G网络资源分配进一步抽象为内容源、天空地网络设施和用户之间的三边匹配。本发明系统提升了系统吞吐量、用户满意度以及服务提供商收益，有效提升系统性能。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方法，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为内容服务提供商收益与用户数量的关系图。
图2为系统性价比与用户数量的关系图。
图3为用户满意度与用户数量的关系图。
具体实施方式
本发明提出一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法，下面结合附图，对实施例作详细说明。
本发明的实施方式分为两个步骤，第一步为建立系统模型，第二步为算法的实施。
本发明使用MATLAB进行仿真。
图1为内容服务提供商收益随用户的变化情况。在图1中可以看到，用户越多，内容服务提供商收益越多。我们的方法与双边匹配、贪心算法以及随机分配算法相比，内容服务提供商收益方面性能更优。
图2为系统性价比随用户的变化情况。系统目标是优化系统成本性能。性价比指标不仅表明用户的满意度有多好，还展示了内容服务提供商带来的好处。从图中可以看出，随着更多用户的加入，系统成本性能会降低。我们的方法与双边匹配、贪心算法以及随机分配算法相比，系统性价比方面性能更优。
图3中研究了用户满意度随用户数增加的变化情况。我们将内容服务实际传输速率和预期传输速率之间的比率看作用户满意度百分比。用户根据预期费率向设备供应商报价，具有更高费率需求的用户将提供更高的价格。因此，天空地网络设备商更青睐这些用户，这些用户通过优先分配资源获得更好的服务。很明显，随着更多的用户加入，用户满意度会下降。随着更多用户共享相同的内容源和网络设施资源，干扰增加，性能下降。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.本发明公开了一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法，所述方案包括：首先，我们将天空地6G网络资源分配描述为天空地6G网络、内容源与终端用户之间的三边匹配问题；其次，寻找具有最大基数的最优稳定匹配是NP-hard问题，我们将其转化为具有大小和循环偏好的受限三边匹配问题；最后，我们利用三边匹配的方法，对上述内容进行求解，本发明系统提升了用户满意度以及服务提供商收益，有效提升系统性能。
2.根据权利要求1所述将我们将面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配问题转化为具有大小和循环偏好的受限三边匹配问题，对资源分配进行优化。
3.根据权利要求1所述提出一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法，其特征在于：使用三边匹配对资源进行分布式分配，解决系统中资源分配不够高效的问题，并且使系统收益最大；我们将内容服务提供商的收益RCP定义为匹配的用户提供的价格总和减去为匹配的内容源资源支付给天空地网络设施提供商的成本总和，表示为：
Figure FDA0003530106020000011
其中，Oi是用户根据期望的内容服务(QoS)传输速率qi向内容服务提供商提供内容源的报价，r是每Mbps的价格，Ck是内容服务提供商向天空地网络设施提供商支付的网络服务的成本价格，所以，我们用来衡量系统性能的最重要的因素是内容服务提供商收益，所以，目标函数表示为：max RCP。
4.根据权利要求1所述，该问题求解可以划分为以下几步：首先，我们将天空地6G网络资源分配描述为天空地6G网络、内容源与终端用户之间的三边匹配问题；用户发出请求，与天空地6G网络建立连接，网络设施将用户请求转发给内容服务提供商，内容服务提供商管理创建内容数据，最终将请求内容通过天空地网络转发给用户；其次，在面向内容服务的天空地6G网络资源分配中，寻找具有最大基数的最优稳定匹配是NP-hard问题；我们通过设计一些合理的限制，将其转化为具有大小和循环偏好的受限三边匹配问题。最后，我们利用三边匹配的方法，对上述内容进行求解。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007101403A1 (fr) * 2006-03-06 2007-09-13 Huawei Technologies Co., Ltd. Procédé, système et dispositif d'affectation pour ressources réseau dans un réseau de communications
WO2009021562A1 (en) * 2007-08-14 2009-02-19 Telefonaktiebolagen Lm Ericsson (Publ) Improvements in or relating to codec negotiation and selection
CN111615200A (zh) * 2020-04-10 2020-09-01 洛阳理工学院 混合Hybrid NOMA网络的无人机辅助通信资源分配方法
CN113115424A (zh) * 2021-04-22 2021-07-13 西北工业大学 一种基于认知云网络的三边资源匹配方法及系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007101403A1 (fr) * 2006-03-06 2007-09-13 Huawei Technologies Co., Ltd. Procédé, système et dispositif d'affectation pour ressources réseau dans un réseau de communications
WO2009021562A1 (en) * 2007-08-14 2009-02-19 Telefonaktiebolagen Lm Ericsson (Publ) Improvements in or relating to codec negotiation and selection
CN111615200A (zh) * 2020-04-10 2020-09-01 洛阳理工学院 混合Hybrid NOMA网络的无人机辅助通信资源分配方法
CN113115424A (zh) * 2021-04-22 2021-07-13 西北工业大学 一种基于认知云网络的三边资源匹配方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZIYE JIA, MIN SHENG等: "Joint HAP Access and LEO Satellite Backhaul in 6G: Matching Game-Based Approaches", IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, vol. 39, no. 4, 30 April 2021 (2021-04-30), pages 1 - 13 *

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