[发明专利]一种基于自回传小蜂窝网络的虚拟资源分配方法

权利要求书

1.一种基于自回传小蜂窝网络的虚拟资源分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，虚拟网络管理器获取各基站的可用虚拟资源信息、用户状态信息和切片需求信息，所述用户状态信息包括用户信道质量信息和缓存队列信息；

步骤2，虚拟网络管理器为每个服务提供商所服务的用户分配虚拟资源，并动态调整自回传小基站用于无线回传的频带比例；

为每个服务提供商所服务的用户分配虚拟资源包括：

1)初始化设置系统各参数，包括惩罚因子V、收敛误差系数、时间因子T_max，令时间指示t＝0，且系统内所有服务供应商所服务的用户的缓存的队列为0；

2)在每个离散调度时隙的开始时刻，初始设置无线接入与无线回传的比例因子，令回传与接入频带各占全部带宽的二分之一；

3)在给定初始的所述所有小基站用于无线回传的频带比例下，分别按照无线接入频带资源分配公式：

计算各服务提供商服务的用户在给定所有小基站用于无线回传的频带比例下的无线接入频带的资源量，

其中，为所述服务提供商k服务的用户u获得的无线接入频带的资源量；

V为惩罚因子，用于平衡所述SP平均总收益和系统队列稳定；

ω_k为服务提供商k向用户u提供服务收取的回报；

γ_k为服务提供商k向基础设备供应商租赁无线接入资源所支付的成本；

α为给定的所述所有小基站用于无线回传的频带比例；

ρ_k为服务提供商k向基础设备供应商租赁无线回传资源所支付的成本；

D_k(t)为服务提供商k在当前调度时隙上的虚拟速率队列；

为服务提供商k服务的用户u在当前调度时隙上的瞬时速率；

λ_n和β_n为拉格朗日乘子；

4)利用梯度法更新所有基站的拉格朗日乘子的值；

5)判断更新后拉格朗日乘子的值与前一次迭代的值的差值是否小于预定门限值，若不满足，则继续跳转到步骤3)，否则执行步骤6)；

6)给定所述的每个服务提供商服务的用户分配的接入频带资源量，计算所述所有小基站用于无线回传的频带比例；

7)判断当前迭代更新的系统内所有服务供应商的瞬时收益总和与前一次更新的瞬时总收益的差值是否低于预定门限值，若不满足，则跳转到步骤3)，否则执行步骤8)；

8)将资源分配决策通知给所有小基站和服务供应商所服务的用户，所有小基站根据分配到的用于无线回传的频带比例将用户数据传递给宏基站，服务供应商所服务的用户根据分配到的无线接入频带资源发送数据，并根据函数式：

Q_(k,u)(t+1)＝max{Q_(k,u)(t)+A_(k,u)(t)-Z_(k,u)(t)，0}

更新缓存队列，

其中，Q_(k,u)(t+1)为服务提供商k服务的用户u在下一个调度时隙开始时的队列长度；

Q_(k,u)(t)为服务提供商k服务的用户u在当前调度时隙开始时的队列长度；

A_(k,u)(t)为服务提供商k服务的用户u在当前调度时隙上新到达的数据包个数；

Z_(k,u)(t)为服务提供商k服务的用户u在当前调度时隙上离开的数据包个数；

9)判断调度时隙是否达到最大的时隙值T_max，若不满足，则跳转到步骤2)，否则结束；动态调整自回传小基站用于无线回传的频带比例包括：

(1)设置算法所需的各类参数值，粒子群规模、最大速度门限值，并令迭代次数j＝0；

(2)随机初始化各粒子的位置和速度；

(3)初始化各粒子的个体最优位置和全局最优位置，其中个体最优最值即为粒子初始化的位置，全局最优位置为当前粒子中具有最优适应值的粒子所对应的位置；

(4)利用前一次迭代的所述粒子位置与速度的和代表所述粒子的新位置；

(5)判断更新的粒子的位置是否满足约束条件，

所约束条件为所有小基站的回传容量不小于无线接入端容量和回传带宽比例因子取值不大于1和不小于0；

若不满足则执行步骤(6)，否则执行步骤(7)；

(6)用粒子个体最优位置替代当前所述粒子的新位置；

(7)基于相似度对粒子进行随机变异，具体为：

计算粒子与当前迭代中最优粒子的欧氏距离，判断所述距离的区间范围，

若距离小于预定的最小距离，则粒子与最优粒子的相似度为1，

若距离大于预定的最大距离，则粒子与最优粒子的相似度为0，

否则所述粒子与最优粒子的相似度介于0到1之间，且随所述距离与预先设定的最大距离的比值的幂函数变化；

计算系统中所有粒子的相似度总和，即为聚集度；

如果粒子的位置小于聚集度与粒子与最优粒子的相似度的乘积，则重新随机定义所述粒子的位置，令其满足所述约束条件；

(8)更新各粒子的速度、个体最优位置和全局最优位置；

(9)判断是否达到最大迭代次数，若不满足，则迭代次数加1，并跳转到步骤(4)，否则输出无线回传频带比例；

所述虚拟资源分配过程中，保证每个服务供应商的低平均速率不小于预设值，保证系统稳定性以及小蜂窝回传容量限制。