[发明专利]一种面向高速列车的云无线接入网络资源分配方法及系统

权利要求书

1.一种面向高速列车的云无线接入网络资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：车载控制模块将来自于多个车载无线接入模块的服务请求划分为多个优先级别，并通过车载通信模块将服务请求发送至轨道旁的无线接入系统；

步骤2：地面控制中心接收到服务请求，并采用马尔可夫决策过程，对服务请求及当前系统状态进行建模；

步骤3：地面控制中心根据当前系统状态，建立对应所有可能的决策集合，并针对该集合中的每个决策，求解对应的状态值函数；

步骤4：根据求解的状态值函数，采取使状态值函数最大的相应决策，作为地面控制中心对该服务请求的最终资源分配决策。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，在对服务请求进行划分时，是按照将乘客请求划分为低优先级，将列控信息服务请求划分为高优先级的原则进行划分。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，建模包括以下步骤：

系统状态表示为：S＝{s|s＝<s₁,s₂,...,s_c,e(s)>}，并满足其中M代表系统中的资源总数；

其中s₁,s₂,…,s_C表示占据c个计算资源的服务的数量，c∈{1,2,…,C}，C表示系统可以分配给一个服务请求的最大资源数目；e(s)∈{A_h,A_l,D₁,D₂,…,D_C}，表示即将到来的事件，其中A_h表示高优先级服务请求的到达，A_l表示低优先级服务请求的到达，D_c表示服务完成离开并释放c个计算资源。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3包括以下过程：

以a(s)表示系统在接收到新的请求e(s)之后所采取的动作，有：

其中a(s)＝1,2,…,C表示系统选择接受服务并将c个计算资源分配给服务，a(s)＝0表示拒绝服务请求，a(s)＝-1表示服务请求完成并释放所占用的计算资源并更新s₁,s₂,…,s_C的值；

以状态s和下一个状态s'的转移概率p(s'|s,a)是通过选择动作a(s)从状态s到状态s'的转换概率，则ζ(s,a)表示为(s,a)的决策期，即通过选择动作a(s)从状态s到状态s'的时间，以γ(s,a)表示事件的累积事件率，有

上述公式中，λ_l代表低优先级服务请求的到达速率，λ_h代表高优先级服务请求的到达速率，μ_p代表系统中单位计算资源对服务请求的处理速率，其中表示选择a＝0即拒绝服务请求，则所占用的计算资源的总数不变，γ(s,a)为在选择拒绝服务请求之后从当前状态s到其他进程的速率之和；表示选择a＝-1即完成服务请求并释放所占用的i个计算资源，γ(s,a)由i减小；γ(s,a)＝表示选择a＝1,2,…,C即存在新的服务请求，系统选择接受服务并将c个计算资源分配给服务，γ(s,a)由此增加；

然后为所有的决策设置一个当前决策所能产生的即时系统回报值函数以找到使系统整体报酬最大化的最优决策，即在状态s选择动作a(s)时的期望系统报酬r(s,a)：

r(s,a)＝k(s,a)-g(s,a),

其中k(s,a)是在状态s选择动作a(s)时的即时收入，

其中E表示当服务请求被接纳到系统时的收入，n和N是服务请求的优先级和服务请求的总优先级，β表示每单位服务时间的开销，β/cμ_p表示通过接受具有c个计算资源的新服务请求而导致的平均服务时间的开销，拒绝请求的惩罚因子表示为δ₁；

g(s,a)是下一决策期之前的系统成本，表示为τ(s,a)*o(s,a)，τ(s,a)是系统当前到下一决策期之前的时间，o(s,a)是每单位时间占用计算资源的成本，