虛擬化基站并行任務(wù)的反向資源分配的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線通信，尤其設(shè)及虛擬化基站的資源分配。
【背景技術(shù)】
[0002] 在由中國(guó)移動(dòng)于2013年12月公布的白皮書乂-RAN The Road Tow ards Green RAN"中，首次提出了虛擬化基站（Virtual Base-Station,VBS)的概念。相較于需要對(duì)每一 個(gè)（或幾個(gè)）基站設(shè)置獨(dú)立機(jī)房的傳統(tǒng)無線通信網(wǎng)絡(luò)，集中式基站架構(gòu)（Centralized, Cooperative,Cloud Radio Access 化twork,C-RAN)將一定數(shù)量（幾十、上百甚至上千）的 計(jì)算單元(Calculate化it ,CU)集中放置在一個(gè)大的中屯、機(jī)房，并使運(yùn)些CUW-定的結(jié)構(gòu) 相互連接W構(gòu)成CU池。在此基礎(chǔ)上，通過軟件虛擬化的手段，將一定數(shù)量的CU虛擬化成為一 個(gè)虛擬化基站。在一個(gè)CU池中，可存在若干個(gè)虛擬化基站。
[0003] 為解決在虛擬化基站的應(yīng)用過程中所存在的能耗較大的問題，在M. Qian等人于 2015年發(fā)表于IEEE Wireless Communication Letter的名為('B ase-band Processin邑 Resource Units Virtualisation for Cloud Radio Access Network"的文章中提出了一 種通過采用兩層化F抑協(xié)議和HAS算法來使虛擬化基站的能耗的最小化。類似地，在T. Zhao 等人于2014年公布于International Conference on Computational Science的名為 ('Energy-Delay Tradeoffs of Virtual Base Stations With a Computational-Resource-Aware Ene;rgy Consumption Model"的文章中提出了一種針對(duì)能耗和時(shí)延的均 衡算法，其可W使虛擬化基站達(dá)到最佳速率。
[0004] 然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，仍存在耗時(shí)長(zhǎng)、效率低的問題。通常，在虛擬化基站與遠(yuǎn) 端射頻單元（Remote Radio Unit, RRU)的數(shù)據(jù)通路中，只有一個(gè)任務(wù)調(diào)度單元（Task Schedule化it,T洲）。雖然經(jīng)由數(shù)據(jù)交換忍片的一次數(shù)據(jù)交換所造成的時(shí)延并不高，但是 對(duì)于具有大規(guī)模的CU的系統(tǒng)來說，在T洲和CU之間的數(shù)據(jù)傳遞需要經(jīng)過若干級(jí)數(shù)據(jù)交換忍 片，而每經(jīng)過一次數(shù)據(jù)交換忍片都會(huì)產(chǎn)生一定的延時(shí)，例如Cisco的SFS7000 D InfiniBand 孤R交換忍片標(biāo)稱最高2(K)ns延時(shí)，RHi肥T-3/SW交換忍片具有24化S的延時(shí)。假設(shè)，射頻接口 部分與某個(gè)特定CU之間的通信需要經(jīng)過200次交換，單次交換的延時(shí)是240ns，則進(jìn)行一次 通信數(shù)據(jù)的往返傳遞，其延時(shí)可高達(dá)200 X 240ns X 2 = 96US。相對(duì)地，在下一代5G無線通信 技術(shù)中，將為用戶提供IGbps到IOGbps的傳輸速率。假設(shè)有一個(gè)64kB的任務(wù)，需要基站在 64kB/lGbps = 488us的時(shí)間內(nèi)完成該任務(wù)的處理，如果虛擬化基站所指定的某個(gè)CU的計(jì)算 能力剛好在既定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，而任務(wù)在處理過程中的通信延時(shí)達(dá)到了 96US，則會(huì)導(dǎo) 致基站的性能下降約19 %。
[0005] 因此，現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)虛擬化基站的資源分配方法會(huì)導(dǎo)致處理無線通信任務(wù)的耗時(shí) 受交換延時(shí)的影響，因而帶來很大的性能損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種虛擬化基站并行任 務(wù)的反向資源分配的方法。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 提供一種虛擬化基站并行任務(wù)的反向資源分配的方法，包括:在確定在一時(shí)間段 內(nèi)要被并行處理的多個(gè)任務(wù)，所述多個(gè)任務(wù)將由若干個(gè)CU所構(gòu)成的虛擬化基站處理;針對(duì) 所述每個(gè)任務(wù)判斷全部所述CU中的每一個(gè)CU能否增加處理速率，W確定分配給所述每個(gè)任 務(wù)的CU的集合。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0010] 并行化處理在某一段時(shí)間內(nèi)到達(dá)虛擬化基站的多個(gè)無線通信任務(wù)，并且參考由數(shù) 據(jù)交換所帶來的時(shí)延，從而為每個(gè)任務(wù)分配處理速率最快的CU,由此加快處理無線通信任 務(wù)的速度。此外，本發(fā)明還能W較低的算法復(fù)雜度獲得較高的系統(tǒng)性能。
【附圖說明】
[0011] W下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中：
[001^ 圖1是CU池的示意圖；
[0013]圖2是根據(jù)本發(fā)明的OSG-R算法和現(xiàn)有WB算法的具有不同數(shù)量的CU的虛擬化基站 的性能的對(duì)比圖；
[0014] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的OSG-R算法和現(xiàn)有WB算法的具有不同并行任務(wù)的大小的虛擬 化基站的性能的對(duì)比圖；
[0015] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的OSG-R算法和現(xiàn)有WB算法的具有不同交換忍片數(shù)量的虛擬化 基站的性能的對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0017] 如圖1所示，在一個(gè)CU池100中包括成百上千個(gè)CU和一個(gè)TSU 104;在某一段時(shí)間 內(nèi)，所述成百上千個(gè)CU中包括多個(gè)被占用的CU 102(如圖中未標(biāo)注編號(hào)的CU組件)和多個(gè)未 被占用的CU 101 (如圖中標(biāo)注編號(hào)的CU組件）。〇]池中的CU可W通過該TSU 104與R抓105通 信。在運(yùn)一段時(shí)間內(nèi)，根據(jù)業(yè)務(wù)量的需求，可W申請(qǐng)若干個(gè)未被占用的CU來構(gòu)成虛擬化基 站。不同位置的CU與TSU 104之間傳遞數(shù)據(jù)所經(jīng)過的交換忍片數(shù)量不同。
[0018] 發(fā)明人在仔細(xì)研究現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上認(rèn)為，由于一個(gè)虛擬化基站可W管理多個(gè)小 區(qū)，并且每個(gè)小區(qū)可W被分配有不相同的任務(wù)，因此可W針對(duì)在某一時(shí)間段內(nèi)到達(dá)虛擬化 基站的多個(gè)不相同的并且被并行處理的無線通信任務(wù)來選擇最優(yōu)的CU, W獲得更高的性 能。其中，每個(gè)CU最多同時(shí)處理一個(gè)任務(wù)。
[0019] 基于W上方面，可W使用包含變量的表達(dá)式來表示虛擬化基站處理無線通信任務(wù) 的時(shí)間和效率，所使用的變量名稱如下：
[0020] N為虛擬化基站在該段時(shí)間內(nèi)申請(qǐng)到的CU的數(shù)量；
[0021] 所申請(qǐng)到的CU被依次編號(hào)，并由集合Q=U, 2，...，N}所表示；
[0022] M為在該一段時(shí)間內(nèi)的某個(gè)時(shí)刻到達(dá)CU池的無線通信任務(wù)的數(shù)量；
[0023] P為每個(gè)CU的處理能力；
[0024] Si為該M個(gè)無線通信任務(wù)當(dāng)中第i個(gè)任務(wù)的大小，i = l，2, ...，M;
[00巧]Oi為從N個(gè)CU中被選中用于執(zhí)行第i個(gè)任務(wù)的CU的集合，I Oi I e [0，N]， .姑 51取 1 5;; ;V，其中I ?i|表示集合巫1中元素的個(gè)數(shù)； 相玉
[00%] 棘i為針對(duì)第i個(gè)任務(wù)所選擇的CU集合Oi,從T洲到達(dá)其中任何一個(gè)CU所經(jīng)過的最 大交換忍片的數(shù)量；
[0027] h為每經(jīng)過一次交換忍片所造成的時(shí)延；
[0028] Si為全部M個(gè)任務(wù)中第i個(gè)任務(wù)的權(quán)重：
[0029] 由于處理無線通信任務(wù)所消耗的時(shí)間取決于處理該無線通信任務(wù)的時(shí)長(zhǎng)W及CU 與TSU通信的時(shí)延，因此處理第i個(gè)任務(wù)所需的時(shí)間可W被表達(dá)為
第i個(gè) 任務(wù)的處理速率為；
[0030] 由此，并行處理M個(gè)任務(wù)的虛擬化基站的全部任務(wù)的總速率可W被表示為，
[0031] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，需要優(yōu)化虛擬化基站的性能W使得虛擬化基站的處理速 率Rsum最大，找出使得虛擬化基站處理無線通信任務(wù)的耗時(shí)最短、效率最高的調(diào)度CU資源的 方法，即。
[0032] 然而通過窮舉算法來確定胃}的最優(yōu)解需經(jīng)歷次捜索，其計(jì)算量十分龐 大。因此發(fā)明人提供了一種OSG-R算法，其能夠W適當(dāng)?shù)挠?jì)算量來獲得相對(duì)理想的捜索結(jié) 果。該OSG-R算法的核屯、是首先把根據(jù)任務(wù)量大小把CU集合Q預(yù)分配成M份，然后使用OSG算 法從全部CU中選出使得每個(gè)任務(wù)處理速率最優(yōu)的CU的集合，最后通過對(duì)比預(yù)分配的M份CU 的集合與所挑選出的CU的集合W確定每個(gè)任務(wù)最終使用的CU。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，為虛擬化基站并行處理的不同任務(wù)分配CU的OSG-R方 法包括：
[0034] 1)選擇權(quán)重預(yù)分配:根據(jù)全部M個(gè)任務(wù)的權(quán)重分別為每個(gè)任務(wù)預(yù)分配不同數(shù)量的 CU,其被表不為
[0035] 當(dāng)W上公式所表示的Pi不為整數(shù)時(shí)，通過W下方式進(jìn)行調(diào)整：
[0036] 如果pi<l，則取值為1;
[0037] 如為其他情況，則取小于等于Pi的整數(shù)；
[0038] 如果經(jīng)W上調(diào)整后還有CU剩余，則將其分給最后一個(gè)任務(wù)。
[0039] 經(jīng)過W上的預(yù)分配的步驟，每個(gè)任務(wù)均被預(yù)分配一定數(shù)量的CU,其中第i個(gè)任務(wù)所 分得的CU的集合被表示為Tl。
[0040] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W了解，在本發(fā)明中選擇權(quán)重預(yù)分配的目的在于確定預(yù)分配 給不同任務(wù)的CU的數(shù)量，而并非必須為每個(gè)任務(wù)分配確定的cu。
[0041 ] 2)0SG反向算法分配:針對(duì)每個(gè)任務(wù)判斷全部CU中的每一個(gè)CU能否增加處理速