C-ran架構下基帶處理資源分配系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了C-RAN架構下基帶處理資源分配系統，基帶處理資源分配的具體步驟為：(1)建立C-RAN架構下的基帶處理資源分配體系；(2)建立邏輯小區的狀態監控進程；(3)邏輯小區狀態監控進程向資源調度器發送所在邏輯小區的狀態信息；(4)資源調度器根據邏輯小區的狀態信息計算邏輯小區所需基帶處理虛擬機的最佳個數；(5)資源調度器根據匹配指數依次為邏輯小區分配基帶處理資源；(6)基帶處理資源分配結束，資源調度器將分配結果發送給邏輯小區。本發明主要解決在C-RAN架構下多個傳統小區間的基帶處理資源被集中化后的資源分配問題，明顯提高了基帶處理資源的利用率。
【專利說明】C-RAN架構下基帶處理資源分配系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信領域，具體涉及集中式無線接入網(Centralized-RadioAccess Network, C-RAN)架構下的基帶處理資源分配系統。本發明適用于解決C-RAN架構下基帶處理資源的分配問題。
【背景技術】
[0002]隨著移動互聯網的迅速發展，移動網絡的數據流量也呈現出爆炸式的增長。為了滿足迅速增長的數據流量的需求，移動運營商在新建網絡的同時，也需要不斷地對現有網絡進行升級擴容，從而導致網絡建設運營成本不斷增加。在這個情況下，尋找一種可以以較低的成本為用戶提供無線接入服務的方法顯得相當重要。
[0003]基于以上背景，集中式的無線接入網架構一C-RAN應運而生。C-RAN是一種基于分布式基站的接入網架構，分布式基站主要包括兩部分:基帶處理單元(Building BasebandUnit, BBU)與射頻拉遠單元(Radio Remote Unit, RRU)。基帶處理單元是指放在機房中的機架和處理板等設備，而射頻拉遠單元則是指部署于室外或者拉遠放置于樓頂的設備。在C-RAN架構下,傳統的基帶處理單元所承擔的功能被集中化，構成一個龐大的基帶處理資源池，通過高速光纖接口連接分布式的遠端射頻單元，射頻拉遠單元僅負責數字-模擬轉換后的射頻收發功能。
[0004]當前，C-RAN的研究主要集中在基帶處理資源的虛擬化等方面，而基帶處理資源的分配問題，由于與C-RAN的具體網絡架構和虛擬化實現方式有關，僅有少數學者對其進行了研究。Dalin Zhu 等人在文章“Traffic and interference-aware dynamic BBU-RRUmapping in C-RAN TDD with cross-subframe coordinated scheduling/beamforming，，中提出了一種通過動態地改變基帶處理單元和射頻拉遠單元間的映射關系來實現基帶處理資源分配的算法，該算法根據網絡業務量的動態變化來調整基帶處理單元和射頻拉遠單元之間的映射關系，從而實現基帶處理資源的動態分配。然而，該算法只是根據無線資源塊的利用率來調整基帶處理單元和射頻拉遠單元間的映射關系，并不能直接提高基帶處理資源的利用率。
【發明內容】
[0005]鑒于現有技術的不足，本發明提出了一種C-RAN架構下的基帶處理資源分配系統。
[0006]進一步地，本發明可以根據各個邏輯小區業務量的變化，動態地為其分配基帶處理資源，從而提高基帶處理資源的利用率。
[0007]本發明的基本技術思路是，邏輯小區周期性地向資源調度器發送當前時隙內本小區的狀態信息，包括當前時隙邏輯小區內運行的基帶處理虛擬機個數和邏輯小區基帶處理資源的平均利用率；資源調度器根據當前時隙各個邏輯小區的狀態信息計算各個邏輯小區當前時隙負載條件下所需基帶處理虛擬機的最佳個數；資源調度器根據當前時隙邏輯小區基帶處理資源的平均利用率，分別計算當前時隙運行的基帶處理虛擬機個數和下一時隙擬分配的基帶處理虛擬機個數所對應的匹配指數；資源調度器根據匹配指數調整當前時隙各個邏輯小區的基帶處理資源，完成基帶處理資源的動態分配。
[0008]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0009]C-RAN架構下的基帶處理資源分配系統，所述系統包括:
[0010]基帶處理資源池--為C-RAN系統提供可供分配的集中化的基帶處理資源，所述基帶處理資源池由一個管理服務器和多個主機構成。
[0011]邏輯小區:所述邏輯小區與傳統的蜂窩小區一一對應，與特定的射頻拉遠單元形成固定的映射關系。
[0012]資源調度器:根據所述邏輯小區發送的狀態信息，計算為所述邏輯小區配置不同個數基帶處理虛擬機時所對應的匹配指數，根據匹配指數為所述邏輯小區分配相應的基帶處理資源。所述資源調度模塊運行在基帶處理資源池的管理服務器上。[0013]邏輯小區狀態監控進程:向所述資源調度器發送所在邏輯小區的狀態信息，運行在邏輯小區的基本基帶處理虛擬機上。
[0014]基帶處理虛擬機:基帶處理資源分配的基本單位，所述基帶處理虛擬機由虛擬機以及運行在虛擬機上的相關基帶處理軟件模塊組成，運行在基帶處理資源池的主機上。
[0015]基本基帶處理虛擬機:運行在邏輯小區中的一個特定的基帶處理虛擬機，資源調度器不對其進行調度操作，每個邏輯小區有且僅有一個基本基帶處理虛擬機。
[0016]交換網絡:在所述邏輯小區映射的射頻拉遠單元和所述基帶處理虛擬機之間建立連接。
[0017]需要說明的是，一種利用C-RAN架構下基帶處理資源分配系統進行基帶處理資源分配的方法包括以下步驟:
[0018](I)建立C-RAN架構下的基帶處理資源分配體系；根據所述資源調度器接收來自所述邏輯小區的狀態信息；根據所述狀態信息計算所述邏輯小區當前負載下所需基帶處理虛擬機的最佳個數；根據所述狀態信息和下一時隙擬為所述邏輯小區分配的基帶處理虛擬機的個數計算相應的匹配指數；根據所述匹配指數為各個邏輯小區分配基帶處理資源；
[0019](2)建立邏輯小區的狀態監控進程；所述邏輯小區狀態監控進程對所在邏輯小區的運行狀態進行監控，包括所在邏輯小區當前的基帶處理虛擬機個數\t和所在邏輯小區
基帶處理資源的平均利用率并形成所在邏輯小區的狀態信息Siit ；
[0020](3)所述邏輯小區狀態監控進程向所述資源調度器發送當前時隙邏輯小區的狀態
Ih 息 Si, t ；
[0021](4)所述資源調度器根據每個邏輯小區的狀態信息Siit,計算當前負載下相應邏輯小區所需基帶處理虛擬機的最佳個數:Λ? ；
[0022](5)所述資源調度器根據匹配指數依次為每一個邏輯小區分配基帶處理資源，對任意一個邏輯小區i，有:
[0023](5a)若~=,￥；，執行(5d);若 Nu > ，執行(Se) ?’若Nht < N:,執行(5h)；
[0024](5b)若 W = N*u ,執行(5g) '若N、> ,執行(5f)；[0025](5c)若N、= Ni,令 Ni, t+1 = N’ i; t，執行(5 j) '若Ν’υ < N*t ,執行(5i)；
[0026](5d)令N’ = \t_l，分別計算平均基帶處理資源利用率為時\t所對應的匹
配指數f2和N’ i；t所對應的匹配指數f3，若f3≥f2，令\t+1 = N’ i，t，執行(5j);若f3〈f2，令Ni, t+1 = Niit，執行(5j)；
[0027](5e)令N’ = \ t_l，分別計算平均基帶處理資源利用率為&,時\t所對應的匹配指數f2和N’ i；t所對應的匹配指數f3，若f3>f2，令f2 = f3,執行(5b)；
[0028](5f)令N’ = N’ 計算平均基帶處理資源利用率為&時N’ "所對應的匹配指數 f3，若 f3>f2，令 f2 = f3，執行(5b)；
[0029](5g)令N’ = N’ 計算平均基帶處理資源利用率為&時N’卩所對應的匹配指數 f3，若 f3 ≥f2, Nutn = N’ i;t，執行(5j);若 f3〈f2，令 Ni;t+1 = N’ i；t+l,執行(5j)；
[0030](5h)令N’ i；t = \t+l，分別計算平均基帶處理資源利用率力η時\t所對應的匹
配指數得到和N’ i；t所對應的匹配指數f3，若f3≥，令= f3，執仃(5c);若Mf1，令\?+1 = Ν，“-1，執行(5j)；
[0031](5i)令N’ = N’ i，t+l，計算平均基帶處理資源利用率為&時N’ ^所對應的匹配
指數 f3，若 f3 ≥ ，令 = f3，執行(5c);若&〈4，令\,+1 = 1，「1，執行(5j)；
[0032](5j) ΔΝ = U’t，若ΛΝ>0，則為邏輯小區i分配Λ N個基帶處理虛擬機，若Δ Ν〈0，則釋放邏輯小區i中的-Λ N個基帶處理虛擬機；
[0033](6)當前時隙的基帶處理資源分配過程結束，將邏輯小區i中下一時隙運行的基帶處理虛擬機個數\t+1發送給邏輯小區i。
[0034]需要進一步說明的是，所述步驟(2)中的狀態監控進程工作方式如下:
[0035]所述狀態監控進程監控當前時隙邏輯小區中每個基帶處理虛擬機的基帶處理資源利用率，并按照下式得出邏輯小區基帶處理資源的平均利用率，
【權利要求】
1.C-RAN架構下基帶處理資源分配系統，包括基帶處理資源池、基帶處理虛擬機、交換網絡以及邏輯小區，其特征在于，所述C-RAN架構下基帶處理資源分配系統還包括資源調度器，邏輯小區狀態監控進程和基本基帶處理虛擬機，其中:所述基帶處理資源池為C-RAN系統提供可供分配的集中化的基帶處理資源，由一個管理服務器和多個主機構成；所述邏輯小區與傳統的蜂窩小區一一對應，與特定的射頻拉遠單元形成固定的映射關系；所述資源調度器根據所述邏輯小區發送的狀態信息，計算為所述邏輯小區配置不同個數基帶處理虛擬機時所對應的匹配指數，并根據所述匹配指數為所述邏輯小區分配相應的基帶處理資源，所述資源調度器運行在所述基帶處理資源池的管理服務器上；所述邏輯小區狀態監控進程向所述資源調度器發送所在邏輯小區的狀態信息，運行在所在邏輯小區的基本基帶處理虛擬機上；所述基帶處理虛擬機是基帶處理資源分配的基本單位，由虛擬機以及運行在虛擬機上的相關基帶處理軟件模塊組成，運行在所述基帶處理資源池的主機上；所述基本基帶處理虛擬機是運行在所述邏輯小區中的一個特定的基帶處理虛擬機，所述資源調度器不對其進行調度操作，每個邏輯小區有且僅有一個所述基本基帶處理虛擬機；所述交換網絡在所述邏輯小區映射的射頻拉遠單元和所述基帶處理虛擬機之間建立連接。
2.一種根據權利要求1所述的C-RAN架構下基帶處理資源分配系統進行基帶處理資源分配的方法，其特征在于，所述基帶處理資源分配包括以下步驟: (1)建立C-RAN架構下的基帶處理資源分配體系；根據所述資源調度器接收來自所述邏輯小區的狀態信息；根據所述狀態信息計算邏輯小區當前負載下所需所述基帶處理虛擬機的最佳個數；根據所述狀態信息和下一時隙擬為所述邏輯小區分配的基帶處理虛擬機的個數計算相應的匹配指數；根據所述匹配指數為各個邏輯小區分配基帶處理資源； (2)建立邏輯小區的狀態監控進程；所述邏輯小區狀態監控進程對所述邏輯小區的運行狀態進行監控，包括所述 邏輯小區當前的基帶處理虛擬機個數Niit和所述邏輯小區基帶處理資源的平均利用-T1 并形成所述邏輯小區的狀態信息Siit ; (3)所述邏輯小區狀態監控進程向所述資源調度器發送當前時隙所述邏輯小區的狀態Ih 息 Si, t ； (4)所述資源調度器根據每個邏輯小區的狀態信息Siit,計算當前負載下相應邏輯小區所需所述基帶處理虛擬機的最佳個數AC ； (5)所述資源調度器根據匹配指數依次為每一個邏輯小區分配基帶處理資源，對任意一個邏輯小區i，有: (5a)若K"執行(5d);若~><，執行(Se) '若N <(t ,執行(Sh)； (5b)若N、= Ni，執行(5g);若 N、> Ni，執行(5f)；
(5c)若N’ut = Ni,，令 Ni;t+1 = N’ i;t，執行(5 j);若 A < ,執行(5i)； (5d)令N’i，t = \t-l，分別計算平均基帶處理資源利用率為^時\t所對應的匹配指數所對應的匹配指數f3，若f3≥f2，令\t+1 = N’i，t，執行(5j) ^f3〈f2，令\t+1=Ni;t，執行(5j)；(5e)令N’ = \t-l，分別計算平均基帶處理資源利用率為T1時\t所對應的匹配指數f2和N’ i；t所對應的匹配指數f3，若f3>f2，令f2 = f3,執行(5b)；(5f)令N’ = N’ 計算平均基帶處理資源利用率為7時N’ 所對應的匹配指數f3，若 f3>f2，令 f2 = f3，執行(5b)；(5g)令^^ = ^〃-1，計算平均基帶處理資源利用率為；時N’所對應的匹配指數f3，若 f3 ≥f2, Ni;t+1 = N’ i;t，執行(5j);若 f3〈f2，令 Ni;t+1 = N’ i；t+l,執行(5j)；(5h)令N’i，t = \t+l，分別計算平均基帶處理資源利用率為&時\t所對應的匹配指數得到和N’ i，t所對應的匹配指數f3，若f3≥，令= f3，執行(5c);若Mf1，令\t+1=N’i;t-1，執行(5j)；(5i)令N’ = N’ i，t+l，計算平均基帶處理資源利用率為&時N’ 所對應的匹配指數f3，若 f3 ≥ ，令 = f3，執行(5c);若&〈4，令1+1 = 1，「1，執行(5」)； (5j) ΔΝ =Λ N>0，則為所述邏輯小區i分配Λ N個基帶處理虛擬機，若Δ Ν〈0，則釋放邏輯小區中的-Λ N個基帶處理虛擬機； (6)當前時隙的基帶處理資源分配過程結束，將所述邏輯小區i中下一時隙運行的基帶處理虛擬機個數\t+1發送給所述邏輯小區i。
3.根據權利要求2所述的基帶處理資源分配方法，其特征在于，所述步驟(2)中的狀態監控進程工作方式如下: 所述狀態監控進程監控當前時隙所述邏輯小區中每個基帶處理虛擬機的基帶處理資源利用率，并按照下式得出所述邏輯小區基帶處理資源的平均利用率:
4.根據權利要求2所述的基帶處理資源分配方法，其特征在于，所述步驟(4)中所述邏輯小區所需基帶處理虛擬機的最佳個數由所述資源調度器按照下式計算得到:
5.根據權利要求2所述的基帶處理資源分配方法，其特征在于，所述步驟(5)中的匹配指數按照下式計算得到:t , λ(l + r)N'itNit / /V,., =Ln——V M.1n^ 11(1 +肌 U I Nij， 其中，N' 表示在t+1時刻擬為邏輯小區i分配的基帶處理虛擬機個數，是一個整數；上式的第一部分為資源收益函數，第二部分為資源分配的成本函數；匹配指數越大，表示為邏輯小區分配 N’ 個基帶處理虛擬機時所獲得的總的資源收益越大。
【文檔編號】H04W72/04GK103945549SQ201410178590
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2014年4月29日
【發明者】楊清海, 董靜, 余沛 申請人:西安電子科技大學