虛擬化基站并行任務的反向資源分配的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及無線通信，尤其設及虛擬化基站的資源分配。
【背景技術】
[0002] 在由中國移動于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。相較于需要對每一 個（或幾個）基站設置獨立機房的傳統無線通信網絡，集中式基站架構（Centralized, Cooperative,Cloud Radio Access 化twork,C-RAN)將一定數量（幾十、上百甚至上千）的 計算單元(Calculate化it ,CU)集中放置在一個大的中屯、機房，并使運些CUW-定的結構 相互連接W構成CU池。在此基礎上，通過軟件虛擬化的手段，將一定數量的CU虛擬化成為一 個虛擬化基站。在一個CU池中，可存在若干個虛擬化基站。
[0003] 為解決在虛擬化基站的應用過程中所存在的能耗較大的問題，在M. Qian等人于 2015年發表于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能耗和時延的均 衡算法，其可W使虛擬化基站達到最佳速率。
[0004] 然而，在上述現有技術中，仍存在耗時長、效率低的問題。通常，在虛擬化基站與遠 端射頻單元（Remote Radio Unit, RRU)的數據通路中，只有一個任務調度單元（Task Schedule化it,T洲）。雖然經由數據交換忍片的一次數據交換所造成的時延并不高，但是 對于具有大規模的CU的系統來說，在T洲和CU之間的數據傳遞需要經過若干級數據交換忍 片，而每經過一次數據交換忍片都會產生一定的延時，例如Cisco的SFS7000 D InfiniBand 孤R交換忍片標稱最高2(K)ns延時，RHi肥T-3/SW交換忍片具有24化S的延時。假設，射頻接口 部分與某個特定CU之間的通信需要經過200次交換，單次交換的延時是240ns，則進行一次 通信數據的往返傳遞，其延時可高達200 X 240ns X 2 = 96US。相對地，在下一代5G無線通信 技術中，將為用戶提供IGbps到IOGbps的傳輸速率。假設有一個64kB的任務，需要基站在 64kB/lGbps = 488us的時間內完成該任務的處理，如果虛擬化基站所指定的某個CU的計算 能力剛好在既定的時間內完成任務，而任務在處理過程中的通信延時達到了 96US，則會導 致基站的性能下降約19 %。
[0005] 因此，現有技術針對虛擬化基站的資源分配方法會導致處理無線通信任務的耗時 受交換延時的影響，因而帶來很大的性能損失。
【發明內容】
[0006] 因此，本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種虛擬化基站并行任 務的反向資源分配的方法。
[0007] 本發明的目的是通過W下技術方案實現的：
[0008] 提供一種虛擬化基站并行任務的反向資源分配的方法，包括:在確定在一時間段 內要被并行處理的多個任務，所述多個任務將由若干個CU所構成的虛擬化基站處理;針對 所述每個任務判斷全部所述CU中的每一個CU能否增加處理速率，W確定分配給所述每個任 務的CU的集合。
[0009] 與現有技術相比，本發明的優點在于：
[0010] 并行化處理在某一段時間內到達虛擬化基站的多個無線通信任務，并且參考由數 據交換所帶來的時延，從而為每個任務分配處理速率最快的CU,由此加快處理無線通信任 務的速度。此外，本發明還能W較低的算法復雜度獲得較高的系統性能。
【附圖說明】
[0011] W下參照附圖對本發明實施例作進一步說明，其中：
[001^ 圖1是CU池的示意圖；
[0013]圖2是根據本發明的OSG-R算法和現有WB算法的具有不同數量的CU的虛擬化基站 的性能的對比圖；
[0014] 圖3是根據本發明的OSG-R算法和現有WB算法的具有不同并行任務的大小的虛擬 化基站的性能的對比圖；
[0015] 圖4是根據本發明的OSG-R算法和現有WB算法的具有不同交換忍片數量的虛擬化 基站的性能的對比圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作詳細說明。
[0017] 如圖1所示，在一個CU池100中包括成百上千個CU和一個TSU 104;在某一段時間 內，所述成百上千個CU中包括多個被占用的CU 102(如圖中未標注編號的CU組件)和多個未 被占用的CU 101 (如圖中標注編號的CU組件）。〇]池中的CU可W通過該TSU 104與R抓105通 信。在運一段時間內，根據業務量的需求，可W申請若干個未被占用的CU來構成虛擬化基 站。不同位置的CU與TSU 104之間傳遞數據所經過的交換忍片數量不同。
[0018] 發明人在仔細研究現有技術的基礎上認為，由于一個虛擬化基站可W管理多個小 區，并且每個小區可W被分配有不相同的任務，因此可W針對在某一時間段內到達虛擬化 基站的多個不相同的并且被并行處理的無線通信任務來選擇最優的CU, W獲得更高的性 能。其中，每個CU最多同時處理一個任務。
[0019] 基于W上方面，可W使用包含變量的表達式來表示虛擬化基站處理無線通信任務 的時間和效率，所使用的變量名稱如下：
[0020] N為虛擬化基站在該段時間內申請到的CU的數量；
[0021] 所申請到的CU被依次編號，并由集合Q=U, 2，...，N}所表示；
[0022] M為在該一段時間內的某個時刻到達CU池的無線通信任務的數量；
[0023] P為每個CU的處理能力；
[0024] Si為該M個無線通信任務當中第i個任務的大小，i = l，2, ...，M;
[00巧]Oi為從N個CU中被選中用于執行第i個任務的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中元素的個數； 相玉
[00%] 棘i為針對第i個任務所選擇的CU集合Oi,從T洲到達其中任何一個CU所經過的最 大交換忍片的數量；
[0027] h為每經過一次交換忍片所造成的時延；
[0028] Si為全部M個任務中第i個任務的權重：
[0029] 由于處理無線通信任務所消耗的時間取決于處理該無線通信任務的時長W及CU 與TSU通信的時延，因此處理第i個任務所需的時間可W被表達為
第i個 任務的處理速率為；
[0030] 由此，并行處理M個任務的虛擬化基站的全部任務的總速率可W被表示為，
[0031] 為了實現本發明的目的，需要優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的耗時最短、效率最高的調度CU資源的 方法，即。
[0032] 然而通過窮舉算法來確定胃}的最優解需經歷次捜索，其計算量十分龐 大。因此發明人提供了一種OSG-R算法，其能夠W適當的計算量來獲得相對理想的捜索結 果。該OSG-R算法的核屯、是首先把根據任務量大小把CU集合Q預分配成M份，然后使用OSG算 法從全部CU中選出使得每個任務處理速率最優的CU的集合，最后通過對比預分配的M份CU 的集合與所挑選出的CU的集合W確定每個任務最終使用的CU。
[0033] 根據本發明的一個實施例，為虛擬化基站并行處理的不同任務分配CU的OSG-R方 法包括：
[0034] 1)選擇權重預分配:根據全部M個任務的權重分別為每個任務預分配不同數量的 CU,其被表不為
[0035] 當W上公式所表示的Pi不為整數時，通過W下方式進行調整：
[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；
[0038] 如果經W上調整后還有CU剩余，則將其分給最后一個任務。
[0039] 經過W上的預分配的步驟，每個任務均被預分配一定數量的CU,其中第i個任務所 分得的CU的集合被表示為Tl。
[0040] 本領域的技術人員可W了解，在本發明中選擇權重預分配的目的在于確定預分配 給不同任務的CU的數量，而并非必須為每個任務分配確定的cu。
[0041 ] 2)0SG反向算法分配:針對每個任務判斷全部CU中的每一個CU能否增加處理速