C-RAN系统中计算资源和无线资源联合分配机制研究

发布时间：2020-10-23 07:41

　　 随着移动互联网的飞速发展,用户数量以及数据业务量不断增长,运营商一方面要解决基站超密集部署下的成本问题,另一方面要解决频谱资源稀缺无法满足用户需求的问题。云无线接入网络(CloudRadio Access Network,C-RAN)作为一种绿色低碳的新型无线网络架构可以解决上述问题,C-RAN系统通过大规模集中化的基带处理单元(BasebandUnits,BBUs)组成的 BBU 池配合远端射频头(Remote Radio Heads,RRHs),将资源处理集中化,能够有效提升网络性能。通过高效灵活的计算资源和无线资源管理机制可以充分利用C-RAN系统优势,为解决无线网络所面临的技术瓶颈提供可能,然而如何调度好这些资源处理其关系仍是需要深入研究的问题。本文重点探讨计算资源和无线资源联合分配机制,从系统功耗和吞吐量这两个角度出发,提出相应的优化机制,具体贡献如下:(1)提出了一种基于QoS的计算资源和无线资源联合分配机制。为了实现计算资源与无线资源的联合分配,本文首先引入计算需求模型,随后引入新的QoS约束条件,确保分配结果对瞬时信道变化的适应性。将系统总功耗最小化问题划分为用户-虚拟机映射建立和发射功率分配这两个步骤进行求解,以降低算法计算复杂度保证其时效性。仿真结果表明所提机制相比其他两种基准机制可以节约更多的系统功耗。(2)提出了一种基于RRH协作的计算资源和无线资源联合分配机制。计算资源在一定程度上约束着RRH协作的规模,虽然采用协作传输技术可以为用户带来较高的传输速率,但随之而来的处理负载和巨大的处理功耗也是不得不考虑的问题。本研究点将计算资源的分配和RRH协作传输相结合,提出以用户虚拟机匹配的方式而不是采用传统的装箱算法解决计算资源的分配,管理模式更具合理性。通过RRH协作簇初始化、用户-虚拟机映射建立、波束赋形矢量求解这三个步骤对系统吞吐量进行优化。通过仿真验证,所提机制在系统吞吐量和能效上都比基准机制有所提升,同时也保证了系统功耗的节约。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5;TP393.0
【部分图文】：

出了满足自身需求的Ｃ－ＲＡＮ架构并进行了相关研究。２０１６年１１月中国移动通??信研宄院发布了白皮书［６］，提出了?５Ｇ下Ｃ－ＲＡＮ系统的基本概念和技术要素，其??系统架构如如图２－１所示??贤?ＲＨ?（＾ＲＨ???；????ａｏｊ?Ｊ．Ｌ．?１．１?设备边续应用??？?？Ｕ?－Ｌ?Ｌ．?．１?■?Ｉ?Ｊｃｋ?－＾－１?＊ＪＬＬ?．．．．．??？堝站址?＇??＋?（〇〇??Ｆｇ举前传竽件?（２Ｊ＝ｚｚＪ??（⑷）?才；十＇?中心机房?ｊ［輕、、中心机房??Ａ＾ＲＨ?（Ａ＾ＲＨ?ｃｕｉｇｇ?Ｘ?７＼??ｒ??ｒ＾％?ＪＪＪ％??？??＿ｊ＿?丨远端站址！?．通用硬??（龙）＋二／＾?ｉ心机房?件平台??？?＇…＇???ＲＲＨ?〇晚备??（八）．４－?ｊｓｇｉ｜??｛（？）｝?ＲＲＨ?ＤＵ?设备??Ｂｋ?＋?ｍｉ?远端站址??ＲＲＨ?ＤＵｉ妥??远端站址??图２－１?５Ｇ?Ｃ－ＲＡＮ系统架构??不同于早期的Ｃ－ＲＡＮ系统架构，５Ｇ中的Ｃ－ＲＡＮ系统对ＢＢＵ的功能做了??进一步的划分，实现了逻辑上的两级集中。第一级依旧是ＢＢＵ的集中放置以实??现ＰＨＹ层的集中处理、减少机房数量、共享配套设施等优势；第二级则引入集??中和分布单兀（ＣｅｎｔｒａｌｉｚｅｄＵｎｉｔ／ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＵｎｉｔ，?ＣＵ／ＤＵ）的概念，ＣＵ?负责非实??时性无线高层协议栈功能，ＤＵ负责ＰＨＹ层的处理任务和有实时性需求的层２??功能。新的架构加强了功能单元的部署灵活性，当传送网资源充足时，可以采用??集中式ＤＵ部署的方式；反之

?第二章Ｃ－ＲＡＮ系统及其资源分配研究综述???平台演进，为网络功能虚拟化（ＮｅｔｗｏｒｋＦｕｎｃｔｉｏｎＶｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，ＮＦＶ）的实现提??供硬件支持。通过引入下一代前传网络接口（Ｎｅｘｔ?Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?Ｆｒｏｎｔｈａｕｌ?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，??ＮＧＦＩ）架构Ｍ可以解决ＢＢＵ与ＲＲＨ间的传输问题，考虑到前传接口的传输资??源有限，可以将物理层的部分功能上移至＿。??文献［１５］－［１７］针对ＢＢＵ与ＲＲＨ间的功能划分做了详细探讨和系统仿真测??试，并讨论了不同划分方式对协作传输的支持情况。［１５］中给出了?ＬＴＥ系统处理??流程，并设计了?Ｆｕｌｌｙ?ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ、ＰＨＹｌ、ＰＨＹ２、ＭＡＣ－ＰＨＹ、ＭＡＣ－ＭＡＣ?和?ＰＤＣＰ－??ＲＬＣ这六种不同的功能划分方案，如图２－２所示，通过系统测试指出ＰＨＹ２是相??对来说比较有潜力的划分方案，在接口速率上保持了较低的水平同时也能够支持??全部ＣｏＭＰ机制。类似地，［１６］也对不同划分方案ＭＡＣ－ＰＨＹ、Ｓｐｌｉｔ－ＰＨＹ?（等同??于［１５］中的ＰＨＹ２）和Ｃ－ＲＡＮ?（等同于［１５］中的Ｆｕｌｌｙ?ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ）进行了性能测??试，重点考虑了前传接口带宽的优化，在用户吞吐量上Ｓｐｌｉｔ－ＰＨＹ与Ｃ－ＲＡＮ没??有太大差异，却节约了大量的接口带宽。??

的信干噪比，到达预设门限的用户被划分为中心用户，其余用户为边缘用户。位??于小区中心的用户可以使用１／２的频谱资源，位于小区边缘的用户可以使用１／６??的频谱资源，ＦＦＲ的场景如图２－６所示。相邻小区使用相同的频谱资源，在它们??的边缘区域使用正交的频谱资源。??１５??
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本文编号：2852732