C-RAN系统下基带池资源管理模型和相关算法研究

发布时间：2019-06-04 11:21

【摘要】：新一代移动通信网络C-RAN是基于集中化处理(Centralized)、协作式无线电(Cooperative Radio)和实时云计算构架(Real-time Cloud Infrastructure)的无线接入网构架,将传统分布式基站分为基带处理单元和远端无线射频单元,所有基带处理单元集中管理,并通过高带宽低延迟的光传输网络和远端无线射频单元连接起来。新型的网络结构可以改善传统网络建设、运维成本高昂,频谱利用率低以及扩容和升级困难等不足,满足日益增长的用户需求。目前C-RAN系统下基带池资源管理与配置以及相关算法研究成为新一代移动通信研究的重点,本文从基带池内虚拟机的设计和虚拟机资源管理方面对C-RAN系统中的基带池资源管理和配置展开研究,在保证标准规定的服务质量的前提下,以提高资源利用率和资源运营收益,降低任务处理的总时延和系统总体能耗为目标,建立高效的资源管理模型和进行了相应的算法的改进。本文的主要贡献：(1)在满足协议要求的实时性和资源约束的前提下,分析了实时移动通信的特点并结合虚拟化技术,针对基带池内的虚拟机配置方法问题,建立基于提高系统资源利用率和降低总任务处理时间两个目标的优化模型,并提出加窗改进的空间迭代算法,改进算法在计算复杂度稍大于原空间迭代算法的前提下,获得更快的收敛速度和近似全搜索算法的收敛精度,并通过实验仿真验证了虚拟机配置模型和改进算法的合理性和优越性；(2)进一步分析了用户请求负载特点,针对虚拟机资源分簇管理问题,在不同用户请求负载下以降低系统能耗为目标,建立与用户需求相匹配的虚拟机分簇管理模型,保证了在不同的用户请求负载下设计出符合用户负载特点的固定分簇方案,同时进一步从选择算子和交叉算子两个方面的改进现有遗传算法“早熟”的问题,改进算法较现有遗传算法具有相近的计算复杂度的前提下,获得更好的收敛性能,最终通过实验仿真证明算法的可行性与优越性；(3)将基带池资源分为固定资源部分和共享资源部分,通过引入运营收益的概念,建立以最大化基带池资源收益为目标的资源配置模型,确定不同用户总请求负载下的共享资源容量配置。当固定部分资源足够当前用户需求时,使用固定部分虚拟机资源为用户服务,当用户请求数超出固定资源部分所能服务的用户数时,使用共享资源为超出的用户请求动态配置所需类型的虚拟机并完成相关的任务处理,既保证了用户服务质量又提高了基带池内资源利用率。最后通过仿真实验验证了方法的正确性。本文对基带池内虚拟机配置、虚拟机分簇管理和共享资源池配置展开相应研究,但由于时间等因素影响,本文还存在着许多不足的地方待继续进行深入的研究。例如,在实时通信环境中保证各类型业务的各项要求的前提下,研究所建立的虚拟机簇和虚拟机资源的动态调度问题等。
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【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.5

【参考文献】