基于拍卖的5G网络虚拟化资源分配机制研究
发布时间：2020-11-02 09:21
物联网和移动智能终端的推广促使具有更高通信效率的5G通信技术发展火热,研究与之匹配的使能技术是5G网络发展的本质要求。无线虚拟化技术作为5G网络中最为重要的使能技术之一,使得基础设施和运行的服务解耦分离,大大提高资源的利用率并降低了网络运营成本。然而鉴于无线网络环境本身特点的限制、无线资源日益稀缺,资源分配问题成为虚拟化实现过程中的研究难点。如何设计一个适应市场而又高效的资源分配机制,并保证虚拟化片间隔离(Isolation)、片内定制的内在条件是解决问题的关键。拍卖作为一个优质的机制设计工具已被广泛应用于无线资源的分配管理中,众多动态与静态的资源分配方案被提出并实现。考虑现实多维物理资源需求的商业市场,本文通过拍卖的手段实现了多个用户和多个移动虚拟网络运营商(Mobile Virtual Network Operators,MVNOs)高效、动态的资源贸易。主要的研究如下:1.基于组合双边拍卖(Combinatorial Double Auction,CDA)的5G网络虚拟化资源分配机制的设计。针对现有虚拟化资源分配研究忽视MVNO参与实际商业运作、只关注卖家利益不顾用户选择、且只涉及单一种类资源分配的现实,本文设计了一个多用户、多MVNO的CDA框架,更适用于未来5G网络的商业环境。同时,考虑了现实环境中用户不同服务质量(Quality of Service,QoS)需求在分配优先级上的区分;设计低计算功耗的启发式算法和定价方案,从而保证了该机制良好的分配效率;且有激励相容性、预算均衡、和个人理性的经济属性。2.考虑用户估值随时间演化的动态虚拟化资源分配机制的设计。现有的拍卖机制大多假设用户准确了解自身投标信息,且都不考虑自身经验的更新学习会对资源价值的评估造成影响。本文基于第1阶段设计的CDA框架,在无限时间步长下考虑用户估值信息按照马尔科夫过程(Markov Process)随时间动态演化;将问题转化为一个特殊场景下的多玩家参与的多臂赌博机问题(Multi-Armed Bandit Problem,MABP),即不同收费场地(不同卖家)下多玩家参与的多臂赌博机问题。对此设计双边Gittins指数分配算法和平均定价方案实现动态分配,充分考虑当下分配决策对预期未来社会福利(The Expected Future Social Welfare)的影响。最后,通过理论分析对该机制具有的周期事后激励相容性、周期事后个人理性和周期事后预算均衡性进行证明。仿真结果体现了上述设计的无线虚拟化资源分配机制的有效性和优越性。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：
单理解为双方出价/要价差距在可接受范围内，保障自身利益。在 McAfee和卖方价格（即bNB 和sMA ）分别通过降序和升序排序，如公式 2.1 所示。刚好大于卖家要价的最大序位（即 argmaxs bk kk A B）为“关键位置”和卖家要价设定为所有拍卖赢家（k 位置之前的买家与卖家）的统一的出价保障真实性放弃了 玩家的拍卖利益。如果为每一对匹配的买/卖双方计算现更高的社会福利。1 21 2......s s sMb b bNA A AB B B 频谱共享在资源分配过程中的意义，文献[33]首次提出了一种认知无线电享和复用的真实双边拍卖模型。如图 2.7 所示，通过引入 McAfee’s Design，匹配阶段将购买同一卖家商品的买家划分为同一组。为了保证组内出价买家最小出价乘以组员作为整体组价；卖家要价按照升序，买家组按照降价大于卖家 ask 的临界组，确定此轮拍卖最终获胜者和槌价；通过比较 4 种价方案的普适性，保证了资源分配机制的经济效益和有效性。这样的模型进，奠定了频谱复用双边拍卖研究问题的基础。
图 3.5 用户人数增长的社会福利比较针对用户资源利用率进行计算与对比。如下图 3.6 所示，一般情况下，随着源需求与最终获得数量明显升高，同时信道复用增益随着用户数目的增加而源利用率应该逐步增高。由于随机分配方案分配的不确定性，可以看资源利化。对比其他两种方案，Approx 和 Approx-GB 机制的资源利用率从 60%逐，具有十分优秀的性能。
图 3.5 用户人数增长的社会福利比较针对用户资源利用率进行计算与对比。如下图 3.6 所示，一般情况下，随源需求与最终获得数量明显升高，同时信道复用增益随着用户数目的增加源利用率应该逐步增高。由于随机分配方案分配的不确定性，可以看资源化。对比其他两种方案，Approx 和 Approx-GB 机制的资源利用率从 60%具有十分优秀的性能。
【参考文献】
本文编号：2866857
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：
单理解为双方出价/要价差距在可接受范围内，保障自身利益。在 McAfee和卖方价格（即bNB 和sMA ）分别通过降序和升序排序，如公式 2.1 所示。刚好大于卖家要价的最大序位（即 argmaxs bk kk A B）为“关键位置”和卖家要价设定为所有拍卖赢家（k 位置之前的买家与卖家）的统一的出价保障真实性放弃了 玩家的拍卖利益。如果为每一对匹配的买/卖双方计算现更高的社会福利。1 21 2......s s sMb b bNA A AB B B 频谱共享在资源分配过程中的意义，文献[33]首次提出了一种认知无线电享和复用的真实双边拍卖模型。如图 2.7 所示，通过引入 McAfee’s Design，匹配阶段将购买同一卖家商品的买家划分为同一组。为了保证组内出价买家最小出价乘以组员作为整体组价；卖家要价按照升序，买家组按照降价大于卖家 ask 的临界组，确定此轮拍卖最终获胜者和槌价；通过比较 4 种价方案的普适性，保证了资源分配机制的经济效益和有效性。这样的模型进，奠定了频谱复用双边拍卖研究问题的基础。
图 3.5 用户人数增长的社会福利比较针对用户资源利用率进行计算与对比。如下图 3.6 所示，一般情况下，随着源需求与最终获得数量明显升高，同时信道复用增益随着用户数目的增加而源利用率应该逐步增高。由于随机分配方案分配的不确定性，可以看资源利化。对比其他两种方案，Approx 和 Approx-GB 机制的资源利用率从 60%逐，具有十分优秀的性能。
图 3.5 用户人数增长的社会福利比较针对用户资源利用率进行计算与对比。如下图 3.6 所示，一般情况下，随源需求与最终获得数量明显升高，同时信道复用增益随着用户数目的增加源利用率应该逐步增高。由于随机分配方案分配的不确定性，可以看资源化。对比其他两种方案，Approx 和 Approx-GB 机制的资源利用率从 60%具有十分优秀的性能。
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 薛迪;;5G移动通信发展趋势及关键技术探讨[J];无线互联科技;2015年16期
2 迟梁;蒋俊杰;;5G通信场景与技术分析[J];移动通信;2015年15期
3 张朝昆;崔勇;唐翯翯;吴建平;;软件定义网络(SDN)研究进展[J];软件学报;2015年01期
相关硕士学位论文 前1条
1 郎文强;无线网络虚拟化环境下的资源分配算法研究[D];重庆邮电大学;2016年
本文编号：2866857
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