雲架構接入網中面向多業務的計算與無線資源分配研究

《雲架構接入網中面向多業務的計算與無線資源分配研究》是依託清華大學，由龔傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：雲架構接入網中面向多業務的計算與無線資源分配研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：龔傑
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

基於雲架構的無線接入網路通過天線拉遠密集部署、處理單元集中放置，能大幅度降低網路部署成本，並易於實現多天線合作、干擾消除等技術，從而有效提高網路容量，是未來網路架構演進的方向。目前，雲架構無線接入網的相關研究主要局限於系統架構設計及容量性能分析，較少考慮上層業務特性。事實上，不同業務的信令與數據對資源的占用差異很大，時空上也呈現出動態性，對系統資源的管理和利用提出了更高要求。本項目針對業務的多樣性和動態性，研究雲架構無線接入網的資源分配問題，以提高系統資源利用率。主要研究內容包括：首先，在無線接入端研究無線資源的最佳化分配，以同時滿足多類業務的接入需求；其次，建立雲端計算資源能耗模型，研究基帶處理的計算資源調度，實現計算資源與業務的動態適配；最後搭建軟體無線電演示平台，驗證算法性能。本項目的研究為基於多業務的高效資源分配提供了理論依據和技術參考，對雲架構無線接入網路的實用化具有重要意義。

結題摘要

基於雲架構的無線接入網路通過天線拉遠密集部署、處理單元集中放置，能大幅度降低網路部署成本，易於實現節點間協作，從而有效提高網路容量和能量效率，是未來網路架構演進的方向。然而，由於業務的多樣性和動態性，不同業務的計算和傳輸對資源的占用差異很大，對系統資源的管理和利用提出了更高要求。本項目研究雲架構無線接入網的資源分配問題，以提高系統資源利用率。主要研究內容包括： 首先，研究了無線接入端業務感知的異構網路負載轉移與基站休眠。在異構網路架構下，控制信道由宏基站提供，使微基站可根據負載強度動態休眠，實現資源最佳化配置。我們研究了給定業務量和服務質量要求的最優基站密度，提出了純隨機休眠和基於距離休眠算法，並最佳化了休眠算法的參數設計。仿真顯示在網路負載較輕時，純隨機休眠能獲得更好的性能；而在重負載情況下，應選擇基於距離休眠算法。 其次，研究了虛擬基站池中計算資源與業務的動態適配算法。我們對分別計算資源和無線射頻資源進行了統計建模，以反映兩種資源對虛擬基站池的雙重約束。利用這一模型，我們推導了系統的統計復用增益計算公式，以及隨基站池規模的漸近關係。進一步考慮基站池與接入點間傳輸開銷，提出了一種基於圖模型的虛擬基站功能分割框架，並設計了一種遺傳算法，實現了計算資源在系統中的最佳化分布和前傳頻寬的節省。 最後，用通用軟體無線電設備搭建了雲架構接入網演示平台，在平台上實現了控制信道與數據信道的分離。我們在演示平台上對基站休眠策略進行了測試，結果表明，聯合最佳化計算資源和射頻資源可獲得顯著的能效增益。 本項目針對業務的動態性和多樣性，在雲架構無線接入網體系下，聯合最佳化基站池計算資源和接入端無線射頻資源的分配，獲得了明顯的性能提升。本項目的研究為基於多業務的高效資源分配提供了理論依據和技術參考，對雲架構無線接入網路的實用化具有重要意義。