本發(fā)明屬于計算機網(wǎng)絡
技術領域：
，具體是一種云計算網(wǎng)絡中云無線接入網(wǎng)絡(CRAN)的下行鏈路的安全協(xié)調調度問題。
背景技術：
：對高數(shù)據(jù)速率服務在網(wǎng)絡體系結構上的突破的需求不斷增加。全頻譜復用和在低功率的無線接入節(jié)點的調度成為了一個積極的趨勢，云無線接入網(wǎng)絡(CRAN)成為大規(guī)模干預下一代無線系統(tǒng)(5g)必不可少的管理技巧。它能通過其分配資源的能力，以協(xié)調的方式跨基站，云使網(wǎng)絡可以潛在的通過基站間協(xié)調減少基站間干擾。同時，為了提高云網(wǎng)絡分配安全決策的準確性,提出了一種安全分配算法。本發(fā)明研究了云無線接入網(wǎng)中的協(xié)調調度問題，本例中基站被連接到一個中央處理器(云)，這是負責調度用戶基站資源塊?？紤]到云無線接入網(wǎng)絡的下行，包括連接到一個中央處理器的多個基站(BS)，下行只負責調度策略和所有基站發(fā)送框架的同步。每個基站的框架結構都是由幾個資源塊組成，它們保持固定的發(fā)射功率，稱為功率區(qū)(PZ)。在整個網(wǎng)絡中，用戶都處于跨功率區(qū)復用的約束下，所有用戶都不能一對多的連接到多個基站，基站之間的信號電平的協(xié)調是必要的。然而，每個用戶都可以連接到一個基站的框架的幾個功率區(qū)。此外，在實踐中每個功率區(qū)可以被看作是基站的一個PZs，服務于一個對象并且只能是一個對象。協(xié)調調度問題，作為一種減輕基站間干擾的手段，根據(jù)固定的傳輸功率，目的是找到用戶基站和它們的功率區(qū)在受上述實際約束條件下的最佳調度?，F(xiàn)今，云無線接入網(wǎng)絡飛速發(fā)展，現(xiàn)有的云計算網(wǎng)絡中下行鏈路的協(xié)調調度所使用的調度方法，也有許多版本，但其中大多數(shù)過于落后，選用了陳舊或過于理論的算法，以至于網(wǎng)絡不能最大限度的提供服務。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種基于云無線接入網(wǎng)絡下行鏈路的安全協(xié)調調度方法，通過最大限度地提高一個通用網(wǎng)絡的網(wǎng)絡寬度，來實現(xiàn)云無線接入網(wǎng)絡的限制，從而解決了任何數(shù)量的用戶和功率區(qū)的協(xié)調調度問題。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：一種云無線接入網(wǎng)絡下行鏈路的安全協(xié)調調度方法，包括以下步驟：步驟1，云服務器收集各用戶的信息：用戶數(shù)量，背景噪聲功率，默認傳輸頻率，帶寬；步驟2，云服務器收集各基站與其功率區(qū)的相關信息：基站單元布局，基站數(shù)量，資源塊數(shù)量，單元間距，信道模式，最高功率；步驟3，初步構造系統(tǒng)模型：令aubz為分配用戶到基站中的功率區(qū)的優(yōu)勢，計算出對應的功率區(qū)為z基站為b時用戶的信號與干擾加噪聲比(SINR)；步驟4，繼續(xù)構造系統(tǒng)模型：將系統(tǒng)轉化為調度圖，并構造調度圖；步驟4.1，令A為所有可能關聯(lián)的用戶、基站、功率區(qū)集；定義φu為一個用戶的U集合的映射函數(shù)，定義φb和φz，分別為A中BSsB和PZsZ集合的映射函數(shù)；步驟4.2，構造調度圖：如果約束成立，生成一個頂點V集的所有可能的關聯(lián)S∈A，兩個不同的在V中的頂點v1和v2連接的邊緣為E；步驟4.3，定義函數(shù)g作為A到Z的每個個人計劃的優(yōu)勢；步驟5，將解決調度方法問題轉化為圖的最優(yōu)邊分配問題，利用蟻群算法進行解決。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點在于：現(xiàn)有技術共享所有數(shù)據(jù)流的所有基站之間需要大容量的鏈接，和大量的回程通信；本發(fā)明邏輯簡單明了，使用實際操作性強的算法，高效全局的解決分配問題。附圖說明圖1為本發(fā)明云無線接入網(wǎng)絡下行鏈路的安全協(xié)調調度流程圖。圖2為本發(fā)明構造調度圖。圖3為本發(fā)明使用的蟻群算法流程圖。具體實施方式下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。結合圖1，本發(fā)明基于云無線接入網(wǎng)絡下行鏈路的安全協(xié)調調度方法，包括以下步驟：步驟1，云服務器收集各用戶的信息：用戶數(shù)量，背景噪聲功率，默認傳輸頻率，帶寬；步驟2，云服務器收集各基站與其功率區(qū)的相關信息：基站單元布局，基站數(shù)量，資源塊數(shù)量，單元間距，信道模式，最高功率；步驟3，初步構造系統(tǒng)模型：令aubz為分配用戶到基站中的功率區(qū)的優(yōu)勢，計算出對應的功率區(qū)為z基站為b時用戶的信號與干擾加噪聲比(SINR)；約束：C1：每個用戶最多可以連接一個基站，但在一個基站中可能很多PZs。C2：每個PZ應該分配給一個用戶。令aubz為分配用戶U到bth基站中的PZz的優(yōu)勢。令Xubz為一個二元變量，如果用戶映射到bth基站的zthPZ，Xubz為一，否則為零。此外，令Yub是一個二元變量，如果用戶映射到bthBS，Yub為一，否則為零?？捎肞ZS總數(shù)Ztot＝B×Z.云連接不同的基站，保證不同幀的傳輸是在所有基站同步的。當用戶u被分配到PZz時，令為從bth基站到用戶u的頻率。當對應的功率區(qū)為z基站為b時，用戶的信號與干擾加噪聲比(SINR)可以寫為：步驟4，繼續(xù)構造系統(tǒng)模型：將系統(tǒng)轉化為調度圖，并構造調度圖。步驟4.1，令A為所有可能關聯(lián)的用戶、基站、功率區(qū)集。定義φu為一個用戶的U集合的映射函數(shù)，定義φb和φz，分別為A中BSsB和PZsZ集合的映射函數(shù)。A的一個功率集，P(A)，代表用戶，基站，和功率區(qū)以及所有計劃之間所有可能的關聯(lián)。F：滿足約束設定，可以在數(shù)學上定義如下：步驟4.2，構造調度圖：如果約束成立生成一個頂點V集的所有可能的關聯(lián)S∈A.兩個不同的在V中頂點v1和v2連接的邊緣為E；構造調度圖，必須基于如下的約束：C1:如果φu(v1)＝φu(v2)而且φb(v1)＝φb(v2)：這個約束聲明了同一個用戶不能連接多個基站。C2:(φb(v1),φz(v1))≠(φb(v2),φz(v2)):在這種約束狀態(tài)下，兩個不同的用戶無法連接到相同的PZ。步驟4.3，定義函數(shù)g作為A到Z的每個個人計劃的優(yōu)勢。即g(si)＝aubz(u,b,z)是相應的協(xié)會元組，(u,b,z)＝(φu(si),φb(si),φz(si)).原優(yōu)化問題可以改寫為：公式可以改寫為加入安全算法將公式改寫為如下：代表最高的信噪比，[·]+＝max{·,0}。步驟5，將解決調度方法問題轉化為圖的最優(yōu)邊分配問題，利用蟻群算法解決。因為aubz與由用戶v1到功率區(qū)v2的概率成正比。這里令v1為x，v2為y。初始信息素表示螞蟻于t時刻從位置x轉移動到位置y的概率為公式(7)所示。其中allowekk＝{1,2,…,n}-tabuk,表示螞蟻k下一步允許選擇的點。用參數(shù)1-ρ表示信息素的消逝程度,螞蟻完成一次循環(huán)需要n個時刻,各條路徑上信息素量的調整為公式(8)所示τxy(t+n)＝ρ·τxy(t)+Δτxy本次循環(huán)中，m為螞蟻群體的總數(shù)目,Δτxy表示所有經(jīng)歷過路徑xy的螞蟻留在ij上的信息量的增量.表示第k只螞蟻留在路徑xy上的信息量。的計算方法由公式(9)所示。其中，Q表示螞蟻循環(huán)一周所釋放的總信息量,Lk表示第k只螞蟻在本次循環(huán)中所走路徑總長度。為最大時，g(si)為最大，aubz為最大。此時為最優(yōu)解。實施例1結合圖1，本發(fā)明基于云無線接入網(wǎng)絡下行鏈路的安全協(xié)調調度，包括以下步驟：步驟1，云服務器收集各用戶的信息；步驟2，云服務器收集各基站與其功率區(qū)的信息；所述用戶基站與其功率區(qū)的信息如下表單元布局Hexagonal基站數(shù)量Variable資源塊數(shù)量Variable用戶數(shù)量Variable單元間距500meters信道模式SUI-3TerraintypeB信道估計Perfect高功率-42.60dBm/Hz背景噪聲功率-168.60dBm/Hz信噪比GapΓ0dB帶寬10MHz步驟3，構造系統(tǒng)模型。在約束下分析分配用戶到基站中的功率區(qū)的優(yōu)勢(aubz)；約束：C1：每個用戶最多可以連接一個基站，但在一個基站中可能很多PZs。C2：每個PZ應該分配給一個用戶。令aubz為分配用戶U到bth基站中的PZz的優(yōu)勢。令Xubz為一個二元變量，如果用戶映射到bth基站的zthPZ，Xubz為一，否則為零。此外，令Yub是一個二元變量，如果用戶映射到bthBS，Yub為一，否則為零。計算出該模型的信噪比步驟4，構造調度圖與其算法；步驟4.1，令A為所有可能關聯(lián)的用戶、基站、功率區(qū)集。定義φu為一個用戶的U集合的映射函數(shù)，定義φb和φz，分別為A中BSsB和PZsZ集合的映射函數(shù)。令A為所有可能關聯(lián)的用戶、基站、功率區(qū)集。定義φu為一個用戶的U集合的映射函數(shù)，定義φb和φz，分別為A中BSsB和PZsZ集合的映射函數(shù)。步驟4.2，構造調度圖：如果約束成立生成一個頂點V集的所有可能的關聯(lián)S∈A，兩個不同的在V中頂點v1和v2連接的邊緣為E；結合圖2，以U＝2用戶，B＝2基站和Z＝2資源塊為例，系統(tǒng)的調度圖。所有頂點標記為ubz，其中u、b、分別z代表用戶U、基站BSs和資源塊PZs的指標。我們清楚地看到，大小Ztot＝BZ＝4唯一可能的集團{111，112，221，222}，{121，122，211，212}}。步驟4.3，定義函數(shù)g作為A到Z的每個個人計劃的優(yōu)勢。定義函數(shù)g作為A到Z的每個個人計劃的優(yōu)勢。即g(si)＝aubz(u,b,z)是相應的協(xié)會元組，(u,b,z)＝(φu(si),φb(si),φz(si)).步驟4.4，引入蟻群算法，將問題轉化為邊的概率問題。結合圖3，運用蟻群算法。這里令v1為i，v2為j。初始信息素τxy(0)＝1.表示螞蟻于t時刻從位置x轉移動到位置y的概率：螞蟻循環(huán)一周所釋放的總信息量Q為100,第k只螞蟻在本次循環(huán)中所走路徑的長度為LK＝100.用參數(shù)1-ρ表示信息素的消逝程度。螞蟻群體的數(shù)目m＝10000。代入公式中，當次數(shù)n和時間t盡量大時，求得每一個用戶節(jié)點(x)的最大值，輸出最優(yōu)解。綜上所述，本發(fā)明是一種高效、可靠的云無線接入網(wǎng)絡下行鏈路的安全協(xié)調調度。本發(fā)明從不同的角度考慮云無線接入網(wǎng)絡(CRAN)的問題，更實用，同時允許基站有效率地調度用戶，提高了整個系統(tǒng)的效能。當前第1頁1 2 3