无线资源虚拟化和动态子网技术研究

Aiming at the demand for rental services in current wireless network market, a base station subdivision model is proposed, which is based on the idea of splitting the same physical mobile access network into multiple virtual mobile access subnets, and each subnet has independent network operation mode and traffic scheduling function.The objective of the research is to realize the efficient mapping of physical layer resources into virtual subnets. The main research contents of the project are as follow: study communication scenarios and virtual mobile subnet mechanism and thus solve the issue of isolation and priority in virtual mobile subnet; study the access control strategy of traffic data flows based on the method of Lyapunov stability theory and game theory, and thus solve the problems of data access stability and optimal business profits in virtual mobile subnets; study the classification mapping technology of physical layer resources based on evolving adaptive resonance theory, including two aspects: one is to study the resonance method so that the resource allocation efficiency matches the demand of user group in virtual mobile subnet,another one is based on the wireless channel mean delay model to study the evolutionary learning method of resonance network weight update,so as to solve the virtualization problem of physical resources.Finally,a flexible, economical, efficient solution is provided for the future realization of wireless network virtualization.

针对目前无线网络市场出现的租借服务需求，提出了一种基站剖分模型，基于同一物理基础移动接入网剖分出多个虚拟移动接入子网，每个子网具有独立的网络运营模式和业务调度功能，研究的目标是实现物理资源在虚拟子网之间的高效分类映射。项目拟研究的具体内容有：研究通信场景和虚拟移动子网机制，解决虚拟移动子网的隔离性和优先权问题；基于李雅普诺夫稳定性理论和博弈论方法，研究业务数据流的接入控制策略，解决虚拟移动子网业务数据接入的稳定性和最佳业务收益问题；基于演化共振理论研究物理资源的分类映射技术，包括两个方面：一个是基于共振思想研究虚拟移动子网用户组的需求和无线物理资源分配效率相匹配的方法,另一个是基于无线信道均值时延模型研究共振网络权值更新的演化学习方法，从而解决物理资源的虚拟化问题。最终，为无线网络虚拟化走向实用提供一种灵活、经济、高效的解决方案。

无线网络虚拟化作为解决未来无线通信系统网络架构问题的关键技术之一，具有远大的发展前景，但在研究虚拟化技术时依然有很多技术难点：首先，由于多域资源范围广泛，缺乏统一的资源度量标准，其次，无线信道固有的随机衰落特性，虚拟化过程中资源的抽象和隔离过程不像有线网络可在硬件基础设施（节点或链路）上简单实现，另外，虚拟子网如何映射到物理网络上，即虚拟资源的最优化分配和映射是需要解决的难点之一。.本课题组进行项目研究时主要涉及了三个方面，分别是“无线多域资源表征与度量”、“无线多域资源的虚拟化和统一管理”和“虚拟子网的剖分和无线虚拟资源的动态映射”。在研究无线资源虚拟化的过程中，先认知无线资源，在对无线资源准确和充分认知的基础上，对无线资源进一步表征与度量，屏蔽物理资源的差异性，主要实现了MIMO空域，OFDM频域以及TDMA时域资源的度量和虚拟化；在虚拟逻辑层向上层提供资源统一管理和服务时，主要完成了基于动态数据带宽和时延保障服务；在形成统一的层间接口后，将虚拟逻辑资源动态分配到弹性子网上去，实现了联合资源调度、链路拆分与合并以及业务路由选择的一体化设计，提出了集中式和分布式的优化框架，综合考虑了动态规划，凸优化算法，博弈论和组合优化等算法研究动态分配算法。通过上述研究方案，实现物理资源的最大化利用，减少物理网络部署成本和压力，优化业务服务性能和接入性能，虚拟网络可以以按需的模式向用户提定制供服务，同时用户不需要关心实际物理网络，形式更为灵活，提高了用户的体验度。最终，为无线网络虚拟化走向实用提供了一种灵活、经济、高效的解决方案。