Page 12 - 网络电信2019年6月刊下

运 营 商 专 栏

一种低复杂度的无线虚拟网络资源分配策略

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曾菊玲 张春雷 盛明哲 夏凌 解冰 3
1.三峡大学 计算机与信息学院；2.中国联通研究院；3.天翼电信终端有限公司

摘要：提出一种低复杂度的分层匹配博弈结合比例公平的无线虚拟网络资源分配策略。策略采用两层独
立的匹配博弈避免两层循环导致的较高计算复杂度，博弈下层为用户（Users，UEs）与移动虚拟网络操作层
（Mobile Virtual Network Operators，MVNOs）构成的多对一匹配，实现UEs对MVNOs的依偏好选择，上层为
基础设施提供层（Infrastructure Providers，InPs）与MVNOs构成的多对一匹配，实现MVNOs对切片依偏好选
择，从而实现用户组与切片组效用最高匹配。然后，在匹配的用户组与切片组间采用功率受限的比例公平资源
分配策略，实现用户与切片的精确匹配，并在比例公平条件下使频谱效率最大。仿真表明，该策略虽然比两层
联合的匹配博弈效用略低，但降低了计算复杂度，提高了频谱效率，总体性能更优。
关键词：无线虚拟网络；资源分配；分层匹配；比例公平

引言 计算复杂度较大。文献 [9-10] 采用Stackelberg博弈和McAfee拍卖
为了提供面向应用、开放灵活、可编程和易维护的服务， 两阶段联合机制对虚拟网络功率进行了分配，但不能进行切片
未来5G将采用虚拟网络架构 [1-3] 。虚拟化技术在提供高效及灵 选择。文献 [11] 采用分层博弈研究了超密集蜂窝网络资源分配问
活组网的同时，也增大了技术实现复杂度，特别是资源分配 题，但只能保证效用最大，没有讨论频谱效率优化问题。文献
更加复杂。由于虚拟化技术导致虚拟资源层或MVNOs（Mobile [12] 提出了InPs-MVNOs以及MVNOs-UEs分层匹配博弈，然后循环迭
Virtual Network Operators，移动虚拟网络操作层）的出现， 代直至收敛的分层匹配博弈机制，有效解决了三级架构下业务
使得原本在 InPs（Infrastructure Providers ，基础设施 选择和资源购买两阶段联合优化问题（简称联合分层博弈），
提供层）和 UEs（Users。用户）之间进行的资源分配，变为 但上、下层间循环迭代导致计算量过大，且没有考虑到对时变
MVNOs向InPs购买或租用无线资源，再向UEs提供服务。资源提 无线信道的跟踪，导致资源利用率较低，同时，两层多对一匹
供途径和各方收益都变得更加复杂，特别地，考虑到无线信道 配不能实现用户与切片精确匹配，片内资源优化无法实现。事
的实时多变特性，采用自适应资源分配策略时，虽然获得更大 实上，在虚拟网络中，MVNOs作为独立运营商，向UEs提供业务
收益，但中间层MVNOs的存在，也将自适应策略变得更加复杂。 与向InPs购买资源是独立的，上、下两层博弈可以独自进行，
对于无线虚拟网络资源分配，目前已有很多相关研究。文 不需要循环迭代，通过两层独立的多对一匹配博弈，实现用户
献 [4-5] 提出了InPs与用户之间直接分配资源的方法，由于MVNOs 组与切片组的匹配，较大地降低复杂度。但用户组与切片组匹
[6]
未参与其中，不能实现真正虚拟化。文献 提出了InPs-MVNOs- 配不能实现用户与切片的一对一精确匹配，且分层匹配博弈只
UEs三级架构，但没有给出具体算法。文献 [7-8] 采用InPs-MVNOs- 能实现无线虚拟网络中资源分配的效用最大化，不能保证频谱
UEs三级架构，提出了基于三层架构的二级联合分层拍卖机制 效率最优。因此，需要在分层匹配博弈之后再次进行无线资源
资源，整体效用最优，但个体效用非最优，中心控制方式导致 分配，以保证精确匹配和频谱效率最大化，目前还未见研究二

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