[发明专利]一种面向B5G/6G全解耦蜂窝车联网的随机优化资源分配方法

说明书

一种B5G/6G全解耦蜂窝车联网的随机优化资源分配方法，1)针对网络中两类用户，即时延敏感用户和高速率确保用户建立优化问题模型，2)利用李雅普诺夫漂移加惩罚算法，设计异质资源切片机制，构造1)中所提优化问题的求解框架：首先构造高速率确保用户o在时间切片t的虚拟队列，其中L为时延敏感型用户需要的数据量；在时间片t的开头，初始化队列的储备量为0，在每个时间片上执行如下步骤：S1：通过求解目标函数被转化的问题P1确定最优基站连接方案和资源分配方案；3)在2)的求解框架下，结合马尔科夫近似方法设计接入基站选择方法和频谱资源切片机制：求得问题P2近似最优解。相较于传统的单基站接入，提升了车联网用户的服务质量。

技术领域

本发明属于车联网技术领域，涉及基于李雅普诺夫随机优化方法和马尔可夫近似的下行基站接入和带宽资源分配方案。

背景技术

车联网是未来智能交通网络的重要组成部分，也是物联网领域内一个特殊的研究方向，引起了广泛的关注，是目前国内外研究的热点领域。未来的车辆接入网络预计将支持具有不同特征和需求的多种服务类型，因此存在着大量差异化的车辆通信需求，比如对时延敏感的内容缓存服务，例如视频音频通话等即时交互服务；对时延容忍的服务，例如地图下载服务；对速率有着高要求地高速率确保业务，例如安全通信业务等等，它们往往共同存在于同一蜂窝网络中。

在车联网的无线接入网层面，随着第五代移动通信技术的发展，蜂窝网络的演进方向也在不断改变，异构接入方式共存成为其发展方向。同时，面对移动终端用户不断增长的流量需求，无线接入网中的长期存在的问题，即频谱带宽资源的稀缺性这一固有问题，也在不断被放大。这一挑战使得人们不得不考虑采用新的接入技术，或提高现有接入技术的效率。如何为服务需求类型各异的用户在无线接入网中寻找合适的接入基站簇并统筹全网络、高效分配稀缺的频谱资源一直是学术界的研究热点和一个具有挑战性的研究问题。

经检索发现，现有的提升网络效率的技术中，异构网络、不同无线接入技术的组合、认知无线电概念、使用差异化服务等范例已成为备受关注的可提升无线网络效率的方案，其中，一种名为网络切片的新技术受到广泛关注。网络切片试图摆脱当前相对单一的体系结构，如第四代蜂窝网络，将整个网络分割成不同的部分，以满足特定的服务需求，这和差异化的车辆通信需求不谋而合。

经检索还发现，Quan Yu,Haibo Zhou等人2019年在《Journal of Communicationsand InformationNetworks(通信与信息网络学报)》上发表的全解耦的无线接入网络体系结构拥有着非常灵活的接入方式，可以极大地促进资源协作，提高频谱利用率，降低网络总体能耗，优化用户体验质量。这种网络结构将传统的小蜂窝基站和宏基站协作的无线接入网结构进行转变，将小蜂窝基站和宏基站的功能解耦为负责上行数据传输的上行基站、负责下行数据传输的下行基站和利用控制信号负责网络协调的控制基站，车联网用户不再和同一个基站进行上下行的传输，而是灵活动态地分别选择上行基站、下行基站和控制基站来进行上行数据、下行数据和控制信令的通信。

综上所述，现有技术仍针对各种不同类型的业务需求静态分配网络带宽资源，使得网络效率不够高，同时带宽资源紧缺，针对现有技术存在的问题，本发明旨在关注以即时内容缓存为代表的时延敏感业务和以安全通信为代表的高速率确保业务两类用户，为其不同的业务需求定制资源分配方法，动态地为B5G/6G全解耦蜂窝车联网用户选择接入基站与分配带宽资源，从而提升网络整体效率和业务服务质量。

发明内容

本发明目的是：针对现有技术存在的问题，本发明在B5G/6G全解耦的无线接入网结构下提供了一种车联网随机优化资源分配方法。

本发明的技术方案：车联网随机优化资源分配方法，包括以下步骤：

步骤1：针对网络中的两类用户，即时延敏感用户和高速率确保用户建立优化问题模型：