CN111095979B

CN111095979B - 用于资源分配的方法、装置和计算机存储介质

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Publication number: CN111095979B
Application number: CN201780094891.3A
Authority: CN
Inventors: 赵昆; 林凌峰; 吕玲; 范绍帅; 田辉; 赵鹏涛; 贾杨; 李国平; 凌刚
Original assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2037-09-15
Also published as: CN111095979A; WO2019051798A1

Abstract

本公开涉及用于资源分配的方法、装置和计算机存储介质。本公开的实施例提供了用于在通信网络中进行资源分配的方法、装置和计算机程序产品。根据一个实施例的方法包括：确定通信网络的多个网络切片中每个网络切片所要求的资源量，一个网络切片与一组逻辑网络功能相关联；基于所确定的每个网络切片所要求的资源量，计算所述多个网络切片的每个网络切片子集所对应的剩余资源量，所述剩余资源量是在向所述多个网络切片中除所述网络切片子集之外的切片分配资源后总资源量中剩余的资源量；以及基于多个网络切片的网络切片子集各自所对应的剩余资源量，将总资源量分配给多个网络切片。利用本公开的实施例，可以有效地获得网络切片级的资源分配，改善资源利用。

Description

用于资源分配的方法、装置和计算机存储介质

技术领域

本公开的实施例一般涉及通信网络的技术领域，并且具体地涉及通信网络中用于网络切片的资源分配的方法、装置和计算机存储介质。

背景技术

本节的介绍旨在促进对本公开的更好的理解。因此，本节的内容应以此为基础进行阅读，而不应被理解为对关于哪些属于现有技术中或哪些不属于现有技术的承认。

基于因特网的服务带来令人愉快的体验，并且随着这种服务的快速发展，移动业务量***性的增长，对移动通信***带宽造成严重的影响。物联网、汽车网络、工业控制自动化、和其它新的服务对移动通信***的连接、延时、和可靠性产生了严苛的要求。在第三代合作伙伴计划(3GPP)中，已经引入了网络切片的概念，以解决针对不同的垂直产业的需求。垂直产业的这些需求转变为下一代架构的宽范围的用例。

对下一代网络架构的构想的一个重要部分是对网络切片的支持。网络切片可以看作是一组端到端的逻辑网络功能，包括接入网功能、核心网功能、回程功能等。网络切片被认为是用于提供针对各种类型的第五代(5G)应用场景的定制服务的有效方案。与此有关的具体内容可以参见下一代移动网络(NMGN)5G***、国际移动通信-2020(5G)宣传组(IMT-2020(5G)Promotion Group)于2016年6月发表的标题为“The novel design of 5Garchitecture”的论文、以及2016年3月公开的3GPP技术报告TR 22.891版本V14.0.0，标题为Technical Specification Group Services and System Aspects；Feasibility Studyon New Services and Markets Technology Enablers；Stage 1(Release 14)。上述文件的全部内容通过引用被并入本文。

根据场景的服务要求，网络架构资源可以被分成多个虚拟的私有虚拟网络部分。不同网络切片的网络功能可以存在差异，以便针对不同的场景提供服务。网络切片主要包括核心网络(CN)切片和无线电接入网络(RAN)切片。关于对运营商已经预先配置的不同网络切片支持差异化的处理，3GPP中RAN工作组已经达成一致意见。相关内容可以参见3GPP文稿R2-164004，其标题为RAN support for network slicing。该文稿的内容也通过引用并入本文。

目前，具体如何对不同网络切片支持差异化的处理仍然是一个开放的问题。

发明内容

通信网络中，RAN资源有限而稀缺，因此期望网络切片能够对稀缺的RAN资源进行高效利用。因此，使RAN网络切片能够共享物理资源(包括无线资源、无线接入技术(RAT)/无线接口类型(RITS)、RAN架构)是有必要的。不同的网络切片可以包括相同的功能并共享RAN中的资源，以这种方式，资源可以被合理地分配以服务RAN中的每个网络切片。在本公开的实施例中，提供了用于对通信网络中的网络切片分配资源的解决方案。

在本公开的第一方面，提供了一种通信网络中的方法。该方法包括确定通信网络的多个网络切片中每个网络切片所要求的资源量，一个网络切片与一组逻辑网络功能相关联；基于所确定的每个网络切片所要求的资源量，计算多个网络切片的每个网络切片子集所对应的剩余资源量，该剩余资源量是在向多个网络切片中除该网络切片子集之外的切片分配资源后总资源量中剩余的资源量；以及基于多个网络切片的网络切片子集各自所对应的剩余资源量，将总资源量分配给多个网络切片。

在一些实施例中，计算多个网络切片中的网络切片子集S的剩余资源量可以包括计算针对网络切片子集S的特征函数，该特征函数形式可以表示为：

其中M表示所述总资源量，j表示自然数，c_j表示所述第j个网络切片要求的资源量，v(S)表示在向所述网络切片子集S之外的网络切片分配资源后的剩余资源量，max表示取最大值函数。

在另一实施例中，基于多个网络切片的网络切片子集各自所对应的剩余资源量，将总资源量分配给所述多个网络切片可以包括：基于多个网络切片的网络切片子集所对应的剩余资源量，确定可用于网络切片子集中的网络切片的资源分配量；以及基于所确定的该资源分配量，将总资源量分配给所述多个网络切片。在进一步的实施例中，确定可用于网络切片子集中的网络切片的资源分配量可以包括：建立破产博弈模型，其中将多个网络切片建模为破产博弈中的债权人，并且将总资源量建模为破产博弈中的破产财产；以及利用破产博弈算法，确定可用于该网络切片子集中的网络切片的资源分配量。

在又一实施例中，确定可用于所述网络切片子集中的网络切片的所述资源分配量可以包括：通过计算以下等式获得第i个网络切片的沙普利值来确定可用于该第i个网络切片的资源分配量：

其中v(S-{i})表示在所述网络切片子集S中去除所述第i个网络切片后获得的网络切片子集所对应的剩余资源量，

为归一化因子，并且|S|表示所述网络切片子集S中成员的数目，N为所述所有网络切片的总集合，n为所述多个网络切片的总数目，n！表示n的阶乘。在进一步的实施例中，基于所确定的资源分配量，将总资源量分配给所述多个网络切片包括：将所确定的资源分配量量化为非负整数，并且使得所述非负整数之和等于总资源量。

在一些实施例中，所确定的资源量可以是物理资源块的数目。

在另一些实施例中，该方法的确定、计算和分配操作可以以预定的周期被执行。在进一步的实施例中，预定的周期可以取决于以下中的至少一项：所述多个网络切片的有效时间、所述多个网络切片的所要求的资源量的波动特性、以及所述通信网络中用于执行所述方法的装置的处理能力。

在本公开的第二方面，提供了一种在通信网络中操作的装置。该装置包括确定单元、计算单元和分配单元。该确定单元被配置为确定通信网络的多个网络切片中每个网络切片所要求的资源量，其中一个网络切片与一组逻辑网络功能相关联；计算单元被配置为基于所确定的每个网络切片所要求的资源量，计算多个网络切片的每个网络切片子集所对应的剩余资源量，剩余资源量是在向多个网络切片中除该网络切片子集之外的切片分配资源后总资源量中剩余的资源量；分配单元被配置为基于多个网络切片的网络切片子集各自所对应的剩余资源量，将总资源量分配给所述多个网络切片。

在本公开的第三方面中，提供了一种装置。该装置包括处理器和存储器，所述存储器包含由所述处理器可执行的指令，由此所述装置操作为执行在本公开的第一方面中描述的方法中的任意一个。

在本公开的第四方面，提供了一种计算机程序产品，其包括指令，当该指令在一个或多个处理器上被执行时使得该一个或多个处理器执行根据本公开的第一方面所述的任一方法。

在本公开的第五方面中，提供一种其上体现有计算机程序产品的计算机可读存储介质。计算机程序产品包括指令，当指令在至少一个处理器上被执行时，使得该至少一个处理器执行根据本公开的第一方面中的任一方法。

应当理解，尽管参考5G通信网络描述了本公开的一些实施例，但是本公开的实施例不限于在该场景中使用，而是可以更广泛地应用于存在类似问题的任何通信网络、***和场景。

附图说明

根据参考附图的以下详细描述，本公开的各种实施例的上述和其它方面、特征和益处将变得更加明显。附图中相同的附图标记表示相同或等同的元件。附图仅用于促进对本公开的实施例的更好理解，并且不一定按比例绘制，在附图中：

图1示出了其中可以实现本公开的实施例的示例通信网络；

图2A-2B示意性地示出了根据本公开的实施例的用于资源分配的方法的流程图；

图3示出了根据本公开的实施例的用于资源分配的另一方法的流程图；

图4示出了根据本公开的实施例用于资源分配的装置的模块之10间的操作示意图；以及

图5示意性根据本公开的实施例的装置的简化框图。

具体实施方式

在下文中，将参考示意性实施例描述本公开的原理和精神。应当理解，所有这些实施例仅为使本领域技术人员更好地理解和进一步实施本公开而给出，而不是用于限制本公开的范围。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。为了清楚起见，在本说明书中描述的实际实现的一些特征可以被省略。

说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是不必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合其它实施例来实现这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的，而无论其是否被明确描述。

应当理解，尽管术语“第一”和“第二”等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分。例如，在不脱离示例实施例的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出的条目的任意和所有组合。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制示例实施例。如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，当在本文中使用时，术语“包括”、“包含”、“具有”、指定该特征、元件和/组件等的存在，但不排除一个或多个其它特征、元件、组件和/或其组合的存在或添加。术语“可选”表示所描述的实施例或者实现并非强制性的，其在某些情况下可被省略。

总体上，本文使用的术语具有与本公开所属领域的普通技术人员的通常理解相同的含义，除非另外明确定义。

如本文所使用的，术语“通信网络”指遵循任何合适的通信标准(诸如新无线电(NR)、长期演进(LTE)、LTE长期演进(LTE-A)、宽带码分多址(WCDMA)、高速分组接入(HSPA)、CDMA2000、时分同步码分多址(TD-CDMA)等)的网络。此外，可以根据任何合适的通信协议来执行通信网络中的设备之间的通信，通信协议包括但不限于全球移动通信***(GSM)、通用移动通信***(UMTS)、长期演进(LTE)、和/或其他合适的通信协议，诸如第一代(1G)、第二代(2G)、2.5G、2.75G、3G、4G、4.5G、5G通信协议、无线局域网(WLAN)标准(诸如IEEE 802.11标准)；和/或任何其他适当的无线通信标准、和/或任何其他目前已知或未来将开发的协议。

如本文所使用的，术语“网络设备”是指通信网络中终端设备经由其接入网络并从其接收服务的设备。根据使用的术语和技术，网络设备可以指基站(BS)、接入点(AP)等。

术语“通信设备”是指具有通信能力的任何设备。作为示例而非限制，通信设备可以又被称为终端设备、用户设备(UE)、订户站(SS)、便携式订户站、移动站(MS)或接入终端(AT)。通信设备可以包括但不限于移动电话、蜂窝电话、智能电话、IP语音(VoIP)电话、平板计算机、可穿戴终端设备、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、台式计算机，诸如数码相机的图像捕获终端设备、游戏终端设备、音乐存储和回放装置、车载无线终端设备、无线端点、移动台、膝上型嵌入式设备(LEE)、膝上型安装设备(LME)、USB加密狗、智能设备、无线客户驻地设备(CPE)、D2D设备、机器到机器(M2M)设备、V2X设备等。在下面的描述中，术语“通信设备”、“终端设备”、“终端”、“用户设备”和“UE”可以互换使用。

在图1中示出了能够在其中实施本公开的实施例的示例无线通信网络100的示意图。无线通信网络100可以包括一个或者多个网络设备101。例如，在该示例中，网络设备101可以体现为基站，例如，gNB。应当理解的是，该网络设备101也可以体现为其它形式，例如NB、eNB、BTS、BS、或者BSS、中继器等。网络设备101为处于其覆盖范围之内的多个通信设备111-1、111-2(以下统称为通信设备111)提供无线连接。应该理解的是，图中的布置仅是示例，该无线通信网络100也可以包括更多或者更少的通信设备或者网络设备。另外，无线通信网络100中的通信设备可以具有不同的类型和能力，并使用不同的服务。

在传统的4G网络中，采用统一的通信***来服务所有用户。整个物理资源根据业务和负载被直接分配到用户。这是因为之前网络中的接入设备几乎全部为智能电话，不存在对网络切片的需求。然而在5G或者其它未来的通信***中，可能存在许多种类的接入设备，且其业务需求差异较大，这使得传统的***模型至少由于以下原因而不再适用。

首先，一体适用的解决方案不仅没有反应5G网络切片的特性，还造成低资源利用率。其次，主要由于难以设计合适的机制，具有中间人的模型还未被充分研究。再者，先前的网络技术尚未将5G网络场景纳入考虑。例如，增强的移动宽带(eMBB)场景需要考虑大规模多输入多输出(MIMO)技术，大规模及其类型通信(mMTC)则需要考虑窄带物联网(NB-IoT)技术。这些技术是5G网络的关键推动者。

由于以上原因，针对不同的应用场景提出了网络切片的概念。也就是说，在图1的无线通信网络100中可以存在多个网络切片。不同网络切片的网络功能可以存在差异，以针对不同的场景提供服务。另外，不同的网络切片可能具有不同的性能要求和带宽要求，因此，对不同网络切片应该支持差异化的处理，以提高对稀缺的RAN资源的利用效率。图1中的多个通信设备可以关联于不同的网络切片。

本公开的实施例提出了通信***中的资源分配算法，该算法能够用于，例如但不限于，5G网络中网络切片服务中的资源分配，并且能够在多种场景中合理且有效地分配资源。

另外，在本公开的一些实施例中，可以用合作博弈算法来解决通信网络中的资源分配问题。例如，可以用破产博弈模型来模拟5G网络中的多个场景(例如eMBB、mMTC等)。破产博弈是多人协作博弈的特殊类型。在破产博弈模型中，破产公司对每个债权人的债务的总量多于该公司拥有的破产财产。为了分配破产公司的剩余财产，债权人通过形成联盟来操作，以获得联盟的最大利益，然后联盟内部的成员将公平地分配利益。以该方式，债权人能够自由地形成联盟，以便针对不同环境下的特定情况获得最大的利益。从这一点来看，破产博弈模型具有强灵活性，并且从债权人的角度来看其能够根据不同的需求产生最优的结果。

在5G网络中，基站(BS)拥有的资源(例如，物理资源块(PRB)、码字等)是有限而稀缺的。因此，在一些实施例中，可以合理地假定所有网络切片所要求的资源总量总是不少于BS所拥有的总资源量。这与破产博弈中的情况类似。因此，本公开的发明人提出，将通信网络中的网络切片的资源分配建模为破产博弈中的财产分配。

1953年，L.S.沙普利(Shapley)提出了一种数学方法，利用特征函数和沙普利值的概念来解决破产博弈中的分配问题。在本公开的一些实施例中，该数学模型可以被用来解决通信网络中资源分配问题，并针对通信网络的场景设计了适当的参数，以获得网络切片级的合理的资源分配结果。

作为示例，在下文的某些部分中将结合破产博弈模型来描述本公开的实施例。在这些实施例的描述中，“破产”、“玩家(债权人)”、“博弈”等术语不再是其原始模型中的本意。相反，这些术语都将被用来指代相应的技术特征。例如，“破产”中的破产财产这里是指通信网络中的总资源、“破产”中的资产分配这里是指通信网络中的资源分配、“破产”中的玩家被用于指通信网络中的网络切片、玩家的联盟被用于指通信网络中的一个或者多个网络切片组成的网络切片子集。

由此，本公开的发明人提出将基站和关联于不同场景的网络切片分别建模为破产博弈中的破产公司和玩家(债权人)。最后，基于分离出的合理的需求，破产博弈模型可以使得网络切片(建模为债权人)能够获得稳定的资源分配，并且每个网络切片均对分配关系满意。也就是说，在一些实施例中可以利用该破产博弈模型来保证网络切片之间相对公平的资源分配。以下结合附图2A-2B来描述根据本公开的实施例的、用于通信网络中的资源分配的方法200。该通信网络可以是，例如，图1中的无线通信网络100，并且该方法可以由，例如，图1中的网络设备101来实施。然而本公开并不限于此。在一些实施例中，方法200也可以由分布于网络中的多个网络单元来实施。为了便于讨论，下面将参照网络设备101和图1所描述的无线通信网络100来描述方法200。

如图2A所示，在块210，网络设备101确定无线通信网络100的多个网络切片中每个网络切片所要求的资源量。在一个实施例中，该无线通信网络100可以是5G网络，并且其中包括与不同应用场景(例如eMBB、mMTC)对应的多个网络切片。每个网络切片与一组逻辑网络功能相关联。另外，每个网络切片可以具有典型的服务，不同的服务可以具有相对差异化的速率要求。因此，在一些实施例中，可以基于该服务的速率要求和网络切片中的用户数，来获得该网络切片要求的总速率，从而确定该网络切片所要求的资源量。例如，为了简化，可以不考虑衰落问题，从而可以基于单个PRB能够提供的速率支持来粗略地估计网络切片所需要的PRB数目。应该理解的是，在一些实施例中，还可以替代地或者附加地基于其它因素(例如，QoS要求、时延要求等)来确定多个网络切片中每个网络切片所要求的资源量。

在块220，网络设备101基于所确定的每个网络切片所要求的资源量，计算多个网络切片的每个网络切片子集所对应的剩余资源量。每个网络切片子集所对应的该剩余资源量为向该多个网络切片中除该网络切片子集之外的网络切片分配资源后，总资源量中还剩余的资源量。因此，每个网络切片子集所对应的剩余资源量可以指示可由该网络切片子集获得的资源量。

在一个实施例中，考虑1,...,n共n个网络切片，则网络切片的总集合可以表示为N＝{1，…，n}，而网络切片子集有2ⁿ个。在这种情况下，在块220，针对2ⁿ个子集中的每个网络切片子集计算其对应的剩余资源量。

在一个实施例中，可以通过计算针对一个网络切片子集S的特征函数来计算该网络切片子集S所对应的剩余资源量。作为示例，该特征函数形式可以表示为：

其中M表示总资源量，例如PRB总数目，j表示自然数，

表示网络切片子集S之外的网络切片j，c_j表示第j个网络切片要求的资源量，结果v(S)则表示向该网络切片子集S之外的网络切片分配资源后的剩余的资源量，max表示取最大值函数。其它网络切片子集的特征函数可以同样的方式计算。

在块230，基于多个网络切片的网络切片子集各自所对应的剩余资源量，网络设备101将总资源量分配给该多个网络切片。

在一个实施例中，在块230，可以基于多个网络切片的一个网络切片子集S所对应的剩余资源量，确定可用于网络切片子集S中的网络切片的资源分配量，以及基于所确定的该资源分配量，将所述总资源量分配给多个网络切片。本公开的实施例不限于以任何特定的方式确定可用于该网络切片子集S中的网络切片的该资源分配量。

作为示例而非限制，在一些实施例中，网络设备101可以基于合作博弈算法(例如破产博弈算法)来确定该资源分配量。

图2B中示出了块230的一种示例实施方式。在该示例中，在块231，网络设备101建立破产博弈模型用于资源分配，其中将多个网络切片建模为破产博弈中的债权人，并且将总资源量建模为破产博弈中的破产财产。因此，向网络切片分配资源就转化为破产财产在债权人中的分配。关于该分配，存在破产博弈算法。

在块232,网络设备101利用破产博弈算法，确定可用于网络切片子集中的网络切片的资源分配量；并且在块233，基于所确定的资源分配量，将总资源量分配给多个网络切片。

在一些实施例中，可以通过计算该多个网络切片中第i个网络切片(又称为网络切片i)的沙普利值，来确定网络切片i的资源分配量。例如，可以通过以下等式(2)来获得第i个网络切片的沙普利值：

其中v(S)表示网络切片自己S所对应的剩余资源量，其中v(S-{i})表示在所述网络切片子集S中去除网络切片i后获得的网络切片子集所对应的剩余资源量。因此，v(S)-v(S-{i})可以表示网络切片i对该网络切片子集的贡献。另外，

为归一化因子，其中|S|表示网络切片子集S中成员的数目，N为所述所有网络切片的总集合，n为所述多个网络切片的总数目，n！表示n的阶乘。

以下出于示例而非限制的目的描述5G网络中使用方法200进行资源分配的示例。然而应该理解，本公开的实施例也可以用于任何其它的存在类似问题的通信网络。

在该示例中，考虑与5G网络中的三种典型的应用场景对应的3个网络切片，以建立破产博弈模型。每个网络切片对应于破产博弈模型中的一个债权人。利用破产博弈算法，网络切片形成联盟以获得更好的债务清偿，即资源分配。假定BS(被建模为破产博弈中的破产公司)拥有的总PRB数目表示为正整数M，考虑的网络切片的总集合表示为N＝{1，…，n}，则网络切片的联盟可以表示为S，S是N的子集，即

网络切片总数为n的情况下，共有2ⁿ中可能的联盟。S可以以概率为1/2ⁿ表示所有可能的联盟。

基于以上定义，可以根据以上式(1)获得针对每一联盟(即，网络切片子集)s的特征函数v(S)，其表示向网络切片子集S之外的网络切片分配资源后剩余的资源量，因此可以指示可由网络切片子集S获得的资源。

在一个示例实施例中，基于针对每一联盟S计算的特征函数，可以计算针对其中的每一成员i的沙普利值。在破产博弈模型中，该沙普利值表示可用于联盟中的成员的平均赔偿，反映联盟成员对联盟的贡献。在资源分配中，该沙普利值被用于表示每个网络切片对网络切片子集的平均贡献，其指示每个网络切片应当被分配的资源量，例如PRB数目。可以，例如，如以上式(2)所示的方式计算网络切片i的沙普利值。

在资源分配中，可以根据每个网络切片的平均贡献，来公平地指配用于每个网络切片的资源量。这相当于在破产博弈中，根据每个成员对联盟的贡献，来公平地指配用于每个成员的财产。

以下结合一个更具体的示例来描述根据本公开的实施例确定针对网络切片的资源分配的过程。

在该示例中，假定有5个网络切片参与资源分配，即n＝5，并且该5个网络切片可以分别表示为A，B，C，D，E。因此，以网络切片A为例，包含该网络切片A的网络切片子集有16个，或者说，包含成员A的联盟有16个，并且分别可以表示为：{A}、{A,B}、{A,C}、{A,D}、{A,E}、{A,B,C}、{A,B,D}、{A,B,E}、{A,C,D}、{A,C,E}、{A,D,E}、{A,B,C,D}、{A,B,C,E}、{A,B,D,E}、{A,C,D,E}、{A,B,C,D,E}。这16个联盟可以根据成员数被分成5部分。以具有三个成员数的联盟{A,B,C},{A,B,D},{A,B,E},{A,C,D},{A,C,E},{A,D,E}为例，在这种情况下，归一化因子可以被计算为

其中/>

表示联盟被分成5部分，/>

表示该部分的联盟数为6。成员A对该部分的贡献可以表示为：

在一些实施例中，网络设备101在基于所确定的资源分配量将总资源量分配给多个网络切片时，可以先将所确定的资源分配量量化为非负整数，并且使得量化得到的针对多个网络切片的非负整数之和等于总资源量。例如，可以将以上示例中成员A对所有可能联盟的贡献进行量化，以获得成员A在破产博弈中的报酬，即，网络切片A在资源分配中被分配的资源量。

作为示例，在资源量为整数的情况下，例如，资源量为PRB的数目的情况下，可以将(2)式计算的沙普利值进行向上或者向下取整操作，以得到量化值。在(2)式的结果不为非负整数的情况下，可以进行该量化操作。

可以利用非负整数向量

表示各个网络切片通过本公开的实施例提出的资源分配方法获得的资源的数目，其中/>

表示第i个网络切片获得的资源的数目。在通过(2)式计算资源分配的情况下，向量X的元素满足以下(4)-(6)式：

其中N和M分别表示网络切片的集合和总资源量，(5)式表示将

调整(例如，量化，或者取整)以获得非负整数/>

尽管在一些实施例中，资源量可以表示PRB的数目，然而应该理解，本公开的实施例不限于此。在一些实施例中，该资源量还可以表示，例如，时间资源的数量，或者码资源的数量等。

在一些实施例中，可以在通信网络(例如图1的无线通信网络100)的层2或者层3(L2/L3)解决网络切片的资源分配问题。例如，图2A-2B的方法可以在网络设备101的L2/L3实施。

替代地或者附加地，在一些实施例中，如图2A所示，块210-230中的确定、计算和分配操作可以以预定的周期T执行。例如，可以定义网络切片的有效时间周期T。在周期T结束时，可以重新执行针对网络切片的资源分配。在每次执行中，通信网络中的多个网络切片的数目可以不同。因此，在利用破产博弈算法时，在新的资源分配周期中所建立的破产博弈模型也会随之变化(例如，玩家(债权人)的数目变化)。

该周期操作使得可以(例如结合破产博弈模型)采用半动态的编程算法来解决资源分配问题。该半动态的编程算法能够形象化地反映不同类型用户的特性需求。作为示例而非限制，预定的周期T可以取决于多个网络切片所要求的资源量的波动特性、执行该资源分配方法的装置的处理能力、和网络切片的有效时间中的至少一项。

在图3中示出了根据本公开的一个实施例周期地执行资源分配的示例方法300。该方法300可以，例如但不限于，由图1中的网络设备101来实施。为了便于讨论，下面将参照网络设备101来描述方法300。

如图3所示，在块310，网络设备101建立破产博弈模型，包括将总资源量和网络切片分别建模为破产财产和玩家。在块320，网络设备101获得每个网络切片i所要求的PRB的数目Ci。在块330，利用网络切片形成联盟(即，网络切片子集)以获得更好的分配。在块340，例如基于式(1)，获得针对所有可能的联盟的特征函数值。在块350，例如基于式(2)，确定针对联盟中成员(即网络切片)的沙普利值，并基于此执行对网络切片的资源分配。在块360，网络设备确定更新周期T是否到达，在到达周期T时，发起新一轮资源分配，即返回块310。

在利用本公开的实施例(例如方法200或者300)获得网络切片级的资源分配之后，可以进一步执行网络切片内的资源分配。该网络切片内的资源分配可以，例如但不限于，利用任何已知的方法进行。例如，轮询(RR)分配、比例公平(PF)分配等调度策略可以被用于网络切片内的资源分配。

本公开的一个方面还提供用于在通信网络中分配资源的装置。该装置例如可以是图1所示的网络设备101。在一个实施例中，网络设备101包括确定单元、计算单元和分配单元。该确定单元被配置为确定无线通信网络100的多个网络切片中每个网络切片所要求的资源量。该计算单元被配置为基于所确定的每个网络切片所要求的资源量，计算多个网络切片的每个网络切片子集所对应的剩余资源量，该剩余资源量是在向多个网络切片中除所述网络切片子集之外的切片分配资源后总资源量中剩余的资源量。该分配单元被配置为基于多个网络切片的网络切片子集各自所对应的剩余资源量，将总资源量分配给该多个网络切片。

在一个实施例中，该网络设备101的确定单元、计算单元和分配单元可以分别执行图2A中的块210-230的操作，或者可以分别执行图3中的块310-320、330-340、和350的操作。因此，前文结合方法200和300所描述的操作在此同样适用，并不在赘述。

在图4中，示出了根据本公开的一个实施例的网络设备的确定单元410、计算单元420和分配单元430之间的示例操作图400。如图4所示，该确定单元410可以包括子单元411-413，分别用于确定不同网络切片所要求的资源量。例如，子单元411-413中的每个可以基于网络切片i所关联的用户数Ni和所对应的典型业务的速率Vi来估计资源量需求Ci。该资源量需求Ci被报告(401,402,403)给计算单元420，以计算联盟S的特征函数v(S)、该联盟S中的网络切片i的沙普利值

以及取整操作得到的最终资源分配结果xi。计算单元420将最终资源分配结果xi报告(404)给分配单元430，以执行资源分配(405-407)。

图5示出了根据本公开的另一实施例的用于资源分配的设备500的简化框图。该设备可以被实现在/为网络设备(例如，图1所示的网络设备101)。

设备500可以包括一个或多个处理器510(诸如数据处理器)和耦合到处理器510的一个或多个存储器520。设备500还可以包括耦合到处理器510的一个或多个发射器/接收器540。存储器520可以是非暂时性机器可读存储介质，并且其可以存储程序或计算机程序产品530。计算机程序(产品)530可以包括，当在相关联的处理器510上执行时，使设备500能够根据本公开的实施例进行操作(例如执行方法200或300)的指令。一个或多个处理器510和一个或多个存储器520的组合可以形成适于实现本公开的各种实施例的处理部件550。

本公开的各种实施例可以由处理器510可执行的计算机程序或计算机程序产品、软件、固件、硬件或其组合来实现。

存储器520可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何合适的数据存储技术来实现，诸如作为非限制性示例的基于半导体的存储器终端设备、磁存储器终端设备和***、光学存储器终端设备和***、固定存储器和可移动存储器。

处理器510可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以包括作为非限制性示例的一个或多个通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器。

虽然在图1所示的通信网络的上下文中进行了上述描述中的一些，但是这不应被解释为限制本公开的精神和范围。本公开的原理和概念可以更普遍地适用于其他场景。

此外，本公开还可以提供计算机可读存储介质，诸如包含如上所述的计算机程序或计算机程序产品的存储器，其包括机器可读介质和机器可读传输介质。机器可读介质也可以被称为计算机可读介质，并且可以包括机器可读存储介质，例如磁盘，磁带，光盘，相变存储器或电子存储器终端设备，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存设备、CD-ROM、DVD、蓝光光盘等。机器可读传输介质也可以称为载体，并且可以包括例如电、光、无线电、声音或其它形式的传播信号，诸如载波、红外信号等。

本文描述的技术可以通过各种手段来实现，使得实现用实施例描述的对应装置的一个或多个功能的装置不仅包括现有技术手段，而且还包括用于实现关于实施例所描述的对应装置的一个或多个功能的部件，并且其可以包括用于每个单独功能的单独部件，或者可以被配置为执行两个或更多个功能的部件。例如，这些技术可以以硬件(一个或多个装置)、固件(一个或多个装置)、软件(一个或多个模块)或其组合来实现。对于固件或软件，实现可以通过执行本文描述的功能的模块(例如，过程、功能等)来进行。

以上参照方法和装置的框图和流程图说明了本文的示例实施例。应当理解，框图和流程图图示的每个框以及框图和流程图图示中的框的组合分别可以通过包括硬件、软件、固件及其组合的各种手段来实现。例如，在一个实施例中，框图和流程图图示的各个框以及框图和流程图图示中的框的组合可以由包括计算机程序指令的计算机程序或计算机程序产品来实现。这些计算机程序指令可以被加载到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置上以产生机器，使得在计算机或其他可编程数据处理装置上执行的指令创建用于实现在一个或多个流程图框中指定的功能的部件。

此外，虽然操作以特定顺序进行描绘，但是这不应被理解为要求此类操作以所示的特定顺序执行或按顺序执行，或者执行所有所示的操作以获得期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，尽管在上述讨论中包含若干具体的实现细节，但是这些不应被解释为对本文所描述的主题的范围的限制，而是对特定实施例特有的特征的描述。在本说明书中在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述20的各种特征也可以分开地或以任何合适的子组合在多个实施例中实现。此外，尽管上述特征可以被描述为以某些组合的形式工作，并且甚至如此最初如此要求保护，但要求保护的组合的一个或多个特征在某些情况下可以从组合中被去除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变体。

对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明的概念可以以各种方式实现。给出上述实施例是为了描述而不是限制本公开，并且应当理解，在不脱离本领域技术人员容易理解的本公开的精神和范围的情况下，可以进行修改和变型。这些修改和变型被认为在本公开和所附权利要求的范围内。本公开的保护范围由所附权利要求限定。

Claims

1.一种在通信网络中实施的方法，包括：

确定所述通信网络的多个网络切片中每个网络切片所要求的资源量，一个网络切片与一组逻辑网络功能相关联；

基于所确定的每个网络切片所要求的资源量，计算所述多个网络切片的每个网络切片子集所对应的剩余资源量，所述剩余资源量是在向所述多个网络切片中除所述网络切片子集之外的切片分配资源后总资源量中剩余的资源量；以及

基于所述多个网络切片的网络切片子集各自所对应的所述剩余资源量，将所述总资源量分配给所述多个网络切片，并且

其中所述确定、所述计算和所述分配以预定的周期被执行，所述预定的周期取决于以下中的至少一项：

所述多个网络切片的有效时间；

所述多个网络切片的所要求的资源量的波动特性；以及

所述通信网络中用于执行所述方法的装置的处理能力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述多个网络切片中的网络切片子集S的所述剩余资源量包括计算针对所述网络切片子集S的特征函数，所述特征函数形式为：

其中M表示所述总资源量，j表示自然数，c_j表示第j个所述网络切片要求的资源量，v(S)表示在向所述网络切片子集S之外的网络切片分配资源后的剩余资源量，max表示取最大值函数。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中基于所述多个网络切片的网络切片子集各自所对应的所述剩余资源量，将所述总资源量分配给所述多个网络切片包括：

基于所述多个网络切片的网络切片子集所对应的所述剩余资源量，确定可用于所述网络切片子集中的网络切片的资源分配量；以及

基于所确定的所述资源分配量，将所述总资源量分配给所述多个网络切片。

4.根据权利要求3所述的方法，其中确定可用于所述网络切片子集中的网络切片的资源分配量包括：

建立破产博弈模型，其中将所述多个网络切片建模为破产博弈中的债权人，并且将所述总资源量建模为破产博弈中的破产财产；以及

利用破产博弈算法，确定可用于所述网络切片子集中的网络切片的资源分配量。

5.根据权利要求4所述的方法，其中确定可用于所述网络切片子集中的网络切片的所述资源分配量包括：

通过计算以下等式获得第i个网络切片的沙普利值来确定可用于所述第i个网络切片的所述资源分配量：

为归一化因子，并且|S|表示所述网络切片子集S中成员的数目，N为所有所述网络切片的总集合，n为所述多个网络切片的总数目，n！表示n的阶乘。

6.根据权利要求5所述的方法，其中基于所确定的所述资源分配量，将所述总资源量分配给所述多个网络切片包括：

将所确定的所述资源分配量量化为非负整数，并且使得所述非负整数之和等于所述总资源量。

7.根据权利要求1或者2所述的方法，其中所确定的资源量是物理资源块的数目。

8.一种通信网络中的装置，包括处理器和存储器，所述存储器包含由所述处理器可执行的指令，由此所述装置操作为：

基于所述多个网络切片的网络切片子集各自所对应的所述剩余资源量，将所述总资源量分配给所述多个网络切片；

所述装置还操作为以预定的周期来执行所述确定、所述计算和所述分配，所述预定的周期取决于以下中的至少一项：

所述多个网络切片的有效时间；

所述多个网络切片的所要求的资源量的波动特性；以及

所述通信网络中用于执行方法的装置的处理能力。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述存储器包含由所述处理器可执行的指令，由此所述装置进一步操作为通过计算针对所述多个网络切片中的网络切片子集S的特征函数来计算所述网络切片子集S的所述剩余资源量，所述特征函数形式为：

10.根据权利要求8或者9所述的装置，其中所述存储器包含由所述处理器可执行的指令，由此所述装置进一步操作为通过以下操作来将所述总资源量分配给所述多个网络切片：

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述存储器包含由所述处理器可执行的指令，由此所述装置进一步操作为通过以下操作来确定可用于所述网络切片子集中的网络切片的资源分配量：

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述存储器包含由所述处理器可执行的指令，由此所述装置进一步操作为：

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述存储器包含由所述处理器可执行的指令，由此所述装置还操作为：

通过将所确定的所述资源分配量量化为非负整数，并且使得所述非负整数之和等于所述总资源量，来将所述总资源量分配给所述多个网络切片。

14.根据权利要求8或者9所述的装置，其中所确定的资源量是物理资源块的数目。

15.一种具有实施于其上的计算机程序产品的计算机可读存储介质，所述计算机程序产品包括指令，当所述指令在至少一个处理器上被执行时使所述至少一个处理器执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。