CN114726729B - 一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法及其*** - Google Patents

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CN114726729B CN202210356501.8A CN202210356501A CN114726729B CN 114726729 B CN114726729 B CN 114726729B CN 202210356501 A CN202210356501 A CN 202210356501A CN 114726729 B CN114726729 B CN 114726729B
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Abstract

本申请公开了一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法及其***，其中面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法，具体包括以下步骤：进行时刻的初始化；获取最佳切片级接纳控制决策；获取最佳基站级接纳控制决策；更新服务请求队列；获取时间平均利润；判断是否达到最大时刻；若达到最大时刻，则输出时间平均利润、最佳切片级接纳控制决策、最佳基站级接纳控制决策。本申请方法能在动态网络中，令RAN切片的NSACF控制器正确控制用户不同切片服务请求的接纳数量，并且能在保证RAN切片接纳控制***稳定性和各个切片SLA的前提下，合理地安排***中的不同基站接纳这些请求并为之提供服务，同时使RAN切片***获得最佳的时间平均利润。

Description

一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法及其***
技术领域
本申请涉及移动通信领域，具体地，涉及一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法及其***。
背景技术
通信领域的接纳控制含义是保证用户的服务质量(QoS)的同时，根据通信网络的当前资源情况，安排接入的服务请求，即对通信网络中新的服务请求进行接纳或拒绝的决策。5G网络切片部署的无线接入网(RAN)，简称RAN切片。在RAN切片中，需要有效控制接入用户的数量，并对用户不同种类的切片服务请求进行限制，主要利用网络切片接纳控制功能(NSACF)控制器对过载进行有效管理，从而避免拥塞的请求对切片性能造成影响。
但是，目前RAN切片接纳控制方法中，所涉及的接纳控制级别仅关注基站对不同用户的接纳，没有考虑到用户的不同切片服务的具体网络性能需求。在5G时代，每个用户在同一时刻可能会有不同种类、不同数量的请求，由于每个网络切片有着不同的服务等级协议(SLA)，而用户QoS是SLA的重要组成部分，所以RAN切片***需要增加切片级的接纳控制，使***科学合理地控制用户不同切片请求的接纳数量。另外，由于不同网络切片对于基站的部署是有差异的，这就导致用户可接入的基站是有限制的，因此对基站级的接纳控制也有新的影响。
针对目前RAN切片接纳控制技术，存在如下主要的缺陷：
一、切片级接纳控制的相关技术和方法是缺乏的。在网络切片应用中，在同一时刻，每个用户可能会有不同种类、不同数量的请求，对应着不同种类切片的服务，所以RAN侧***需要科学合理地对用户不同切片请求进行区分，并决定每个切片服务请求接纳和拒绝的数量。现有技术主要集中在RAN切片服务保障机制及其资源管理，目标是实现最佳的切片部署方式，却很少关注用户不同切片类型请求的接纳控制问题。
二，蜂窝网络接纳控制转变为基站-用户-切片的三层接纳控制模式。没有网络切片部署应用场景中，基站直接决定是否接纳该用户的请求；而如今网络切片部署应用场景中，基站则需要根据用户具体的切片业务，对其具体的切片请求进行接纳控制，并提供SLA保证的服务。由于切片的部署并非全覆盖，即某些基站没有部署用户想要的切片服务，已有的基站级接纳控制技术没有充分考虑这方面的影响；同时，如果基站不能保证用户该切片服务的SLA，也不能接纳该服务请求，很多已有的接纳控制技术常常忽略了这个关键点。
三、异构网络接纳控制面临挑战。蜂窝网络架构的进化带来新的挑战，如今的5G网络多数为异构蜂窝网络，不仅包括传统的宏基站，也加入了新的微基站、皮基站、家庭基站等。由于宏基站和微基站、皮基站等的发射功率有显著差异，基站级接纳控制的决策变得具有挑战性。
四、动态网络的接纳控制问题依然是个难题。以往的接纳控制问题对于用户的移动性考虑比较简单，因为场景的任何一处都可以为用户提供服务。然而5G RAN切片架构中，切片对基站的部署是不完全的，用户的移动可能影响能接纳相关服务请求的基站。
因此，如何提供一种切片级和基站级联合优化的接纳控制方法，使RAN切片接纳控制***的利润最大化，是本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的RAN切片接纳控制技术中存在的缺陷，面向动态异构网络场景提出一种切片级和基站级联合优化的接纳控制方法，使RAN切片接纳控制***的利润最大化。对于切片级接纳控制方法，目的是使RAN切片接纳控制***的NSACF控制器可以科学合理地对用户不同切片请求的接纳数量做出正确的决策，确保满足切片SLA指标和无线资源总量约束的同时，最大化每个时刻不同用户、不同种类切片请求的接纳数量，使***获得最大的收入。对于基站级接纳控制方法，目的是使NSACF控制器可以科学合理地选择不同的基站为用户的不同切片请求提供服务，在保证尽可能快的服务速度的同时，控制***为基站付出的成本。
为了解决上述问题，本申请提供了一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法，具体包括以下步骤：S1：进行时刻的初始化；S2：响应于完成时刻的初始化，获取最佳切片级接纳控制决策；S3：响应于获取最佳切片级接纳控制决策，获取最佳基站级接纳控制决策；S4：响应于获取最佳基站级接纳控制决策，更新服务请求队列；S5：响应于进行服务请求队列的更新，获取时间平均利润；S6：响应于获取时间平均利润，判断是否达到最大时刻；若未达到最大时刻，则时刻加1，重新执行步骤S2-S5；S7：若达到最大时刻，则输出时间平均利润、最佳切片级接纳控制决策、最佳基站级接纳控制决策。
如上的，其中，响应于完成时刻的初始化，获取最佳切片级接纳控制决策，包括以下子步骤：将初始化的时刻、服务请求数量、服务请求队列信息作为输入；根据输入获取最佳切片级接纳控制决策。
如上的，其中，其中在获取最佳切片级接纳控制决策之前，设定nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数，假设***接纳的所有切片服务请求，均有能满足其传输速率约束的基站接纳，即必定存在基站j∈J能提供保证切片服务等级协议的服务，因此0≤nik(t)≤Nik(t)，其中Nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求数量。
如上的，其中，获取最佳切片级接纳控制决策过程中，首先定义关于服务请求队列的李雅普诺夫函数L(t)，再进一步定义李雅普诺夫漂移Δ(t)，根据李雅普诺夫漂移Δ(t)确定每个t时刻的漂移减利润表达式，以及漂移减利润表达式的上限值，并对于上限值中的关于t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数nik(t)进行求解，从而得到最佳切片级接纳控制决策
如上的，其中，获取最佳切片级接纳控制决策过程中，每个t时刻的漂移减利润表达式的上限f(t)具体表示为：
其中B定义为为服务请求数量上界，J表示基站的数量，I表示网络切片的数量，/>表示基站j能为每个用户k∈Kij(t)的切片i请求提供的服务速度，/>表示该服务速度/>的上限。其中nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数，E{.}表示求中括号内部分在不同时刻的平均值，Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列，Q(t)表示所有服务请求队列的向量，V是权衡因子，γi为切片i的每个服务请求数据量，dij(t)为在t时刻基站j上提供切片i服务的成本，变量aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务。
如上的，其中，获取最佳切片级接纳控制决策过程中，对于非常量部分E{∑i∈I∑k∈Knik(t)(Qik(t)-Vγi)∣Q(t)}，把最小化其所有时刻的平均值，转化为最小化其每个时刻的值，具体表示为
从而直接得到切片级接纳控制优化变量{nik(t),k∈K,i∈I}的求解结果为即获取最佳切片级接纳控制决策。
如上的，其中，获取最佳基站级接纳控制决策过程中，对于非常量部分把最小化其所有时刻的平均值，转化为最小化其每个时刻的值，具体表达为：
其中V是权衡因子，dij(t)为在t时刻基站j上提供切片i服务的成本，表示基站j能为每个用户k∈Kij(t)的切片i请求提供的服务速度，Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列，变量aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务，J表示基站的集合，I表示网络切片的集合。
然后利用基于贪婪策略的求解方法，进行迭代求解，从而获取最佳基站级接纳控制决策。
如上的，其中，服务请求队列Qik(t)的更新，具体表示为：
Qik(t+1)＝max[Qik(t)-εik(t),0]+nik(t)
其中Qit(t+1)为跟更新后的服务请求队列，nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数，εik(t)表示***在t时刻为用户k的切片i提供的服务速度。
如上的，其中，时间平均利润具体表示为：
其中P(t)表示***在t时刻的总利润，t表示时刻，λ表示每个时刻。
一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制***，具体包括，初始化单元、最佳切片级接纳控制决策获取单元、最佳基站级接纳控制决策获取单元、服务队列更新单元、时间平均利润获取单元、判断单元以及输出单元；初始化单元，用于进行时刻的初始化；最佳切片级接纳控制决策获取单元，用于获取最佳切片级接纳控制决策；最佳基站级接纳控制决策获取单元，用于获取最佳基站级接纳控制决策；服务队列更新单元，用于更新服务请求队列；时间平均利润获取单元，用于获取时间平均利润；判断单元，用于判断是否达到最大时刻，若未达到最大时刻，则时刻加1，重新获取最佳切片级接纳控制决策、获取最佳基站级接纳控制决策、更新服务请求队列以及获取时间平均利润；输出单元，用于若达到最大时刻，输出时间平均利润、最佳切片级接纳控制决策、最佳基站级接纳控制决策。
本申请具有以下有益效果：
本申请方法能在动态网络中，令RAN切片的NSACF控制器正确控制用户不同切片服务请求的接纳数量，并且能在保证RAN切片接纳控制***稳定性和各个切片SLA的前提下，合理地安排***中的不同基站接纳这些请求并为之提供服务，同时使RAN切片***获得较优的时间平均利润。
此外，本申请方法能有效适应网络切片的差异性部署应用场景，相比于以往的接纳控制方案，能适应切片所覆盖基站有限的情况。另外，本申请方法适用于动态异构网络，具有较好得可扩展性，并且本方法相比其他方法的优势，能够随着RAN切片规模的增大表现得越来越明显。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本申请实施例提供的网络切片部署的无线接入网服务保障场景设计示意图；
图2是根据本申请实施例提供的面向网络切片的无线接入网的接纳控制***的内部结构图；
图3是根据本申请实施例提供的面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明的目的主要解决RAN切片的接纳控制问题，实现***中切片级接纳控制、基站级接纳控制的联合设计，使现有技术的RAN切片接纳控制***获得最高的时间平均利润。
场景假设：考虑网络切片部署的无线接入网服务保障场景设计，如附图1所示，一个切片可能部署在多个基站上，同时一个基站也可以部署多个网络切片。定义i、j、k分别表示网络切片、基站和用户单元。令I＝＝{1,2,...,i,...,I}为网络切片的集合，J＝{1,2,...,j,...,J}为基站的集合，K＝{1,2,...,k,...,K}为用户的集合，三个集合的总数分别是I、J、K。对于切片和基站的部署关系，定义Ij为在基站j部署的切片集合，其数量为Ij。类似地，定义Ji为切片i部署的基站集合，其数量为Ji。用户位置、用户的切片服务请求类型和数量都会随着时间变化而动态变化。时间变化间隔表示为T，变化时刻表示为{0,1,2,...,t,...}。在时刻t内，通过对每个用户的不同切片请求做接纳控制，提供相应的切片服务。每个用户会按照一定的规律随机移动，在每个时刻t处于不同的位置。在连接期间，每个时刻被等分为多个时隙，每个时隙用τ表示。
实施例一
如图2所示，是本申请提供的一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制***，能够使现有技术中的RAN切片***获得最佳的接纳控制决策和最高的时间平均利润。
其中本申请的***具体包括：初始化单元210、最佳切片级接纳控制决策获取单元220、最佳基站级接纳控制决策获取单元230、服务队列更新单元240、时间平均利润获取单元250、判断单元260、输出单元270。
初始化单元210用于进行时刻的初始化。
最佳切片级接纳控制决策获取单元220与初始化210连接，用于获取最佳切片级接纳控制决策。
最佳基站级接纳控制决策获取单元230与最佳切片级接纳控制决策获取单元220连接，用于获取最佳基站级接纳控制决策。
服务队列更新单元240与最佳基站级接纳控制决策获取单元230连接，用于更新服务请求队列。
时间平均利润获取单元250与服务队列更新单元240连接，用于获取时间平均利润。
判断单元260分别与时间平均利润获取单元250和最佳切片级接纳控制决策获取单元220连接，用于判断是否达到最大时刻。若未达到最大时刻，则时刻加1，重新获取最佳切片级接纳控制决策。
输出单元270与判断单元260连接，用于若达到最大时刻，则输出时间平均利润、最佳切片级接纳控制决策、最佳基站级接纳控制决策。
实施例二
如图3所示，是本申请提供的一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法，使现有的RAN切片接纳控制***的利润最大化。其中RAN切片接纳控制***的利润最大化目标，是在用户请求最大值约束和稳定约束下，在每个时刻进行切片级接纳控制和基站级接纳控制，使***的时间平均利润最大化。
基于上述思想，本申请提出的一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法，具体包括以下步骤：
步骤S310：进行时刻的初始化。
具体地，其中初始化时刻，令t＝0。
步骤S320：响应于完成时刻的初始化，获取最佳切片级接纳控制决策。
切片级接纳控制决策，是关于变量nik(t)的用户k的切片i请求的接纳数量的问题。本实施例基于李雅普诺夫优化理论，定义drift-minus-profit(漂移减利润)表达式，并最小化每个t时刻的drift-minus-profit表达式的上限，从而获得最佳切片级接纳控制决策。
其中步骤S320具体包括以下子步骤：
步骤S3201：将初始化的时刻、服务请求数量、服务请求队列信息作为输入。
具体地，将初始化时刻t、服务请求数量{Nik(t),k∈K,i∈I}、服务请求队列Q(t)信息作为输入。
Nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求数量，Nik(t)是动态的并且随时间变化。假设用户k的切片i服务请求数量Nik(t)为独立同分布，由于用户关于切片的服务请求数量往往是有限的，所以Nik(t)的分布是有界的。
Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列，Q(t)表示所有服务请求队列的向量。
步骤S3202：根据输入获取最佳切片级接纳控制决策。
在获取最佳切片级接纳控制决策之前，设定nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数。在此，假设***接纳的所有切片服务请求，均有能满足其传输速率QoS约束的基站接纳，即必定存在基站j∈J能提供保证切片SLA的服务。显然，有0≤nik(t)≤Nik(t)。因此，向量{nik(t),k∈K,i∈I}是网络切片部署的无线接入网服务保障场景的切片级接纳控制优化变量。最佳切片级接纳控制决策实际是对nik(t)进行求解。
本方法基于李雅普诺夫优化理论，首先定义关于服务请求队列的李雅普诺夫函数L(t)为：
其中Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列。
进一步地，定义一步条件李雅普诺夫漂移Δ(t)为：
其中Q(t)表示所有服务请求队列的向量，L(t)表示服务请求队列的李雅普诺夫函数，L(t+1)表示t+1时刻对应的服务请求队列的李雅普诺夫函数，E{.}表示求中括号内部分在不同时刻的平均值。
再进一步地，每个t时刻的drift-minus-profit表达式为：
其中Δ(t)表示李雅普诺夫漂移，V是权衡因子，是一个非负常数，用于在服务请求队列和利润之间进行权衡。Q(t)表示所有服务请求队列的向量，P(t)表示***在t时刻的总利润，E{.}表示求中括号内部分在不同时刻的平均值。
具体地，RAN***在t时刻的总利润P(t)是，所有用户的所有切片服务数据量U(t)减去***在t时刻为满足用户切片服务请求的总成本D(t)。即***在t时刻的总利润P(t)具体表示为：
P(t)＝U(t)-D(t)
具体地，***在t时刻的总收入为所有用户的所有切片服务数据量，具体表示为：
其中，γi为切片i的每个服务请求数据量，nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数。
***在t时刻的成本函数D(t)为满足用户切片服务请求的总成本，具体表示为：
其中dij(t)为在t时刻基站j上提供切片i服务的成本。
dij(t)的大小分为三种情况：若切片i未在基站j上部署，即则在任何时刻都是零成本，即dij(t)＝0；若切片i在基站j上部署，即j∈Ji，但在t时刻基站j未接纳任何用户的切片i请求，即/>则要收取一个固定的成本dij(t)＝d0；若切片i在基站j上部署，即j∈Ji，且在t时刻基站j接纳切片i的用户集合非空，即/>则***根据其用户数量和服务速度/>收取一定的成本费用。因此，dij(t)表示为
其中βi是一个常数，表示***提供单位切片i服务的成本，aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务，表示基站j能为每个用户k∈Kij(t)的切片i请求提供的服务速度。
进一步地，每个t时刻的drift-minus-profit表达式的上限具体表示为：
其中B定义为为服务请求数量上界，J表示基站的数量，I表示网络切片的数量，/>表示基站j能为每个用户k∈Kij(t)的切片i请求提供的服务速度，/>表示该服务速度/>的上限。其中nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数，E{.}表示求中括号内部分在不同时刻的平均值，Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列，Q(t)表示所有服务请求队列的向量，V是权衡因子，γi为切片i的每个服务请求数据量，dij(t)为在t时刻基站j上提供切片i服务的成本，变量aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务。
在每个时刻t，在任何可行的切片级接纳控制方法下，drift-minus-profit表达式的值不大于f(t)。
因此，切片级接纳控制决策的主要求解思想是使每个时刻t中的f(t)最小化。令NSACF控制器观察相关***信息，即初始时刻t、服务队列信息Q(t)、服务请求数量{Nik(t),k∈K,i∈I}为已知，并假设{aijk(t)}有个固定值，因此f(t)有一部分式子是常量。
对于上述公式的非常量部分E{∑i∈I∑k∈Knik(t)(Qik(t)-Vγi)∣Q(t)}，可以把最小化其所有时刻的平均值，转化为最小化其每个时刻的值，式子为：
基于此，NSACF控制器可以直接得到切片级接纳控制优化变量{nik(t),k∈K,i∈I}的求解结果为
步骤S3203：输出得到的最佳切片级接纳控制决策。
其中求解得到的结果即为最佳切片级接纳控制决策。
步骤S330：响应于获取最佳切片级接纳控制决策，获取最佳基站级接纳控制决策。
基站级接纳控制决策，是关于变量aijk(t)的基站j对于用户k的切片i请求的接纳并为其提供服务的选择问题。主要思想仍然是最小化drift-minus-profit表达式的上限值f(t)。
令NSACF控制器观察相关***信息，即初始时刻t、服务队列信息Q(t)、所有用户的位置。并根据步骤S320中已经确定的{nik(t)}，步骤S3202中的f(t)中有一部分式子是常量，以及待求解部分为把最小化其所有时刻的平均值，转化为最小化其每个时刻的值，具体表达式为：
其中V是权衡因子，dij(t)为在t时刻基站j上提供切片i服务的成本，表示基站j能为每个用户k∈Kij(t)的切片i请求提供的服务速度，Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列，变量aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务，J表示基站的集合，I表示网络切片的集合。
然后利用基于贪婪策略的求解方法，进行迭代求解。
其中步骤S330具体包括以下子步骤：
步骤S3301：将初始化时刻、用户位置、服务请求队列信息作为输入。
具体地，将时刻t、用户位置、服务请求队列信息Q(t)作为输入。
步骤S3302：根据输入确定不可接纳的组合。
具体地，确定不可接纳的组合包括，确定基站j是否能接纳用户k的切片i请求。详细可根据传输速率确定基站j是否能接纳用户k的切片i请求。
而在确定传输速率之前，还包括确定用户k的切片i请求接入到基站j获得的下行速率。
其中每个用户会按照一定的规律随机移动，在每个时刻t处于不同的位置。在连接期间，每个时刻被等分为多个时隙，每个时隙用τ表示。定义cjk(t,τ)在时刻t的长时间尺度下，用户k与基站j连接的单位带宽可达速率。用户k的切片i请求接入到基站j获得的下行速率rijk(t,τ)具体表示为：
rijk(t,τ)＝wicjk(t,τ)
其中wi是***在基站中为用户提供切片i服务分配的无线带宽，其值在整个时刻内是恒定的，大小由切片本身的业务性质决定。
进一步地，定义提供单个切片i服务的传输速率最小值为则传输速率QoS约束如下：长时间尺度下，仅在传输速率满足：/>基站j可接纳用户k的切片i请求。
值得说明的是，切片的SLA包含多个性能指标，本发明只考虑传输速度QoS约束。
响应于确定基站j是否能接纳用户k的切片i请求后，变量aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务。显然，仅当切片i在基站j上部署，即j∈Ji时，aijk(t)才可以等于1。那么，基站j接纳切片i的用户集合可以表示为Kij(t)＝{k∈K|aijk(t)＝1}，j∈Ji、i∈I，其数量为Kij(t)。
依然地，如切片i未在基站j上部署，则基站j不可接纳所有用户k关于切片i的请求，即aijk(t)＝0,则说明i,j,k为不可接纳的组合。
基于上述所述，从而确定不可接纳的切片i以及关于切片i的请求。
其中不可接纳的组合即aijk(t)＝0,
步骤S3303：基于确定的不可接纳的组合，获取最佳基站级接纳控制决策。
具体地，基于贪婪策略进行迭代求解，每次迭代以最小化为目标，逐个优化基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务的变量aijk(t)，直至h(t)收敛，从而获得最佳基站级接纳控制决策。
进一步地，在每个迭代周期，对{aijk(t)}逐个进行分析，并分为两个情况进行判断：
①若上一迭代周期中aijk(t)＝0，且i、j、k非不可接纳的组合，且接纳后能满足传输速率QoS条件并使h(t)减小，则本迭代周期aijk(t)＝1。否则，维持aijk(t)＝0不变。
②若上一迭代周期中aijk(t)＝1，拒绝后能使h(t)减小，则本迭代周期aijk(t)＝0。否则，维持aijk(t)＝1不变。
在分析完所有{aijk(t)}后，判断两个迭代周期的h(t)是否收敛。若不收敛，则继续迭代；若收敛，则停止迭代，NSACF控制器得到基站级接纳控制优化变量{aijk(t),k∈K,i∈I,j∈J}最佳求解结果，该最佳求解结果即为最佳基站级接纳控制决策。
步骤S3304：输出最佳基站级接纳控制决策。
步骤S340：响应于获取最佳基站级接纳控制决策，更新服务请求队列。
服务请求队列{Qik(t),k∈K,i∈I}的稳定直接影响了***的稳定性。
具体地，NSACF控制器会集中式地对每个用户的不同切片请求进行管理，每个用户的每个切片请求都会单独作为一个队列，每个队列的处理不会对其他队列造成影响。Qik(t)的动态更新，具体表示为：
Qik(t+1)＝max[Qik(t)-εik(t),0]+nik(t)
其中Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列，nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数，它是***在t时刻为用户k的切片i提供的服务速度，aijk(t)为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务，/>表示基站j能为每个用户k∈Kij(t)的切片i请求提供的服务速度。其中{Qik(0),k∈K,i∈I}＝0。显然，队列的总数是I×K。每个队列都应当具有一定的稳定性，而不应该是个无限增长的队列。当/>Qik(t)是稳定的。
步骤S350：响应于进行服务请求队列的更新，获取时间平均利润。
具体地，时间平均利润具体表示为：
其中P(t)表示***在t时刻的总利润，t表示时刻，λ表示每个时刻。
步骤S360：响应于获取时间平均利润，判断是否达到最大时刻。
具体地，判断步骤S310中设定的时刻t是否达到预先设定的最大时刻，若未达到最大时刻，则时刻t+1，重新执行步骤S320-350，直至达到最大时刻。若设定的时刻t达到预先设定的最大时刻执行步骤S370。
步骤S370：输出时间平均利润、最佳切片级接纳控制决策、最佳基站级接纳控制决策。
本申请具有以下有益效果：
(1)本申请方法能在动态网络中，令RAN切片的NSACF控制器正确控制用户不同切片服务请求的接纳数量，并且能在保证RAN切片接纳控制***稳定性和各个切片SLA的前提下，合理地安排***中的不同基站接纳这些请求并为之提供服务，同时使RAN切片***获得较优的时间平均利润。
(2)本申请方法能有效适应网络切片的差异性部署应用场景，相比于以往的接纳控制方案，能适应切片所覆盖基站有限的情况。另外，本申请方法适用于动态异构网络，具有较好得可扩展性，并且本方法相比其他方法的优势，能够随着RAN切片规模的增大表现得越来越明显。
虽然当前申请参考的示例被描述，其只是为了解释的目的而不是对本申请的限制，对实施方式的改变，增加和/或删除可以被做出而不脱离本申请的范围。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：进行时刻的初始化；
S2：响应于完成时刻的初始化，获取最佳切片级接纳控制决策；
S3：响应于获取最佳切片级接纳控制决策，获取最佳基站级接纳控制决策；
S4：响应于获取最佳基站级接纳控制决策，更新服务请求队列；
S5：响应于进行服务请求队列的更新，获取时间平均利润；
S6：响应于获取时间平均利润，判断是否达到最大时刻；
若未达到最大时刻，则时刻加1，重新执行步骤S2-S5；
S7：若达到最大时刻，则输出时间平均利润、最佳切片级接纳控制决策、最佳基站级接纳控制决策；
其中响应于完成时刻的初始化，获取最佳切片级接纳控制决策，包括以下子步骤：
将初始化的时刻、服务请求数量、服务请求队列信息作为输入；
根据输入获取最佳切片级接纳控制决策；
其中在获取最佳切片级接纳控制决策之前，设定nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数，假设***接纳的所有切片服务请求，均有能满足其传输速率约束的基站接纳，即存在基站能提供保证切片服务等级协议的服务，因此0≤nik(t)≤Nik(t)，其中Nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求数量；
获取最佳切片级接纳控制决策过程中，首先定义关于服务请求队列的李雅普诺夫函数L(t)，再进一步定义李雅普诺夫漂移Δ(t)，根据李雅普诺夫漂移Δ(t)确定每个t时刻的漂移减利润表达式，以及漂移减利润表达式的上限值，并对于上限值中的关于t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数nik(t)进行求解，从而得到最佳切片级接纳控制决策；
获取最佳切片级接纳控制决策过程中，每个t时刻的漂移减利润表达式的上限f(t)具体表示为：
其中B定义为 为用户的集合，为用户k关于切片i的服务请求数量上界，J表示基站的数量，I表示网络切片的数量，/>表示基站j能为每个用户/>的切片i请求提供的服务速度，/>表示该服务速度/>的上限，其中nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数，E{.}表示求中括号内部分在不同时刻的平均值，Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列，Q(t)表示所有服务请求队列的向量，V是权衡因子，γi为切片i的每个服务请求数据量，dij(t)为在t时刻基站j上提供切片i服务的成本，变量aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务；
dij(t)的大小分为三种情况：若切片i未在基站j上部署，即则在任何时刻都是零成本，即dij(t)＝0；若切片i在基站j上部署，即/>但在t时刻基站j未接纳任何用户的切片i请求，即/>则要收取一个固定的成本dij(t)＝d0；若切片i在基站j上部署，即/>且在t时刻基站j接纳切片i的用户集合非空，即/>则***根据其用户数量和服务速度/>收取成本费用；因此，dij(t)表示为
其中βi是一个常数，表示***提供单位切片i服务的成本，aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务，表示基站j能为每个用户/>的切片i请求提供的服务速度；
获取最佳切片级接纳控制决策过程中，对于非常量部分把最小化其所有时刻的平均值，转化为最小化其每个时刻的值，具体表示为：
从而直接得到切片级接纳控制优化变量的求解结果为
获取最佳基站级接纳控制决策过程中，对于非常量部分把最小化其所有时刻的平均值，转化为最小化其每个时刻的值，具体表达为：
其中V是权衡因子，dij(t)为在t时刻基站j上提供切片i服务的成本，表示基站j能为每个用户/>的切片i请求提供的服务速度，Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列，变量aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务，/>表示基站的集合，/>表示网络切片的集合；
然后利用基于贪婪策略的求解方法，进行迭代求解，从而获取最佳基站级接纳控制决策。
2.如权利要求1所述的面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法，其特征在于，服务请求队列Qik(t)的更新，具体表示为：
Qik(t+1)＝max[Qik(t)-εik(t),0]+nik(t)
其中Qit(t+1)为更新后的服务请求队列，nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数，εik(t)表示***在t时刻为用户k的切片i提供的服务速度。
3.如权利要求1所述的面向网络切片的无线接入网的接纳控制方法，其特征在于，时间平均利润具体表示为：
其中P(t)表示***在t时刻的总利润，t表示时刻，λ表示每个时刻。
4.一种面向网络切片的无线接入网的接纳控制***，其特征在于，具体包括，初始化单元、最佳切片级接纳控制决策获取单元、最佳基站级接纳控制决策获取单元、服务队列更新单元、时间平均利润获取单元、判断单元以及输出单元；
初始化单元，用于进行时刻的初始化；
最佳切片级接纳控制决策获取单元，用于获取最佳切片级接纳控制决策；
最佳基站级接纳控制决策获取单元，用于获取最佳基站级接纳控制决策；
服务队列更新单元，用于更新服务请求队列；
时间平均利润获取单元，用于获取时间平均利润；
判断单元，用于判断是否达到最大时刻，若未达到最大时刻，则时刻加1，重新获取最佳切片级接纳控制决策、获取最佳基站级接纳控制决策、更新服务请求队列以及获取时间平均利润；
输出单元，用于若达到最大时刻，输出时间平均利润、最佳切片级接纳控制决策、最佳基站级接纳控制决策；
最佳切片级接纳控制决策获取单元中，获取最佳切片级接纳控制决策，包括以下子步骤：
将初始化的时刻、服务请求数量、服务请求队列信息作为输入；
根据输入获取最佳切片级接纳控制决策；
其中在获取最佳切片级接纳控制决策之前，设定nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数，假设***接纳的所有切片服务请求，均有能满足其传输速率约束的基站接纳，即存在基站能提供保证切片服务等级协议的服务，因此0≤nik(t)≤Nik(t)，其中Nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求数量；
获取最佳切片级接纳控制决策过程中，首先定义关于服务请求队列的李雅普诺夫函数L(t)，再进一步定义李雅普诺夫漂移Δ(t)，根据李雅普诺夫漂移Δ(t)确定每个t时刻的漂移减利润表达式，以及漂移减利润表达式的上限值，并对于上限值中的关于t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数nik(t)进行求解，从而得到最佳切片级接纳控制决策；
获取最佳切片级接纳控制决策过程中，每个t时刻的漂移减利润表达式的上限f(t)具体表示为：
其中B定义为 为用户的集合，为用户k关于切片i的服务请求数量上界，J表示基站的数量，I表示网络切片的数量，/>表示基站j能为每个用户/>的切片i请求提供的服务速度，/>表示该服务速度/>的上限，其中nik(t)表示为在t时刻用户k关于切片i的服务请求被***接纳的个数，E{.}表示求中括号内部分在不同时刻的平均值，Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列，Q(t)表示所有服务请求队列的向量，V是权衡因子，γi为切片i的每个服务请求数据量，dij(t)为在t时刻基站j上提供切片i服务的成本，变量aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务；
dij(t)的大小分为三种情况：若切片i未在基站j上部署，即则在任何时刻都是零成本，即dij(t)＝0；若切片i在基站j上部署，即/>但在t时刻基站j未接纳任何用户的切片i请求，即/>则要收取一个固定的成本dij(t)＝d0；若切片i在基站j上部署，即/>且在t时刻基站j接纳切片i的用户集合非空，即/>则***根据其用户数量和服务速度/>收取成本费用；因此，dij(t)表示为
其中βi是一个常数，表示***提供单位切片i服务的成本，aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务，表示基站j能为每个用户/>的切片i请求提供的服务速度；
获取最佳切片级接纳控制决策过程中，对于非常量部分把最小化其所有时刻的平均值，转化为最小化其每个时刻的值，具体表示为：
从而直接得到切片级接纳控制优化变量的求解结果为即获取最佳切片级接纳控制决策；
最佳基站级接纳控制决策获取单元获取最佳基站级接纳控制决策过程中，对于非常量部分把最小化其所有时刻的平均值，转化为最小化其每个时刻的值，具体表达为：
其中V是权衡因子，dij(t)为在t时刻基站j上提供切片i服务的成本，表示基站j能为每个用户/>的切片i请求提供的服务速度，Qik(t)为在t时刻用户k关于切片i的服务请求队列，变量aijk(t)∈{0,1}为表示基站j在t时刻接纳用户k并为其提供切片i服务，/>表示基站的集合，/>表示网络切片的集合；
然后利用基于贪婪策略的求解方法，进行迭代求解，从而获取最佳基站级接纳控制决策。
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