本發(fā)明涉及通信網絡領域，特別是涉及排隊論，以及優(yōu)化理論。

背景技術：

隨著無線通信技術的快速發(fā)展，無線通信系統(tǒng)正朝著提升容量的方向發(fā)展的同時,無線通信系統(tǒng)對于生態(tài)環(huán)境和社會經濟生活的影響也愈加凸顯。隨著信息與通信技術產業(yè)的飛速發(fā)展,其每年的能量消耗也在與日俱增。

綠色無線通信是在以提升網絡容量為宗旨的傳統(tǒng)無線通信基礎上提出的新一代無線通信理念。其主要目的是通過創(chuàng)新的高能效傳輸技術、無線資源管理技術、干擾消除技術、組網技術和低功耗工藝制造技術等,在滿足用戶業(yè)務需求的同時降低網絡能量消耗,從而節(jié)能減排,減小資源浪費和對環(huán)境的污染。因此,高能效的無線通信系統(tǒng),特別是網絡設備,對于社會和運營商均有積極的意義；高能效的無線通信系統(tǒng),更滿足節(jié)能環(huán)保的社會要求,具有更強的競爭力；高能效的無線通信系統(tǒng),更能降低運營商的運營成本,拓展無線通信的市場。

因此,綠色無線通信的發(fā)展已經受到廣泛的關注,而用于提高網絡能量效率的高能效通信技術也從無線通信系統(tǒng)的各個方面展開并取得了一定的進展?；诟咝试O計、數(shù)字信號處理技術都是綠色無線通信發(fā)展的基礎。對于高能效的算法和通信技術研宄,首先研究不同的網絡能耗模型和網絡能效評價指標對于高能效通信技術設計的影響以及網絡容量和能量效率之間的制衡關系；根據網絡動態(tài)狀況,研究如何利用網絡業(yè)務負載的變化和用戶服務質量的多樣性實現(xiàn)基站節(jié)能的控制策略；同時,網絡自適應優(yōu)化已經成為無線通信系統(tǒng)發(fā)展的一個重要趨勢,通過網絡自主地收集、分析網絡信息,并自主進行決策和調整,不僅可以獲得網絡性能的整體提升,還能夠有效地降低網絡運營成本除此之外,針對未來蜂窩移動通信系統(tǒng)的技術需求和挑戰(zhàn),包括分層異構無線網絡的高能效組網方法、動態(tài)小區(qū)睡眠和喚醒機制、高能效協(xié)作處理算法,高能效多天線傳輸策略和高能效無線資源管理策略也都已經展開了深入的研宄，基于異構業(yè)務的混合網絡結構如圖1所示。

綜上所述,如何在維持通信系統(tǒng)容量提升速度的前提下,利用高能效通信技術來提升整個網絡資源的效能,進而降低無線通信運營成本，是非常緊迫和有意義的工作。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是：通過建立網絡資源優(yōu)化模型、進行等效工程處理和緩存容量優(yōu)化，實現(xiàn)滿足異構業(yè)務傳輸?shù)木W絡資源彈性優(yōu)化管理，如圖2所示。

本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案包括以下步驟，如圖3所示：

A、建立網絡資源優(yōu)化模型；

B、進行等效工程處理；

C、緩存容量優(yōu)化，如圖4所示。

所述步驟A中，優(yōu)化模型具體為：其中為子載波n上的用戶k的瞬時數(shù)據速率，p_k,n為子載波n上的為用戶k分配的功率，h_k,n為子載波n上的用戶k的信道增益，B為網絡平均帶寬，N為載波數(shù)目，為用戶k的匯聚數(shù)據速率，T_slot為時隙長度，Ω_k為分配給用戶k的子載波集合，W_k為用戶k的權重因子，Q_k為用戶k的隊列，K為用戶數(shù)目，PS為包交換域，p_T為傳輸功率上限值，N₀為噪聲功率譜密度均值。

s.t. p_k,n≥0,

R_kT_slot≤Q_k,

Ω_k∩Ω_j＝φ(k≠j)

所述步驟B中，等效工程處理具體為：采用規(guī)則其中為第l個數(shù)據包的傳輸時延估計，S_k,i,l為用戶k的第l個數(shù)據包經過鏈路i的時延誤差，D_k,i,l為經過鏈路i的用戶k的第l個數(shù)據包大小，J為鏈路數(shù)目，η∈(01)為權重系數(shù)，M為隊列中的數(shù)據包數(shù)目，根據不同的傳輸場景，數(shù)據包l的延遲也不相同，其表示為r_l，c為數(shù)據包類別，

所述步驟B中，對于業(yè)務流g，將工程化處理獲得的優(yōu)化解與通過網絡資源優(yōu)化模型獲得的優(yōu)化解進行對比，若二者的優(yōu)化解集合完全一致，則將該優(yōu)化解作為傳輸業(yè)務流g的優(yōu)化解；若二者的優(yōu)化解集合不一致，則將工程化處理獲得的優(yōu)化解作為傳輸業(yè)務流g的最終優(yōu)化解集合，并修正網絡資源優(yōu)化模型中的混合網絡的可調參數(shù)使其獲得工程化處理的優(yōu)化解集合，并將修正后的網絡資源優(yōu)化模型作為下一個與業(yè)務流g具有關聯(lián)統(tǒng)計特性的業(yè)務流g+1的負載均衡優(yōu)化模型；混合網絡中具有關聯(lián)統(tǒng)計特性的業(yè)務流集合為G＝{1,2,...,g,g+1}，將在傳輸業(yè)務流集合G內獲得的g+1個優(yōu)化解集合進行統(tǒng)計平均處理，并將該統(tǒng)計平均處理優(yōu)化解集合用于修正網絡資源優(yōu)化模型，并將該模型作為下一次混合網絡中具有區(qū)別于業(yè)務流集合G的統(tǒng)計特性的業(yè)務流集合G+1的先驗網絡資源優(yōu)化模型e。

所述步驟C中，具體子步驟為：a.確定網絡中的節(jié)點沖突域，并轉至子步驟b；b.獲得鏈路速率和RTT＝M·(T_d-DATA+T_d-ACK)，T_d-DATA為第l個數(shù)據包的傳輸時延最大值，T_d-ACK為第l個數(shù)據包的ACK反饋時延，并轉至子步驟c；c.計算鄰近節(jié)點的緩存容量，并轉至子步驟d；d.在沖突域中計算每個節(jié)點的緩存容量，并轉至子步驟e；e.監(jiān)測沖突域中的網絡狀態(tài)變化，如圖5所示，并轉至子步驟f；f.判斷沖突域是否存在變化，若存在變化則轉至子步驟a，反之則轉至子步驟e。

附圖說明

圖1異構網絡結構示意圖

圖2基于異構業(yè)務的跨層傳輸模型示意圖

圖3基于異構業(yè)務的網絡資源優(yōu)化流程示意圖

圖4緩存容量調節(jié)示意圖

圖5沖突域中的節(jié)點緩存分配示意圖

具體實施方式

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

第一步，建立網絡資源優(yōu)化模型，優(yōu)化模型具體為：其中為子載波n上的用戶k的瞬時數(shù)據速率，p_k,n為子載波n上的為用戶k分配的功率，h_k,n為子載波n上的用戶k的信道增益，B為網絡平均帶寬，N為載波數(shù)目，為用戶k的匯聚數(shù)據速率，T_slot為時隙長度，Ω_k為分配給用戶k的子載波集合，W_k為用戶k的權重因子，Q_k為用戶k的隊列，K為用戶數(shù)目，PS為包交換域，p_T為傳輸功率上限值，N₀為噪聲功率譜密度均值

s.t. p_k,n≥0,

R_kT_slot≤Q_k,

Ω_k∩Ω_j＝φ(k≠j)

第二步，等效工程處理具體為：采用規(guī)則其中為第l個數(shù)據包的傳輸時延估計，S_k,i,l為用戶k的第l個數(shù)據包經過鏈路i的時延誤差，D_k,i,l為經過鏈路i的用戶k的第l個數(shù)據包大小，J為鏈路數(shù)目，η∈(01)為權重系數(shù)，M為隊列中的數(shù)據包數(shù)目，根據不同的傳輸場景，數(shù)據包l的延遲也不相同，其表示為r_l，c為數(shù)據包類別，

第三步，對于業(yè)務流g，將工程化處理獲得的優(yōu)化解與通過網絡資源優(yōu)化模型獲得的優(yōu)化解進行對比，若二者的優(yōu)化解集合完全一致，則將該優(yōu)化解作為傳輸業(yè)務流g的優(yōu)化解；若二者的優(yōu)化解集合不一致，則將工程化處理獲得的優(yōu)化解作為傳輸業(yè)務流g的最終優(yōu)化解集合，并修正網絡資源優(yōu)化模型中的混合網絡的可調參數(shù)使其獲得工程化處理的優(yōu)化解集合，并將修正后的網絡資源優(yōu)化模型作為下一個與業(yè)務流g具有關聯(lián)統(tǒng)計特性的業(yè)務流g+1的負載均衡優(yōu)化模型；混合網絡中具有關聯(lián)統(tǒng)計特性的業(yè)務流集合為G＝{1,2,...,g,g+1}，將在傳輸業(yè)務流集合G內獲得的g+1個優(yōu)化解集合進行統(tǒng)計平均處理，并將該統(tǒng)計平均處理優(yōu)化解集合用于修正網絡資源優(yōu)化模型，并將該模型作為下一次混合網絡中具有區(qū)別于業(yè)務流集合G的統(tǒng)計特性的業(yè)務流集合G+1的先驗網絡資源優(yōu)化模型。

第四步，具體子步驟為：a.確定網絡中的節(jié)點沖突域，并轉至子步驟b；b.獲得鏈路速率和RTT＝M·(T_d-DATA+T_d-ACK)，T_d-DATA為第l個數(shù)據包的傳輸時延最大值，T_d-ACK為第l個數(shù)據包的ACK反饋時延，并轉至子步驟c；c.計算鄰近節(jié)點的緩存容量，并轉至子步驟d；d.在沖突域中計算每個節(jié)點的緩存容量，并轉至子步驟e；e.監(jiān)測沖突域中的網絡狀態(tài)變化，并轉至子步驟f；f.判斷沖突域是否存在變化，若存在變化則轉至子步驟a，反之則轉至子步驟e。

本發(fā)明提出了一種基于異構業(yè)務的混合網絡資源優(yōu)化方法，通過建立網絡資源優(yōu)化模型、進行等效工程處理和緩存容量優(yōu)化，實現(xiàn)滿足異構業(yè)務傳輸?shù)木W絡資源彈性優(yōu)化管理。