面向5G网络切片无线资源分配　

拥有的无线资源(以资源块为一个单位，一个资源块包括12个载波，共1个时隙，即0.5ms)总数为Q。首先根据网络切片类型、网络容量和负载情况等，移动运营商为各个网络切片分配固定的资源以满足其最低要求。其中网络切片1至网络切片N初始分配到的资源总数为q1，q2，…，qn，…qN;在分配给各网络切片资源之后，移动运营商所剩余的资源数为Q'，等于总资源数减去分配给各切片的资源数。然后根据比例公平调度算法计算出的优先级，按优先级从高到低的顺序，依次给各网络切片再次分配资源，直到资源剩余数为零，同时优先级高的网络切片优先选择信道好的资源。获得资源的网络切片所拥有的资源数也相应增加，网络切片1至网络切片N更新后的资源总数为q1，q2，…，qn，…qN。在各网络切片内，根据比例公平调度算法计算出的优先级，按优先级从高到低的顺序，依次给网络切片内的用户分配资源，优先级高的用户优先选择信道好的资源，直到资源全部分配完毕。

(1)

R_n表示第n个网络切片各用户的和速率，k_n表示第n个网络切片的在线用户数。

若该用户获得资源，则按式(4)进行更新，否则按式(5)进行更新。

2 网络切片的无线资源分配

无线资源分配技术是实现资源高效利用的关键因素，此外，还可以用此将网络切片相互隔离(例如，一个网络切片的空口拥塞不影响其他网络切片)。我们设想三种可能的方案来实现网络切片之间的无线资源分配，一是静态资源分配，二是半静态资源分配，三是动态资源分配。

在静态资源分配方案中，频率资源、时间资源被固定地分配给每一个特定的网络切片，资源一旦配置，网络切片就可持续拥有很长时间，并且用户可以根据无线资源和RAT(无线接入技术)信息的预配置来接入目标网络切片。由于每个网络切片彼此独立，因此，网络切片可以独立工作。

在半静态资源分配方案中，频率资源、时间资源被半静态地分配给每一个特定的网络切片。每个网络切片所占用的带宽和/或时隙随着基站到基站不时地变化，如图2所示。在这种情况下，可以设计更灵活的机制以帮助用户确定目标网络切片的无线资源和RAT信息。

在动态资源分配方案中，频率资源、时间资源和空间资源在网络切片之间动态分配，例如，由网络切片的实时分组到达条件确定带宽和/或时隙占用情况。网络切片的公共调度器实现动态的资源分配，并保证网络切片之间的公平性^[7]。

虚拟化环境为无线资源调度提供了更大的范围和更高的维度。为了统一描述5G异构网络下的各种空口资源调度策略，有必要将全部空口资源在一个高维空间中描述，以空间切片的形式对资源块进行统一定义。根据用户业务和信道质量的不同，可以对其进行动态或半静态的管理;对偶发数据业务需求的单个用户，进行小切片的动态调度;而对业务需求固定(如语音)且信道状态相对稳定的单个用户，进行小切片的半静态调度;对于同一业务需求的多个用户，在大切片上进行半静态的资源调度以满足其整体需求，再在小切片上利用统计复用的方式动态进行小粒度的单播调度或者多播调度，从而最大程度地利用空口资源，同时减轻调度开销。上述最后一种场景不仅需要空口的控制信息，同样需要高层业务的状态信息，相当于一种多维度的联合调度。

3 仿真分析

假设移动运营商同时构建了三个网络切片，总资源数为14。半静态资源分配方案，移动运营商为各网络切片固定分配的资源数均为4，其余的资源按照计算好的优先级分配给各网络切片，其中每个网络切片拥有的在线用户数均为5。静态资源分配方案，为在各网络切片资源分配中追求相对公平，缩小各网络切片获得固定资源的差距，因此，我们为网络切片1、2、3分别分配的资源数为5、5、4。动态资源分配方案，采用资源分配中的最大载干比算法思想，比较各个网络切片内用户的信道质量，资源优先分配给信道好的用户，多次迭代之后统计各个网络切片所获得的资源总数。

图3为半静态资源分配、静态资源分配和动态资源分配三种方案关于各网络切片资源调度的比较，随着迭代次数的增加，半静态资源分配方案中的各网络切片获得的资源总数差距较小，迭代次数越多，差距越校而静态资源分配方案中各网络切片获得的资源总数则相对悬殊，迭代次数越多，差距越明显。动态资源分配方案的仿真结果与半静态资源分配方案类似，在资源分配公平性方面均要优于静态资源分配方案，但是与半静态资源分配方案相比，经过观察多次运行的仿真结果，动态资源分配方案在资源分配公平性方面略差于本文提出的半静态资源分配方案。如图3所示，在动态资源分配方案中，网络切片1获得的资源数最多，且要多于