通信网络资源分配算法研究

王磊

传统通信网络由于分层问题造成资源不能很好分配。随着虚拟网络技术的发展，解决了传统网络资源分配利用率低问题。本文就通信网络资源分配算法研究进行分析，分析当前网络资源分配算法存在问题及发展趋势，为网络资源分配提供帮助。

1引言

随着移动互联网不断发展，对网络需求量不断增加，目前无线通信网络发展受到计算能力、带宽和缓存等网络资源限制。传统网络资源采用分层思想设计，提高了网络的扩展性和独立性，但是带来网络资源浪费，不能实现网络资源合理分配。为解决这一问题提出了虚拟网络技术，该技术的出现解决了网络资源分配的问题。

2通信网络资源

人工智能技术对网络资源需求越来越高，传统网路资源主要有话音业务外通信网络还承担Internet网络业务，这些业务要求具有高带宽、低延时以及稳定性好的特性。综合分析当前通信网络资源有带宽、缓存、功率、计算资源、码字资源、路由选择等，如表1所示。

上述网络资源中缓存资源分配采用特定的算法进行管理。网络资源的分组传输过程中会受到队列缓存、延迟方式等因素造成带宽利用率不高的问题，是通信网络资源分配算法的研究难点。功率分配是通信网络资源分配重要技术，随着节能技术的提出，传统单纯的调整功率方法已经无法满足多种网络资源共同优化问题，该技术是通信网络资源的研究难点。

3通信网络资源分配算法研究进展

3.1带宽资源分配算法研究

目前常见的带宽资源分配技术有动态带宽分配、静态带宽分配以及动态和静态带宽资源混合分配。

动态分配是指根据用户的带宽需求实时调整网络带宽资源。正交频分复用无源光网络通信资源分配技术提出了一种多业务分层带宽分配算法，如图1所示。

针对商住混合楼宇通信网络资源利用问题，提出了一种RWDM-PON带宽分配算法，该算法在ONU业务突发超出带宽限制时会进行动态带宽调整。实验结果表明所设计算法明显增强了系统延时性能。针对现有控制算法不能很好控制异构无线网络传输问题，提出了HWNs网络资源分配模型。该模型支持多链路接入动态资源分配算法，模型核心思想是以传输速率最大化为目的，通过分析用于接入网络数据进行动态传输最优。通过仿真结果表明所设计的算法能够有效提高系统传输效率，充分利用系统资源。为改善TDMA以太网中分布式实时系统的带宽资源利用率不高问题，提出了一种基于流量特征的动态带宽算法。所设计的算法考虑到传输时间和传输周期，同时增加了传输开销，实现了多任务实时调用和分配。实验结果表明，所设计的动态带宽分配算法提高了网络带宽资源利用率也降低了通信延时性。

静态带宽资源分配是指系统可用总资源固定，用户根据系统预设方式进行带宽使用。为解决无源光网络带宽分配方式，设计了一种分配模型，该模型核心思想是增加多个服务台和多个休假同时增加限定门的排队模型。在排队中添加了静态带宽资源分配算法。实验结果表明增加静态资源分配算法后能够有效避免带宽拥塞情况也降低了业务接入延时性。在经典的随机带宽调度算法基础上，提出了一种基于多面体优先列的带宽资源调度算法。通过仿真结果表明所设计的资源管理算法改善了网络的运行性能。光网络与电网络混合网络能增强网络带宽，因此将该混合网络模型应用到网络资源分配优化中设计了网络拓扑图并进行仿真，结果表明该方法降低了带宽分配拒绝率，从而提高了带宽利用率。

3.2能量资源分配算法研究

合理能量管理在通信网络资源分配中能有效控制网络能耗、提高网络稳定性。针对认知小蜜蜂网络框架进行联合频谱资源功率分配问题研究，提出了开放式共享空闲频谱资源共享分配算法，该算法中增加了多个限制条件的分数形势能量效用函数，实现了并行迭代求解，提高了算法运行效率。仿真结果表明设计的算法提高了网络资源综合利用率和能量效率。

为解决通信网络中各信道传输质量不同导致网络吞吐量存在差异，提出采用优化传输功率、传输时间进行资源控制。设计能量传输控制模型，该模型核心思想是在传统的资源分配算法HDEA基础上增加优化方法。实验仿真结果表明所设计算法网络吞吐量提高了50 %，具有较高的性能。

3.3缓存资源分配算法研究

缓存资源分配算法是進行队列调度和缓存操作。为提高网络用户满意度，设计了新的缓存资源分配算法。该算法思想是将用户行为接入到小站缓存内容中，以用户满意度效用函数作为指标，当转移后的效用满足用户需求则进行新的满意度调整，最终完成满意度最优求解。实验仿真结果表明所设计的算法能够大大提高用户满意度。针对蜂窝网资源分配目标优化问题，设计了深度强化学习蜂窝资源管理算法。该算法核心思想是采用深度神经网络算法进行蜂窝系统传输效率优化，以能量效率作为惩罚值，同时构建误差函数完成反向训练。仿真结果表明所设计算法能够提高资源传输效率和降低系统能耗。

4结束语

通信网络资源分配算法为通信传输提供了新的方式，本文分析了通信网络资源分配算法研究进展，得到目前常见网络资源分配算法主要有：带宽资源分配算法、能量资源分配算法以及缓存资源分配算法。分别对3种算法研究进展进行分析，得到的带宽资源分配算法相对成熟，但随着能源问题日益突显该类算法不能解决能源资源分配问题。能源资源分配算法是近年来比较热门算法，但该算法比较复杂发展道路还很长。缓存资源分配算法在用户满意度改进方面具有较高的运行效率。