5G网络被设想为一个多服务网络,可以支持具有多种性能和服务要求的一系列垂直行业。网络切片作为一种经济有效的方式,将单个物理网络划分成多个独立的逻辑网络,使运营商能够把网络作为一种服务来提供,有望实现这一愿景。由于融合了雾计算、云计算和异构网络的优点,雾无线接入网络(Fog Radio Access Network,F-RAN)在满足各种服务需求方面具有巨大潜力。因此在F-RAN中进行网络切片是支持5G具有不同需求的各种应用场景的一种灵活高效的解决方案。当网络切片以端到端进行时,网络切片的无线接入网(Radio Access Network,RAN)部分被称为RAN切片,其性能取决于资源分配。因此,本文考虑F-RAN中的网络切片,并研究了具有不同性能指标的两个切片间的资源分配,其中一个是增强型移动宽带(Enhanced Mobile Broadband,eMBB)切片,一个是超低时延超高可靠(Ultra-Reliable and Low-Latency Communication,URLLC)切片。论文所做的研究工作和创新包括:(1)大多数基于Lyapunov的资源分配方法是在保证队列稳定条件下优化网络的能效、谱效、吞吐量,而队列稳定只是时延的一种弱化形式。针对这个问题,在上述两个异构切片共存场景下,考虑到无线信道的时变特性和业务数据到达的随机特性,我们对URLLC切片的队列长度施加了相关的概率约束以体现该低时延高可靠的服务特性,研究了该约束下eMBB切片吞吐量最大化的随机性动态优化问题。通过使用Lyapunov优化工具,在不需要未来网络信道状态的先验统计信息的情况下将该随机优化问题转变为每个时隙上确定的优化问题,然后利用拉格朗日对偶分解法求解得到切片间联合子信道分配和功率分配的算法。仿真结果表明,所提出的算法能够在保证URLLC切片用户的时延和可靠性的条件下获得eMBB切片吞吐量和时延之间的一个权衡。(2)在同样的两个切片场景下,为了进一步优化URLLC切片的时延性能,资源分配加入了缓存内容配置这一维度的考虑,提出在保障URLLC的传输时延的前提下最大化前传链路容量受限的eMBB切片的最大和速率的优化问题。针对集中式的资源分配方案直接给切片的每个用户分配资源使全局资源管理器(global resource manager,GRM)负担过大的问题,提出一种分层资源管理方法,在每个缓存内容更新的时间节点上,URLLC切片中的局部资源管理器采用二分搜索的方式确定需要的带宽比,然后上报给GRM,GRM根据该结果为URLLC切片和eMBB切片分配相应的带宽比例,两个切片分别再利用切片内的资源分配方法为切片内的用户分配相关资源。具体地,在二分搜索过程中,URLLC切片每次在给定带宽分配比例下采用切片内的联合无线资源分配和缓存内容配置优化算法得到用户的平均内容下载时延,根据优化结果与切片可容忍最大时延的比较结果调整该带宽分配比例,最终确定所需的带宽比。eMBB切片在前传链路容量约束和用户最小传输速率约束下,通过优化波束赋形向量最大化该切片和速率。仿真结果表明,所提算法能在保证URLLC切片的平均内容下载时延低于可容忍最大时延条件下,最大化eMBB切片的加权和速率,同时有效减小中央控制器的负载。