一種基於業務優先級的信道預留切換控制方法
2023-04-30 09:55:26 1
專利名稱：一種基於業務優先級的信道預留切換控制方法
技術領域：
本發明涉及空天網絡中一種基於業務優先級的信道預留切換控制方法，為不同優先級業務動態預留不同的信道數，允許高優先級業務搶佔低優先級業務信道。主要用於降低切換失敗率，保證新呼叫用戶的接通率，保證緊急用戶切換性能，屬於無線網絡技術領域。
背景技術：
空天信息網是由不同軌道上多種類型的衛星系統、臨近空間平臺、航空器和地面層設備按照信息資源的最大有效綜合利用原則而有機構成的智能化體系，是一種陸、海、 空、天的一體化網絡系統。切換控制方法是空天網絡資源管理的關鍵技術之一。在切換控制中，首先需要決定的是該不該切換以及應該在什麼時候切換；其次是應該切換到哪個基站以及切換過程如何進行。如何降低切換的失敗率並保證新呼叫用戶的接通率及緊急用戶的切換性能是切換控制方法研究的重點。典型的空天網絡切換控制策略主要有無優先級策略、切換排隊策略和信道預留策略。1.在無優先權策略中，切換呼叫和原始呼叫同時申請空閒信道時，它們獲得信道服務的可能性相同。當小區的所有信道都處於繁忙狀態時，到達的原始呼叫和切換呼叫均不能獲得信道，該策略的切換失敗率比較高。2.對切換請求進行排隊是一種有效降低切換呼叫失敗率的優化方法。切換排隊策略的核心思想是對新用戶和切換用戶分別對待。對於新用戶，如果基站沒有足夠的空閒信道，則拒絕接入；對於切換用戶，如果基站信道資源能夠滿足其QoS要求，則立即接受該請求，否則就將該請求送入緩存區排隊等待，並按照先到先服務的方法調度。如果隊列緩存區已滿，則拒絕該切換用戶的接入。切換排隊策略有效降低了切換呼叫失敗率，但是當小區比較繁忙且切換請求較多時，切換呼叫失敗率會變得比較高。3.信道預留策略是專門預留一部分信道用於切換呼叫，甚至在新呼叫到達率很高時也為切換呼叫預留信道。當用戶進入一個相鄰小區時，將所預留的信道分配給該用戶， 同時釋放其餘小區預留的信道，並且在新的相鄰小區內為該用戶下一次可能的切換預留信道。該策略能在一定程度上降低切換失敗率，但同時也使新呼叫阻塞率增加。
發明內容
本發明的目的是，提出一種空天網絡的切換控制方法，能夠降低用戶的切換失敗率，保證新呼叫用戶的接通率，同時保證緊急用戶的切換性能。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種基於業務優先級的信道預留切換控制方法，包括如下步驟步驟一，根據特殊情景，對用戶和業務進行優先級的劃分，用戶分為緊急用戶和普通用戶；業務分為數據業務、視頻流業務和呼叫語音業務，數據業務優先級最高、視頻流業務優先級次之、呼叫語音業務優先級最低；
步驟二，對於網絡中的用戶，定時獲取其速度、坐標等信息，計算其到達小區邊界的時
間；
步驟三，對於即將移動到相鄰小區的用戶，將用戶信息通知相鄰小區基站控制器，做好切換準備；
步驟四，每個小區基站均設置忙閒狀態，並共享狀態信息。根據相鄰小區的忙閒狀態， 為緊急和普通用戶設置不同的預留信道數；
步驟五，相鄰小區查詢信道使用情況並根據用戶業務的等級為用戶分配信道或搶佔低優先級用戶的信道；
步驟六，用戶切換完畢，釋放原小區信道資源。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。在步驟四中，為不同的用戶動態預留不同的帶寬。為普通用戶預留的帶寬是為緊急用戶預留帶寬的一部分。根據用戶和業務的優先級以及小區信道的使用情況，相鄰小區對收到的切換請求的處理方式為
如果小區空閒信道能夠滿足切換用戶的信道需求，則以先到先服務的方式直接為切換用戶分配信道；
如果小區處於繁忙狀態，空閒信道不能滿足切換用戶的信道需求，則根據用戶和業務的級別做出不同的反應。若為緊急用戶，則為其分配預留的信道，當預留的信道仍不能滿足切換用戶的需求時，以完全搶佔的方式搶佔其他用戶的低優先級業務；若為普通用戶，當預留信道大於一定值時，為其分配預留信道，否則和其他用戶進行協商，採用部分搶佔的方式搶佔其他用戶低優先級業務的信道。本發明方法提出了一種基於業務分級、信道預留和搶佔的空天網絡切換控制方法。通過使用本發明提出的方法，可以根據小區的繁忙情況為不同用戶預留不同的信道，並允許高優先級業務對低優先級業務信道的搶佔，可以在降低用戶的切換失敗率的同時保證新呼叫的接通率，保證緊急用戶的切換性能。
圖1是傳統的空天網絡信道預留切換控制方法過程。圖2是改進後的空天網絡切換控制方法。圖3是改進後的空天網絡切換控制方法信道間關係。圖4是本發明的流程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
圖1所示是傳統的空天網絡信道預留切換控制方法過程，小區基站控制器收到切換請求後，首先判斷自己有無足夠的空閒信道，如果有足夠信道，則分配給切換用戶，切換成功；如果沒有則查看是否有足夠的預留信道，如果有則切換成功，否則排隊等待。圖2則是運用了本發明提出的改進方法。兩者比較可以發現，圖2主要增加了設置預留信道、用戶業務判斷、選擇切換方式的功能。下面給出幾個新增功能的具體說明。設置預留信道根據小區的忙閒狀態，為緊急和普通用戶設置不同的預留信道數。小區為緊急用戶和普通用戶預留的新的信道數量
胃巾，和W/7分另1胃^『白勺mtifflpm禾口 ifflfflpm，Ci 臂禾口 CiP^/分另0 該小區原來為緊急用戶和普通用戶預留的信道數，& 為除去預留信道以外的空閒信道數,Gflj為小區總的信道數。用戶業務識別根據需要用戶分為緊急用戶和普通用戶，業務分為數據業務、視頻流業務、語音流業務。選擇切換方式根據用戶和業務的類型以及信道的使用情況做出不同的切換反應。如圖3所示，假設小區當前可用的信道數為C，系統中已佔用信道數為Cfajd,用戶請求
的信道數為ο胃,為普通用戶預留的信道中的空閒信道為,為緊急用戶預留的信道中
的空閒信道為cy胃。對於新產生呼叫，根據緊急業務和普通業務的優先級高低，先後接入。若呼叫請求的信道數『 < ,則呼叫可以被接納，否則呼叫被阻塞。對於普通用戶切換呼叫而言，當切換呼叫請求的信道數 〈^- + !^-時，切換
呼叫可以被接納，並先佔用信道CfI^y,若其信道不夠則再佔用部分『的信道；否則小區
通過對當前正在服務業務的協商，通過降低切換請求申請的帶寬資源以及正在服務業務的帶寬資源的方式進行切換；如果協商失敗，則該切換請求將排隊等待；在等待一定時間後若還未能獲得信道，則該呼叫被中斷。對於緊急用戶切換呼叫而言，可以使用相鄰小區中所有的信道資源當
Qef <c^ar+『時，呼叫可以被iH常接納，信道佔用規則同普通業務切換呼叫；否則採用
完全搶佔方式搶佔低優先級業務信道，被搶佔的業務進入排隊隊列等待。本發明方法利用上述功能模塊，動態的為不同用戶預留不用的信道數，同時根據用戶和業務的級別和小區信道的忙閒情況做出分配空閒信道、分配預留信道、搶佔信道的反應。如圖4，本發明方法包含的具體流程為
1用戶接入一個小區，該小區定時獲取用戶的位置信息；
2用戶移動到小區的邊緣時，該小區的基站控制器向用戶將要切換到的相鄰小區發送切換請求；
3相鄰小區根據自己信道的忙閒情況更新為普通用戶和緊急用戶預留的切換信道； 4相鄰小區如果有足夠的空閒信道，就分配給切換用戶，匹配用戶參數，切換成功； 5相鄰小區如果沒有足夠的空閒信道，就分配相應的預留信道給用戶； 6如果預留信道不能滿足用戶的需求，若是緊急用戶切換，那麼該用戶可以搶佔其他用戶的低優先級業務；若是普通用戶切換，那麼該用戶同其他低優先級業務協商，通過降低切換請求申請的帶寬資源以及正在服務業務的帶寬資源的方式進行切換；如果協商失敗，則該切換請求將排隊等待；在等待一定時間後若還未能獲得信道，則該呼叫被中斷； 7全過程結束。以下是本發明的一個具體實施例。用戶開始接入小區A，根據用戶的移動，其將切換到相鄰小區B。參照圖4，工作工程如下
1.用戶接入小區A，佔用的信道數為小區A的基站控制器定時獲取A的位置信
息；
2.小區A的基站控制器根據用戶的位置信息計算其到達小區邊界的時間，當小於一定閥值時，小區A的基站控制器向相鄰小區B的基站控制器發送切換請求，小區B做好切換準備；
3.小區B的基站控制器收到切換請求後，根據小區內信道的忙閒情況按照公式(1)、 (2)分別計算為緊急用戶和普通用戶預留的信道Ci^^nGi^；
4.如果小區β可用的信道C*>CRirg，則為用戶分配信道，匹配用戶參數， 切換成功；否則可能出現5、6、7三種情況，以下進行逐一判斷；
5.當
權利要求
1.一種基於業務優先級的信道預留切換控制方法，其特徵在於包括如下步驟步驟一，根據特殊情景，對用戶和業務進行優先級的劃分，用戶分為緊急用戶和普通用戶；業務分為數據業務、視頻流業務和呼叫語音業務，數據業務優先級最高、視頻流業務優先級次之、呼叫語音業務優先級最低；步驟二，對於網絡中的用戶，定時獲取其速度、坐標等信息，計算其到達小區邊界的時間；步驟三，對於即將移動到相鄰小區的用戶，將用戶信息通知相鄰小區基站控制器，做好切換準備；步驟四，每個小區基站均設置忙閒狀態，並共享狀態信息，根據相鄰小區的忙閒狀態， 為緊急和普通用戶設置不同的預留信道數；步驟五，相鄰小區查詢信道使用情況並根據用戶業務的等級為用戶分配信道或搶佔低優先級用戶的信道；步驟六，用戶切換完畢，釋放原小區信道資源。
2.根據權利要求1所述的切換控制方法，其特徵在於，在所述步驟二中，按如下公式計算其到達當前小區邊界時間t
3.根據權利要求1所述的切換控制方法，其特徵在於，在步驟四中，在相鄰小區為緊急用戶和普通用戶預留的新的信道數量分別為
4.根據權利要求1所述的切換控制方法，其特徵在於，在步驟五中，根據相鄰小區的信道使用情況為不同用戶採用不同的切換策略，當相鄰小區當前可用資源量時，切換用戶按照先到達先服務的方式獲得信道；當Cltff-CSay CdGIirf的方式獲取信道；當GiCSar-Gl時，只有緊急用戶的切換呼叫才能獲得信道，匹配用戶終端參數，登記用戶信息，提示切換成功。
5.根據權利要求4所述的切換控制方法，其特徵在於，當0 < CRire - CfI時，普通用戶時，新呼叫不能再獲得信道，切換用戶按照先到達先服務與小區其他用戶進行協商，採用部分搶佔的方式搶佔其他用戶低優先級業務的信道。
全文摘要
本發明涉及一種基於業務優先級的信道預留切換控制方法，包括如下步驟當前小區定時獲取用戶的位置信息；當用戶移動到當前小區的邊緣時，當前小區通知將要切換到的相鄰小區；相鄰小區根據自己信道的忙閒情況為不同用戶基於業務優先級設置不同的預留信道；預留的信道不足時，緊急用戶就採用完全搶佔方式搶佔低優先級用戶的信道，低優先級用戶進入排隊隊列等待調度。使用本發明方法，可以明顯減小用戶的切換失敗率並保證緊急用戶的切換性能，保證緊急通信業務的需要。
文檔編號H04W36/00GK102244904SQ20111022972
公開日2011年11月16日 申請日期2011年8月11日 優先權日2011年8月11日
發明者劉林峰, 崔磊, 張登銀, 程春玲, 鄒志強 申請人:南京郵電大學