一種異構無線網絡選擇方法
2023-05-08 00:45:26 1
專利名稱：一種異構無線網絡選擇方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，具體地說，本發明涉及一種異構無線網絡選擇方法。
背景技術：
異構融合網絡中融合多種網絡技術，可以為用戶提供更多更創新型的業務，是未 來通信網絡的一大發展趨勢。目前，異構融合網絡主要有3G網絡與WLAN網絡互連的異構 融合網絡、UMTS網絡與WiMAX網絡互連的異構融合網絡、WLAN與WiMAX互連的異構融合網 絡等。 在異構融合網絡環境，移動終端具有多個無線天線，當移動終端所處位置同時被 多個網絡覆蓋時，該移動終端上運行的業務流可以根據需求選擇承載該業務流的接入網 絡，即執行網絡選擇。目前，網絡選擇的主要任務就是為運行中的需要切換接入網絡的業務 流選擇恰當的網絡，並避免業務在切換過程發生大的服務質量下降的問題。現有技術中，網 絡選擇通常是由移動終端來決定的，而移動終端通常直接選擇最優(如帶寬最大)的網絡 作為接入網絡，而不考慮網絡系統整體的資源利用率，這樣就造成不同網絡間負載極不均 衡，性能好的網絡上負載過量的業務，導致整個異構無線網絡系統的阻塞率增加，而性能較 差的網絡則有可能空載或者大量無線資源則被閒置，導致資源利用率降低，因此，迫切需要 一種用於異構融合網絡系統的能夠提高系統資源利用率和降低阻塞率的異構無線網絡選 擇方法。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種用於異構融合網絡系統的能夠提高系統資源利用 率和降低阻塞率的異構無線網絡選擇方法。 為實現上述發明目的，本發明提供了一種異構無線網絡選擇方法，該方法基於異 構融合網絡系統實現，所述異構融合網絡系統包括異構的接入基站和異構接入網關，所述 異構接入網關用於對多個異構的接入基站實施網絡控制管理，所述異構無線網絡選擇方法 包括下列步驟 1)異構接入網關獲取各接入基站的網絡狀態信息；
2)異構接入網關獲取各類型業務流的業務屬性信息； 3)異構接入網關定期對請求切換的業務流進行批處理，所述批處理包括31)遍 歷各個請求切換的業務流；32)對每一個當前業務流，得出該業務流的業務屬性信息與各 接入基站的網絡狀態信息的匹配度；33)選擇匹配度最優的接入基站作為當前業務流將要 切換進入的目標接入基站。 其中，所述步驟1)還包括各接入基站定期向所述異構接入網關報告自身當前的 網絡狀態信息。
其中，所述步驟1)中，所述網絡狀態信息包括接入基站所提供的傳輸帶寬；所述步驟2)中，所述業務屬性信息包括業務流所需的傳輸帶寬。 其中，所述網絡狀態信息還包括接入基站所提供的數據傳輸速率、安全等級和資費等級，所述業務屬性信息還包括業務流所需要的數據傳輸速率、安全等級和資費等級，所述匹配度是網絡狀態信息和業務屬性信息的傳輸帶寬差值的絕對值、數據傳輸速率差值的絕對值、安全等級差值的絕對值以及資費等級差值的絕對值的加權平均。
其中，所述異構無線網絡選擇方法還包括步驟4)檢查所述異構接入網關所管轄的各接入基站是否過載，對過載接入基站，將該接入基站所承載的部分業務流調整至匹配度次優的接入基站，使所述過載接入基站轉為不過載。
其中，所述步驟4)包括下列子步驟 41)計算出所述異構接入網關所管轄的各接入基站的過載量；
42)按過載量由大至小的次序依次遍歷各接入基站； 43)對當前接入基站進行過載調整，將該接入基站所承載的部分業務流調整至匹配度次優的接入基站，使所述當前接入基站轉為不過載，所述匹配度次優的接入基站從次序排在在當前接入基站之後的接入基站中選出； 44)對於最後一個接入基站，如果該接入基站過載，則將其所承載的部分業務流加入阻塞隊列，以使該接入基站轉為不過載。
其中，所述步驟43)包括下列子步驟 431)查找出當前接入基站中匹配度差值最小的業務流並將其調整至匹配度次優的接入基站，所述匹配度差值是該業務流所能獲得的最優匹配度與次優匹配度的差值；當匹配度差值最小的業務流的匹配度次優的接入基站具有過載調整標識時，禁止將該業務流調整至匹配度次優的接入基站；此時，在當前接入基站的剩餘業務流中重新查找匹配度差值最小的業務流並將其調整至匹配度次優的接入基站； 432)判斷當前接入基站是否仍然過載，如果仍然過載，則重新執行步驟431);如果不過載，則添加過載調整標識，當前接入基站的過載調整完畢。 其中，所述步驟431)中，還包括預先設定業務流調整閾值，當一個業務流的匹配度差值超過所述業務流調整閾值時，禁止將該業務流調整至匹配度次優的接入基站；此時，在當前接入基站的剩餘業務流中重新查找匹配度差值最小的業務流並將其調整至匹配度次優的接入基站。 其中，所述步驟431)中，當同時存在兩個或兩個以上的匹配度差值相等且匹配度差值最小的業務流時，優先調整其中佔用帶寬較大的業務流。 其中，所述步驟4)還包括步驟45)，對阻塞隊列中的業務流按所佔用帶寬由小至大排序，然後依次調整阻塞隊列中的各業務流，調整過程包括下列步驟451)檢查當前各接入基站的剩餘帶寬，如果存在剩餘帶寬大於阻塞隊列中第一個業務流所佔用帶寬的接入基站，則將所述第一個業務流調整至該接入基站；否則結束對阻塞隊列的調整；452)將第一個業務流移出阻塞隊列，重新執行步驟451)。 其中，在另一個方案中，所述步驟43)中，判斷有業務流調整進入的匹配度次優的接入基站是否過載，如果過載，將調整進入的所述業務流轉入阻塞隊列；如果當前接入基站不過載，則停止步驟42)的遍歷過程。 與現有技術相比，本發明能夠達到在保證服務質量的前提下，降低阻塞率、提高資
5源利用率的技術效果。
以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施例，其中 圖1示出了本發明一個實施例中的異構融合網絡系統的應用場景； 圖2示出了本發明一個實施例中網絡狀態信息報告信令的一種格式； 圖3示出了本發明一個實施例的整體流程圖； 圖4示出了本發明一個實施例中的步驟4的流程示意圖； 圖5示出了本發明一個實施例中的步驟43的流程示意圖； 圖6示出了本發明一個實施例中的步驟45的流程示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的描述。
實施例1 圖1示出了本發明一個實施例中的異構融合網絡系統的應用場景。如圖1所示，其 中，aGW為異構接入網關。異構接入網關是對接入基站實施網絡控制管理的網絡實體。aBS 為接入基站。接入基站是執行某種協議標準(如LTE、3G、WLAN、UMTS或WiMAX，其中3G包括 WCDMA、 CDMA2000、 TD-SCDMA等)，的無線資源管理實體，負責為本小區內的用戶提供接入。 並實時收集本小區內的資源使用狀況以及本基站的網絡狀態參數。將定期形成的網絡狀態 參數封裝成信令的形式發送給接入網關系統。aBSl、 aBS2、 aBS3、 aBS4、 aBS5分別表示採用 不同接入技術(即執行不同的協議標準)的異構接入基站，aGW分別與aBSl、 aBS2、 aBS3、 aBS4和aBS5連接。異構融合網絡系統中還包括多模移動終端(終端在圖1中未示出)，可 以接入相應的異構接入基站。 本實施例是一種基於上述異構融合網絡系統的網絡選擇方法。網絡選擇的主要任 務就是為各終端上運行中的需要切換的業務流選擇恰當的接入網絡。與傳統的網絡選擇方 法不同，本實施例的網絡選擇方法不是單純由終端根據其需求及其所處網絡狀態決定，而 是通過接入網關進行集中統一決策來實現基於業務流的網絡選擇。這樣既兼顧了業務的需 求，又能夠保證在異構接入網絡環境下使得網絡資源獲得最大限度的使用。避免了由各終 端各自決策所帶來的弊端。 圖3示出了本實施例的異構無線網絡選擇方法的總體流程，如圖3所示本實施例 包括步驟S1至S4，具體如下 步驟S1 :各接入基站定期向異構接入網關報告自身當前的網絡狀態信息，所述網 絡狀態信息至少包括接入基站所提供的傳輸帶寬。網絡狀態信息還可以包括接入基站所提 供的數據傳輸速率、安全等級和資費等級。不斷更新的網絡狀態信息是異構接入網關實施 網絡選擇的依據之一。其中，傳輸速率是指在一定的帶寬下，可以發送的數據數量。傳輸速 率與帶寬的關係由香農公式與奈奎斯特定理確定。 在具體實現上，接入基站可以按預先設定的周期，向異構接入網關發送網絡狀態 信息報告信令。圖2示出了網絡狀態信息報告信令的一種格式。
圖2中示出的各欄位含義為
6
NET—TYPE :表示網絡類型，O 7供選擇，比如:0為WLAN， 1為Wi恵，2為UMTS，3為LTE，4 7保留； NET_ID :32位，表示在一個接入網關下同種類型的接入基站編號；
SN :共12位，表示數據包編號； R :為是否提供傳輸帶寬信息的標誌位，O表示不攜帶傳輸帶寬信息，1表示攜帶傳輸帶寬信息； WR :共8位，表示接入基站所提供的傳輸帶寬； D :為是否提供數據傳輸速率信息的標誌位，O表示不攜帶數據傳輸速率信息，1表示攜帶數據傳輸速率信息； DR :共8位，表示接入基站可提供的數據傳輸速率； C :為是否提供資費信息的標誌位，O表示不攜帶資費信息，1表示攜帶資費信息；
CO :共8位，表示該網絡類型的資費狀況；這個資費狀況可以是量化的資費等級；
S :為是否提供安全等級信息的標誌位，O表示不攜帶安全等級信息，1表示攜帶安全等級信息； SEC :共3位，提供0 7的安全等級信息。 步驟S2 :異構接入網關獲取各類型業務流的業務屬性信息，所述業務屬性信息至少包括業務流所需的傳輸帶寬。所述業務屬性信息還可以包括業務流所需要的數據傳輸速率、安全等級和資費等級。 一般來說業務屬性信息中所包含的項目與步驟S1中的網絡狀態信息一一對應。異構接入網關可以採用多種方式獲取業務屬性信息，如採取截留法，即在業務連接建立時，從連接建立參數中獲取業務屬性信息；或採取請求法，即通過向核心網伺服器請求某種類型的業務屬性信息。
步驟S3 :異構接入網關定期對請求切換的業務流進行批處理，為當前的請求切換
的各業務流選擇接入網絡。 下面描述實現本步驟的一個方案。 業務流是一個終端與其它網絡實體之間的承載了某種業務的連接。業務流是本實
施例的網絡選擇的基本單位。在異構網絡系統中，一個終端上可能同時運行多個業務流，而
這些業務流可能分別由不同的異構接入基站為其服務。因此，在切換接入基站時，本實施例
也是以每一個業務流為基本的切換單位。當一個終端上的某一業務流的服務質量不穩定
時，該業務流就需要切換進入新的接入網絡。本實施例中，各終端的各業務流的切換請求都
會通過接入基站上報給異構接入網關。異構接入網關則定期對當前所有的請求切換的業務
流進行批處理，為當前的請求切換的各業務流選擇接入網絡。 本步驟的批處理過程包括 S31 :遍歷各個請求切換的業務流； S32:對每一個當前業務流，得出該業務流的業務屬性信息與各接入基站的網絡狀態信息的匹配度； S33 :選擇匹配度最優的接入基站作為當前業務流將要切換進入的目標接入基站。
其中，匹配度是網絡狀態信息和業務屬性信息的傳輸帶寬差值的絕對值、數據傳輸速率差值的絕對值、安全等級差值的絕對值以及資費等級差值的絕對值的加權平均。在一些簡單的實施例中，後三項的權值可以為0。即在計算匹配度時，只考慮傳輸帶寬的匹配
7度。 S4:檢查所述異構接入網關所管轄的各接入基站是否過載，對過載接入基站，將該 接入基站所承載的部分業務流調整至匹配度次優的接入基站，使所述過載接入基站轉為不 過載。 本步驟是在步驟S3的基礎上，其中，圖4示出了一種對異構網絡選擇進行進一步 地優化的流程，在一個優選方案中，步驟S4包括下列子步驟(需要說明的是，這些步驟僅是 一個優選方案，它們並不是實現本發明的唯一途徑) S41 :計算出異構接入網關所管轄的各接入基站的過載量；本實施例中，一個接入 基站的過載量是該接入基站目前所分配的業務流所佔的總帶寬超出該接入基站所能提供 的帶寬的量，過載量可以為負值。
S42 :按過載量由大至小的次序依次遍歷各接入基站； S43:對當前接入基站進行過載調整，將該接入基站所承載的部分業務流調整至匹 配度次優的接入基站，使所述當前接入基站轉為不過載。並且所述匹配度次優的接入基站 從次序排在當前接入基站之後的接入基站中選出，這樣可以防止已調整過的接入基站再次 過載。 在具體實現上，本步驟需要從當前接入基站的當前業務流中選出那些將要被調整 到次優網絡中的業務流。本實施例中，可以採取業務流服務質量優先的原則。具體地，參照 圖5，步驟S43可通過下列子步驟實現。 步驟431 :查找出當前接入基站中匹配度差值最小的業務流並將其調整至匹配度 次優的接入基站，所述匹配度差值是該業務流所能獲得的最優匹配度與次優匹配度的差 值。這種做法可以儘可能地降低被調整業務流因選擇次優網絡而產生的服務質量損失。
另外，為了防止已調整過的接入基站再次過載，可以為已調整過的接入基站設置 過載調整標識。當匹配度差值最小的業務流的匹配度次優的接入基站具有過載調整標識 時，禁止將該業務流調整至匹配度次優的接入基站。此時，需要在當前接入基站剩餘業務流 中重新查找匹配度差值最小的業務流並將其調整至匹配度次優的接入基站。
步驟432 :判斷當前接入基站是否仍然過載，如果仍然過載，則重新執行步驟431 ; 如果不過載，則添加過載調整標識，當前接入基站的過載調整完畢。 進一步地，所述步驟431中，當同時存在兩個或兩個以上的匹配度差值最小的業 務流時，優先調整其中佔用帶寬較大的業務流。這樣可以儘量減少被調整業務流的數目，進 而減少受影響的用戶數目。 進一步地，所述步驟431中，還可以預先為不同類型的業務流分別設定調整閾值， 當一個業務流的匹配度差值超過該業務流的調整閾值時，禁止將該業務流調整至匹配度次 優的接入基站。此時，需要在當前接入基站的剩餘業務流中重新查找匹配度差值最小的業 務流並將其調整至匹配度次優的接入基站。這種做法可以減少或避免過載調整對一些相對 重要的業務流服務質量的影響。 S44 :對於最後一個接入基站，如果該接入基站過載，則將其所承載的部分業務流 加入阻塞隊列，以使該接入基站轉為不過載。阻塞隊列中的業務流將不執行網絡切換。
更進一步地，還可以在步驟4中的子步驟44之後執行步驟45 :對阻塞隊列中的 業務流按所佔用帶寬由小至大排序，然後依次調整阻塞隊列中的各業務流。參照圖6調整
8過程包括下列子步驟步驟451檢查當前各接入基站的剩餘帶寬，如果存在剩餘帶寬大於阻塞隊列中第一個業務流所佔用帶寬的接入基站，則將所述第一個業務流調整至該接入基站；否則結束對阻塞隊列的調整；步驟452將第一個業務流移出阻塞隊列，重新執行步驟451 。這樣可以儘可能地減少阻塞對列中的業務流數目。
實施例2 實施例2與實施例1基本一致，區別之處在於步驟431。本實施例的步驟S431與實施例1中的步驟431的區別是在過載調整過程中，還需要判斷有業務流調整進入的匹配度次優的接入基站是否過載，如果過載，則將調整進入的所述業務流直接轉入阻塞隊列。這種做法可以最大程度地維持初次選擇的結果，可以保證較多數目的業務流選擇匹配度最優的網絡。並且，本實施例中，在遍歷接入基站時，如果當前接入基站不過載，則可以斷定排序靠後的接入基站均不過載，因此此時可以直接停止步驟42的遍歷過程。
本實施例的其它步驟與實施例1 一致，不再贅述。 值得說明的是，本發明的網絡選擇是在 實際執行網絡切換之前的預處理步驟，它可以在保證服務質量的前提下，降低實際網絡切換過程中的阻塞率，可以提高網絡資源利用率。並且，本發明中，不管是初次選擇還是後續的過載調整所佔用的資源都非常小。
以上所述內容，僅為本發明具體的實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
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權利要求
一種異構無線網絡選擇方法，該方法用於異構融合網絡系統中，所述異構融合網絡系統包括異構的接入基站和異構接入網關，所述異構接入網關用於對多個異構的接入基站實施網絡控制管理，所述異構無線網絡選擇方法包括下列步驟1)對每一個請求切換的業務流，異構接入網關得出該業務流的業務屬性信息與各接入基站的網絡狀態信息的匹配度；2)選擇匹配度最優的接入基站作為當前業務流將要切換進入的目標接入基站。
2. 根據權利要求1所述的異構無線網絡選擇方法，其特徵在於，所述異構無線網絡選 擇方法還包括各接入基站定期向所述異構接入網關報告自身當前的網絡狀態信息；所述 網絡狀態信息包括接入基站所提供的傳輸帶寬；所述業務屬性信息包括業務流所需的傳輸 帶寬。
3. 根據權利要求2所述的異構無線網絡選擇方法，其特徵在於，所述網絡狀態信息還 包括接入基站所提供的數據傳輸速率、安全等級和資費等級，所述業務屬性信息還包括業 務流所需要的數據傳輸速率、安全等級和資費等級，所述匹配度是網絡狀態信息和業務屬 性信息的傳輸帶寬差值的絕對值、數據傳輸速率差值的絕對值、安全等級差值的絕對值以 及資費等級差值的絕對值的加權平均。
4. 根據權利要求1所述的異構無線網絡選擇方法，其特徵在於，異構接入網關對請求 切換的業務流進行批處理，所述異構無線網絡選擇方法還包括步驟3)檢查所述異構接入 網關所管轄的各接入基站是否過載，對過載接入基站，將該接入基站所承載的部分業務流 調整至匹配度次優的接入基站，使所述過載接入基站轉為不過載。
5 根據權利要求4所述的異構無線網絡選擇方法，其特徵在於，所述步驟3)包括下列 子步驟31) 計算出所述異構接入網關所管轄的各接入基站的過載量；32) 按過載量由大至小的次序依次遍歷各接入基站；33) 對當前接入基站進行過載調整，將該接入基站所承載的部分業務流調整至匹配度 次優的接入基站，使所述當前接入基站轉為不過載，所述匹配度次優的接入基站從次序排 在在當前接入基站之後的接入基站中選出；34) 對於最後一個接入基站，如果該接入基站過載，則將其所承載的部分業務流加入阻 塞隊列，以使該接入基站轉為不過載。
6. 根據權利要求5所述的異構無線網絡選擇方法，其特徵在於，所述步驟33)包括下列 子步驟331) 查找出當前接入基站中匹配度差值最小的業務流並將其調整至匹配度次優的接 入基站，所述匹配度差值是該業務流所能獲得的最優匹配度與次優匹配度的差值；當匹配 度差值最小的業務流的匹配度次優的接入基站具有過載調整標識時，禁止將該業務流調整 至匹配度次優的接入基站；此時，在當前接入基站的剩餘業務流中重新查找匹配度差值最 小的業務流並將其調整至匹配度次優的接入基站；332) 判斷當前接入基站是否仍然過載，如果仍然過載，則重新執行步驟331);如果不 過載，則添加過載調整標識，當前接入基站的過載調整完畢。
7. 根據權利要求6所述的異構無線網絡選擇方法，其特徵在於，所述步驟331)中，還包 括預先對各個類型的業務流分別設定業務流調整閾值，當一個業務流的匹配度差值超過該業務流的業務流調整閾值時，禁止將該業務流調整至匹配度次優的接入基站；此時，在當前接入基站的剩餘業務流中重新查找匹配度差值最小的業務流並將其調整至匹配度次優的接入基站。
8. 根據權利要求6所述的異構無線網絡選擇方法，其特徵在於，所述步驟331)中，當同時存在兩個或兩個以上的匹配度差值相等且匹配度差值最小的業務流時，優先調整其中佔用帶寬較大的業務流。
9. 根據權利要求5至8中任意一項所述的異構無線網絡選擇方法，其特徵在於，所述步驟3)還包括步驟35)，對阻塞隊列中的業務流按所佔用帶寬由小至大排序，然後依次調整阻塞隊列中的各業務流，調整過程包括下列步驟351)檢查當前各接入基站的剩餘帶寬，如果存在剩餘帶寬大於阻塞隊列中第一個業務流所佔用帶寬的接入基站，則將所述第一個業務流調整至該接入基站；否則結束對阻塞隊列的調整；352)將第一個業務流移出阻塞隊列，重新執行步驟351)。
10. 根據權利要求5所述的異構無線網絡選擇方法，其特徵在於，所述步驟33)中，判斷有業務流調整進入的匹配度次優的接入基站是否過載，如果過載，將調整進入的所述業務流轉入阻塞隊列；並且，如果當前接入基站不過載，則停止步驟32)的遍歷過程。
全文摘要
本發明提供一種異構無線網絡選擇方法，包括下列步驟1)各接入基站定期向異構接入網關報告自身當前的網絡狀態信息，所述網絡狀態信息包括接入基站所提供的傳輸帶寬；2)異構接入網關獲取各類型業務流的業務屬性信息，所述業務屬性信息包括業務流所需的傳輸帶寬；3)異構接入網關定期對請求切換的業務流進行批處理，所述批處理包括31)遍歷各個請求切換的業務流；32)對每一個當前業務流，得出該業務流的業務屬性信息與各接入基站的網絡狀態信息的匹配度；33)選擇匹配度最優的接入基站作為當前業務流將要切換進入的目標接入基站。本發明能夠達到在保證服務質量的前提下，降低阻塞率、提高資源利用率的技術效果。
文檔編號H04B7/26GK101772102SQ200910243968
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月28日 優先權日2009年12月28日
發明者張玉成, 石晶林, 胡金龍, 董江濤, 袁堯, 黃伊 申請人:中國科學院計算技術研究所