一種異構接入網絡之間負載均衡的方法
2023-08-02 05:20:41 1
一種異構接入網絡之間負載均衡的方法
【專利摘要】本發明提供一種異構接入網絡之間負載均衡的方法，該方法包括：計算所述異構接入網絡中各接入網絡的用戶接入效用，其中用戶接入效用用于衡量接入網絡的負載；根據所述用戶接入效用計算公平性指數；以及，根據所述公平性指數判斷是否進行負載平衡。本發明減少了負載均衡過程中的信令交互次數，降低了信令負荷，並簡化了用戶接入網絡選擇過程。
【專利說明】一種異構接入網絡之間負載均衡的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及寬帶移動通信【技術領域】，以及更具體地，涉及一種異構接入網絡之間 負載均衡的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著移動通信技術的快速發展，無線移動通信系統呈現異構多元化。目前，無 線網絡中典型的無線接入技術包含2G/3G/4G、WiFi、UWB (超寬帶Ultra Wideband)、 Buletooth(藍牙）等，這些接入技術在覆蓋範圍、移動性和業務特性等方面有著很大差異， 適用的場景各有側重，彼此之間難以相互取代，因此異構無線網絡間的融合是無線通信行 業的發展趨勢。當用戶處於多個無線接入網絡共同覆蓋的範圍時，需要根據一定的策略選 擇一種接入網絡。然而，無線通信中由於用戶的移動性經常存在部分熱點區域流量需求較 大，甚至出現網絡擁堵、呼叫阻塞，然而周邊的非熱點區域業務量較低、網絡資源空閒。這 樣無線資源不能得到合理利用，降低了網絡的整體性能。異構網絡負載均衡就是針對這種 情況而提出的，通過異構網絡間的負載均衡，可以有效地提高無線資源利用率、提升網絡容 星，避免局部網絡擁塞。
[0003] 現有的異構接入網絡之間的負載均衡方法主要包括：基於進化博弈的方法、基於 用戶和網絡相互評價的方法，以及基於系統吞吐量和用戶公平性的方法。然而，第一類方法 在重複迭代進化過程中需要接入網絡和中心控制器進行多次數據交互，信令負荷高且算法 複雜度高。後兩類方法中，確定用戶選擇接入網絡的方法需要遍歷各個網絡，複雜度較高， 並不適用於實際異構網中的網絡間負載均衡。
[0004] 可見，儘管上述現有技術針對接入網絡間負載失衡的情況，均給出了有效的機制， 使網絡間負載達到均衡。但按照上述現有技術，只要存在提高系統性能的可能，就要執行負 載均衡算法，而均衡的過程需要大量的數據交互，且複雜度高。
【發明內容】
[0005] 本發明針對上述現有技術存在的問題，提出一種異構接入網絡之間負載均衡的方 法，包括：
[0006] 步驟1)、計算所述異構接入網絡中各接入網絡的用戶接入效用；其中，用戶接入 效用用于衡量接入網絡的負載；
[0007] 步驟2)、根據所述用戶接入效用計算公平性指數；
[0008] 步驟3)、根據所述公平性指數判斷是否進行負載平衡。
[0009] 上述方法中，步驟1)包括：各接入網絡統計接入用戶數並計算用戶接入效用。其 中，所述用戶接入效用是接入網絡中用戶的平均吞吐量。
[0010] 上述方法中，步驟2)包括：
[0011] 計算不同接入網絡之間用戶接入效用的Jain' s公平性指數，其中，根據下式計算 該公平性指數LFI :
【權利要求】
1. 一種異構接入網絡之間負載均衡的方法，包括： 步驟1)、計算所述異構接入網絡中各接入網絡的用戶接入效用；其中，用戶接入效用 用于衡量接入網絡的負載； 步驟2)、根據所述用戶接入效用計算公平性指數； 步驟3)、根據所述公平性指數判斷是否進行負載平衡。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，步驟1)包括： 各接入網絡統計接入用戶數並計算用戶接入效用。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述用戶接入效用是接入網絡中用戶的平均 吞吐量。
4. 根據權利要求1或2所述的方法，其中，步驟2)包括： 計算不同接入網絡之間用戶接入效用的Jain's公平性指數，其中，根據下式計算該公 平性指數LFI:
其中，S表示所有接入網絡的集合，N表示接入網絡的總數，IIi表示接入網絡i的用戶 接入效用。
5. 根據權利要求1或2所述的方法，其中，步驟3)包括： 如果所述公平性指數小於預定門限值，則判斷所述異構接入網絡之間負載失衡，在所 述異構接入網絡之間執行負載平衡操作。
6. 根據權利要求5所述的方法，在步驟3)中，在所述異構接入網絡之間執行負載平衡 操作包括： 步驟A)、計算各接入網絡達到負載均衡的用戶數。 步驟B)、在所有異構接入網絡中，對於接入用戶數小於該接入網絡達到負載均衡的用 戶數並且該接入網絡的當前網絡偏移值小於預定閾值的接入網絡，增加該接入網絡的當前 網絡偏移值並廣播給用戶，直到該接入網絡的接入用戶數大於等於其達到負載均衡的用戶 數或者該接入網絡的當前網絡偏移值大於等於預定閾值；其中，用戶根據接入網絡的當前 網絡偏移值和參考信號接收功率選擇接入網絡。
7. 根據權利要求6所述的方法，其中，在步驟A)中，計算各接入網絡達到負載均衡的用 戶數包括： 步驟i)、對於各接入網絡求解以下複製動態方程組，得到該接入網絡中用戶佔所有用 戶的比例的穩定解：
其中，S表示所有接入網絡的集合，Xi (t)表示在第t次迭代接入網絡i中用戶佔所有 用戶的比例，njt)表示在第t次迭代接入網絡i的用戶接入效用，π(〇表示在第t次迭 代所有接入網絡的用戶平均接入效用，t表示迭代次數； 步驟ii)、對於各接入網絡，將該接入網絡中用戶佔所有用戶的比例的穩定解乘以所有 用戶的數量得到該接入網絡達到負載均衡的用戶數。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中，根據下式計算所有接入網絡的用戶平均接入效 用：
其中，S表示所有接入網絡的集合，IIi表示接入網絡i的用戶接入效用，Xi表示接入網 絡i中用戶佔所有用戶的比例。
9. 根據權利要求6所述的方法，其中，步驟B)包括對於各接入網絡執行如下操作： 步驟BI)、該接入網絡統計接入用戶數； 步驟B2)、如果接入用戶數小於該接入網絡達到負載均衡的用戶數並且當前網絡偏移 值小於預定閾值，則該接入網絡將當前網絡偏移值增加預定值並向用戶廣播當前網絡偏移 值，返回步驟BI);其中，用戶根據接入網絡的當前網絡偏移值和參考信號接收功率選擇接 入網絡。
10. 根據權利要求9所述的方法，還包括： 對於各接入網絡，將該接入網絡的當前網絡偏移值減去所有異構接入網絡的當前網絡 偏移值中的最小值作為該接入網絡的當前網絡偏移值。
11. 根據權利要求10所述的方法，還包括： 步驟4)、在經歷預定時段後，返回步驟1)。
12. 根據權利要求6所述的方法，其中，在步驟B)中，用戶根據接入網絡的當前網絡偏 移值和參考信號接收功率選擇接入網絡包括： 用戶選擇該用戶允許接入網絡中當前網絡偏移值與參考信號接收功率之和最大的接 入網絡。
13. 根據權利要求1或2所述的方法，其中，在步驟1)之前還包括： 初始化各接入網絡的當前網絡偏移值； 各接入網絡向用戶廣播當前網絡偏移值；其中，用戶根據接入網絡的當前網絡偏移值 和參考信號接收功率選擇接入網絡。
【文檔編號】H04W28/08GK104469848SQ201410638335
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】杜紅豔, 周一青, 田霖, 石晶林 申請人:中國科學院計算技術研究所