專利名稱：基于認知的接入網(wǎng)絡選擇方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于移動通信技術(shù)領域，涉及一種基于認知的接入網(wǎng)絡選擇方法，適用于蜂窩網(wǎng)絡和無線局域網(wǎng)WLAN融合的異構(gòu)網(wǎng)絡環(huán)境中。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的高速發(fā)展，各種新的無線接入技術(shù)層出不窮，未來網(wǎng)絡將是一個融合多種無線接入技術(shù)的復雜網(wǎng)絡。

圖1中給出了一個以蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡為代表的異構(gòu)無線網(wǎng)絡融合場景。蜂窩網(wǎng)絡覆蓋范圍廣，能為用戶提供良好的移動性支持，但受限于寶貴的頻譜資源，網(wǎng)絡吞吐量較小，無法有效滿足用戶高速數(shù)據(jù)業(yè)務需求，且擴容成本較高。WLAN網(wǎng)絡覆蓋范圍小，對用戶的移動性支持較差，但網(wǎng)絡吞吐量較大，能很好地解決在小覆蓋范圍內(nèi)大量集中的業(yè)務需求，且建設成本較低?？梢?，蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡具有較好互補性，兩者結(jié)合能有效提高網(wǎng)絡的業(yè)務承載能力，蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡融合組網(wǎng)將會是下一代移動通信發(fā)展的一種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)形態(tài)。在蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡融合環(huán)境中，蜂窩網(wǎng)絡通常為全網(wǎng)絡覆蓋，我們稱蜂窩網(wǎng)絡單一覆蓋區(qū)域為蜂窩小區(qū)，蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡重疊覆蓋區(qū)域為WLAN小區(qū)。在重疊覆蓋區(qū)域中，如何為用戶選擇一個合適網(wǎng)絡并為其提供服務是亟需解決的一個關鍵問題。若用戶都選擇接入蜂窩網(wǎng)絡，將造成蜂窩網(wǎng)絡負荷過重，新業(yè)務阻塞概率較高；若用戶都選擇接入WLAN網(wǎng)絡，由于用戶的移動性，會造成蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡之間的網(wǎng)間切換較頻繁。 因此，一個合理的接入網(wǎng)絡選擇方法顯得尤為重要?，F(xiàn)有方法中，考慮到WLAN網(wǎng)絡具有成本較低、容量較大等特點，通常采用WLAN網(wǎng)絡優(yōu)先的接入網(wǎng)絡選擇方法。在WLAN網(wǎng)絡優(yōu)先接入網(wǎng)絡選擇方法中，WLAN網(wǎng)絡作為蜂窩網(wǎng)絡的有效補充，為蜂窩網(wǎng)絡分擔負荷，但該方法并沒有考慮WLAN網(wǎng)絡中用戶的移動性， 當部分移動性較強的用戶接入WLAN網(wǎng)絡后，會頻繁地切換到蜂窩網(wǎng)絡，既增加了網(wǎng)絡切換帶來的信令開銷，又降低了正在接受服務用戶的滿意度；同時該接入網(wǎng)絡選擇方法并沒有實時地考慮蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡當前的負載情況，會出現(xiàn)WLAN網(wǎng)絡負荷較重、蜂窩網(wǎng)絡負荷較輕，而WLAN網(wǎng)絡中有新接入業(yè)務請求時，按照該方法會仍然選擇WLAN網(wǎng)絡接入，造成網(wǎng)絡資源利用不合理的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述已有技術(shù)的不足，提供一種基于認知的接入網(wǎng)絡選擇方法，該方法綜合考慮蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的負載情況以及WLAN小區(qū)中用戶的整體移動性分布信息，以有效減少網(wǎng)絡間切換的次數(shù)，降低網(wǎng)絡切換帶來的信令開銷，提高用戶的滿意度；同時將WLAN小區(qū)中新請求接入的業(yè)務合理的分配到兩個網(wǎng)絡中，使網(wǎng)絡資源利用更加充分。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)思路是蜂窩網(wǎng)絡周期地預測下一時間段內(nèi)蜂窩小區(qū)和 WLAN小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)，以及WLAN小區(qū)中用戶的整體移動性分布情況，以最優(yōu)網(wǎng)絡性能為目標，計算出最優(yōu)的接入判決門限；當WLAN小區(qū)中有新業(yè)務請求時，蜂窩網(wǎng)絡依據(jù)該判決門限值執(zhí)行用戶接入網(wǎng)絡選擇決策，具體步驟包括如下(1)將蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的時間軸等分為長度為T的時間段，當蜂窩小區(qū)或 WLAN小區(qū)中有新呼叫請求時，蜂窩網(wǎng)絡記錄每段時間內(nèi)用戶請求接入的起始時刻^，并在用戶呼叫結(jié)束時，記錄其截止時刻；若請求接入的用戶處于WLAN小區(qū)，WLAN網(wǎng)絡感知用戶當前的移動速率、方向和距離無線局域網(wǎng)接入點AP的距離，根據(jù)感知得到的信息計算用戶在接受服務過程中移出WLAN小區(qū)的概率Z^i，并提交給蜂窩網(wǎng)絡記錄；(2)當蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的時間到達每個時間段的截止時刻時，執(zhí)行步驟(3)， 否則轉(zhuǎn)步驟(5)；(3)假設當前為第k個時間段截止時刻，蜂窩網(wǎng)絡根據(jù)步驟⑴記錄得到的信息， 統(tǒng)計當前時間段蜂窩小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)<和WLAN小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)<，以及用戶的平均服務時間Ts;并預測下一時間段內(nèi)蜂窩小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)氣和WLAN小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)<，以及WLAN小區(qū)中用戶移出概率的概率密度函數(shù) ·(τ)，τ e
；(4)蜂窩網(wǎng)絡根據(jù)步驟(3)預測得到的下一時間段內(nèi)蜂窩小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)疋和WLAN小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)<，以及WLAN小區(qū)中用戶移出概率的概率密度函數(shù) f ( τ )，計算最優(yōu)的接入網(wǎng)絡選擇判決門限值、th
權(quán)利要求
1. 一種基于認知的接入網(wǎng)絡選擇方法，包含以下步驟(1)將蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的時間軸等分為長度為T的時間段，當蜂窩小區(qū)或WLAN小區(qū)中有新呼叫請求時，蜂窩網(wǎng)絡記錄每段時間內(nèi)用戶請求接入的起始時刻，并在用戶呼叫結(jié)束時，記錄其截止時刻f-；若請求接入的用戶處于WLAN小區(qū)，WLAN網(wǎng)絡感知用戶當前的移動速率、方向和距離無線局域網(wǎng)接入點AP的距離，根據(jù)感知得到的信息計算用戶在接受服務過程中移出WLAN小區(qū)的概率P1out，并提交給蜂窩網(wǎng)絡記錄；(2)當蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡的時間到達每個時間段的截止時刻時，執(zhí)行步驟(3)，否則轉(zhuǎn)步驟(5)；(3)假設當前為第k個時間段截止時刻，蜂窩網(wǎng)絡根據(jù)步驟(1)記錄得到的信息，統(tǒng)計當前時間段蜂窩小區(qū)中請求接入的用戶數(shù) <和WLAN小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)ΧΓ，以及用戶的平均服務時間Ts ；并預測下一時間段內(nèi)蜂窩小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)氣和WLAN小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)九，以及WLAN小區(qū)中用戶移出概率的概率密度函數(shù) ·(τ)，τ e
；(4)蜂窩網(wǎng)絡根據(jù)步驟C3)預測得到的下一時間段內(nèi)蜂窩小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)氣和WLAN小區(qū)中請求接入的用戶數(shù) <，以及WLAN小區(qū)中用戶移出概率的概率密度函數(shù) f ( τ )，計算最優(yōu)的接入網(wǎng)絡選擇判決門限值、th Y th = arg min [Pb ( Y )],Pb(Y)表示全網(wǎng)絡中新呼叫請求的阻塞概率，由下式算出
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認知的接入網(wǎng)絡選擇方法，其中步驟(1)所述的根據(jù)所感知的信息計算用戶在接受服務過程中移出WLAN小區(qū)的概率piout，其計算公式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認知的接入網(wǎng)絡選擇方法，其中步驟(3)所述的統(tǒng)計用戶平均服務時間Ts，可由下式計算出
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認知的接入網(wǎng)絡選擇方法，其中所述步驟(3)中預測下一時間段內(nèi)蜂窩小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)n~c，按如下步驟進行3a)建立指數(shù)平滑預測方程
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認知的接入網(wǎng)絡選擇方法，其中所述步驟(3)中預測下一時間段內(nèi)WLAN小區(qū)中請求接入的用戶數(shù) n~w，按如下步驟進行3c)建立指數(shù)平滑預測方程
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于認知的接入網(wǎng)絡選擇方法，其中所述步驟(3)中使用非參數(shù)概率密度估計中常用的直方圖法，對WLAN小區(qū)中用戶整體移動性分布，即的概率密度函數(shù)f( τ )進行估計，按如下步驟進行3e)將的取值區(qū)間
等分為L個小區(qū)間，L= 100，區(qū)間表示為Dj= [(j-1) -h, j · h], j = 1,2,…，L，即每個區(qū)間寬度為h= 1/L，記kj為每段時間內(nèi)WLAN小區(qū)中請求接入用戶的移出概率處于區(qū)間的用戶數(shù)，每段時間開始時刻設置、初始值為零，當WLAN 小區(qū)中有新呼叫請求時，計算該用戶移出概率P:t，若處于區(qū)間~則、=kj+Ι ；3f)每段時間截止時刻，統(tǒng)計各區(qū)間的用戶數(shù)、，估計得到WLAN小區(qū)中用戶移出概率尸^的概率密度函數(shù) ·(τ)為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于認知的接入網(wǎng)絡選擇方法，主要解決現(xiàn)有方法沒有綜合考慮無線局域網(wǎng)中用戶的移動性和網(wǎng)絡當前負載情況而易造成網(wǎng)間切換頻繁，網(wǎng)絡資源利用不合理的問題。其實現(xiàn)過程為蜂窩網(wǎng)絡周期地預測蜂窩小區(qū)和WLAN小區(qū)中請求接入的用戶數(shù)，以及WLAN小區(qū)中用戶的整體移動性分布情況，以最優(yōu)網(wǎng)絡性能為目標，計算出最優(yōu)的接入判決門限；當WLAN小區(qū)中有新業(yè)務請求時，蜂窩網(wǎng)比較用戶移出概率與接入網(wǎng)絡選擇判決門限值，并根據(jù)比較結(jié)果通知用戶選擇相應的網(wǎng)絡接入。本發(fā)明能適應網(wǎng)絡環(huán)境的變化，降低了蜂窩網(wǎng)絡和WLAN網(wǎng)絡之間的網(wǎng)間切換次數(shù)，并提高了提高網(wǎng)絡的吞吐量。
文檔編號H04W48/06GK102448143SQ201210006759
公開日2012年5月9日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者孟蕓, 張鵬, 李建東, 李紅艷, 楊春剛, 趙林靖, 馬英紅 申請人:西安電子科技大學