一种异构无线车联网垂直切换选择方法技术

本发明专利技术公开一种异构无线车联网垂直切换选择方法，通过计算每辆车的垂直切换倾向值，来对各个车辆进行分组，根据分组结果以及负载均衡因子得到目标函数，通过对目标函数进行约束求最优解，得到各个车辆的垂直切换选择结果，本发明专利技术的这一方法既考虑切换后相同时间用户吞吐量的增益，同时考虑该部分吞吐量对于本次业务服务整个流程的增益情况，实现了异构无线车联网系统资源的充分利用，并且提升用户体验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种异构无线车联网垂直切换选择技 术。
技术介绍
随着多种无线通信技术的广泛应用，越来越多的用户开始使用异构无线网络来提 高服务体验。车联网系统已经利用现有成熟的通信技术进行数据传递，其中包括蜂窝移动 通信网，无线城域网，利用路旁接入点的无线局域网以及车辆相互形成的自组织网。面对异 构网络的垂直切换选择决策，传统意义上的节点通常不像车辆节点那样具有较高的移动 性。在垂直切换选择决策中，算法多考虑网络信道质量，网络负载情况，用户接入网络享受 数据服务的费用，用户业务类型等指标。而在车联网中，车辆速度对异构网络垂直切换选择 策略同样具有举足轻重的作用。 为了使本专利技术及其
技术介绍
更易于理解，在对本专利技术的
技术介绍
进行描述时，首 先做如下定义： 1、无线蜂窝移动通信系统:是蜂窝移动通信技术的统称，主要包括第三代移动通 信系统，第四代移动通信系统等。 2、基站(BS，Base Station):是负责用户接入无线蜂窝移动通信系统的设备，覆盖 一定的地区区域，通过移动通信交换中心，与移动终端之间进行信息传递的无线电收发信 电台。 3、无线局域网系统：是使用IEEE 802.11协议组中标准工作的无线通信系统的统 称，一般通过无线访问接入点与用户进行数据交互。 4、无线访问接入点(AP，Wireless Access Point) :AP相当于一个连接有线网和无 线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太 网。 5、路旁单元(RSU，Road Side Unit):指安装在道路两旁的基础设施，可以与车载 单元进行通信，负责其覆盖区域内车辆的数据通信，是应用于车联网场景中的AP。 6、异构无线网络：异构网络是相对于同构网络的一种网络类型，该网络由不同的 网络设备与系统组成。异构无线网络是指运用不同无线技术同时为用户服务的无线网络， 通常可以融合无线蜂窝移动通信系统和无线局域网系统。 7、垂直切换：在异构网络中通常会涉及到不同网络之间的切换，比如用户同时处 于一个BS和一个AP的服务范围内，用户一次服务过程中先与BS进行数据交互，之后又与AP 进行数据交互。这种涉及在不同接入网络中不同协议层之间的切换技术就是垂直切换。垂 直切换一般包括接入网络发现阶段，切换判决阶段和切换执行阶段。 8、垂直切换控制模块:异构网络中控制决策目标节点是否发生垂直切换的控制实 体。 9、系统负载:通信系统承担业务数据总量，系统负载作为系统级参数通常用来衡 量系统资源的使用情况。 10、负载均衡:不同通信系统承担的业务数据总量保持平衡，防止一个系统出现资 源紧缺困境的同时另一个系统还剩余大量可用资源。 11、阈值:阈值策略主要适用于针对为某种特定的业务提供优先服务，设置一个阈 值，当相应参数低于阈值的时候，就会触发相应的设计算法。 为了本领域的普通技术人员能够更好地理解本专利技术，现结合图1对现有技术中基 于速度的异构无线车联网垂直切换选择方法作简单介绍。其基本流程有:移动节点在蜂窝 移动网络中进行数据服务的过程中检测到进入无线局域网的覆盖范围内，此时获取自己的 速度v，用该值与阈值速度V作比较。如果高于阈值，则放弃垂直切换；如果低于阈值则进一 步判断目标网络的剩余带宽是否能容纳切换业务，如果不能则放弃垂直切换，如果能则发 生垂直切换。 现有的基于速度的异构无线车联网垂直切换选择算法中，切换阈值有根据业务服 务等级而定义的，也有根据由接收信号强度转化的概率而定义的。这类选择算法通常考虑 用户从蜂窝移动通信网切换到无线局域网是否有吞吐量提升，而没有考虑切换给用户业务 带来的收益程度。用户是否进行垂直切换首先应考虑切换之后相同的时间是否会带来吞吐 量的增益，同时还应考虑这部分吞吐量增益对于本次业务服务整个流程的增益情况。用户 的收益程度应该同时包含这两方面的因素。 现有的基于速度的异构无线车联网垂直切换选择算法通常是从用户角度出发进 行判决。虽然这样的决策模式对车辆自身是有利，但从系统的角度出发并不一定能充分利 用系统的带宽资源。假设某一时刻蜂窝移动通信系统负载比较低，系统服务能力较强。许多 车辆在蜂窝移动通信系统中使用服务，而恰好该路段前方要经过无线局域网覆盖区，这些 汽车都将会以低于切换阈值的速度从蜂窝移动覆盖区域进入无线局域网覆盖区域。以现有 大多数基于速度的车载异构网络垂直切换算法的流程则这些汽车都会从蜂窝移动切换至 无线局域网中继续使用服务。这样的情形可能造成的结果是无线局域网系统接受大量垂直 切换业务而使得系统负载太高，接收新业务的能力大幅下降，用户体验下降。而原本系统负 载就比较低的蜂窝移动通信系统因为大量服务对象都垂直切换进无线局域网中了，导致负 载进一步下降。结果是蜂窝移动通信系统有大量带宽资源而不能充分利用，无线局域网系 统则因为资源不足而影响用户体验。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提出，既考 虑切换后相同时间用户吞吐量的增益，同时考虑该部分吞吐量对于本次业务服务整个流程 的增益情况，实现了异构无线车联网系统资源的充分利用，并且提升用户体验。 本专利技术采用的技术方案是:，包括： S1:本次垂直切换范畴内的所有车辆各自初始化参数，所述参数包括：ID为i的车 辆在第一无线系统C中的服务带宽戌；ID为i的车辆在第二无线系统W中的服务带宽Bf; ID 为i的车辆节点从第一无线系统C进入第二无线系统W时的时间ID为i车辆从第二无线系 统W重新返回第一无线系统C时的时间t厂;ID为i的车辆在第二无线系统W的逗留时间Δ tl; ID为i的车辆在tf1时还需要从远端服务器获取的数据总量为Di; 其中，i表示本次垂直切换范畴内车辆的序号； S2 :车辆根据步骤S1的参数计算各自的垂直切换倾向值;并将计算出来的垂直切 换倾向值以及步骤S1的初始化参数发送到垂直切换控制模块； S3:垂直切换控制模块获取第一无线系统C的负载占用比，以及第二无线系统W的 负载占用比，并根据获取到的第一无线系统C的负载占用比与第二无线系统W的负载占用比 计算当前负载均衡因子； S4:垂直切换控制模块根据步骤S1的初始化参数、步骤S2得到的垂直切换倾向值 以及步骤S3得到的当前负载均衡因子，得到垂直切换选择策略，根据垂直切换选择策略得 到各个车辆的垂直切换选择结果； S5:各个车辆根据步骤S4得到的各自的垂直切换选择结果进行相应的切换操作。 进一步地，所述第一无线系统C覆盖范围要远大于第二无线系统W覆盖范围。 进一步地，所述步骤S2计算垂直切换倾向值的公式为： T -T， a； = :1 A 其中，Ql表示车辆的垂直切换倾向值，1^表示车辆在tf时不发生垂直切换，还需要 的服务时间;f表示车辆在tf时发生垂直切换，还需要的服务时间。 进一步地，所述步骤S4具体为： S41:设定本次垂直切换范畴内的所有车辆的集合为3，W中车辆的集合为; S42:对集合3以及集合穿进行划分； S43:根据步骤S42的划分结果，得到目标函数，并设定约束条件； S44:根据约束条件对步骤S43的目标函数的最优解，得到各个车辆的决策结果。 更进一步地，所述步骤S42具体包括以下分步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构无线车联网垂直切换选择方法，其特征在于，包括：S1：本次垂直切换范畴内的所有车辆各自初始化参数，所述参数包括：ID为i的车辆在第一无线系统C中的服务带宽ID为i的车辆在第二无线系统W中的服务带宽ID为i的车辆节点从第一无线系统C进入第二无线系统W时的时间ID为i车辆从第二无线系统W重新返回第一无线系统C时的时间ID为i的车辆在第二无线系统W的逗留时间Δti；ID为i的车辆在时还需要从远端服务器获取的数据总量为Di；其中，i表示本次垂直切换范畴内车辆的序号；S2：车辆根据步骤S1的参数计算各自的垂直切换倾向值；并将计算出来的垂直切换倾向值以及步骤S1的初始化参数发送到垂直切换控制模块；S3：垂直切换控制模块获取第一无线系统C的负载占用比，以及第二无线系统W的负载占用比，并根据获取到的第一无线系统C的负载占用比与第二无线系统W的负载占用比计算当前负载均衡因子；S4：垂直切换控制模块根据步骤S1的初始化参数、步骤S2得到的垂直切换倾向值以及步骤S3得到的当前负载均衡因子，得到垂直切换选择策略，根据垂直切换选择策略得到各个车辆的垂直切换选择结果；S5：各个车辆根据步骤S4得到的各自的垂直切换选择结果进行相应的切换操作。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冷甦鹏，赵健午，吴凡，张彦，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51