不同运营商间基于用户公平性的频谱共享方法技术

本发明专利技术公开了一种不同运营商间基于用户公平性的频谱共享方法，包括如下步骤：不同运营商协商确定共享频谱池的带宽值和重新分配频谱池资源的更新时间；在当前更新时间内，各运营商内部根据用户类型和业务类型确定各小区内带宽需求值，所述带宽需求值包括：根据用户需求带宽资源所确定的带宽需求预设值和满足确定程度的用户类型和业务类型带宽资源的带宽需求满足值；按照各运营商的带宽需求值对共享频谱池中带宽进行分配。本发明专利技术充分考虑了不同用户类型的优先级和不同业务类型的优先级，基于满足确定程度的用户类型和业务类型带宽资源的带宽需求来分配共享频谱资源，提高了分配资源的公平性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种频谱共享的方法，尤其涉及一种不同运营商间基于用户公平性的频谱共享方法，属于无线通信

技术介绍
近年来，在蜂窝系统中随着通信技术的全面发展和智能终端设备的普及，用户终端的数据通信业务急剧上升，导致某一段时间内或者某一块地域范围内分配给指定用户的授权频谱资源特别紧张，甚至出现不够用的情况，由此造成用户需求不能得到很好的满足，同时也降低数据业务的服务质量，所以急需寻求一个额外的频谱资源来满足用户日益增长的带宽需求。然而，频谱物理资源的总量是有限的，而且为了避免干扰，目前世界各国都是采用静态的频谱分配政策，将每段频谱分配给某个固定的无线业务使用，剩下的未授权频段由于很多无线通信技术都在其上进行数据传输，这段频谱资源也相当拥挤。同时根据美国联邦通信委员会(FCC)监测数据显示：目前大部分授权频段的频谱利用率很低，大约在15％～85％之间，特别是一些频谱在绝大部分时间都没有被占用的情况造成了资源的严重浪费。所以考虑在不同运营商间通过某种达成一致的协议或者算法各自拿出一部分自己的授权频谱组成双方共享的频谱池，当运营商独占的授权频谱不够用的时候，运营商可以借用这段频谱池中的频谱资源，可是怎么合理公平地给不同运营商分配这段共享频谱池又是一个值得解决的问题。在数据通信系统中，用户的体验是很重要的，如何最大程度地满足不同用户需求也是考虑网络性能的一个重要因素。在实际蜂窝通信系统中，用户优先级是不一样的，他们占用资源的优先级也不一样，例如，一般认为中断一个正在通话过程中的业务比阻塞一个新的呼叫业务更加令人难以接受，所以在通信处理过程中，已接入用户的优先级要比从同运营商的不同小区切换过来的用户的优先级高，同时由于处于切换状态的用户的传输特性比较脆弱，因此相对于新呼叫用户来说，其传输优先级应高于新呼叫用户。此外，在某一时间段内用户需要传输的业务类型也是不一样的，如实时类业务(语音、视频等)由于受人本身感官的限制，对时延特性比较敏感，严重的时延会导致语音、视频等业务无法正常进行下去，所以这类业务应作为高优先级业务使用带宽，而一些非实时类业务包括后台E-mail接收、SMS或者一些文件和数据库的下载等，这些业务的用户对传输时间没有特别的要求，他们可以作为低优先级业务使用带宽。因而，在考虑共享频谱池公平划分的时候，应将用户的优先级和用户待传输业务类型的优先级考虑在内，实现在不同运营商之间公平的分配共享频谱资源。虽然现有技术中也提出了一些在不同运营商之间共享频谱的方法，但是在不同运营商间分配一段频谱资源的方法中都是考虑业务处在缓冲区满载(full-buffer)的状态下怎么划分资源的，而没有考虑将不同用户类型按优先级高低区分对待。由于现有的方法中没有考虑到在实际情况下，用户的优先级是不一样的，用户也不是一直都处在发送数据业务的状态下，某一段时间内也是空闲的，而以full-buffer条件下划分的频谱资源必将导致部分资源的浪费，增加网络能耗，同时在分配共享带宽的时候也没有考虑用户待传输的业务类型不同，相应的用户体验也不一样，造成频谱资源分配不公，利用率不高等问题。例如：A.Alsohaily和E.S.Sousa在2013IEEE78thVehicularTechnologyConference(VtcFall)第1～5页的论文《PerformanceGainsofSpectrumSharinginMulti-OperatorLTE-AdvancedSystems》中研究了在LTE-Advanced系统下不同运营商基于不同业务负载场景下的性能增益。该文献讨论了在对称负载和非对称负载两种情况下，固定频谱分配、对称频谱共享和非对称频谱共享的性能差异。仿真结果证明频谱共享在两个运营商业务负载不匹配的情况下较固定频谱分配有很好的性能增益，频谱共享方式能满足多变的带宽需求。该文献还证明频谱共享的性能增益远超于固定频谱分配，特别是在两个运营商的负载状况相差特别大的情况下。但是这种方法只是对假设的几种场景进行仿真研究，然后推出一般结论，没有考虑运营商间如何划分公共频谱池资源的问题，没有考虑运营商之间协商的问题。在PCT/CN2014/090830中，研究了不同运营商基于最小带宽需求值进行共享频谱池的划分，其中通过分别计算不同运营商的最小带宽需求值，然后相互交互协商，划分同一段频谱池资源，当频谱池资源不够用的情况下用降低功率的方法共同使用同一段频谱资源，但该方案依旧没有区分用户的优先权和业务类型的优先权问题，带宽分配的时候依旧存在不公平现象。F.Guidolin,M.Carpin,L.Badiaa和M.Zorzi在2014ISCC第1～6页的论文《FairnessEvaluationofPracticalSpectrumSharingTechniquesinLTENetworks》中也考虑了基于用户公平性来划分共享频谱资源，但该方案只是把用户的公平性定义为用户数的多少，用户都是处于缓冲区满载的状态下，用户数多的运营商分配到的带宽较多，用户数少的运营商分配到的带宽就较少，没有真正区别不同的用户等级，在分配带宽的时候要区分对待，而且有些用户在某一段时间内可能不需要发送数据业务，不应在计算带宽的时候将这些用户统计在内，从而造成带宽分配不公平，不能按照优先级依次满足用户需求，可能导致某些用户或某些业务被饿死，用户间的不公平现象严重。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种不同运营商间基于用户公平性的频谱共享方法。该方法可以实现不同运营商之间的公平分配，不同程度地满足用户需求，提高用户体验和带宽利用率。为实现上述的专利技术目的，本专利技术采用下述技术方案：一种不同运营商间基于用户公平性的频谱共享方法，包括如下步骤：不同运营商协商确定共享频谱池的带宽值和重新分配频谱池资源的更新时间；在当前更新时间内，各运营商内部根据用户类型和业务类型确定各小区内带宽需求值，所述带宽需求值包括：根据用户需求带宽资源所确定的带宽需求预设值和满足确定程度的用户类型和业务类型带宽资源的带宽需求满足值；按照各运营商的带宽需求值对共享频谱池中带宽进行分配。其中较优地，所述共享资源池是由不同的运营商分别从独占的授权频谱资源中分割出的一部分而组成的共享频谱资源。其中较优地，所述小区内带宽需求值包括：对当前业务所估计的带宽需求值和对可能发生的业务所估计的带宽需求值。其中较优选地，所述带宽需求预设值为根据用户需求带宽资源所确定的带宽需求最大值。其中较优地，所述带宽需求预设值可以为当前更新时间内的带宽值的平均值；以及所述带宽需求满足值可以为当前更新时间内的满足值的平均值。其中较优地，所述带宽需求预设值是通过以下方法得到的：BWTot=f(BWUi)=f(BWij),i∈[1,N],j∈[1,M]]]>其中，BWTot是带宽需求预设值，为N种不同用户类型分别对应的用户带宽需求预设值，BWij，j∈[1，M]是在同一用户类型下不同业务类型需要的带宽需求预设值的累加值，i表示用户种类，j表示业务类型。其中较优地，所述满足确定程度的用户类型和业务类型带宽资源的带宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不同运营商间基于用户公平性的频谱共享方法，其特征在于：不同运营商协商确定共享频谱池的带宽值和重新分配频谱池资源的更新时间；在当前更新时间内，各运营商内部根据用户类型和业务类型确定各小区内带宽需求值，所述带宽需求值包括：根据用户需求带宽资源所确定的带宽需求预设值和满足确定程度的用户类型和业务类型带宽资源的带宽需求满足值；按照各运营商的带宽需求值对共享频谱池中带宽进行分配。

【技术特征摘要】
1.一种不同运营商间基于用户公平性的频谱共享方法，其特征在于：不同运营商协商确定共享频谱池的带宽值和重新分配频谱池资源的更新时间；在当前更新时间内，各运营商内部根据用户类型和业务类型确定各小区内带宽需求值，所述带宽需求值包括：根据用户需求带宽资源所确定的带宽需求预设值和满足确定程度的用户类型和业务类型带宽资源的带宽需求满足值；按照各运营商的带宽需求值对共享频谱池中带宽进行分配。2.如权利要求1所述的频谱共享方法，其特征在于：所述共享资源池是由不同的运营商分别从独占的授权频谱资源中分割出的一部分而组成的共享频谱资源。3.如权利要求1所述的频谱共享方法，其特征在于：所述小区内带宽需求值包括：对当前业务所估计的带宽需求值和对可能发生的业务所估计的带宽需求值。4.如权利要求1所述的频谱共享方法，其特征在于：所述带宽需求预设值为根据用户需求带宽资源所确定的带宽需求最大值。5.如权利要求1所述的频谱共享方法，其特征在于：所述带宽需求预设值为当前更新时间内的带宽值的平均值；以及所述带宽需求满足值为当前更新时间内的满足值的平均值。6.如权利要求1所述的频谱共享方法，其特征在于：所述带宽需求预设值是通过以下方法得到的：BWTot=f(BWUi)=f(BWij),i∈[1,N],j∈[1,M]]]>其中，BWTot是总带宽需求预设值，为N种不同用户类型分别对应的用户带宽需求预设值，BWij，j∈[1，M]是在同一用户类型下不同业务类型需要的带宽需求预设值的累加值，i表示用户种类，j表示业务类型。7.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱燕丹，王江，
申请(专利权)人：上海无线通信研究中心，
类型：发明
国别省市：上海;31