一种异构无线网络中的网络选择方法技术

本发明专利技术公开了一种异构无线网络中的网络选择方法，涉及无线网络选择技术技术领域。该方法具体步骤如下：步骤(1)各运营商向异构网络管理单元提交其可承载带宽；步骤(2)异构网络管理单元根据各运营商的当前可承载带宽，确定每个运营商最终的带宽承载量；步骤(3)异构网络管理单元按照各运营商的最终带宽承载量和各终端的最小带宽需求量进行终端和基站关联。本发明专利技术通过对覆盖同一区域的多个网络运营服务商基站的可用带宽进行监测，合理调度异构网络中的无线资源，满足移动终端的最小数据带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种异构无线网络中的网络选择方法
本专利技术涉及无线网络选择技术
，具体是一种异构无线网络中的网络选择算法。
技术介绍
下一代无线网络将是无线个域网(如Bluetooth)、无线局域网(如Wi-Fi)、无线城域网(如3G，LTE，LTE-A)等多种无线接入网共存的异构网络，满足未来移动终端业务多样性的需求。重叠覆盖同一地理区域的不同类型网络融合起来构成了异构网络，为了可以同时接入到多个网络，移动终端应当具备多个网络接口，这种移动终端被称为多模终端，可以在不同网络之间自由切换。基于异构网络融合，可以根据移动终端的特点、业务特点(例如最小数据带宽需求)和网络特点，为终端选择最合适的网络，提供更好的网络服务质量。网络选择是异构网络中的一个重要研究课题，其目的是高效利用受限的无线频谱、传输能量以及无线网络基础设施。无线资源管理包括终端和基站关联、越区切换、负载均衡、信道分配和功率控制等。目前，异构网络中的网络选择算法主要考虑移动终端和基站间的接收信号强度，而接收信号强度只是影响网络选择的其中一个因素，而没有考虑其他影响网络整体性能的因素，如：数据带宽，网络服务价格，覆盖范围，实时性和终端移动性等。1)移动终端在某一地理区域中的分布并非均匀，以接收信噪比为衡量指标的网络选择算法会使某些运营商的基站由于服务过多的终端而趋于过载或网络拥塞，而另一些服务商的基站却可能负载较轻、甚至空闲状态，造成对网络资源的极大浪费；2)异构网络中的网络选择算法仍应该以满足移动终端的网络服务质量为目标，同时，应该兼顾最优化利用覆盖同一区域不同运营商基站的网络资源；3)现有的异构网络选择算法当移动终端业务变动频繁时，需要处理大量的状态信息，从而使异构网络管理单元计算量大增，造成终端的网络接入时延；4)为了维护覆盖同一区域的多个运营商基站和移动终端的信息一致性，异构网络管理单元需要在网络中进行频繁的信息广播和收集，造成不必要的网络开销。
技术实现思路
为了克服上述现有的缺点，本专利技术提出一种异构无线网络中的网络选择方法，它通过对覆盖同一区域的多个网络运营服务商基站的可用带宽进行监测，合理调度异构网络中的无线资源，满足移动终端的最小数据带宽。本专利技术是以如下技术方案实现的：一种异构无线网络中的网络选择方法，步骤(1)各运营商向异构网络管理单元提交其可承载带宽；步骤(2)异构网络管理单元根据各运营商的当前可承载带宽，确定每个运营商最终的带宽承载量；步骤(3)异构网络管理单元按照各运营商的最终带宽承载量和各终端的最小带宽需求量进行终端和基站关联。进一步：覆盖同一地理区域的各运营商在每个算法运行周期向异构网络管理单元提交其可承载带宽，第i个运营商的可承载带宽用di表示，单位：比特/秒，di定义为其中，Bi是运营商BSi的当前剩余带宽；r是带宽预留参数且0<r<1，(Bi)r则表示运营商BSi当前可承载的最大带宽，剩余的可用带宽Bi-(Bi)r是为移动终端的漫游和越区切换所预留的；当BSi的带宽仍有余量时，即bi<(Bi)r，BSi所能承载的最大带宽即为di＝bi＝(Bi)r；否则，当BSi没有多余带宽，即bi≥(Bi)r，BSi可以通过调节平滑系数θ来启用预留带宽，平滑系数θ为[0,1]之间的随机数。进一步：在每个算法运行周期，异构网络管理单元获得如下信息：(1)同一地理区域中全部移动终端的无线带宽需求总量T,单位：比特/秒；(2)任意第i个运营商的基站BSi可以提供的带宽di，定义函数其中，S表示A的子集，即表示S的补集，即表示取0和两者中的最大值，确保不小于0；则异构网络管理单元确定覆盖同一地理区域的第i个运营商，即基站BSi在该算法运行周期可承载的带宽为其中，|S|表示集合S中元素的数目。进一步：异构网络管理单元在确定同一地理区域中各运营商基站的可承载带宽后，按照该区域移动终端的最小的带宽需求bmin需求进行终端和运营商基站关联，其过程包括如下步骤：(1)移动终端扫描无线信道并获取其所在区域所有运营商基站的相关信息，包括其与各运营商基站的接收信噪比(RSNR)、所在信道标识等，并在移动终端生成运营商基站列表，(2)移动终端向RSNR最大的基站发送接入请求信息BW_Request(如图4所示)，该信息包括该终端的最小带宽需求tmin和可用运营商基站列表BS_List；(3)接收到上述BW_Request的BS将此信息转发给异构网络管理单元；(4)异构网络管理单元根据移动终端的BW_Request信息和每个运营商当前的可承载带宽进行用户关联；(5)异构网络管理单元向移动终端发送关联结果信息，该信息包括用户所关联BS的MAC地址和所在信道标识以及分配给该移动终端的最小带宽；(6)各移动终端根据上述反馈的关联信息切换到所关联运营商BS的信道开始数据传输。进一步：异构网络管理单元根据移动终端的BW_Request信息和每个运营商当前的可承载带宽进行用户关联，具体步骤如下：1)异构网络管理单元将当前请求接入的移动终端按其最小带宽需求从大到小排序；2)异构网络管理单元按下述规则对每个终端进行基站关联：21)从该终端的BS_List中选择能够满足其最小带宽需求即的运营商BS；22)将该终端关联到满足条件21)且RSNR最大的运营商BS；23)如果没有运营商BS满足条件21)，则延缓该移动终端访问网络。3)异构网络管理单元对上述移动终端所关联BS的可承载带宽进行更新：本专利技术的有益效果是：1、本专利所提出的网络选择算法综合考虑了移动终端和基站间的接收信号强度，以及移动终端的最小数据带宽需求，各运营商基站可承载的最大带宽等多种综合信息，达到优化利用异构网络资源的目的；2、本专利所提出的算法在充分利用异构网络资源的同时，可以实现对移动终端的服务质量区分，满足不同终端的最小数据带宽需求；3、各运营商的基站通过自主选择可承载数据带宽量，引导异构网络管理单元对移动终端进行有效的网络访问控制和关联，从而异构网络管理单元无需获取运营商其他系统信息，可以避免获取、维护相关信息所带来的网络通信开销。附图说明图1为异构网络系统示意图；图2为本专利技术原理框图；图3为关联过程的消息传递机制；图4为移动终端带宽请求(BW_Request)帧格式；图5为异构网络管理单元对移动终端的关联反馈信息。具体实施方式如图1所示，在异构网络系统中，各移动通信运营商的网络基础设施(即基站(BS,BaseStation))重叠覆盖某一地理区域，如图1所示；各移动通信运营商可以采用相同或不同的空中接口(无线数据通信协议)，如3G，LTE，LTE-A，Wi-Fi，WiMAX等。用A表示覆盖同一区域的运营商集合，运营商的个数可以表示为N＝|A|；用BSi(i∈{1,…,N})表示第i个运营商的基站；系统中的移动终端应为多模终端(兼容多个空中接口协议)，能够自由选择任意第i个运营商提供的无线接入服务。在图1中，区域1中的终端可以选择BS1，BS2或BS3作为其无线接入点；区域2中的终端可以选择BS2或BS3作为其无线接入点；而区域3中的终端只能选择BS3作为其无线接入点，区域4中的终端只能选择BS1作为其无线接入点，区域5中的终端只能选择BS2作为其无线接入点。如图2所示，本专利技术提出的移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构无线网络中的网络选择方法，期特征在于：步骤(1)各运营商向异构网络管理单元提交其可承载带宽；步骤(2)异构网络管理单元根据各运营商的当前可承载带宽，确定每个运营商最终的带宽承载量；步骤(3)异构网络管理单元按照各运营商的最终带宽承载量和各终端的最小带宽需求量进行终端和基站关联。

【技术特征摘要】
1.一种异构无线网络中的网络选择方法，期特征在于：步骤(1)各运营商向异构网络管理单元提交其可承载带宽；步骤(2)异构网络管理单元根据各运营商的当前可承载带宽，确定每个运营商最终的带宽承载量；步骤(3)异构网络管理单元按照各运营商的最终带宽承载量和各终端的最小带宽需求量进行终端和基站关联。2.根据权利要求1所述的一种异构无线网络中的网络选择方法，期特征在于：步骤(1)具体如下：覆盖同一地理区域的各运营商在每个算法运行周期向异构网络管理单元提交其可承载带宽，第i个运营商的可承载带宽用di表示，单位：比特/秒，di定义为其中，Bi是运营商BSi的当前剩余带宽；r是带宽预留参数且0<r<1，(Bi)r则表示运营商BSi当前可承载的最大带宽，剩余的可用带宽Bi-(Bi)r是为移动终端的漫游和越区切换所预留的；当BSi的带宽仍有余量时，即bi<(Bi)r，BSi所能承载的最大带宽即为di＝bi＝(Bi)r；否则，当BSi没有多余带宽，即bi≥(Bi)r，BSi可以通过调节平滑系数θ来启用预留带宽，平滑系数θ为[0,1]之间的随机数。3.根据权利要求1所述的一种异构无线网络中的网络选择方法，期特征在于：步骤(2)具体如下：在每个算法运行周期，异构网络管理单元获得如下信息：(1)同一地理区域中全部移动终端的无线带宽需求总量T,单位：比特/秒；(2)任意第i个运营商的基站BSi可以提供的带宽di，定义函数其中，S表示A的子集，即表示S的补集，即表示取0和两者中的最大值，确保不...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂兴子，陶建平，臧朝伟，张宝龙，赵军业，
申请(专利权)人：平顶山天安煤业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41