一种异构网络资源优化方法技术

本发明专利技术提出了一种异构网络资源优化方法，所述方法解决了虚拟终端系统接入网侧异构网络资源分配和优化问题。本发明专利技术考虑了虚拟终端系统业务流跨层传输的特性，通过对接入网侧资源的优化对服务器侧业务分流的控制，有效避免业务流的缓滞和不必要的资源浪费且提高了系统传输效率。同时本发明专利技术考虑了各接入网下终端能量特性，通过对接入网下终端剩余能量的感知，来有效避免剩余能量较低的终端参与业务流的传输，有效提高了系统网络的稳定性。本发明专利技术实现了系统传输容量的最优化和系统资源利用率最优化，简单而易于实现，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，特别涉及一种异构网络资源优化方法。
技术介绍
在无线泛在网络环境下，虚拟终端系统通过异构网络融合将网络资源进行融合和管理，并通过终端聚合重构进行业务融合，为用户提供了更多样化的业务及更高的用户体验质量。同时，在无线泛在网络环境下，可能存在单一网络无法提供业务所需带宽的情况，此时需要联合不同网络和终端，通过异构网络融合和终端协作通信为用户提供服务。根据虚拟终端系统业务流程图1可知，服务器侧将业务分为若干子业务流并分配给各不同接入网，核心网侧通过有线（光纤）通信将各子业务流传输给各接入网，然后在接入网侧各个接入网通过无线传输进行子业务流传输，最后在终端侧进行业务流汇聚和整合。其中核心网侧采用有线传输，传输容量宽裕，不需要优化，而接入网侧需要尽可能提供足够大的传输容量，来保证业务流传输。因此，在接入网侧需要设计合理的资源优化方法和策略来对各接入网和其对应小区中终端资源进行管理，实现无线资源利用率最优化。通过上述分析，虚拟终端系统接入网侧场景下资源优化有如下要求：（1）业务分流要求。在虚拟终端系统中，服务器侧将业务进行分流并通过各接入网进行传输，最后在终端侧将业务流汇聚整合。因此，在进行业务分流过程中服务器侧如何对业务资源进行分配以使其与各接入网网络承载能力相匹配。（2）网络负载要求。在虚拟终端系统接入网侧，各接入网具有不同的数据处理能力，其网络负载能力也不同。根据各接入网网络负载能力和其网络覆盖小区内终端的接收能力，对各接入网下终端进行合理的资源分配，实现网络负载均衡，以提高系统资源利用率，为用户提供更好QoS。（3）终端能量要求。在虚拟终端系统中，用户终端多为无线移动设备，其能量有限，而其中协同通信的用户只在空闲且有足够能量的前提下进行业务流的接收和转发，因此各接入网下设备具有最小能量要求。同时接入网侧在带宽分配时进行功率控制能够实现系统资源利用率的提高，并保证终端侧网络的稳定性。目前，大多数相关研究只在一个无线泛在网络环境下的异构网络资源优化方案进行研究，没有综合考虑虚拟终端系统接入网侧场景下用户终端和网络的特性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提出了一种异构网络资源优化方法。本专利技术方法综合考虑接入网侧多个接入网多流并发、MAC层带宽分配和物理层功率控制的跨层优化，基于MAC层带宽分配和物理层功率控制，建立多个接入网多流并发的跨层优化模型；将该联合跨层优化模型分步求解，得出最优终端功率和网络带宽分配，进而得到最优业务分流方法。该方法实现了系统传输容量的最优化和系统资源利用率最优化，简单而易于实现，具有很好的应用前景。本专利技术为解决上述技术问题，采用如下技术方案：一种异构网络资源优化方法，其具体步骤如下：步骤A，得到在接入网小区j内总的数据速率rj和负载xj：rj=Σi=1kxijlog(1+gijpijxij)]]>xj=Σi=1kxij]]>其中，j为接入网所拥有小区标号；i为各接入网小区覆盖范围内用户终端标号；k为对应接入网小区相连通的终端总数k∈(n1,n2,n3)，n1、n2、n3为各小区覆盖范围内终端数；xij为接入网小区j分给终端i的带宽；pij为终端i在接入网小区j分配的传输功率；为接入网小区j与小区内终端i的信道增益；Nij为接入网小区j中终端i的噪声功率频谱密度；Hij为接入网小区j内终端i的信道传递函数，该信道为恒参信道；得到在三个网络下所得到的最大的数据传输速率模型为：maxR(x,p)=maxΣj=1Krj=maxΣj=1KΣi=1kxijlog(1+gijpijxij)]]>s.tΣi=1kxij<Xj∀j]]>Pth<pij<Pmax,ijxij>0Xj为接入网小区j的最大带宽；Pth为接入网小区j下终端i的最小功率；Pmax,ij为接入网小区j下终端i的最大功率；K为接入网下小区总数K=K1+K2+K3；K1、K2、K3为各接入网小区数；其中该模型的解pij和xij即为虚拟终端系统接入网侧最优资源分配值；步骤B，计算虚拟终端系统接入网侧各接入网数据传输速率，将服务器侧业务流按比例进行分配；具体描述如下：根据步骤A中，各小区终端功率pij和带宽xij的虚拟终端系统接入网侧最优资源分配值，得到各接入网任意时刻最大系统速率为虚拟终端系统接入网侧进行数据传输时，设定在该时间段内各接入网的数据传输速率是固定的，则在该时间段内虚拟终端系统服务器侧将业务分为数据量大小不同的子业务流进行传输，大小比例则按照各接入网的数据传输速率按比例进行分配，其公式为：W1:W2:W3=Σj=1K1rj:Σj=K1K1+K2rj:Σj=K1+K2Krj]]>该比例即为服务器侧业务流分配最佳比例；其中，W1、W2、W3为在该时间段内虚拟终端系统服务器侧分配给各个接入网的数据业务量；步骤C，以设定的时间周期，检测各接入网下终端能量值是否大于设定的门限值Eth；当终端能量值小于Eth时，该终端不再参与接入网侧业务流传输，从而导致小区覆盖范围内终端数n1、n2、n3发生变化，则虚拟终端系统接入网侧最优资源分配值pij和xij及业务流分配比例值也随之改变；若终端数n1、n2、n3发生改变，则返回步骤A继续执行；所述Eth为各接入网下终端最低剩余能量门限值。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种异构网络资源优化方法，所述方法解决了虚拟终端系统接入网侧异构网络资源分配和优化问题。本专利技术考虑了虚拟终端系统业务流跨层传输的特性，通过对接入网侧资源的优化对服务器侧业务分流的控制，有效避免业务流的缓滞和不必要的资源浪费且提高了系统传输效率。同时本专利技术考虑了各接入网下终端能量特性，通过对接入网下终端剩余能量的感知，来有效避免剩余能量较低的终端参与业务流的传输，有效提高了系统网络的稳定性。本专利技术实现了系统传输容量的最优化和系统资源利用率最优化，简单而易于实现，具有很好的应用前景。附图说明图1是虚拟终端系统业务流程架构示意图。图2是虚拟终端系统接入网侧异构网络场景示意图。图3是虚拟终端系统中接入网侧异构网络资源优化方法流程图具体实施方式下面结合附图，进一步具体说明本专利技术提出的一种异构网络资源优化方法。根据虚拟终端系统业务流程如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构网络资源优化方法，其特征在于，其具体步骤如下：步骤A，得到在接入网小区j内总的数据速率rj和负载xj：rj=Σi=1kxijlog(1+gijpijxij)]]>xj=Σi=1kxij]]>其中，j为接入网所拥有小区标号；i为各接入网小区覆盖范围内用户终端标号；k为对应接入网小区相连通的终端总数k∈(n1,n2,n3)，n1、n2、n3为各小区覆盖范围内终端数；xij为接入网小区j分给终端i的带宽；pij为终端i在接入网小区j分配的传输功率；为接入网小区j与小区内终端i的信道增益；Nij为接入网小区j中终端i的噪声功率频谱密度；Hij为接入网小区j内终端i的信道传递函数，该信道为恒参信道；得到在三个网络下所得到的最大的数据传输速率模型为：maxR(x,p)=maxΣj=1Krj=maxΣj=1KΣi=1kxijlog(1+gijpijxij)]]>s.tΣi=1kxij<Xj∀j]]>Pth<pij<Pmax,ijxij>0Xj为接入网小区j的最大带宽；Pth为接入网小区j下终端i的最小功率；Pmax,ij为接入网小区j下终端i的最大功率；K为接入网下小区总数K=K1+K2+K3；K1、K2、K3为各接入网小区数；其中该模型的解pij和xij即为虚拟终端系统接入网侧最优资源分配值；步骤B，计算虚拟终端系统接入网侧各接入网数据传输速率，将服务器侧业务流按比例进行分配；具体描述如下：根据步骤A中，各小区终端功率pij和带宽xij的虚拟终端系统接入网侧最优资源分配值，得到各接入网任意时刻最大系统速率为虚拟终端系统接入网侧进行数据传输时，设定在该时间段内各接入网的数据传输速率是固定的，则在该时间段内虚拟终端系统服务器侧将业务分为数据量大小不同的子业务流进行传输，大小比例则按照各接入网的数据传输速率按比例进行分配，其公式为：W1:W2:W3=Σj=1K1rj:Σj=K1K1+K2rj:Σj=K1+K2Krj]]>该比例即为服务器侧业务流分配最佳比例；其中，W1、W2、W3为在该时间段内虚拟终端系统服务器侧分配给各个接入网的数据业务量；步骤C，以设定的时间周期，检测各接入网下终端能量值是否大于设定的门限值Eth；当终端能量值小于Eth时，该终端不再参与接入网侧业务流传输，从而导致小区覆盖范围内终端数n1、n2、n3发生变化，则虚拟终端系统接入网侧最优资源分配值pij和xij及业务流分配比例值也随之改变；若终端数n1、n2、n3发生改变，则返回步骤A继续执行；所述Eth为各接入网下终端最低剩余能量门限值。...

【技术特征摘要】
1.一种异构网络资源优化方法，其特征在于，其具体步骤如下：
步骤A，得到在接入网小区j内总的数据速率rj和负载xj：
rj=Σi=1kxijlog(1+gijpijxij)]]>xj=Σi=1kxij]]>其中，
j为接入网所拥有小区标号；
i为各接入网小区覆盖范围内用户终端标号；
k为对应接入网小区相连通的终端总数k∈(n1,n2,n3)，n1、n2、n3为各小区
覆盖范围内终端数；
xij为接入网小区j分给终端i的带宽；
pij为终端i在接入网小区j分配的传输功率；
为接入网小区j与小区内终端i的信道增益；Nij为接入网小区j
中终端i的噪声功率频谱密度；Hij为接入网小区j内终端i的信道传递函数，该
信道为恒参信道；
得到在三个网络下所得到的最大的数据传输速率模型为：
maxR(x,p)=maxΣj=1Krj=maxΣj=1KΣi=1kxijlog(1+gijpijxij)]]>s.tΣi=1kxij<Xj∀j]]>Pth<pij<Pmax,ijxij>0
Xj为接入网小区j的最大带宽；
Pth为接入网小区j下终端i的最小功率；
Pmax,ij为接入网小区j下终端i的最大功率；
K为接入网下小区总数K=K1+K2+K3；
K1、K2、K3为各...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晖，韩建锋，杨龙祥，朱洪波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32