一种异构网络融合下的资源分配方法组成比例

一种异构网络融合下的资源分配方法，包括步骤1：初始化系统参数，包括设有线回程带宽和重叠区域的UE平均分配给每个RAN，分配给每个RAN的无线信道数为0；步骤2：确定第一个信道资源的分配策略，给每个RAN增加一个无线信道，求解关于无线信道、有线带宽、用户接入的时延减少问题，得到该信道对应的RAN下标i*，并将该无线信道分配给i*号RAN；步骤3：确定剩余的无线信道的分配策略，比照步骤2，得到各个无线信道对应的RAN，并将这些信道分配给对应的RAN；步骤4：更新系统参数，无线信道按照步骤2得到的最优分配策略分配给各个RAN，重叠区域的UE平均分配给每个RAN，分配给每个RAN的有线带宽单位个数为0。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，特别涉及一种异构网络融合下的资源分配方法。
技术介绍
随着业务需求的快速增长以及移动通信与信息技术的快速发展，多种无线接入技术应运而生。大多数的移动终端都配备有多个无线接口以接入不同的无线接入网(RAN)，例如蜂窝网、Wi-Fi、蓝牙等。HetNet已经成为未来无线网络发展的趋势。不同的无线网络在接入技术、终端、业务等方面都具有异构性，这给不同网络之间的融合增加了困难。为了完成在HetNet下支持海量低功耗设备接入，扩大覆盖率，提高可靠性，降低延迟等目标，设计多网融合下的资源分配策略和优化算法就成为了研究的热点。其中，加入缓存技术可以显著提升异构网络的整体性能。在所有的业务流量内容中，只有一小部分比较流行的内容会经常被用户访问。因此在RAN处缓存一些流行的内容可以显著减少对核心网的冗余的访问以及对一些相同内容的重复传输。已有研究人员对异构无线网络的接入机制进行了研究。他们将异构网络的融合建立成一个多目标的决策模型。从网络、业务、用户三方面综合考虑，将优化目标建立成一个效用函数，目的则是使得整个网络的效用函数值最大。然而该技术复杂度较高，计算功耗较大，且在涉及具体的决策因子比如网络时延、网络可靠性、用户友好度时，并没有给出实际的公式，而是根据经验自己定义。在成本有限的情况下，这显然会给用户的开销带来更大负担。本专利技术涉及到的英语缩略语和关键术语包括：HetNet(heterogeneousnetwork)异构网络，RAN(radioaccessnetwork)无线接入网，SDN(softwaredefinednetwork)软件定义网络，UE(userend)用户终端，AS(applicationserver)应用服务器，BS(basestation)基站。
技术实现思路
本专利技术提出一种异构网络融合下的资源分配方法，是一种高效的在带有缓存能力的异构融合网络系统下对用户端到端时延优化的算法。针对在异构融合网络下，现有技术在接入机制的选择以及资源分配策略上的算法过于复杂，提出在多网融合模型下，以网络端到端时延为优化目标的资源分配算法。本专利技术的技术方案是，一种异构网络融合下的资源分配方法，具有异构无线接入网络RAN1，RAN2，…RANK，UE通过无线链路和有线回程链路访问应用服务器，不同RAN的BS都拥有缓存能力，都拥有相同大小的缓存空间，并且都存储一样的流行度最高的内容，包括步骤：步骤1：初始化系统参数，包括设有线回程带宽和重叠区域的UE平均分配给每个RAN，分配给每个RAN的无线信道数为0；步骤2：确定第一个信道资源的分配策略，给每个RAN增加一个无线信道，求解关于无线信道、有线带宽、用户接入的时延减少问题，得到该信道对应的RAN下标i*，并将该无线信道分配给i*号RAN；步骤3：确定剩余的无线信道的分配策略，比照步骤2，得到各个无线信道对应的RAN，并将这些信道分配给对应的RAN；步骤4：更新系统参数，无线信道按照步骤2得到的最优分配策略分配给各个RAN，重叠区域的UE平均分配给每个RAN，分配给每个RAN的有线带宽单位个数为0；步骤5：确定每个有线带宽资源量化单位的分配策略，假设给每个RAN增加一个单位的有线带宽，求解关于无线信道、有线带宽、用户接入的时延减少问题，得到该单位的有线带宽对应的RAN下标i*，并将该单位的有线带宽分配给i*号RAN；步骤6：确定所有有线带宽单位的分配策略，对剩下的有线带宽单位，重复步骤5，得到各个单位的有线带宽对应的RAN，并将这些单位的有线带宽分配给对应的RAN；步骤7：更新系统参数，无线信道按照步骤2得到的最优分配策略分配给各个RAN，有线带宽单位按照步骤5得到的最优分配策略分配给各个RAN，假设各个RAN重叠区域的UE数为0；步骤8：对每个重叠区域的UE，计算将其连接到其能连接的每个RAN下的平均时延，选取时延最小的RAN为其最终连接的RAN。所述步骤2包括：根据公式得到对应的RAN下标i*。所述步骤5包括：根据公式得到对应的RAN下标i*。本专利技术对于处于多网重叠覆盖区域内的用户可以根据网络的实时性能动态地接入不同的RAN。有线带宽、无线频谱资源可以动态分配给不同的RAN，以达到不同的实时网络性能要求。本专利技术提供了一种在带有缓存能力的异构融合网络系统下用户端到端时延的建模分析方法，并提供了使其最小化的资源分配优化算法；本专利技术提出的时延优化算法相对于暴力搜索算法时间复杂度小，而相对于其他资源分配算法有着很显著的网络性能的提升；针对异构网络系统引入的缓存技术对于时延性能的提升明显。本专利技术提出的算法复杂度较低，计算功耗较小，实施起来方便易懂。附图说明图1现有技术中覆盖区域重叠的不同无线接入网络示意图。图2现有技术中普遍意义的异构无线网络示意图。图3本专利技术提供的基于异构融合网络的资源分配优化算法流程框图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。异构无线网络系统是由多种异构网络元素共同构成的，比如宏小区、微小区、微微小区以及家庭基站等。它们相互之间的传输功率、覆盖区域、连接的骨干网以及传输特性都有可能不同。它们采用了不同的无线传输技术。如果两个无线接入系统采用了相同的无线传输技术但是分别属于不同的运营商，也可以视为异构的。图1可以认为是某种三网融合的异构无线网络的系统模型。不同的RAN有不同的覆盖范围以及不同结构的基站，它们通过各自的回程网连接到同一个核心骨干网。在异构网络中，当一个用户同时被多种无线接入网络覆盖时，他可以根据当前的网络状态和业务需求等因素，随时改变自己的选择。用户可以随时接入或者切换到最适合自己或者用户体验最好的某个无线接入系统中，以满足自己灵活变换的个性化的通信业务需求。各无线接入系统之间还可以相互合作，合理分配有限的无线频谱等资源，使得整个网络系统的性能达到最佳。在异构融合网络下，一个UE可能同时被多个不同的RAN覆盖。不同于传统的机制，在重叠区域的UE可以灵活地接入到任何一个覆盖它的RAN。如图1所示，UE1和UE2可以选择连接到三种RAN中的任何一个，UE3和UE4只能接入到RAN1和RAN2，而UE5只能接入到RAN3。另外，整个系统中总的无线频谱资源为bHZ，总的有线带宽资源为Bbps。这些资源动态地分配给不同的RAN。针对上述模型，本专利技术采用的资源分配优化算法包括如下步骤：步骤一：给各个RAN分配无线信道。假设有线回程带宽资源及重叠区域UE平均分配给每个RAN，并初始化每个RAN的无线信道个数为0。分配第一个信道时，假设给每个RAN增加一个信道，计算此时每个RAN下UE平均时延的减少量，选取减少量最多的RAN分配得到一个信道。对于剩下的信道，以此类推，重复上述过程。步骤二：给各个RAN分配有线带宽。无线信道资源按照步骤一所得分配方案分配给各个RAN，假设重叠区域UE平均分配给每个RAN，并初始化每个RAN的有线带宽数为0。分配第一个单位带宽时，假设给每个RAN增加一个单位的带宽，计算此时每个RAN下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构网络融合下的资源分配方法，具有异构无线接入网络RAN1，RAN2，…RANK，UE通过无线链路和有线回程链路访问应用服务器，不同RAN的BS都拥有缓存能力，都拥有相同大小的缓存空间，并且都存储一样的流行度最高的内容，包括步骤：步骤1：初始化系统参数，包括设有线回程带宽和重叠区域的UE平均分配给每个RAN，分配给每个RAN的无线信道数为0；步骤2：确定第一个信道资源的分配策略，给每个RAN增加一个无线信道，求解关于无线信道、有线带宽、用户接入的时延减少问题，得到该信道对应的RAN下标i*，并将该无线信道分配给i*号RAN；步骤3：确定剩余的无线信道的分配策略，，比照步骤2，得到各个无线信道对应的RAN，并将这些信道分配给对应的RAN；步骤4：更新系统参数，无线信道按照步骤2得到的最优分配策略分配给各个RAN，重叠区域的UE平均分配给每个RAN，分配给每个RAN的有线带宽单位个数为0；步骤5：确定每个有线宽带资源量化单位的分配策略，假设给每个RAN增加一个单位的有线带宽，求解关于无线信道、有线带宽、用户接入的时延减少问题，得到该单位的有线带宽对应的RAN下标i*，并将该单位的有线带宽分配给i*号RAN；步骤6：确定所有有线带宽单位的分配策略，对剩下的有线带宽单位，重复步骤5，得到各个单位的有线带宽对应的RAN，并将这些单位的有线带宽分配给对应的RAN；步骤7：更新系统参数，无线信道按照步骤2得到的最优分配策略分配给各个RAN，有线带宽单位按照步骤5得到的最优分配策略分配给各个RAN，假设各个RAN重叠区域的UE数为0；步骤8：对每个重叠区域的UE，计算将其连接到其能连接的每个RAN下的平均时延，选取时延最小的RAN为其最终连接的RAN。...

【技术特征摘要】
1.一种异构网络融合下的资源分配方法，具有异构无线接入网络RAN1，RAN2，…RANK，UE通过无线链路和有线回程链路访问应用服务器，不同RAN的BS都拥有缓存能力，都拥有相同大小的缓存空间，并且都存储一样的流行度最高的内容，包括步骤：步骤1：初始化系统参数，包括设有线回程带宽和重叠区域的UE平均分配给每个RAN，分配给每个RAN的无线信道数为0；步骤2：确定第一个信道资源的分配策略，给每个RAN增加一个无线信道，求解关于无线信道、有线带宽、用户接入的时延减少问题，得到该信道对应的RAN下标i*，并将该无线信道分配给i*号RAN；步骤3：确定剩余的无线信道的分配策略，，比照步骤2，得到各个无线信道对应的RAN，并将这些信道分配给对应的RAN；步骤4：更新系统参数，无线信道按照步骤2得到的最优分配策略分配给各个RAN，重叠区域的UE平均分配给每个RAN，分配给每个RAN的有线带宽单位个数为0；步骤5：确定每个有线宽带资源量化单位的分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘颖斌，杨晨晨，夏斌，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31