一种室内VLC-WiFi异构网络服务质量感知的跨层资源分配机制制造技术

本发明专利技术涉及一种室内VLC

【技术实现步骤摘要】
一种室内VLC
‑
WiFi异构网络服务质量感知的跨层资源分配机制


[0001]本专利技术属于光无线通信
，涉及一种室内VLC
‑
WiFi异构网络服务质量(Quality of Serves,QoS)感知的跨层资源分配机制。

技术介绍

[0002]室内可见光通信(Visible Light Communication,VLC)
‑
无线保真(Wireless Fidelity,WiFi)异构网络由于通信速率高、能耗低、稳定可靠等优势，已经受到广泛的关注和研究。用户终端设备的数据处理功能日趋强大，各种各样的终端应用软件如雨后春笋般出现，这使得目前室内VLC
‑
WiFi异构网络所承载的业务流量类型已经呈现多样化趋势，用户对于VLC
‑
WiFi异构网络的QoS需求变得参差不齐。因此，针对用户业务类型差异化问题设计QoS感知的跨层资源分配机制对于网络性能的提升以及未来网络的智能化管理至关重要。QoS感知的跨层资源分配机制需要联合物理层与媒体访问控制层的各种信息，评估数据包的QoS需求级别和传输链路的QoS感知级别，并采用非正交多址接入(Non
‑
Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术实现网络扩容。

技术实现思路

[0003]本专利技术的核心在于提供一种室内VLC
‑
WiFi异构网络QoS感知的跨层资源分配机制，提升系统的资源利用率与数据包传输总量。/>[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种室内VLC
‑
WiFi异构网络QoS感知的跨层资源分配机制运行包括以下步骤：
[0006]S1：一种室内VLC
‑
WiFi异构网络服务质量(Quality of Service,QoS)感知的跨层资源分配机制的运行实体涉及室内VLC
‑
WiFi异构网络控制器与用户设备，室内VLC
‑
WiFi异构网络控制器包含缓冲区、QoS感知级别评估、跨层资源分配、QoS需求级别判定四个模块，用户设备配置接收信干噪比测量模块，每秒钟到达VLC
‑
WiFi网络的数据包数目服从指数为λ的泊松分布，初始化VLC系统剩余带宽、WiFi系统剩余带宽、缓冲区的缓冲队列数目、各缓冲队列长度、各缓冲队列的链路传输带宽、各缓冲队列的传输链路类型；
[0007]S2：当数据包到达室内VLC
‑
WiFi异构网络控制器时，QoS需求级别判定模块判定该数据包的QoS需求级别，输出该数据包的QoS需求级别判定结果；
[0008]S3：输入缓冲区中的缓冲队列数目、各缓冲队列长度、各缓冲队列的目的媒体访问控制(Media Access Control,MAC)地址、各缓冲队列的传输链路类型与链路传输带宽，输入用户接收信干噪比，输入VLC系统剩余带宽和WiFi系统剩余带宽，QoS感知级别评估模块评估与该数据包目的MAC地址相同的缓冲队列的QoS感知级别，输出QoS感知级别评估结果；
[0009]S4：输入该数据包的QoS需求级别，输入与该数据包目的MAC地址相同的缓冲队列的QoS感知级别，跨层资源分配模块执行QoS感知的链路选择与带宽分配过程，输出该数据包的缓冲队列长度，输出该缓冲队列的传输链路类型和带宽分配结果。
[0010]进一步，所述S2具体方法为：
[0011]S201：QoS需求级别判定模块读取新到达数据包的目的媒体访问控制MAC地址，查询该数据包的目的MAC地址所属用户的签约信息。
[0012]S202：根据长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统中用户的签约信息包含第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partership Project,3GPP)23.203 6.1.7.2协议规定的QoS等级标识(QoS class identifier,QCI)，当用户签约信息中QCI为1、2、3时，判定该用户数据包的QoS需求级别为高；当用户签约信息中QCI为4、5、6时，判定该用户数据包的QoS需求级别为中；当用户签约信息中QCI为7、8、9时，判定该用户数据包的QoS需求级别为低。
[0013]S203：根据第五代移动通信(The 5th Generation Mobile Communication,5G)系统中用户的签约信息包含3GPP TS 23.501version 16.6.0Release 16协议规定的5G QoS标识(5G QoS Identify,5QI)，当用户签约信息中5QI值小于或等于30时，定义该用户数据包的QoS需求级别为高；当用户签约信息中5QI值大于30且小于或等于60时，定义该用户数据包的QoS需求级别为中；当用户签约信息中5QI值大于60且小于或等于90时，定义该用户数据包的QoS需求级别为高。
[0014]进一步，所述S3具体方法为：
[0015]S301：QoS感知级别评估模块读取与当前数据包目的MAC地址相同的缓冲队列长度Q、该缓冲队列的链路传输带宽B、该数据包的目的MAC地址所属用户接收信干噪比ξ，由香农公式R＝Blog(1+ξ)计算缓冲队列的链路传输速率R，其中，用户接收信干噪比值ξ＝2
r/B
‑
1，r表示用户接收信干噪比测量模块测得的数据包实际接收速率；
[0016]S302：由公式D＝Q
·
S/R计算当前缓冲队列传输时延，S为数据包大小；
[0017]S303：由公式QoS＝ωU(R)+(1
‑
ω)U(D)计算当前缓冲队列的QoS感知级别，U(R)＝U(B)log(1+U(ξ))，ω取0到1之间的小数，通用性能评价指标整形参数缓冲延迟阈值D
th
＝2s，传输带宽阈值B
th
＝2MHz，用户接收信干噪比阈值ξ
th
＝5dB；
[0018]S304：当0≤QoS≤0.2时，评估QoS感知级别为低；当0.2≤QoS≤0.4时，评估QoS感知级别为中；当0.4≤QoS≤1时，评估QoS感知级别为高。
[0019]进一步，所述S4具体方法为：
[0020]S401：跨层资源分配模块从QoS需求级别判定模块读取新到达数据包的目的MAC地址和QoS需求级别，从缓冲区读取各缓冲队列的目的MAC地址，判断缓冲区是否已经存在与该数据包的目的MAC地址相同的缓冲队列；
[0021]S402：若缓冲区中存在与该数据包的目的MAC地址相同的缓冲队列，跨层资源分配模块先从QoS感知级别评估模块读取该缓冲队列的QoS感知级别，再判断该数据包的QoS需求级别是否高于该缓冲队列对应传输链路的QoS感知级别，若是，转S404，判断该缓冲队列的传输链路类型是否为WiFi；否则，安排该数据包进入目的MAC地址相同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内VLC
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WiFi异构网络服务质量(Quality of Service,QoS)感知的跨层资源分配机制，其特征在于：该机制运行包括以下步骤：S1：一种室内VLC
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WiFi异构网络QoS感知的跨层资源分配机制的运行实体涉及室内VLC
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WiFi异构网络控制器与用户设备，室内VLC
‑
WiFi异构网络控制器包含缓冲区、QoS感知级别评估、跨层资源分配、QoS需求级别判定四个模块，用户设备配置接收信干噪比测量模块，每秒钟到达VLC
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WiFi网络的数据包数目服从指数为λ的泊松分布，初始化VLC系统剩余带宽、WiFi系统剩余带宽、缓冲队列的链路传输带宽、缓冲区的缓冲队列数目、缓冲队列长度、各缓冲队列的传输链路类型；S2：当数据包到达室内VLC
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WiFi异构网络控制器时，QoS需求级别判定模块判定该数据包的QoS需求级别，输出该数据包的QoS需求级别判定结果；S3：输入缓冲区中的缓冲队列数目、各缓冲队列长度、各缓冲队列的目的媒体访问控制(Media Access Control,MAC)地址、各缓冲队列的传输链路类型与链路传输带宽，输入用户接收信干噪比，输入VLC系统剩余带宽和WiFi系统剩余带宽，QoS感知级别评估模块评估与该数据包目的MAC地址相同的缓冲队列的QoS感知级别，输出QoS感知级别评估结果；S4：输入该数据包的QoS需求级别，输入与该数据包目的MAC地址相同的缓冲队列的QoS感知级别，跨层资源分配模块执行QoS感知的链路选择与带宽分配过程，输出该数据包的缓冲队列长度，输出该缓冲队列的传输链路类型和带宽分配结果。2.如权利要求1所述的一种室内VLC
‑
WiFi异构网络QoS感知的跨层资源分配机制，其特征在于：所述S2具体方法为：S201：QoS需求级别判定模块读取新到达数据包的目的MAC地址，查询该数据包的目的MAC地址所属用户的签约信息；S202：根据长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统中用户的签约信息包含第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partership Project,3GPP)23.203 6.1.7.2协议规定的QoS等级标识(QoS class identifier,QCI)，当用户签约信息中QCI为1、2、3时，判定该用户数据包的QoS需求级别为高；当用户签约信息中QCI为4、5、6时，判定该用户数据包的QoS需求级别为中；当用户签约信息中QCI为7、8、9时，判定该用户数据包的QoS需求级别为低；S203：根据第五代移动通信(The 5th Generation Mobile Communication,5G)系统中用户的签约信息包含3GPP TS 23.501version 16.6.0Release 16协议规定的5G QoS标识(5G QoS Identify,5QI)，当用户签约信息中5QI值小于或等于30时，判定该用户数据包的QoS需求级别为高；当用户签约信息中5QI值大于30且小于或等于60时，判定该用户数据包的QoS需求级别为中；当用户签约信息中5QI值大于60且小于或等于90时，判定该用户数据包的QoS需求级别为高。3.如权利要求1所述的一种室内VLC
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WiFi异构网络QoS感知的跨层资源分配机制，其特征在于：所述S3具体方法为：S301：QoS感知级别评估模块读取与当前数据包目的MAC地址相同的缓冲队列长度Q、该缓冲队列的链路传输带宽B、该数据包的目的MAC地址所属用户接收信干噪比ξ，由香农公式R＝Blog(1+ξ)计算缓冲队列的链路传输速率R，其中，用户接收信干噪比值ξ＝2
r/B
‑
1，r表示用户接收信干噪比测量模块测得的数据包实际接收速率；S302：由公式D＝Q
·
S/R计算当前缓冲队列传输时延，S为数据包大小；
S303：由公式QoS＝ωU(R)+(1
‑
ω)U(D)计算当前缓冲队列的QoS感知级别，U(R)＝U(B)log(1+U(ξ))，ω取0到1之间的小数，通用性能评价指标整形参数缓冲延迟阈值D
th
＝2s，传输带宽阈值B
th
＝2MHz，用户接收信干噪比阈值ξ
th
＝5dB；S304：当0≤QoS≤0.2时，评估QoS感知级别为低；当0.2≤QoS≤0.4时，评估QoS感知级别为中；当0.4≤QoS≤1时，评估QoS感知级别为高。4.如权利要求1所述的一种室内VLC
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WiFi异构网络QoS感知的跨层资源分配机制，其特征在于：所述S4具体方法为：S401：跨层资源分配模块从QoS需求级别判定模块读取新到达数据包的目的MAC地址和QoS需求级别，从缓冲区读取各缓冲队列的目的MAC地址，判断缓冲区是否已经存在与该数据包的目的MAC地址相同的缓冲队列；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘焕淋，蒲欣，陈勇，张彤，龚萧楠，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：