超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法技术

本发明专利技术请求保护一种超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法，属于移动通信领域，具体包括以下步骤：首先，构建网络环境感知模块评估网络的拥塞状况。其次，根据拥塞情况判决是否建立带簇头结点的自组织网络，并把簇头结点加入备选网络集。再次，当终端触发切换后，自适应切换判决算法会根据网络的拥塞状况和用户的业务请求，调整输入到决策算法中的选网参数，为用户筛选出当前环境下满意度最高的目标网络。最后，仿真结果表明，该算法能够有效地缓解网络拥塞，均衡网络间负载，提升用户体验。

【技术实现步骤摘要】
超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法
本专利技术属于超密集异构无线网络中的垂直切换方法，属于移动通信领域。特别是涉及一种网络环境感知自适应切换判决方法。
技术介绍
在城市核心区域，随着5G基站的大量部署以及公共交通网络的迅速发展，逐渐形成了超密集异构无线网络。然而，随着城市的发展和车辆的普及，城市的交通拥堵情况却日益加剧，每天的交通高峰期会有大量的车辆，特别是公交车，拥堵在城市核心区域路段。车辆的爆发式增长除了引起道路的拥堵，还会因大量车载终端(vehicleterminal)在短时间内的聚集性移动造成网络拥塞，由于网络资源的紧缺，原先接入网络的用户服务质量也将得不到保障。因此，在车辆异构无线网络中如何通过移动性管理缓解网络拥塞，实现负载均衡，进而保证用户体验成为该领域研究的热点问题。针对异构无线网络中的网络拥塞、负载不均、用户体验等问题，目前的研究工作已经取得了一些成果。如：文献[Q.Zhang,X.Xu,J.Zhang,X.TaoandC.Liu.Dynamicloadadjustmentsforsmallcellsi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法，其特征在于，包括以下步骤：/n101、网络环境感知：获取网络中各个基站的平均负载程度和负载变化率数据，评判出网络的拥塞情况；/n102、构建自组织网络：判决网络状态为拥塞时，启动分簇算法，根据车辆的运动信息以分层的簇结构组建车辆自组织网络，让自组织网络也成为用户的备选网络；/n103、自适应切换判决算法：终端触发切换后，根据步骤101感知的网络的拥塞情况和步骤102中得到的备选网络以及用户的业务请求，调整输入到决策算法中的决策参数，为用户筛选出当前环境下满意度最高的目标网络。/n

【技术特征摘要】
1.一种超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法，其特征在于，包括以下步骤：
101、网络环境感知：获取网络中各个基站的平均负载程度和负载变化率数据，评判出网络的拥塞情况；
102、构建自组织网络：判决网络状态为拥塞时，启动分簇算法，根据车辆的运动信息以分层的簇结构组建车辆自组织网络，让自组织网络也成为用户的备选网络；
103、自适应切换判决算法：终端触发切换后，根据步骤101感知的网络的拥塞情况和步骤102中得到的备选网络以及用户的业务请求，调整输入到决策算法中的决策参数，为用户筛选出当前环境下满意度最高的目标网络。


2.根据权利要求1所述的一种超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法，其特征在于，所述步骤101获取网络中各个基站的平均负载程度和负载变化率数据，具体包括：
201、网络平均负载程度：通过网络已使用资源块数量占总资源块数量的比值来定义网络平均负载程度，假设某区域内共有N个基站，其中第j个基站能分配的总资源块数为Rj，接入到基站j的终端数量为U，其中第i个终端分配到的资源块数量为rij，则网络平均负载程度ξ可表示为：



202、负载变化率均值：通过网络的负载变化率来衡量网络负载程度的变化情况，假设在第t个采样时刻监测到网络平均负载程度为ξt，第t-1个采样时刻的平均负载程度为ξt-1，若相邻两次采样时间为一个采样周期，其间隔为Δt，则网络的负载变化率Δξ可表示为：



通过连续Γ个采样周期对网络的负载变化率进行观测，则网络的负载变化率的均值可表示为：





3.根据权利要求2所述的一种超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法，其特征在于，所述步骤101采用网络平均负载程度ξ和平均负载变化率来综合评判网络的拥塞情况，ξ能反映出网络资源的使用情况，ξ越大表示网络资源消耗越多，拥塞情况越严重；反映的则是网络资源被消耗的快慢程度，越大表示网络资源消耗越快，网络陷入拥塞的风险越大。为了对平均负载程度和负载变化率进行度量，在网络拥塞感知模型中引入了负载下限阈值ξmin、负载上限阈值ξmax和负载变化率阈值Δξ0，其中ξmin用来判断网络是否有陷入拥塞的风险，ξmax用来判断网络是否已陷入拥塞，Δξ0用来判断网络陷入拥塞风险的高低程度，公式(4)是本发明的网络拥塞判断函数；





4.根据权利要求2所述的一种超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法，其特征在于，所述步骤102自组织网络的生成和维护过程具体为：
(1)定义簇相关因子；
(2)定义簇内剩余可用资源：
(3)车辆自组织网络分簇算法。


5.根据权利要求4所述的一种超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法，其特征在于，所述步骤(1)定义簇相关因子，具体包括：
簇相关因子用于描述自组织网络生成过程中，簇头和簇节点车辆之间的相关性，如果簇节点车辆与簇头的运动方向一致，相对速度越小，位置越接近，则簇相关因子值越大；簇节点n和簇头h的簇相关因子β可表示为：



式中，θh和θn表示簇头和簇节点的行驶方向，如果簇头和簇节点方向相同，θh/θn的取值为1，否则为-1；Δνh表示簇节点n和簇头h之间的相对速度，Δνmax和Δνmin分别表示簇节点n和所有簇头之间相对速度的最大值和最小值；ΔSh表示簇节点n和簇头h之间的相对距离，ΔSmax和ΔSmin分别表示簇节点n和所有簇头之间相对距离的最大值和最小值。


6.根据权利要求4所述的一种超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法，其特征在于，所述步骤(2)定义簇内剩余可用资源具体包括：簇内剩余可用资源用于自组织网络的维护，若簇内剩余可用资源为0时，表示簇资源被全部消耗，此时需要限制接入簇的节点个数；若簇内剩余可用资源长时间维持在分配的总资源数，则表示没有车载终端接入到该簇，需要对簇进行销毁处理，簇h的剩余可用资源ψh可表示为：



式中，Rh表示簇h能分配的总的资源块数量，cn表示簇h中已接入的簇节点数量，ξn表示第n个簇节点的负载。


7.根据权利要求6所述的一种超密集异构无线网络中网络环境感知自适应切换判决方法，其特征在于，所述步骤(3)车辆自组织网络分簇算法具体包括：通过报文消息机制对簇的生成、簇饱和限制、簇销毁几个阶段进行维护，在簇头和簇节点之间传输的报文消息携带了建簇过程需要采集的数据，算法具体步骤如下：
1)启动簇头上的无线信号收发器，给簇头分配网络资源，并且簇头广播建簇的hello消息；
2)终端按式(5)计算簇相关因子β，并向β值最大的簇头发送request消息，该簇头解析出request消息携带的数据，并按式(6)计算簇的剩余可用资源ψh；
3)比较簇的剩余可用资源和终端请求的资源数量，如果满足终端请求的资源数量，簇头向终端发送ack消息，允许终端接入簇，否则，发送nack消息拒绝终端接入簇；
4)如果簇的剩余可用资源为0，表示簇饱和，此时不在允许接...

【专利技术属性】
技术研发人员：马彬，钟世林，陈鑫，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50