基于中继的簇内D2D多播方法技术

本发明专利技术涉及一种基于中继的簇内D2D多播方法，包括：S1：基站将具有数据共享需求并且彼此之间链路损失小的用户划分到一个簇内；S2：基站通过多播将簇内数据分布告知每个用户，并控制各簇内终端探测链路信息；S3：簇内终端节点基于每个数据包的需求量选择信息多播顺序，基于各用户的数据包占有率选择相应发送端，通过分布式多播的方式交换共享数据；S4：与发送端链路质量差的用户通过中继重传得到共享数据。本发明专利技术提供一种中继协助多播通信的簇内信息共享的方式，克服多播过程中少数大衰落链路对传输速率的影响，实现网络性能的优化。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于中继的簇内D2D多播方法，包括：S1：基站将具有数据共享需求并且彼此之间链路损失小的用户划分到一个簇内；S2：基站通过多播将簇内数据分布告知每个用户，并控制各簇内终端探测链路信息；S3：簇内终端节点基于每个数据包的需求量选择信息多播顺序，基于各用户的数据包占有率选择相应发送端，通过分布式多播的方式交换共享数据；S4：与发送端链路质量差的用户通过中继重传得到共享数据。本专利技术提供一种中继协助多播通信的簇内信息共享的方式，克服多播过程中少数大衰落链路对传输速率的影响，实现网络性能的优化。【专利说明】基于中继的簇内D2D多播方法
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于中继的簇内D2D多播方法。
技术介绍
随着3GPP技术及多媒体业务的发展，网络中涌现大量的低能耗，具备计算、存储功能的移动终端，数据业务日益呈现多样化、多媒体化、移动性和位置相关化等特点。业务的发展对网络优化及管理能力、网络运行质量、合作伙伴管理能力、面向客户的QOE与QOS等方面提出了更高的要求。长期演进(LTE,Long Term Evolution)系统是一个基于调度的通信系统。在蜂窝通信模式下，用户通过控制信道接入基站(RNC/eNB)获得授权资源并进行数据传输。由于用户之间的信息交流需要通过基站中转，当大量终端需接入网络时，会导致数据请求拥挤，使基站面临较大的业务挑战及压力。尤其在面对小范围内大量用户间数据共享及交互需求时，采用重复点到基站的通信方式，会严重浪费网络带宽。多播可以提高传输效率和网络性能。此模式下，基站利用聚簇将网络中具有相似通信需求的用户聚集到同一个簇中进行服务。例如当大量共享用户终端需彼此交换数据信息的时候，基站为每个用户分配独立的上行信道(UL，Up Link)并进行数据汇总，然后多播给每个用户。然而使用传统的基站多播模式，并不能缓解用户间数据共享场景下上行资源的冲突，被服务的用户数目会因基站处理速度、能力受到限制。D2D (Device-to-Device)通信的信息传输不经过基站,用户可以复用上下行授权资源进行直接通信。D2D技术的引入可以增加频谱利用率，减小基站负载，增大网络吞吐量和覆盖范围。然而仅仅利用一对一的D2D通信在数据共享环境下不仅会带来数据的冗余传输，也会引入D2D对之间的干扰。为节省网络资源，提高吞吐量，改善用户体验，当小范围内用户有数据共享需求时，目前主要采用以下的解决方案:缓存融合(cache intergration):基于终端对数据的访问量，缓存节点(cachepeer)存储兴趣度比较大的数据包。若用户需要的数据包在存储范围内，用户终端直接从缓存节点处下载，否则仍向基站索取。D2D (Device-to-Device)多播:基站辅助构建簇，各用户轮流充当簇头，通过D2D多播的方式实现用户间的信息共享。簇头根据多播用户的链路质量选择传输速率。以上方案充分利用了终端节点间的通信提高网络性能。由于多用户间的传输不需基站(BS)介入或是仅仅通过BS传输辅助信令信息，该方案能够释放下行频谱、减小基站负载，使更多的用户接入网络。但是上述数据共享方案一方面存在用户公平性问题:个别用户承担服务器功能，压力大，公平性差；另一方面，多播速率受最差链路质量限制，个别质量差的链路会影响整体的传输效率。基于此，中继传输引入到D2D多播过程中，方法如下:移动自组织网络(MANET):网络中的移动终端具有路由和分组转发功能，网络信息交换采用了计算机网络中的分组交换机制，既可以作为单独的网络独立工作，也可以以末端子网的形式接入现有网络。遍历查询:根据节点状态，基站轮询每个节点作为中继的效果，保证用户正确接收多播信息的前提下，选择合适中继最小化总的发射功率。分析上述方案，路由中继的引入增大了传输效率，但却带来了额外的路由维护成本，增加了传输的消耗及复杂度。当服务范围大时，可以以上述中继寻找开销为代价，解决传输中断等问题，而在以增加传输效率为目标的D2D簇范围内，复杂度低的中继选择算法是首选。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是:提供一种中继协助多播通信的信息共享方式，使得簇内每个拥有独立信息的用户通过数据多播交互，获得簇中存在的全部资源，并克服多播过程中少数大衰落链路对传输速率的影响，实现网络性能的优化。(二)技术方案本专利技术提供一种基于中继的簇内D2D多播方法，包括:S1:基站将具有数据共享需求并且彼此之间链路损失小的用户划分到一个簇内；S2:基站通过多播将簇内数据分布告知每个用户，并控制各簇内终端探测链路信息；S3:簇内终端节点基于每个数据包的需求量选择信息多播顺序，基于各用户的数据包占有率选择相应发送端，通过分布式多播的方式交换共享数据；S4:与发送端链路质量差的用户通过中继重传得到共享数据。优选地，用户发送数据共享请求的同时将持有数据包的情况告知基站，并在基站控制下进行链路探测，能够进行D2D通信的用户加入到簇中。优选地，用户在基站辅助控制下，获得邻居节点信息及网络数据包分布，据此构建小世界网络模型。优选地，所述用户在基站辅助控制下，获得邻居节点信息及网络数据包分布，据此构建小世界网络模型包括步骤:基站控制簇成员发送探测信号，新用户监听探测信道，当接收信噪比超过设定阈值门限时，认定发送用户为自身邻居，数据收发通过点到点的直接传输实现，否则，认为链路质量差，信息的传输通过中继转发实现。优选地，每个用户接入簇后，发送探测信号，使得簇内用户获知邻居信息的更新。优选地，基站完成簇用户收集后，将簇内数据包分布告知每个终端，据此用户能够实现分布式的传输终端及中继寻找。优选地，通过对网络中数据的分布的分析，分布式选择最佳的数据包的多播顺序及发送用户。优选地，所述通过对网络中数据分布的分析，分布式选择最佳的数据包的多播顺序及发送用户包括步骤:每个用户根据数据包的分布得到一致的数据发送顺序及发送用户:将数据包按照需求量降序排列，需求量越大，传送优先级越高；发送端的选择基于对持包用户的数据享有率的分析，持包用户的占有数据越少，发送优先级越高。优选地，簇内多播的控制是分布式的，依赖于每个用户的计算能力。优选地，当不能保证发送节点与所有用户的链路质量时，链路质量差的用户通过中继重传得到信息，多跳的传输通过邻居节点的逐次转发实现。优选地，所述当不能保证发送节点与所有用户的链路质量时，链路质量差的用户通过中继重传得到信息，多跳的传输通过邻居节点的逐次转发实现包括步骤:未接收到信息的用户向邻居节点发送数据请求，持有该数据包的邻居节点统计自身接收到的请求数量，并反馈给各个数据请求用户；据此未收到信息的终端选择可以服务最多用户的邻居节点作为中继，即向接收到最多数据请求的邻居用户再次发送数据请求，每个邻居节点根据第二次的数据请求重传信息:接收到一个数据请求，就以单播方式实现D2D通信；如果接收到多个数据请求，就以D2D多播提供数据包；如果仍有用户未能得到数据，则重复上述步骤，经过多跳得到服务，通过中继得到服务的用户向当前数据包的多播发送端反馈成功接收信令。优选地，当多个中继转发同时存在的时候，复用正交的传输资源。(三)有益效果本专利技术提供一种中继协助多播通信簇内信息共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于中继的簇内D2D多播方法，其特征在于，包括：S1：基站将具有数据共享需求并且彼此之间链路损失小的用户划分到一个簇内；S2：基站通过多播将簇内数据分布告知每个用户，并控制各簇内终端探测链路信息；S3：簇内终端节点基于每个数据包的需求量选择信息多播顺序，基于各用户的数据包占有率选择相应发送端，通过分布式多播的方式交换共享数据；S4：与发送端链路质量差的用户通过中继重传得到共享数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田辉，陈楠楠，王智博，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：