專利名稱：用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合下的業(yè)務(wù)流分發(fā)的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合下的業(yè)務(wù)流分發(fā)的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著各種無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種無線通信技術(shù)紛紛涌現(xiàn)，比如用于蜂窩 覆蓋的GSM、UMTS 用戶熱點(diǎn)覆蓋的WiFi、WiMAX ；用于短距離通信的藍(lán)牙、Zigbee等。各國 已開始研究新的超3G和4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，異構(gòu)性將是未來無線通信網(wǎng)絡(luò)的一個重要特征。此 夕卜，微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、芯片技術(shù)以及操作系統(tǒng)軟件技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線 通信終端設(shè)備必將出現(xiàn)新的變革，具備多網(wǎng)絡(luò)接入能力的智能無線通信設(shè)備將成為未來終 端設(shè)備的發(fā)展趨勢之一。由于終端設(shè)備能力有限以及硬件復(fù)雜度的制約，單一終端設(shè)備不能最優(yōu)的支持所 有類型的業(yè)務(wù)應(yīng)用，尤其是面向下一代移動通信系統(tǒng)的時延敏感多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用。用戶在 業(yè)務(wù)驅(qū)動下協(xié)同聚合周邊終端設(shè)備，發(fā)揮終端與網(wǎng)絡(luò)的效能，動態(tài)適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)需求及無 線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化，實(shí)現(xiàn)不同接入技術(shù)的無線資源與終端設(shè)備的最有效利用，擴(kuò)展單一終端 設(shè)備的通信能力。因此，如何充分利用具備多種網(wǎng)絡(luò)接入能力的智能終端設(shè)備相互合作形 成聚合終端群，最大可能滿足用戶的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，優(yōu)化系統(tǒng)整體性能，是當(dāng)前異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研 究的熱點(diǎn)問題。另一方面，如何兼顧考慮終端設(shè)備的功率有限的前提下，有效降低整個系統(tǒng) 的平均端到端時延丟包，有效增強(qiáng)用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)，成為移動通信系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對上述缺陷，如何提供一種用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合下 的業(yè)務(wù)流分發(fā)的系統(tǒng)及方法，充分利用具備多種網(wǎng)絡(luò)接入能力的智能終端設(shè)備相互合作形 成聚合終端群，最大可能滿足用戶的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，優(yōu)化系統(tǒng)整體性能，在兼顧考慮終端設(shè) 備的功率有限的前提下，有效降低整個系統(tǒng)的平均端到端時延丟包。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合下的典型業(yè)務(wù)流分發(fā)場 景，即在多種網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)，由于用戶終端設(shè)備能力受限以及硬件復(fù)雜度的制約，單 一終端設(shè)備不能最優(yōu)的支持時延敏感多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用，從而用戶對周邊終端設(shè)備進(jìn)行協(xié)同 聚合，形成支持時延敏感多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用的聚合終端群，最大可能滿足用戶的業(yè)務(wù)應(yīng)用需 求。本發(fā)明進(jìn)一步提出了應(yīng)用于所提出控制系統(tǒng)的基于端到端時延丟包的業(yè)務(wù)流分 發(fā)算法。該方法考慮各網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境變化情況，從平均端到端時延丟包和系統(tǒng)整體資源優(yōu) 化利用的角度出發(fā)，通過協(xié)調(diào)各網(wǎng)絡(luò)及終端間的資源，在平均端到端時延丟包最小化的提 前下，求解優(yōu)化系統(tǒng)性能的業(yè)務(wù)流分發(fā)決策，降低系統(tǒng)平均端到端時延丟包率，提高用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)滿意度。針對上述的典型業(yè)務(wù)流分發(fā)場景，本發(fā)明提供了一種用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合下的業(yè)務(wù)流分發(fā)系統(tǒng)，其包括布置于無線接入網(wǎng)中的無線資源管理RRM設(shè)備、布置于核心網(wǎng)中的聯(lián) 合無線資源管理CRRM設(shè)備、以及終端設(shè)備，其中，所述RRM設(shè)備，用于根據(jù)所述終端設(shè)備的 網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境狀態(tài)以及承載的業(yè)務(wù)子流大小，分析本網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)子流的端到端傳輸 時延丟包率，并將分析結(jié)果發(fā)送給所述CRRM設(shè)備，以及將從所述CRRM設(shè)備接收的業(yè)務(wù)子流 發(fā)送給所述終端設(shè)備；所述CRRM設(shè)備，用于根據(jù)業(yè)務(wù)子流端到端時延丟包分析結(jié)果以及所 述終端設(shè)備接入能力的約束條件，將一個業(yè)務(wù)分成多個業(yè)務(wù)子流，并將所述多個業(yè)務(wù)子流 發(fā)送給所述RRM設(shè)備；所述終端設(shè)備，用于根據(jù)底層信息，評估網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境狀態(tài)，并將網(wǎng) 絡(luò)無線環(huán)境狀態(tài)發(fā)送給所述RRM設(shè)備，并且用于根據(jù)目的地址處理各業(yè)務(wù)子流。優(yōu)選地，所述RRM設(shè)備包括RRM設(shè)備信息收發(fā)單元，用于與所述終端設(shè)備交互信 息，并用于向制定業(yè)務(wù)流分發(fā)決策的所述CRRM設(shè)備發(fā)送所述RRM設(shè)備中傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)子流的 端到端時延丟包率分析結(jié)果；網(wǎng)絡(luò)分析單元，根據(jù)所述終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境狀態(tài)以及 承載的業(yè)務(wù)子流大小，分析所述RRM設(shè)備中傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)子流的端到端傳輸時延丟包率，并 將分析結(jié)果發(fā)送給所述RRM設(shè)備信息收發(fā)單元。優(yōu)選地，所述CRRM設(shè)備包括CRRM設(shè)備信息收發(fā)單元，用于與所述RRM設(shè)備交互 信息，接收來自所述RRM設(shè)備的業(yè)務(wù)子流端到端時延丟包率分析結(jié)果，并用于向所述RRM設(shè) 備發(fā)送業(yè)務(wù)流分發(fā)決策；決策調(diào)整單元，根據(jù)所述業(yè)務(wù)子流端到端時延丟包率分析結(jié)果以 及所述終端設(shè)備接入能力來調(diào)整業(yè)務(wù)流分發(fā)決策，并將經(jīng)調(diào)整的業(yè)務(wù)流分發(fā)決策發(fā)送給所 述CRRM設(shè)備信息收發(fā)單元和所述業(yè)務(wù)流控制單元；業(yè)務(wù)流控制單元，根據(jù)所述經(jīng)調(diào)整的業(yè) 務(wù)流分發(fā)決策將一個業(yè)務(wù)分成多個業(yè)務(wù)子流，并對各業(yè)務(wù)子流進(jìn)行IP封裝，在數(shù)據(jù)包前添 加轉(zhuǎn)發(fā)地址和目的地址，并將封裝的業(yè)務(wù)子流通過所述RRM設(shè)備發(fā)送給所述終端設(shè)備。優(yōu)選地，所述終端設(shè)備包括信息監(jiān)測單元，用于根據(jù)底層信息，評估網(wǎng)絡(luò)無線環(huán) 境狀態(tài)，并將網(wǎng)無線環(huán)境狀態(tài)發(fā)送給所述RRM設(shè)備；業(yè)務(wù)子流處理單元，用于根據(jù)目的地址 處理各業(yè)務(wù)子流若目的地址跟本終端設(shè)備地址不一致，則將業(yè)務(wù)子流轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的目標(biāo) 終端設(shè)備。優(yōu)選地，所述底層信息包括鏈路層的信干噪比SINR和/或物理層的調(diào)制編碼方 式。優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀態(tài)包括網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸速率和/或包出錯率。本發(fā)明還提供了一種用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合下的業(yè)務(wù)流分發(fā)方法，包括收集底層信 息，并評估網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境狀態(tài)；根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀態(tài)信息以及業(yè)務(wù)流分發(fā)決策分析網(wǎng)絡(luò) 中的業(yè)務(wù)子流的端到端時延丟包率；根據(jù)所述業(yè)務(wù)子流的端到端時延丟包率分析結(jié)果以及 終端設(shè)備接入能力的約束條件，調(diào)整所述業(yè)務(wù)流分發(fā)決策；根據(jù)經(jīng)調(diào)整的業(yè)務(wù)流分發(fā)決策 將一個業(yè)務(wù)分成多個業(yè)務(wù)子流；根據(jù)目的地址處理所述多個業(yè)務(wù)子流若目的地址跟接收 到業(yè)務(wù)子流的終端設(shè)備地址不一致，則將該業(yè)務(wù)子流轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的目標(biāo)終端設(shè)備。優(yōu)選地，所述分析網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)子流的端到端時延丟包率包括基于用戶業(yè)務(wù)流 和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶卣?，抽象網(wǎng)絡(luò)傳輸過程的隊列模型，根據(jù)排隊論知識以及聚合終端群的網(wǎng) 絡(luò)拓?fù)?，分析計算各業(yè)務(wù)子流的端到端傳輸時延，當(dāng)業(yè)務(wù)子流的端到端傳輸時延大于用戶 請求的多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用允許的最大時延時，系統(tǒng)認(rèn)為業(yè)務(wù)流超時丟包，在用戶業(yè)務(wù)流的整個傳輸過程中，系統(tǒng)統(tǒng)計分析各業(yè)務(wù)子流的端到端時延丟包率。優(yōu)選地，可以采用以下方式分析網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)子流的端到端時延丟包率假設(shè) 當(dāng)前整個系統(tǒng)的總業(yè)務(wù)流速率為B Mbps，業(yè)務(wù)流的IP包長度為L bits，定義業(yè)務(wù)流分 發(fā)決策為S = [SiJ]NXM, Sij為各業(yè)務(wù)子流的速率與總業(yè)務(wù)流速率之比，N為終端設(shè)備的數(shù)
權(quán)利要求
1.一種用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合下的業(yè)務(wù)流分發(fā)系統(tǒng)，其包括布置于無線接入網(wǎng)(1，2，...， M)中的無線資源管理RRM設(shè)備(11，12，...，1M)、布置于核心網(wǎng)(CN)中并與所述RRM設(shè)備 (11，12，...，1M)通信連接的聯(lián)合無線資源管理CRRM設(shè)備(21)、以及與所述RRM設(shè)備(11， 12，...，1M)通信連接的終端設(shè)備(31，32，...，3N)，其中，所述RRM設(shè)備(11,12, ...，1M)，用于根據(jù)所述終端設(shè)備(31,32, · · ·，3N)的網(wǎng)絡(luò)無線 環(huán)境狀態(tài)以及承載的業(yè)務(wù)子流大小，分析本網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)子流的端到端傳輸時延丟包 率，并將分析結(jié)果發(fā)送給所述CRRM設(shè)備(21)，以及將從所述CRRM設(shè)備(21)接收的業(yè)務(wù)子 流發(fā)送給所述終端設(shè)備(31，32，· · ·，3N)；所述CRRM設(shè)備(21)，用于根據(jù)業(yè)務(wù)子流端到端時延丟包分析結(jié)果以及所述終端設(shè)備 (31,32, ...，3N)接入能力的約束條件，將一個業(yè)務(wù)分成多個業(yè)務(wù)子流，并將所述多個業(yè)務(wù) 子流發(fā)送給所述RRM設(shè)備(11，12，...，1M)；所述終端設(shè)備(31，32，...，3N)，用于根據(jù)底層信息，評估網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境狀態(tài)，并將網(wǎng)絡(luò) 無線環(huán)境狀態(tài)發(fā)送給所述RRM設(shè)備(11，12，...，1M)，并且用于根據(jù)目的地址處理各業(yè)務(wù)子 流。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述RRM設(shè)備(11，12，...，1M)包括RRM設(shè)備信息收發(fā)單元(111，121，...，1M1)，用于與所述終端設(shè)備(31，32，...，3N) 交互信息，并用于向制定業(yè)務(wù)流分發(fā)決策的所述CRRM設(shè)備(21)發(fā)送所述RRM設(shè)備(11， 12，...，1M)中傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)子流的端到端時延丟包率分析結(jié)果；網(wǎng)絡(luò)分析單元(112，122，...，1M2)，根據(jù)所述終端設(shè)備(31，32，. . .，3N)的網(wǎng)絡(luò)無線環(huán) 境狀態(tài)以及承載的業(yè)務(wù)子流大小，分析所述RRM設(shè)備(11，12，...，1M)中傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)子流的 端到端傳輸時延丟包率，并將分析結(jié)果發(fā)送給所述RRM設(shè)備信息收發(fā)單元(111，121，...， 1M1)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述CRRM設(shè)備(21)包括CRRM設(shè)備信息收發(fā)單元(211)，用于與所述RRM設(shè)備(11，12，. . .，1M)交互信息，接收 來自所述RRM設(shè)備(11，12，...，1M)的業(yè)務(wù)子流端到端時延丟包率分析結(jié)果，并用于向所述 RRM設(shè)備(11，12，...，1M)發(fā)送業(yè)務(wù)流分發(fā)決策；決策調(diào)整單元(212)，根據(jù)所述業(yè)務(wù)子流端到端時延丟包率分析結(jié)果以及所述終端設(shè) 備(31，32，...，3N)接入能力來調(diào)整業(yè)務(wù)流分發(fā)決策，并將經(jīng)調(diào)整的業(yè)務(wù)流分發(fā)決策發(fā)送 給所述CRRM設(shè)備信息收發(fā)單元(211)和所述業(yè)務(wù)流控制單元(213)；業(yè)務(wù)流控制單元(213)，根據(jù)所述經(jīng)調(diào)整的業(yè)務(wù)流分發(fā)決策將一個業(yè)務(wù)分成多個業(yè)務(wù) 子流，并對各業(yè)務(wù)子流進(jìn)行IP封裝，在數(shù)據(jù)包前添加轉(zhuǎn)發(fā)地址和目的地址，并將封裝的業(yè) 務(wù)子流通過所述RRM設(shè)備(11，12，...，1M)發(fā)送給所述終端設(shè)備(31，32，. . .，3N)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述終端設(shè)備(31，32，.. .，3N)包括信息監(jiān)測單元(311，321，...，3附)，用于根據(jù)底層信息，評估網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境狀態(tài)，并將 網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境狀態(tài)發(fā)送給所述RRM設(shè)備(11，12，...，1M)；業(yè)務(wù)子流處理單元(312，322，...，3N2)，用于根據(jù)目的地址處理各業(yè)務(wù)子流若目的 地址跟本終端設(shè)備地址不一致，則將業(yè)務(wù)子流轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的目標(biāo)終端設(shè)備。
5.如權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述底層信息包括鏈路層的信干噪比 SINR和/或物理層的調(diào)制編碼方式，所述網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境狀態(tài)包括網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸速率和/或包出錯率。
6.一種用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合下的業(yè)務(wù)流分發(fā)方法，包括收集底層信息，并評估網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀態(tài)；根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀態(tài)信息以及業(yè)務(wù)流分發(fā)決策分析網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)子流的端到端時 延丟包率；根據(jù)所述業(yè)務(wù)子流的端到端時延丟包率分析結(jié)果以及終端設(shè)備接入能力的約束條件， 調(diào)整所述業(yè)務(wù)流分發(fā)決策；根據(jù)經(jīng)調(diào)整的業(yè)務(wù)流分發(fā)決策將一個業(yè)務(wù)分成多個業(yè)務(wù)子流；根據(jù)目的地址處理所述多個業(yè)務(wù)子流若目的地址跟接收到業(yè)務(wù)子流的終端設(shè)備地址 不一致，則將該業(yè)務(wù)子流轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的目標(biāo)終端設(shè)備。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述分析網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)子流的端到端時延丟包率 包括基于用戶業(yè)務(wù)流和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶卣鳎橄缶W(wǎng)絡(luò)傳輸過程的隊列模型，根據(jù)排隊論定 理以及聚合終端群的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，分析計算各業(yè)務(wù)子流的端到端傳輸時延，當(dāng)業(yè)務(wù)子流的端 到端傳輸時延大于用戶請求的多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用允許的最大時延時，系統(tǒng)認(rèn)為業(yè)務(wù)流超時丟 包，在用戶業(yè)務(wù)流的整個傳輸過程中，系統(tǒng)統(tǒng)計分析各業(yè)務(wù)子流的端到端時延丟包率。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，調(diào)整所述業(yè)務(wù)流分發(fā)決策的具體方法包括定 義整個系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)，最佳的業(yè)務(wù)流分發(fā)決策為最小化/最大化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，各 業(yè)務(wù)子流之間相互影響，不能保證各業(yè)務(wù)子流處于穩(wěn)定狀態(tài)，采用迭代學(xué)習(xí)法進(jìn)行求解次 優(yōu)解，進(jìn)而得到各業(yè)務(wù)子流的端到端時延丟包率，業(yè)務(wù)子流端到端時延丟包率較小，則其相 應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通路性能較好，業(yè)務(wù)流分發(fā)決策的更新原則為網(wǎng)絡(luò)通路性能越好，其承載的業(yè)務(wù) 子流越大，反之亦然，如果業(yè)務(wù)流分發(fā)決策能有效提高系統(tǒng)整體性能，就更新調(diào)整得到新的 業(yè)務(wù)流分發(fā)決策。
9.如權(quán)利要求6 8任一項(xiàng)所述的方法，還包括對所述多個業(yè)務(wù)子流進(jìn)行IP封裝，在 數(shù)據(jù)包前添加轉(zhuǎn)發(fā)地址和目的地址，并根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)地址將封裝的業(yè)務(wù)子流分別通過不同網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送給終端設(shè)備的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，對所述多個業(yè)務(wù)子流進(jìn)行IP封裝包括以下步驟對于直接發(fā)送至目標(biāo)終端設(shè)備的業(yè)務(wù)子流，在封裝時，將轉(zhuǎn)發(fā)地址和目的地址設(shè)置為目標(biāo)終端設(shè)備IP地址；對于發(fā)送至轉(zhuǎn)發(fā)終端設(shè)備的業(yè)務(wù)子流，在封裝時，將轉(zhuǎn)發(fā)地址設(shè)置為轉(zhuǎn)發(fā)終端設(shè)備IP 地址，將目的地址設(shè)置為目標(biāo)終端設(shè)備IP地址。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合下的業(yè)務(wù)流分發(fā)的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括布置于無線接入網(wǎng)(1，2，...，M)中的無線資源管理RRM設(shè)備(11，12，...，1M)、布置于核心網(wǎng)(CN)中的聯(lián)合無線資源管理CRRM設(shè)備(21)、以及終端設(shè)備(31，32，...，3N)，該方法考慮各網(wǎng)絡(luò)無線環(huán)境變化情況，從平均端到端時延丟包和系統(tǒng)整體資源優(yōu)化利用的角度出發(fā)，通過協(xié)調(diào)各網(wǎng)絡(luò)及終端間的資源，在平均端到端時延丟包最小化的前提下求解優(yōu)化系統(tǒng)性能的業(yè)務(wù)流分發(fā)決策，兼顧考慮終端設(shè)備的功率有限的前提下，降低整個系統(tǒng)平均端到端時延丟包率，提高用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)滿意度。
文檔編號H04W28/06GK102098135SQ201110053329
公開日2011年6月15日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者孫雷, 張平, 王燦如, 田輝, 苗杰 申請人:北京郵電大學(xué)