專利名稱：異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)下的動態(tài)資源分配方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，涉及一種無線通信動態(tài)資源分配方法，尤其涉及適用于多種無線接入系統(tǒng)共存的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)下的動態(tài)資源分配方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)無線資源管理的目標(biāo)是在有限帶寬的條件下，為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無線用戶終端提供業(yè)務(wù)質(zhì)量保障，其基本出發(fā)點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)話務(wù)量分布不均勻、信道特性因信道衰弱和干擾而起伏變化等情況下，靈活分配和動態(tài)調(diào)整無線傳輸部分和網(wǎng)絡(luò)的可用資源，最大程度地提高無線頻譜利用率，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞和保持盡可能小的信令負(fù)荷。傳統(tǒng)意義上的無線資源管理包括接入允許控制、切換、負(fù)載均衡、分組調(diào)度、功率控制、信道分配等。而聯(lián)合無線資源管理則是一組網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)制的集合。它能夠支持智能的呼叫和會話接納控制，業(yè)務(wù)、功率的分布式處理，從而實現(xiàn)無線資源的優(yōu)化使用和達(dá)到系統(tǒng)容量最大化的目標(biāo)。可見，聯(lián)合無線資源管理的機(jī)制同時應(yīng)用多種接入技術(shù)，此時需要可重配置或者多模終端的支持。當(dāng)前，對支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合無線資源管理的研究已經(jīng)吸引了廣泛的關(guān)注。這種聯(lián)合無線資源管理方法旨在提高高速率的實時業(yè)務(wù)和所有的非實時業(yè)務(wù)的系統(tǒng)利用率。主要體現(xiàn)在提高容量，在相同數(shù)量的小區(qū)覆蓋情況下(這些小區(qū)可能采用不同無線接入技術(shù))，增加聯(lián)合無線資源管理算法控制以后明顯提高了可服務(wù)的用戶數(shù)；QoS明顯改善，對于實時業(yè)務(wù)而言，在呼叫控制和切換過程中，通過對多種接入網(wǎng)絡(luò)的選擇來達(dá)到負(fù)載均衡， 以降低阻塞率和掉話率；對于非實時業(yè)務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)選擇進(jìn)行分流，以降低業(yè)務(wù)時延以提高系統(tǒng)的平均吞吐量。然而，當(dāng)前支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合無線資源管理中所采用的無線資源分配算法大多屬于半靜態(tài)算法，存在調(diào)度精度不高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了適用于由下一代移動通信系統(tǒng)及無線局域網(wǎng)等構(gòu)成的無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的無線資源分配算法。根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)下的動態(tài)資源分配方法。 該方法包括參數(shù)獲取步驟，周期性地獲取異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中各接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息；請求接收步驟，接收由所述異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中各接入網(wǎng)發(fā)來的數(shù)據(jù)請求；適配因子確定步驟，根據(jù)所獲取的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息確定各待分配數(shù)據(jù)包與各接入網(wǎng)之間的無線網(wǎng)絡(luò)適配因子；聯(lián)動分配步驟，針對一業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中多個待分配數(shù)據(jù)包，根據(jù)使得全部前k+Ι個待分配數(shù)據(jù)包的效應(yīng)函數(shù)F的值最大時第k個待分配數(shù)據(jù)包所應(yīng)分配至的接入網(wǎng)，來確定第k個待分配數(shù)據(jù)包所要分配至的RAT，k為自然數(shù)，其中，所述效應(yīng)函數(shù)是關(guān)于所述無線網(wǎng)絡(luò)適配因子和各個待分配數(shù)據(jù)包在接入網(wǎng)間的切換代價的函數(shù)，使得效應(yīng)函數(shù)值越大，則取得該效應(yīng)函數(shù)值時的分配方案越佳。根據(jù)本發(fā)明的又一方面的動態(tài)資源分配方法，其中，所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息包括接入網(wǎng)的負(fù)載因子和Qos因子。根據(jù)本發(fā)明的又一方面的動態(tài)資源分配方法，其中，所述適配因子確定步驟中，使得Zrat-=α?！?PQrat-其中，RATi表示第i個接入網(wǎng)，Za^表示所述業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與RATi之間的無線網(wǎng)絡(luò)適配因子，表示RATi的負(fù)載因子，ρ·'表示RATi的QoS因子，α和β均為權(quán)重值，且滿足 α +β = 1。根據(jù)本發(fā)明的又一方面的動態(tài)資源分配方法，其中，當(dāng)在所述請求接收步驟中接收到數(shù)據(jù)請求時，觸發(fā)所述適配因子確定步驟和所述聯(lián)動分配步驟的操作；以及忽略在所述適配因子確定步驟和所述聯(lián)動分配步驟的操作期間所述請求接收步驟接收到的數(shù)據(jù)請求。根據(jù)本發(fā)明的又一方面的動態(tài)資源分配方法，其中，將所述評價函數(shù)F表示為F(P1, P2, ···, Pk) = μ S(P1, P2, Pn)+vQ(Pi; P2, ···, Pn) +G(P1, P2, ...，Pk)，其中，S(P1;P2，…，Pn)是用于綜合評價待分配數(shù)據(jù)包P1, P2，…，Pn的傳輸速度的函數(shù)，以P1, P2,…，Pn中各個待分配數(shù)據(jù)包分配至相應(yīng)接入網(wǎng)時的各個傳輸速度來表示；Q(P1, P2,…，Pk)是用于綜合評價待分配數(shù)據(jù)包P1, P2,…，Pk與所分配至的接入網(wǎng)之間適配程度的函數(shù)，以各待分配數(shù)據(jù)包P1, P2,…，Pk分別與所要分配至的接入網(wǎng)絡(luò)之間的各個適配因子表示；G(P1, P2,…，Pk)是用于綜合評價傳輸待分配數(shù)據(jù)包P1, P2,…，Pn時所進(jìn)行的切換代價的函數(shù)；以及μ，ν表示權(quán)重值。根據(jù)本發(fā)明的又一方面的動態(tài)資源分配方法，其中，在執(zhí)行所述聯(lián)動分配步驟時， 還統(tǒng)計在所述前k+Ι個待分配數(shù)據(jù)包的效應(yīng)函數(shù)F的值時要被分配至RATi的待分配數(shù)據(jù)包個數(shù)M=，并判斷是否存在使得滿足M= 的i，如果存在，則所述聯(lián)動分配步驟為所述前k+Ι個待分配數(shù)據(jù)包進(jìn)行分配，其中i = 1,2,...，m，<^表示針對RATi的在所述聯(lián)運(yùn)分配步驟的一次分配中最多能分配的待分配數(shù)據(jù)包的個數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面的動態(tài)資源分配方法，其中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定時間和RATi的傳輸速度& ；來確定Ci,。根據(jù)本發(fā)明的又一方面的動態(tài)資源分配方法，其中，所述聯(lián)動分配步驟通過如下步驟來確定所述業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中多個待分配數(shù)據(jù)包要被分配至的接入網(wǎng)步驟1 分別計算第一個待分配數(shù)據(jù)包P1在選擇RAT1, RAT2, ···，RATm時的效用函數(shù)值，分別以Fi[l]，F(xiàn)2[l]， Fm[l]表示，且使得k = 2，其中，RATi表示第i個接入網(wǎng)，i = 1，2，...，m，m表示接入網(wǎng)總數(shù)；步驟2:分別計算待分配數(shù)據(jù)包1\在選擇RAT1, RAT2, ...，RATm時，傳輸Pk的效用函數(shù)值f^k], f2[k], ... , fm[k]；步驟3 針對每個RATi,分別確定在為Pk分配RATi時、傳輸P1,
P2,…，Ph，Pk的效用函數(shù)值FiGO，巧= ^Sp^k“1] + f^ + 8^ ,max表示取最大
值，并以Ii (k-Ι)表示當(dāng)為Pk分配RATi時P1, P2,…，Pk^ Pk的效用函數(shù)值為FiGO時的j
的值，亦即，z狀_1]=，·x(巧步驟4 使得k = k+Ι，如果對于i =1，2，. . . m均滿足gG < nZl，則回到步驟2，反之，進(jìn)入步驟5 ；步驟5 比較針對待分配數(shù)據(jù)包Ph算得的總效用函數(shù)值FJk-I]，F(xiàn)Jk-I]，. · ·，F(xiàn)Jk-I]，確定P1, P2,…，Pk^1的最優(yōu)總效用函數(shù)值FR-1]以及Ph WRAT分配結(jié)果，使得
權(quán)利要求
1.一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)下的動態(tài)資源分配方法，其特征在于，包括參數(shù)獲取步驟，周期性地獲取異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中各接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息； 請求接收步驟，接收由所述異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中各接入網(wǎng)發(fā)來的數(shù)據(jù)請求； 適配因子確定步驟，根據(jù)所獲取的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息確定各待分配數(shù)據(jù)包與各接入網(wǎng)之間的無線網(wǎng)絡(luò)適配因子；聯(lián)動分配步驟，針對一業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中多個待分配數(shù)據(jù)包，根據(jù)使得全部前k+Ι個待分配數(shù)據(jù)包的效應(yīng)函數(shù)F的值最大時第k個待分配數(shù)據(jù)包所應(yīng)分配至的接入網(wǎng)，來確定第k個待分配數(shù)據(jù)包所要分配至的接入網(wǎng)，k為自然數(shù)，其中，所述效應(yīng)函數(shù)是關(guān)于所述無線網(wǎng)絡(luò)適配因子和各個待分配數(shù)據(jù)包在接入網(wǎng)間的切換代價的函數(shù)，使得效應(yīng)函數(shù)值越大，則取得該效應(yīng)函數(shù)值時的分配方案越佳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息包括接入網(wǎng)的負(fù)載因子和Qos因子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于， 所述適配因子確定步驟中，使得Zrat^ = aL^'+ PQ^'其中，RATi表示第i個接入網(wǎng)，Za^表示所述業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與RATi之間的無線網(wǎng)絡(luò)適配因子，表示RATi的負(fù)載因子，表示RATi WQoS因子，α和β均為權(quán)重值，且滿足α+β =1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)在所述請求接收步驟中接收到數(shù)據(jù)請求時，觸發(fā)所述適配因子確定步驟和所述聯(lián)動分配步驟的操作；以及忽略在所述適配因子確定步驟和所述聯(lián)動分配步驟的操作期間所述請求接收步驟接收到的數(shù)據(jù)請求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述評價函數(shù)F表示為F(P1, P2, -,Pk) = μ S(P1, P2, -,Pn) +vQ(Pi;P2, -,Pn)+G(P1, P2, -,Pk), 其中，S(P1; P2,…，Pn)是用于綜合評價待分配數(shù)據(jù)包P1, P2,…，PnW傳輸速度的函數(shù)，以P1, P2,…，Pn中各個待分配數(shù)據(jù)包分配至相應(yīng)接入網(wǎng)時的各個傳輸速度來表示；Q(P1, P2,…，Pk)是用于綜合評價待分配數(shù)據(jù)包P1, P2，…，Pk與所分配至的接入網(wǎng)之間適配程度的函數(shù)，以各待分配數(shù)據(jù)包P1, P2,…，Pk分別與所要分配至的接入網(wǎng)絡(luò)之間的各個適配因子表示；G(P1, P2,…，Pk)是用于綜合評價傳輸待分配數(shù)據(jù)包P1, P2,…，Pn時所進(jìn)行的切換代價的函數(shù)；以及μ，ν表示權(quán)重值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，在執(zhí)行所述聯(lián)動分配步驟時，還統(tǒng)計在所述前k+Ι個待分配數(shù)據(jù)包的效應(yīng)函數(shù)F的值時要被分配至RATi的待分配數(shù)據(jù)包個數(shù)，并判斷是否存在使得滿足巧蕓《站勺i，如果存在，則所述聯(lián)動分配步驟為所述前k+Ι個待分配數(shù)據(jù)包進(jìn)行分配，其中i = l,2,...，m，<^表示針對RATi的在所述聯(lián)運(yùn)分配步驟的一次分配中最多能分配的待分配數(shù)據(jù)包的個數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定時間和RATi的傳輸速度Sm 來確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述聯(lián)動分配步驟通過如下步驟來確定所述業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中多個待分配數(shù)據(jù)包要被分配至的接入網(wǎng)步驟1 分別計算第一個待分配數(shù)據(jù)包P1在選擇RAT1, RAT2,...，RATm時的效用函數(shù)值， 分別以&[1]，&[1]，...，？ 1[1]表示，且使得k = 2，其中，RATi表示第i個接入網(wǎng)，i = 1， 2，. . .，m，m表示接入網(wǎng)總數(shù)；步驟2 分別計算待分配數(shù)據(jù)包Pk在選擇RAT1, RAT2, ...，RATm時，傳輸Pk的效用函數(shù)值 fUk]，fJk]，···，fjk]；步驟3 針對每個RATi,分別確定在為Pk分配RATi時、傳輸P1, P2,…，Pk^1, Pk的效用函數(shù)值^⑴，巧⑷二^^岡伙-1] + ·/^] + ^；⑷)，maX表示取最大值，并以Mk-I)表示當(dāng)為Pk分配RATi時P1, P2,…，Pk^1, Pk的效用函數(shù)值為FiGO時的j的值，亦即， h[眾—1] = arg max(Fj[k-l] + /^] + gi][k])；j=l,2,...,m步驟4 使得k = k+1，如果對于i = 1，2，. . . m均滿足Ci, < ηΖΤι，則回到步驟2，反之， 進(jìn)入步驟5 ；步驟5 比較針對待分配數(shù)據(jù)包Ph算得的總效用函數(shù)值Fjk-1]，F(xiàn)jk-1]，...， FJk-ILaSPpP2, ...，Ρη的最優(yōu)總效用函數(shù)值FDc-I]以及Ph的RAT分配結(jié)果，使得 F[k-\]= max Ft[k-\]F[k-1] = max i=1,2...,mFiIk-I]l[k-1] = arg maxi=1,2...,m FiIk-I]其中，Uk-1]表示為Ph分配的接入網(wǎng)；步驟6 依次為待分配數(shù)據(jù)包Ρ^，Pk+2，…，P1分配序號為luk-jk-l-l]，Iltl] [k-1-2],... IimLI]的接入網(wǎng)。
9.一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)下的動態(tài)資源分配裝置，其特征在于，包括 參數(shù)獲取模塊，其周期性地獲取異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中各接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息； 請求接收模塊，其接收由所述異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中各接入網(wǎng)發(fā)來的數(shù)據(jù)請求；適配因子確定模塊，其根據(jù)所獲取的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息確定各待分配數(shù)據(jù)包與各接入網(wǎng)之間的無線網(wǎng)絡(luò)適配因子；其聯(lián)動分配模塊，針對一業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中多個待分配數(shù)據(jù)包，根據(jù)使得全部前k+Ι個待分配數(shù)據(jù)包的效應(yīng)函數(shù)F的值最大時第k個待分配數(shù)據(jù)包所應(yīng)分配至的接入網(wǎng)，來確定第k 個待分配數(shù)據(jù)包所要分配至的接入網(wǎng)，k為自然數(shù)，其中，所述效應(yīng)函數(shù)是關(guān)于所述無線網(wǎng)絡(luò)適配因子和各個待分配數(shù)據(jù)包在接入網(wǎng)間的切換代價的函數(shù)，使得效應(yīng)函數(shù)值越大，則取得該效應(yīng)函數(shù)值時的分配方案越佳。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，將所述評價函數(shù)F表示為F(P1, P2, -,Pk) = μ S(P1, P2, -,Pn) +vQ(Pi;P2, -,Pn)+G(P1, P2, -,Pk), 其中，S(P1; P2,…，Pn)是用于綜合評價待分配數(shù)據(jù)包P1, P2,…，PnW傳輸速度的函數(shù)，以P1, P2,…，Pn中各個待分配數(shù)據(jù)包分配至相應(yīng)接入網(wǎng)時的各個傳輸速度來表示；Q(P1, P2,…，Pk)是用于綜合評價待分配數(shù)據(jù)包P1, P2，…，Pk與所分配至的接入網(wǎng)之間適配程度的函數(shù)，以各待分配數(shù)據(jù)包P1, P2,…，Pk分別與所要分配至的接入網(wǎng)絡(luò)之間的各個適配因子表示；G(P1, P2,…，Pk)是用于綜合評價傳輸待分配數(shù)據(jù)包P1, P2,…，Pn時所進(jìn)行的切換代價的函數(shù)；以及μ，ν表示權(quán)重值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)下的動態(tài)資源分配方法及其裝置。所述方法包括周期性地獲取異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中各接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息；接收由所述異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中各接入網(wǎng)發(fā)來的數(shù)據(jù)請求；根據(jù)所獲取的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息確定各待分配數(shù)據(jù)包與各接入網(wǎng)之間的無線網(wǎng)絡(luò)適配因子；針對一業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中多個要分配的數(shù)據(jù)包，根據(jù)使得全部前k+1個數(shù)據(jù)的效應(yīng)函數(shù)的值最大時第k個數(shù)據(jù)所應(yīng)分配至的接入網(wǎng)，來確定第k-1個數(shù)據(jù)所要分配至的接入網(wǎng)，其中，k為自然數(shù)。本發(fā)明綜合考慮了不同無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能差異以及動態(tài)負(fù)載情況，實現(xiàn)了接入網(wǎng)間的無線資源的動態(tài)聯(lián)合調(diào)度，因此能夠提高調(diào)度精度，從而提高無線資源利用率。
文檔編號H04W72/04GK102281637SQ20111021999
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者彭木根, 李勇, 王文博, 紀(jì)曉東, 靳浩, 黃宇 申請人:北京郵電大學(xué)