專利名稱：一種基于多播的網絡數據預推送方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于多播的網絡數據預推送方法，屬于無線網絡數據傳輸技術領域。
背景技術：
隨著智能手機，手持移動終端數目的增加，未來移動通信網絡數據流量將會大幅度增長，而其中絕大部分的數據流量將來自于web瀏覽及網絡視頻類業(yè)務。為了在有限的物理資源下，滿足高速增長的業(yè)務需求，未來的無線移動通信系統(tǒng)必須具有更高的傳輸速率，更高的頻譜利用率，更低的能耗。在傳統(tǒng)的無線數據傳輸中，有網絡業(yè)務需求的終端獲得服務的一般流程如下:1.終端讀取網絡系統(tǒng)信息及隨機接入資源2.終端隨機接入，并在隨機接入競爭失敗時重新發(fā)起3.同網絡基站建立連接4.網絡根據當前負載及鄰小區(qū)干擾狀況進行無線資源分配5.終端同網絡進行上下行數據傳輸6.終端同網絡釋 放連接，完成業(yè)務數據的傳輸據統(tǒng)計分析顯示，不同用戶對于網絡業(yè)務的需求具有一定的相關性，某些熱點的網絡資源可能被不同用戶所需求。這種相關性同業(yè)務的內容，用戶的上網的行為特征，資源創(chuàng)建的時間，用戶地點分布等屬性均有一定的聯(lián)系。在傳統(tǒng)的網絡業(yè)務傳輸流程中，并沒有考慮網絡服務的相關性，不同的用戶請求需要分別按照上述步驟各自建立網絡連接，獨立的進行業(yè)務的傳輸，因此具有相同的內容的業(yè)務，可能被多次重復傳輸，造成物理資源的浪費。

發(fā)明內容
為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的是提出一種基于多播的網絡數據預推送方法，能夠利用網絡業(yè)務的相關性特性，根據之前積累的用戶對網絡使用習慣的先驗概率函數和當前用戶的信道狀態(tài)，充分利用物理資源，提高傳輸效率，降低功耗。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術方案:一種基于多播的網絡數據預推送方法，在網絡側積累其覆蓋內終端的用戶行為數據，當某一用戶終端請求網絡數據時，網絡側根據該積累數據以及該次請求的業(yè)務內容，如果判斷出覆蓋內其余終端對于此項業(yè)務內容的需求概率大于預先設定的值，則使用多播的方式預推送數據，在向當前用戶發(fā)送數據的同時，完成多個終端未來的業(yè)務需求。當一個用戶終端請求網絡數據時，先根據請求的內容搜索預推送數據緩存，尋找是否已經在之前某時刻已經通過預推送的方式接收到了此次請求的數據內容，如果沒有收至IJ，或者該終端需要更新并接收新的數據，該用戶終端生成上行數據，將自己的業(yè)務請求的信息放入上行消息中，并附著一個標志是否需要接收新數據的Flag標記位；用戶終端同網絡側建立鏈接后，發(fā)送請求數據，網絡側檢測請求內容，用戶終端ID，利用請求內容更新業(yè)務熱度數據庫，根據用戶行為更新用戶行為數據庫，檢測Flag標記位，若此用戶終端不需要請求新的數據，則此次會話結束，斷開網絡連接；若此用戶終端需要進行新的數據發(fā)送時，網絡側再進行覆蓋內其余終端對于此項業(yè)務內容的需求概率計算。其中網絡側對覆蓋內其余終端對于此項業(yè)務內容的需求概率Pue通過如下公式計算:Pue=P (UE I UE_ID, UE_P0S, TASK_CLASS, TASK_TIME, TASK_LIFE…)其中，UE_ID表示用戶，UE_P0S表示用戶位置，TASK_CLASS表示業(yè)務類型，TASK_TIME表示業(yè)務發(fā)起時間，TASK_LIFE表示業(yè)務生命，省略號表示附加屬性。網絡側根據業(yè)務內容，以及請求業(yè)務終端所在小區(qū)和鄰小區(qū)覆蓋下其它終端用戶習慣，信道狀態(tài)，計算出小區(qū)調度策略及終端調度策略，根據信道狀態(tài)計算出調制編碼策略，推算出使用本方法優(yōu)化后的發(fā)送期望速率Rmax，不使用本方法的單播發(fā)送速率Rsingle,以及使用本方法后的收益Rmax/Rsingle:若網絡使用多播的方式所獲得的預測收益小于預先設定的期望收益時，使用傳統(tǒng)單播的方式發(fā)送數據；若網絡側預測使用多播方式預推送數據獲得收益大于預先設定的最小期望收益時，則使用多播預推送的方式發(fā)送數據。根據所述優(yōu)化策略，選擇調度參與多播推送的備選小區(qū)和在這些小區(qū)中的備選終端，由核心網向備選小區(qū)發(fā)送多播推送通知，通知各備選小區(qū)覆蓋內參與多播推送的備選終端ID，物理資源分配情況，調制編碼方式，由各個備選小區(qū)各自調度小區(qū)覆蓋范圍內的備選終。 由于網絡側覆蓋內終端可能處于不同狀態(tài)，因此針對它們的狀態(tài)分為以下情況進行調度:a)對于處在連接態(tài)(connected),激活狀態(tài)/連續(xù)接收狀態(tài)(active)的終端，由于其持續(xù)監(jiān)聽控制信道消息，因此可以直接在控制信道上通知下行數據到來，下行數據物理資源位置，調制編碼策略等信息，并保持connected_active狀態(tài)；b)對于處在連接態(tài)，非連續(xù)接收狀態(tài)的終端，由于終端只有在其非連續(xù)監(jiān)聽周期到來時才讀取控制信道，因此網絡側在各個終端的非連續(xù)監(jiān)聽周期到來時，在終端的控制信道發(fā)送調度信息，激活終端，使其進入connected_active狀態(tài)；c)對于處在空閑狀態(tài)的終端，需要網絡側首先對終端，發(fā)起尋呼，觸發(fā)終端建立連接，在終端初始連接建立完成后，終端直接進入connected_active狀態(tài)。當全部參加多播預推送數據的終端進入connected_active狀態(tài)后,各個終端連續(xù)監(jiān)聽自己的控制信道，網絡側在控制信道中發(fā)送多播數據的物理資源位置，調制編碼方式，各個終端接收控制信令后，開始在網絡側指定的物理資源位置接收數據。根據終端QoS需求，網絡側決定終端進行HARQ和數據重傳時機，數據發(fā)送完畢后，此次網絡數據多播預推送完成，中斷連接。本發(fā)明基于多播的網絡數據預推送方法，利用網絡數據業(yè)務的相關性，每當一個終端請求網絡數據時，網絡側根據以往積累的用戶行為數據，該次請求的業(yè)務內容，決策出當前業(yè)務是否適用于多播推送。結合當前網絡負載狀況，小區(qū)覆蓋內其余終端信道狀態(tài)，網絡側調度合適的小區(qū)及終端，使用多播的方式預推送數據。當一個終端成功使用了預推送數據，它會為網絡側提供一個反饋，用以優(yōu)化用戶行為分析。本發(fā)明中的多播推送方式，充分的利用了在網絡中數據傳輸的冗余性，將可能被多個用戶使用到的數據，在其第一次被請求時通過多播的方式發(fā)送給的對該業(yè)務有相似需求的其它終端，通過一次業(yè)務傳輸資源的消耗，完成多個終端未來的業(yè)務需求。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)網絡數據業(yè)務中，部分熱點業(yè)務被重復傳輸的缺點，在不影響發(fā)起業(yè)務請求的終端服務的條件下，提高了系統(tǒng)資源利用率。


圖1為本發(fā)明中用戶行為數據庫更新及業(yè)務需求概率計算流程框圖。圖2為本發(fā)明提出的基于多播的網絡數據預推送方法流程框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步描述。本發(fā)明提出的基于多播的網絡數據預推送方法，其流程框圖如圖1所示，包括以下步驟:(I)當一個支持網絡數據預推送的終端有網絡數據請求時，根據請求的內容搜索預推送數據緩存，尋找是否已經在之前某時刻已經通過預推送的方式接收到了此次請求的數據內容。(2)請求業(yè)務的終端生成上行數據，將自己的業(yè)務請求的信息放入上行消息中。根據此次請求的業(yè)務數據是否已經通過預推送的方式成功接收，或者該終端需要更新數據，由終端決策是否需要接收新的數據，將決策結果在上行消息中附著一個Flag標記位，標志終端是否需要接收新數據。(3)終端同網絡側建立鏈接，`網絡側接收用戶業(yè)務請求。由于不同用戶對于業(yè)務的需求具有相關性，這種相關性同用戶(UE_ID)，用戶位置(UE_P0S)，業(yè)務類型(TASK_CLASS)，業(yè)務發(fā)起時間(TASKJIME)，該業(yè)務生命(TASK_LIFE)以及其它可能屬性相關，因此用戶對于業(yè)務的需求概率是與這些屬性相關的條件概率:Pue=P (UE I UE_ID, UE_P0S, TASK_CLASS, TASK_TIME, TASK_LIFE…)對于接收到的業(yè)務請求，網絡側可以通過該公式計算出其它用戶對于該業(yè)務的需求，從而判斷其它用戶對于此項業(yè)務需求的可能性。步驟3的具體操作流程如下:a)網絡側接收用戶業(yè)務請求。b)分析業(yè)務中的時間，位置信息等屬性，為計算其它用戶對此項業(yè)務的需求情況，需要將本次業(yè)務信息中的屬性進行離散化。首次業(yè)務發(fā)起的時間將作為該業(yè)務時間屬性(TASK_TIME)的起始點，后面相同的業(yè)務均需要以此作為自己的時間屬性。對于時間信息，可以根據實際情況精確到不同的時間等級，如將不同的日期作為不同的時間屬性或者將每天分為幾個時間段作為業(yè)務發(fā)起的時間屬性。對于業(yè)務的生命時長(TASK_LIFE)，即計算當前時間(CUR_TASK_HME)，同起始時間的時間間隔:TASK_LIFE=CUR_TASK_HME-TASK_ ΜΕ，并根據需要對其進行離散化，例如:3天以內，3天-6天…。對于業(yè)務的區(qū)域屬性(UE_P0S)，可以按照用戶發(fā)起業(yè)務時的物理坐標作為劃分依據，或者以所在小區(qū)作為劃分依據，為了降低計算量，可以合并一個或若干個地區(qū)將其視作相同地區(qū)。對于業(yè)務類型(TASK_CLASS)，根據業(yè)務實際情況進行分類，如體育類，娛樂類等分類方式。通過分析此次業(yè)務的請求信息，獲得本次業(yè)務的屬性集:S={UE_ID，UE_P0S，TASK_CLASS，TASK_TIME, TASK_LIFE…}。c)網絡側檢測Flag標記位，若該次業(yè)務需要發(fā)起新的數據傳輸則進入步驟d)，否則進入步驟e)d)計算該小區(qū)及鄰小區(qū)對于該次業(yè)務的需求概率:Pue=P (UE I UE_ID, UE_P0S, TASK_CLASS, TASK_TIME, TASK_LIFE…)具體計算方法如下:
權利要求
1.一種基于多播的網絡數據預推送方法，其特征在于，在網絡側積累其覆蓋內終端的用戶行為數據，當某一用戶終端請求網絡數據時，網絡側根據該積累數據以及該次請求的業(yè)務內容，如果判斷出覆蓋內其余終端對于此項業(yè)務內容的需求概率大于預先設定的值，則使用多播的方式預推送數據，在向當前用戶發(fā)送數據的同時，完成多個終端未來的業(yè)務需求。
2.根據權利要求1所述基于多播的網絡數據預推送方法，其特征在于，當一個用戶終端請求網絡數據時，先根據請求的內容搜索預推送數據緩存，尋找是否已經在之前某時刻已經通過預推送的方式接收到了此次請求的數據內容，如果沒有收到，或者該終端需要更新并接收新的數據，該用戶終端生成上行數據，將自己的業(yè)務請求的信息放入上行消息中，并附著一個標志是否需要接收新數據的Flag標記位；用戶終端同網絡側建立鏈接后，發(fā)送請求數據，網絡側檢測請求內容，用戶終端ID，利用請求內容更新業(yè)務熱度數據庫，根據用戶行為更新用戶行為數據庫，檢測Flag標記位，若此用戶終端不需要請求新的數據，則此次會話結束，斷開網絡連接；若此用戶終端需要進行新的數據發(fā)送時，網絡側再進行覆蓋內其余終端對于此項業(yè)務內容的需求概率計算。
3.根據權利要求1或2所述基于多播的網絡數據預推送方法，其特征在于，網絡側對覆蓋內其余終端對于此項業(yè)務內容的需求概率Pue通過如下公式計算: Pue=P (UE I UE_ID, UE_POS, TASK_CLASS, TASK_TIME, TASK_LIFE…) 其中，UE_ID表示用戶，UE_POS表示用戶位置，TASK_CLASS表示業(yè)務類型，TASK_TIME表示業(yè)務發(fā)起時間，TASK_LIFE表示業(yè)務生命，省略號表示附加屬性。
4.根據權利要求2所述基于多播的網絡數據預推送方法，其特征在于，網絡側根據業(yè)務內容，以及請求業(yè)務終端所在小區(qū)和鄰小區(qū)覆蓋下其它終端用戶習慣，信道狀態(tài)，計算出小區(qū)調度策略及終端調度策略，根據信道狀態(tài)計算出調制編碼策略，推算出使用本方法優(yōu)化后的發(fā)送期望速率Rmax，不使用本方法的單播發(fā)送速率Rsingle，以及使用本方發(fā)后的收益 Rmax/Rsingle: 若網絡使用多播的方式所獲得的預測收益小于預先設定的期望收益時，使用傳統(tǒng)單播的方式發(fā)送數據； 若網絡側預測使用多播方式預推送數據獲得收益大于預先設定的最小期望收益時，則使用多播預推送的方式發(fā)送數據。
5.根據權利要求4所述基于多播的網絡數據預推送方法，其特征在于，根據所述優(yōu)化策略，選擇調度參與多播推送的備選小區(qū)和在這些小區(qū)中的備選終端，由核心網向備選小區(qū)發(fā)送多播推送通知，通知各備選小區(qū)覆蓋內參與多播推送的備選終端ID，物理資源分配情況，調制編碼方式，由各個備選小區(qū)各自調度小區(qū)覆蓋范圍內的備選終端。
6.根據權利要求4所述基于多播的網絡數據預推送方法，其特征在于，由于網絡側覆蓋內終端可能處于不同狀態(tài)，因此針對它們的狀態(tài)分為以下情況進行調度: a)對于處在連接態(tài)(connected),激活狀態(tài)/連續(xù)接收狀態(tài)(active)的終端，由于其持續(xù)監(jiān)聽控制信道消息，因此可以直接在控制信道上通知下行數據到來，下行數據物理資源位置，調制編碼策略等信息，并保持connected_active狀態(tài)； b)對于處在連接態(tài)，非連續(xù)接收狀態(tài)的終端，由于終端只有在其非連續(xù)監(jiān)聽周期到來時才讀取控制信道，因此網絡側在各個終端的非連續(xù)監(jiān)聽周期到來時，在終端的控制信道發(fā)送調度信息，激活終端，使其進入connected_active狀態(tài)； c)對于處在空閑狀態(tài)的終端，需要網絡側首先對終端，發(fā)起尋呼，觸發(fā)終端建立連接，在終端初始連接建立完成后，終端直接進入connected_active狀態(tài)。
7.根據權利要求6所述基于多播的網絡數據預推送方法，其特征在于，當全部參加多播預推送數據的終端進入connected_active狀態(tài)后,各個終端連續(xù)監(jiān)聽自己的控制信道，網絡側在控制信道中發(fā)送多播數據的物理資源位置，調制編碼方式，各個終端接收控制信令后，開始在網絡側指定的物理資源位置接收數據。
8.根據權利要求6所述基于多播的網絡數據預推送方法，其特征在于，根據終端QoS需求，網絡側決定終端進行HARQ和數據重傳時機，數據發(fā)送完畢后，此次網絡數據多播預推送完成，中斷 連接。
全文摘要
本發(fā)明基于組播的網絡數據預推送傳輸方法，屬于無線網絡數據傳輸技術領域，在無線網絡數據傳輸中，當有一個用戶請求網絡數據時，通過對該業(yè)務請求的分析及當前的網絡的信道狀態(tài)，由基站決定是否對其覆蓋范圍內及鄰小區(qū)內有相似網絡使用習慣的用戶使用多播的方式預推送該業(yè)務，通過對之前積累的用戶對網絡使用習慣的先驗概率函數，當前用戶的信道狀態(tài)，計算出參與多播預推送的備選用戶方案，多小區(qū)協(xié)同傳輸方案，調制編碼方案，計算出使用多播方式可以獲得的期望收益，并與傳統(tǒng)單播方式比較，若獲得收益比大于設置的閾值，則使用本方法進行推送，否則使用傳統(tǒng)方式推送，本方法能夠有效調高無線頻譜利用率，能量利用率，從整體上優(yōu)化網絡傳輸性能。
文檔編號H04W72/12GK103249006SQ201310154258
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權日2013年4月28日
發(fā)明者鐘曉峰, 劉明錄, 周世東, 趙明, 王京 申請人:清華大學