[發明專利]一種阻塞率約束下的基于業務優先級的群組切換方法

在審

• 申請號: 201410294808.5
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104066138A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 潘甦;劉浩;張磊
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W36/22
• 分類號: H04W36/22
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種多業務存在的場景中群組切換的方法，屬于計算機無線異構網絡中垂直切換技術領域。

背景技術

隨著各種無線接入技術的蓬勃發展，無線通信網絡已呈現出異構共存的格局。在異構網絡中的用戶面臨的一個基本問題就是網絡選擇，也就是如何選擇滿足用戶需求的最佳網絡。用戶進行網絡選擇時，往往只是選擇對自己來說最佳的網絡，若是在用戶密集的環境中，大量用戶同時進行網絡選擇，那么就有可能出現大量用戶集中選擇同一個網絡的情況，這種情況下該網絡的資源就有可能被耗盡，從而造成網絡擁塞乃至整個無線網絡系統的性能受損。

在無線異構網絡中，特別是在用戶密集的區域，大量用戶發生群組切換的情況很普遍，如圖1所示。在群組切換的場景中，大量用戶聚集在一處同時進行網絡選擇，對于其中的每個用戶而言，按某種準則(為研究方便起見，本發明中使用網絡的可用帶寬作為網絡選取準則)選擇的最優網絡是相同的。當大量用戶切換到同一個網絡后，會造成該網絡的負載加重甚至造成網絡擁塞，同時網絡性能也會因此受到嚴重影響，這時用戶會發現當時選擇的網絡并不是最優的。造成這一問題的原因在于群組切換環境下單個用戶進行網絡選擇時無法獲知其他用戶的選擇情況。

普遍解決方法是：為了解決群組切換中網絡擁塞的問題，為同時到來的用戶分配不同的時延，從而用戶可以在不同的時隙上進行切換，那么用戶就不會切換到同一個網絡，即用戶的選擇會得到進一步的優化。

上述方法的不足是：雖然這個方案可以避免大量用戶同時切換的情況，但是在切換過程中，只是考慮了單一業務的場景，沒有對不同業務種類的用戶進行區分。當網絡中存在不同種類的業務時，該方案仍是將不同種類業務當作同種業務進行處理，因此對于不同業務種類的用戶不能得到較好的性能，同時也不能保證重要的實時性業務優先得到切換。而本發明能夠很好地解決上面的問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種能夠有效地解決多業務場景時群組切換帶來的網絡擁塞問題的方法，同時考慮群組切換中多業務的情況，不同業務種類的用戶可以獲得不同的優先級，從而可以保證重要性的實時性業務優先得到切換。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明提供一種阻塞率約束下的基于業務優先級的群組切換方法，該方法首先將網絡中的群組切換用戶按業務種類進行區分，同時為各個種類的用戶分配以不同的優先級，從而形成優先級隊列，用戶按優先級隊列依次進行切換。當用戶處在同一個優先級時，構建阻塞率函數，通過限制當前阻塞率在給定阻塞率約束之下，從而確定當前時隙可以進行切換的用戶數目。確定了允許切換的用戶數目之后，在當前時刻只讓這些用戶進行切換，從而可以有效地避免網絡擁塞問題。

本發明采用的基于業務優先級的群組切換方法能為不同業務提供不同等級的服務，對于實時性要求較高的業務，比如交互的音頻視頻流，則對它們設定比較高的優先級來保證這些業務流對時延和帶寬的要求，而對于那些對延時要求不高的業務，則將其優先級設置較低。由于高優先級隊列中的業務優先得到服務，所以它們的時延就比較小，吞吐量也相對較大。

方法流程：

步驟1：對用戶分類，生成優先級隊列

(1)對異構網絡中的群組切換用戶的情況進行分析，對網絡中的用戶按業務種類的不同進行分類，同時為不同業務種類的用戶分配以不同的優先級，從而形成優先級隊列，生成過程如圖2所示；

(2)生成優先級隊列后，用戶按優先級隊列依次進行切換。首先選擇最高優先級的隊列進行切換，當最高優先級的隊列為空時，再選擇次高優先級的隊列，若次高優先級的隊列為空時，再選擇更低優先級的隊列，依此類推。

步驟2：用戶選擇網絡概率的確定

(1)本發明假設用戶在進行網絡選擇時，是根據網絡的可用帶寬進行選擇的，那么在網絡可用帶寬一定的情況下，所有用戶選擇某個網絡的概率是相等的，因此當網絡可用帶寬確定時就可以得出每個用戶選擇網絡的概率；

(2)對于處在同一優先級的用戶，確定一部分用戶選擇某一網絡的概率。由于每個用戶選擇某一個網絡的概率是相等的，同時每個用戶之間的選擇是相互獨立的，因此用戶選擇網絡的事件服從二項分布，可以使用二項分布的相關結論進行計算。

步驟3：切換阻塞率的定義

(1)在切換過程中，不同業務種類的用戶有著不同的帶寬需求。處在同一優先級的用戶就是相同業務種類的用戶，有著相同的帶寬要求。如果在某一時隙上要求切換到某一網絡的用戶帶寬需求大于該網絡的可用帶寬，就會造成該網絡阻塞，因此可以得到該網絡出現阻塞的概率；