[發明專利]一種基于拍賣算法均衡基站負載的方法

有效

• 申請號: 201410586285.1
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104469847B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 王煒;趙巍;吳小兵
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 戴朝榮

技術領域

本發明公開了一種基于拍賣算法均衡基站負載的方法，涉及網絡和通訊技術領域。

背景技術

微基站技術是近年來迅速發展起來的一種網絡接入技術。隨著3G、4G網絡的迅猛發展，以及移動網絡寬帶化的趨勢，越來越多用戶選擇通過移動設備接入網絡。為滿足用戶日益增長的需求，改善熱點小區用戶的通信質量，減輕宏蜂窩(Macrocell)的負載壓力，多種微基站應運而生。典型的微基站包括Wi-Fi、飛蜂窩(Femtocell)、微蜂窩(MicroCell)等。

由于微基站在使用過程中，不可避免地會出現用戶分布不均的情況。用戶希望連接至距離自己近的微基站，或連接至數據傳輸速率更高的微基站。由于用戶的利己性連接方式，由此而造成某些個體微基站的負載達到閾值，通信質量急劇下降，新用戶無法接入臨近的微基站，只能通過宏蜂窩接入網絡，嚴重影響用戶服務質量(QoS)；而在同時，另一些微基站負載較輕，卻因為周邊用戶已就近接入重負載基站，而無法為更多的用戶提供服務。因此造成微基站負載不均的現象。微基站負載不均，一方面會增加宏蜂窩的負擔，加重運營商的基礎建設投入。另一方面，網絡中的微基站資源沒有得到有效利用。因此，對于區域內由多個微基站組成的系統，整體資源利用率有待通過全局的優化方式提高。

目前，對于微基站負載均衡的方法有多種解決方案。

例如，在劉翔、張明昊公布的，申請公布號為CN103384392A的發明專利中提到的一種Wi-Fi基站負載均衡的方法，步驟如圖1所示：

S101)新用戶向Wi-Fi基站請求接入。

S102)Wi-Fi基站在收到用戶請求后首先判斷自身是否已過負荷，如果未過負荷則執行S107)步驟允許用戶接入。否則繼續執行S103)步驟。

S103)過負荷的Wi-Fi基站向鄰居基站發送負載均衡請求。

S104)收到負載均衡請求的鄰居基站將自身負載通過負載均衡請求響應反饋給請求的Wi-Fi基站。

S105)Wi-Fi基站收到鄰居節點的反饋信息后，選擇負載最小的鄰居節點，并將被選擇的節點的參數發送給用戶。

S106)用戶根據反饋的被選擇節點信息，接入相應節點

通過以上流程可以發現現有技術存在以下的缺陷：

因用戶的接入次序不同，產生的網絡連接拓撲結構也有所不同，從而產生的優化效果有很大隨機性。假設如圖2場景，某地區存在用戶A(204)和用戶B(205)，微基站A(202)和微基站B(203)。用戶B處在微基站A的覆蓋范圍，用戶A處在微基站A和微基站B的覆蓋范圍。假設用戶A率先接入微基站A后，微基站A達到閾值。此時用戶B申請接入微基站A則無法接入，只能接入宏蜂窩(201)。

此外，上述方法相對比于貪婪接入方法，某些微基站雖然避免了突破閾值，但負載仍然過高，而另一些微基站負載較低，雖然解決了某些用戶無法接入微基站而只能使用宏蜂窩的問題，但仍然存在微基站負載不均，區域內整體微基站群利用率低，整體吞吐量仍有很大的提升空間。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的缺陷，提供一種基于拍賣算法均衡基站負載的方法，在接入控制過程的每一步均考慮負載均衡，從而避免了負載分配不合理現象。通過拍賣的方法，拍賣虛擬微基站。拍賣過程充分考慮到了用戶個體對目標微基站的依賴性，分布式地實現負載均衡。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于拍賣算法均衡基站負載的方法，在包含復數個基站的場景中，用戶接入基站時，將單個基站虛擬切分為若干虛擬基站,通過比例公平算法進行資源分配；

通過拍賣的方法實現無線設備與基站連接的接入控制，每個基站廣播其定價最低的虛擬基站的報價，用戶根據到其相鄰基站的通信鏈路質量出價，基站根據用戶的出價情況，選擇出價最高的用戶與虛擬基站進行匹配。

作為本發明的進一步優選方案，按照基站覆蓋范圍內的用戶數量，將基站劃分為對應數量的虛擬基站，進而將無線設備與基站連接的接入控制問題轉化為二部圖匹配問題進行處理，再結合拍賣方法，其過程具體如下：

步驟一、將單個基站切分為復數個虛擬基站，設定每個虛擬基站的初始報價；

步驟二、用戶測量自身到周邊相鄰基站的通信速率；

步驟三、單次拍賣開始時，每個基站廣播其所擁有的虛擬基站中價格最低的定價；

步驟四、用戶根據基站的報價，計算對應于每個基站的收益，并從中選取出收益最高和次高的兩個基站；