[發(fā)明專利]一種LTE網(wǎng)絡(luò)中基于聯(lián)盟博弈的WiFi卸載方法

有效

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• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109600774B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱琦;孫麟;朱洪波;楊龍祥
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W72/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

本發(fā)明公開了一種LTE網(wǎng)絡(luò)中基于聯(lián)盟博弈的WiFi卸載方法，首先定義了綜合考慮用戶通信速率、花費和時延的用戶公平性效用函數(shù)，構(gòu)造了包含兩類聯(lián)盟的聯(lián)盟博弈模型，制定了同時提高用戶個體效用和系統(tǒng)總效用的聯(lián)盟轉(zhuǎn)移準(zhǔn)則，提出了聯(lián)盟內(nèi)保證系統(tǒng)資源的充分利用的信道分配方案，以使系統(tǒng)總效用最大化。本發(fā)明提出的基于聯(lián)盟博弈的WiFi卸載方法在系統(tǒng)總效用、平均速率滿意度、用戶花費均優(yōu)于傳統(tǒng)的WiFi卸載方法，具備極好的市場應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用在LTE網(wǎng)絡(luò)中的基于聯(lián)盟博弈的WiFi卸載方法。

背景技術(shù)

隨著智能設(shè)備的激增，移動數(shù)據(jù)流量正以前所未有的速度迅速增長，這種現(xiàn)象被稱為數(shù)據(jù)流量爆炸。由于無線接入技術(shù)的發(fā)展，蜂窩網(wǎng)絡(luò)能夠高速率傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，且因為蜂窩網(wǎng)絡(luò)存在移動性優(yōu)勢，應(yīng)用和流量逐漸從傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)遷移到無線網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)Ciscovisual network index預(yù)測，從2016年至2021年，全球移動數(shù)據(jù)流量將以47％的復(fù)合年增長率增長，到2021年達(dá)到每月49艾字節(jié)。事實上，正如思科所預(yù)測的那樣，不僅智能手機(jī)和平板電腦的數(shù)量越來越多，而且新興的機(jī)器對機(jī)器(M2M)模塊也加劇了數(shù)據(jù)流量爆炸問題。移動數(shù)據(jù)流量的增長主要來自智能手機(jī)，而視頻和音頻數(shù)據(jù)將占總流量的三分之二以上。這就對蜂窩網(wǎng)絡(luò)的有限容量造成了前所未有的壓力，并最終降低用戶的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。

面對數(shù)據(jù)流量爆炸性增長的問題，一種方案是將蜂窩網(wǎng)絡(luò)升級到下一代高級網(wǎng)絡(luò)來增加容量，例如長期演進(jìn)(LTE)、LTE-Advanced(LTE-A)、WiMAX release2(IEEE802.16m)。另外一種方案則是增加蜂窩基站的個數(shù)并且縮小小區(qū)的半徑來增加網(wǎng)絡(luò)容量。然而，簡單地增加蜂窩網(wǎng)絡(luò)容量并不總是經(jīng)濟(jì)的，即使在第四代(4G)網(wǎng)絡(luò)中，由于用戶對視頻等多媒體應(yīng)用的需求快速增長，帶寬資源仍然不足。不僅如此，這些解決方案需要昂貴的資本支出(CAPEX)和運營支出(OPEX)。而5G中異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合漸漸成為主流，為了解決LTE頻譜資源短缺的問題，人們提出了一系列蜂窩網(wǎng)絡(luò)和WiFi的協(xié)作技術(shù)，例如授權(quán)輔助接入(licensed-assisted access)，LTE-WiFi聚合(LTE-WiFi aggregation)以及WiFi卸載(WiFioffloading)等。

WiFi卸載技術(shù)可以將部分蜂窩網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載轉(zhuǎn)移到WiFi網(wǎng)絡(luò)之中，以解決授權(quán)頻段擁擠的問題，實現(xiàn)負(fù)載均衡和未授權(quán)頻譜資源的充分利用。WiFi卸載正在成為運營商的一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，以適應(yīng)移動數(shù)據(jù)流量的巨大增長，因為安裝新的WiFi接入點(AP)要比升級蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備便宜得多。此外，由于WiFi接入點目前已經(jīng)被運營商和用戶廣泛部署，WiFi卸載被視為用于解決數(shù)據(jù)流量爆炸，授權(quán)頻段資源緊缺問題的可行方案。

傳統(tǒng)的基于接收信號強(qiáng)度的WiFi卸載方法由于其忽略了時延、花費等用戶會看重的屬性，從而影響到了用戶服務(wù)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對傳統(tǒng)LTE網(wǎng)絡(luò)中WiFi卸載方法存在的信道資源利用不充分、場景考慮不全面等不足之處，提供了一種性能優(yōu)越、復(fù)雜度低、考慮公平性的基于聯(lián)盟博弈的WiFi卸載方法。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種LTE網(wǎng)絡(luò)中基于聯(lián)盟博弈的WiFi卸載方法，包括如下步驟：

1)構(gòu)建聯(lián)盟博弈模型，基于定義的聯(lián)盟博弈模型建立初始聯(lián)盟結(jié)構(gòu)CS₀；

2)定義用戶UE_i效用和系統(tǒng)的總效用；

3)基于定義的系統(tǒng)效用函數(shù)生成初始狀態(tài)下的資源塊分配矩陣B；

4)計算系統(tǒng)初始狀態(tài)下的總效用U_total(0)；

5)令迭代次數(shù)t＝1；