專利名稱：無線泛在異構網絡資源優化方法
技術領域：
本發明屬于移動通信技術領域，具體指的是無線泛在異構網絡資源優化方法。
背景技術：
無線泛在網絡是不同的網絡技術相互融合，以實現任何時間、地點、任何人和物之間通信為目標的網絡。異構網絡融合實現了各種無線通信網絡之間互聯互通、數據無縫連接以及對用戶的透明化，繼而滿足用戶日益增長的無線需求，為用戶帶來前所未有的業務體驗，近年來引起了廣泛關注。然而，由于無線頻譜資源的寶貴性，在保證用戶QoE的條件下如何分配資源成為了異構網絡融合后急需解決的問題。資源優化是指有限帶寬的條件下充分利用網絡中現有頻譜資源，在網絡話務量分布不均勻、信道特性因信道衰弱和干擾而起伏變化等情況下，靈活分配和動態調整無線傳輸部分和網絡的可用資源，在充分利用資源情況下各個網絡均能最大化其數據傳輸能力，為無線用戶終端提供業務質量保障。無線 異構網絡與單一網絡相比，網絡交互更加頻繁，資源利用也更加復雜，這就需要設計有效的規模化無線資源管理機制，能夠同時滿足服務提供者和消費者需求。目前常用的幾種資源優化方法分為以下幾類聯合無線資源管理、動態頻譜分配和博弈論方法。聯合資源管理集中研究無線網絡接入控制策略。動態頻譜分配方式該方法根據不同的接入網在不同時刻對于頻譜利用情況的差異性，將空閑頻譜按需動態分配。博弈論將多用戶決策建模，分析博弈過程中博弈主體行為的相互影響，采取最優網絡策略。然而，這些方法均未考慮到信道傳輸過程中損耗對于無線資源的利用率，有可能導致所分配信道無法滿足業務QoS需要。
發明內容
本發明針對上述問題，提出無線泛在異構網絡資源優化方法，該方法是基于信道狀況變化的無線資源分配博弈論方法，以WLAN和蜂窩網為模型，采用博弈論方法對于異構網絡無線資源進行優化分配，同時充分考慮信道變化對于終端吞吐量的影響，根據信道變化情況實時為不同終端分配帶寬，以保障不同設備吞吐量公平。為達到以上目的，本發明采用的技術方案如下無線泛在異構網絡資源優化方法，所述方法根據信道變化狀況，隨時為不同終端提供相應帶寬，以實現保證網絡接入公平性的同時最大化帶寬利用率，采用非合作博弈論方法和拉格朗日算子法求解；所述資源優化方法步驟如下步驟A，設定博弈主體、策略空間和效用函數；設定WLAN和蜂窩網絡的可分配帶寬為博弈主體，分別為xw、Y。；ffLAN和蜂窩網絡中的終端設備分為四類，類別標號分別為1，2，3，4 :WLAN中多模終端按照業務分為完成實時性業務和非實時性業務終端，數目分別為N1, N2，類別標號分別為1，2，WLAN向數目為N1, N2的兩類移動終端提供帶寬資源，WLAN之外蜂窩網中分別完成實時性業務和非實時性業務的終端數目為N3, N4,類別號分別為3，4，蜂窩網向所有四類移動終端提供帶寬資源；則WLAN的策略空間為，蜂 窩網絡的策略空間為忑二{(〕υ2，>’3，九)唭中，
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X1, X2是WLAN為1，2兩類終端所分配的帶寬，Y1, y2, y3, y4分別是蜂窩網為所有四類終端所分配的帶寬，Bw, Bc分別為WLAN總帶寬和蜂窩網總帶寬；WLAN負責為類別標號1，2的多模終端分配帶寬，為終端分配的帶寬和終端吞吐量之間滿足香農定理，則每個終端所用帶寬獲得吞吐量為K = B；； Iog211+^) = Ii;: [log,(I + k,)]其中，iC為WLAN中第i類設備的吞吐量，巧為WLAN為第i類設備分配的帶寬，Sw為WLAN中信號強度，Nw為WLAN中噪聲強度，kw為WLAN信道增益指數；同理，蜂窩網絡為所有四類終端分配帶寬，每類終端所用帶寬所獲得吞吐量為Ryc3 = K loK1 + = 'K [log:(I + K)_
C其中R為蜂窩網中第j類設備的吞吐量B力蜂窩網為第j類設備分配的帶寬，S。為蜂窩網中信號強度，Nc為蜂窩網中噪聲強度，k。為蜂窩網信道增益指數；設WLAN效用函數為Uw，則CZw = ￡「,..(/)淇中，Uji)為第i類設備的效用函數，i
1=1
=1，2 ;設蜂窩網中網絡效用函數為U。，且R = %(./)，l(j)為第j類設備的效用函數，
./=1
j=l, 2,3,4；則WLAN效用函數表示為
Rx^ -4. R v'/f1'/V - + !I、:
Uja'N' ln(c叫丄*/);) +ln( 11 ' ^-a,N, Iii(丄 V)
N'N'N2N2蜂窩網效用函數表示為
/λ'ι -L R)''I χιi Ue=HiNl ln( ^ ·、. *^)-O1N11n(-^-*ht) + a2N2 ln( c *h2)-a2N2 \n(^-*b2)+OiN, In(亡 A) + :. .,' In(亡*62)
^ N3N4其中，^b1為兩個常數，代表實時性業務權重指數，a2，b2同樣為兩個常數，代表非實時性業務權重指數；將業務實現時間分為η個時隙，第k個時隙長度為Atk ;在每個時隙對帶寬進行分
配以達到最大化系統效用函數，從而實現整體帶寬最優化利用；公式表示為
權利要求
1.無線泛在異構網絡資源優化方法，所述方法根據信道變化狀況，隨時為不同終端提供相應帶寬，以實現保證網絡接入公平性的同時最大化帶寬利用率，采用非合作博弈論方法和拉格朗日算子法求解；所述資源優化方法步驟如下 步驟A，設定博弈主體、策略空間和效用函數； WLAN和蜂窩網絡中的終端設備分為四類，類別標號分別為I，2，3，4 :WLAN中多模終端按照業務分為完成實時性業務和非實時性業務終端，數目分別為N1, N2,類別標號分別為1，2，WLAN向數目為N”N2的兩類移動終端提供帶寬資源，WLAN之外蜂窩網中分別完成實時性業務和非實時性業務的終端數目為N3, N4,類別號分別為3，4，蜂窩網向所有四類移動終端提供帶寬資源； 設定WLAN和蜂窩網絡的可分配帶寬為博弈主體，分別為XW、Y。；WLAN 的策略空間為
全文摘要
本發明提出了無線泛在異構網絡資源優化方法，所述方法通過構建異構網絡資源優化模型，采用非合作博弈論方法進行信道分配，對于各類終端設備建立效用函數，之后利用拉格朗日算子法將異構網絡資源優化公式分解，分別求解各個網絡的吞吐量優化方法，最后根據吞吐量與帶寬關系得出應分配的帶寬數目；所述方法根據信道變化狀況，隨時為不同終端提供相應帶寬，以保證網絡接入公平性的同時最大化帶寬利用率，在充分考慮信道變化的前提下，最優化不同終端帶寬分配，實現了異構網絡無線資源最優化利用。
文檔編號H04W24/02GK102984736SQ20121054402
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者張暉, 趙遠林, 楊龍祥, 朱洪波 申請人:南京郵電大學