專利名稱：基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)及其管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)及其管理方 法，可用于認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
近些年，通信技術(shù)來得到了迅猛發(fā)展，層出不窮的無線通信系統(tǒng)為用戶提供了 異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括無線個(gè)域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)，公眾移動(dòng)通信網(wǎng)，衛(wèi)星網(wǎng) 絡(luò)，以及Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。眾多的網(wǎng)絡(luò)交差覆蓋、共同覆蓋，各個(gè)運(yùn)營商 都希望自己的效益最大化，這也就帶來了一個(gè)必須解決的問題“各個(gè)運(yùn)營商如何分配資 源，并根據(jù)分配的資源如何滿足用戶所要求的QoS，從而使自己的效益最大化”。文獻(xiàn)“A Noncooperative Game-Theoretic Framework for RadioResource Management in 4G Heterogeneous Wireless Access Networks”中提出了一種基于非合作博弈論的資源分配 方法，該方法中的網(wǎng)絡(luò)級(jí)，通過求解非合作博弈論的納什均衡解，可以得出使各運(yùn)營商效益 達(dá)到最大的一組分配方案；該方法中的連接級(jí)，通過求解帕累托最優(yōu)獲得滿足用戶要求的 容量預(yù)留值，進(jìn)行接納控制。文獻(xiàn)中的方法理論上可以獲得網(wǎng)絡(luò)效益的最大值，并且可以滿 足用戶的QoS指標(biāo)，但是由于現(xiàn)實(shí)中的網(wǎng)絡(luò)是不斷變化的，這種靜態(tài)的求解方法并不能根 據(jù)網(wǎng)絡(luò)的變化而做出相應(yīng)的調(diào)整，從而使網(wǎng)絡(luò)效益不能達(dá)到最大，用戶QoS也不能得到滿 足，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源 管理系統(tǒng)及其管理方法，以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化趨勢和已有的歷史條件，獲得將來一段時(shí) 間資源的使用情況的預(yù)測值，進(jìn)行資源的管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的充分的利用，使運(yùn)營商的 效益達(dá)到最大，并且滿足用戶的QoS要求。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一.術(shù)語說明RRM :Radio Resource Management，無線資源管理，RAN :Radio Access Network，無線接入網(wǎng)，Inter-RAN RRM 網(wǎng)間無線資源管理，N-RRM 網(wǎng)內(nèi)無線資源管理，L-RRM 鏈路級(jí)無線資源管理，RA Resource Allocation，資源分配，RRP =Resource Request Prediction, ^iH^^cfj^IlJ,RR =Resource Reservation，資源預(yù)留，TAM =Traffic Allocation Management,^lkAC =Admission Control，接納控制，
RMC Resource Measurement collector，資源信息測量收集器，L-RMC =Link Level RMC，連接級(jí)資源信息測量收集器，HID historic Information Database，歷史信息庫。二 .本發(fā)明的基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)參照圖1，包括網(wǎng)間無線資源管理模塊，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的上層結(jié)構(gòu)，用于完成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間資源的管理和歷史信息庫的維護(hù)，并為無線資源管理模塊提供資源管理決策信息；無線資源管理模塊，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的下層結(jié)構(gòu)，用于完成各個(gè)無線接入 網(wǎng)內(nèi)部的資源管理，并為網(wǎng)間無線資源管理模塊提供各個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境信息；所述的上層結(jié)構(gòu)，通過下層結(jié)構(gòu)提供的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息，建立和更新歷史數(shù)據(jù) 庫，并根據(jù)歷史信息庫和當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境信息對(duì)將來的業(yè)務(wù)進(jìn)行預(yù)測，獲得資源管理決策， 并將決策信息傳遞給下層結(jié)構(gòu)；所述的下層結(jié)構(gòu)通過與上層結(jié)構(gòu)的交互獲取資源管理決策 信息，并根據(jù)獲得的決策信息進(jìn)行本無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)資源的管理，構(gòu)成網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)。三.本發(fā)明的基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理方法，包括如下步驟(1)資源分配模塊獲取歷史信息庫模塊提供的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息，根據(jù)獲得的這些信 息，資源分配模塊利用預(yù)測方法，并根據(jù)非合作博弈論對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)覆蓋區(qū)域進(jìn)行資 源的管理，使各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效益達(dá)到最大；(2)根據(jù)連接級(jí)資源信息測量收集器模塊提供的信息，資源需求預(yù)測單元利用基 于維納過程的預(yù)測方法，通過對(duì)過去切換呼叫資源的需求情況的處理，在給定性能指標(biāo)下， 獲取將來一段時(shí)間內(nèi)切換呼叫可能的資源需求情況；(3)根據(jù)資源需求預(yù)測單元提供的預(yù)測值，執(zhí)行資源預(yù)留單元進(jìn)行切換呼叫資源 的預(yù)留，從而保證切換呼叫的掉話率滿足指標(biāo)要求；(4)當(dāng)用戶到來時(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)分配管理單元和資源預(yù)留模塊的執(zhí)行情況，進(jìn)行接納 控制；(5)將用戶資源信息提供給連接級(jí)資源信息測量收集器模塊；(6)資源信息測量收集器模塊匯集連接級(jí)資源信息測量收集器單元的信息，并將 獲得的信息提供給歷史信息庫，由歷史信息庫進(jìn)行信息的處理和歷史信息庫的更新。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，由于引入網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)和網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn) 知環(huán)，使網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化。2.本發(fā)明由于其網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)利用預(yù)測方法和非合作博弈論，使網(wǎng)間資源管理可 以根據(jù)歷史信息庫和網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀態(tài)，動(dòng)態(tài)地調(diào)整資源管理策略，從而使各個(gè)運(yùn)營商效益 最大化。3.本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)級(jí)資源管理模塊引入網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)，使網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)用戶歷史業(yè) 務(wù)的需求情況，對(duì)將來用戶業(yè)務(wù)進(jìn)行預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果動(dòng)態(tài)的調(diào)整預(yù)留資源，使網(wǎng)絡(luò)資 源得到充分的利用，并且保證切換呼叫滿足給定的QoS要求。


圖1為本發(fā)明基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理管理方法步驟圖3為本發(fā)明的仿真場景；圖4為本發(fā)明加入網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)與沒有加入網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)仿真新呼叫阻塞率比 較圖；圖5為本發(fā)明加入網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)與沒有加入網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)仿真切換呼叫阻塞率 比較圖；圖6為本發(fā)明加入網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)與沒有加入網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)仿真區(qū)域三新呼叫阻 塞率比較圖；圖7為本發(fā)明加入網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)與沒有加入網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)仿真各個(gè)區(qū)域呼叫阻 塞率平均值比較圖；圖8為本發(fā)明加入網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)與沒有加入網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)仿真各個(gè)區(qū)域呼叫阻
塞率標(biāo)準(zhǔn)差比較圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1，本發(fā)明基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)包括，網(wǎng)間無線資源管理模塊 和無線資源管理模塊，該網(wǎng)間無線資源管理模塊完成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間資源的管理和歷史信息庫 的維護(hù)，并為無線資源管理模塊提供資源管理決策信息，而無線資源管理模塊完成各個(gè)無 線接入網(wǎng)內(nèi)部的資源管理，并為網(wǎng)間無線資源管理模塊提供各個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境信息。所述的網(wǎng)間資源管理模塊，包括HIB子模塊和RA子模塊，該HIB子模塊收集、存儲(chǔ) 和處理來自各個(gè)不同無線接入網(wǎng)的環(huán)境信息，周期性的更新歷史信息庫，為RA子模塊提供 所需的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息；該RA子模塊通過HIB子模塊提供的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息對(duì)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)進(jìn)行 預(yù)測，并利用非合作博弈論建立方程，通過求解納什均衡解來獲得資源管理策略，并將所生 成的策略信息傳遞給無線資源管理模塊。所述的無線資源管理模塊，包括N-RRM子模塊、L-RRM子模塊和RMC子模塊，該 N-RRM子模塊用于完成無線接入網(wǎng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)級(jí)的資源管理，根據(jù)資源分配子模塊提供的 資源管理決策信息和鏈路級(jí)無線資源管理子模塊提供的用戶業(yè)務(wù)信息，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的預(yù) 測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行切換呼叫資源的預(yù)留，并將執(zhí)行結(jié)果傳遞給L-RRM子模塊；L-RRM 子模塊完成無線接入網(wǎng)內(nèi)部鏈路級(jí)的資源管理，根據(jù)網(wǎng)內(nèi)無線資源管理子模塊提供的切換 呼叫資源預(yù)留信息進(jìn)行用戶的接納控制，為網(wǎng)內(nèi)無線資源管理子模塊提供必要的用戶業(yè)務(wù) 信息，同時(shí)將這些信息傳遞給RMC子模塊；RMC子模塊將L-RRM子模塊傳遞的信息進(jìn)行收 集、存儲(chǔ)、處理無線接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息，并將這些網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息傳遞給歷史信息庫；所述的N-RRM子模塊，包括RRP單元和RR單元，該RRP單元根據(jù)L-RRM子模塊提供的用戶業(yè)務(wù)信息和給定的指標(biāo)完成對(duì)用戶業(yè)務(wù)的預(yù)測，并將預(yù)測的結(jié)果信息傳遞給RR單 元；RR單元根據(jù)傳遞的預(yù)測結(jié)果信息進(jìn)行資源的預(yù)留，將資源預(yù)留信息傳遞給L-RRM子模 塊；所述的L-RRM子模塊，包括TAM單元、AC單元和L-RMC單元，該AC單元根據(jù)N-RRM 子模塊傳遞的資源預(yù)留信息和TAM單元的輸出，進(jìn)行接納控制；L-RMC單元完成鏈路級(jí)網(wǎng)絡(luò) 業(yè)務(wù)信息的收集、存儲(chǔ)和處理，并將這些信息傳遞給RMC子模塊。所述的TAM單元負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的分配管理，該單元輸出業(yè)務(wù)分流和業(yè)務(wù)不分流兩種策 略，并將所輸出的策略信息傳遞給AC單元，由AC單元根據(jù)所得策略進(jìn)行接納控制。
所述的業(yè)務(wù)不分流策略，當(dāng)用戶到達(dá)時(shí)，判斷當(dāng)前覆蓋區(qū)域是否有網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立 提供用戶所需的資源，如果條件成立則接納，否則用戶不被接納。所述的業(yè)務(wù)分流策略，當(dāng)用戶到達(dá)時(shí)，首先判斷當(dāng)前覆蓋區(qū)域是否有網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú) 立提供用戶所需的資源，如果條件成立則接納，否則，判斷所在區(qū)域的所有可用網(wǎng)絡(luò)共同提 供的資源是否滿足用戶的資源需求，如果條件成立則接納，否則用戶不被接納。
參照圖2，本發(fā)明基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理管理方法，包括步驟如下步驟1 獲網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息，對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)覆蓋區(qū)域進(jìn)行資源管理。la) RA子模塊通過RMC子模塊提供的網(wǎng)絡(luò)資源使用情況和HID提供的歷史記錄信 息，通過預(yù)測算法，預(yù)測出將來一段時(shí)間內(nèi)各個(gè)區(qū)域的用戶數(shù)目N1, N2, N3, N4, N5。lb) RA子模塊根據(jù)預(yù)測得到的各個(gè)區(qū)域的用戶個(gè)數(shù)，根據(jù)非合作博弈論利用效應(yīng) 函數(shù)分別得到WMAN Network的效益函數(shù)UwmanOv Cj)和Cellular Network的效益函數(shù) Ueell Oni, Cj),即Uwman(m,,Cj)^ 對(duì)風(fēng) log(a+(N2 log(a-N2 log(aHNi log(a Bn+^C _ ]og(a Bn+B -c2))
N3N3+(^4 log( - ^4 log( ^))HN5 log(a 屯+^C—N log(a Δι±ΔιΖ￡ ))]
N5N5
q YYlYYiUcell(m,,c ) = log(a 2 2) — N2 log(a
N1N1
, , Bn+B.-c2+m3. .. , . Bn +Bcx +m3+(Ni log(a』2^jl) — N3 log(a J1L))
NiNiHN4 log(a ^i) - N4 log(a
/ΛΓ . , Bl2+Bc2-c4+m5. .T . . Bn +Bcl+m5+(N5 log(a——L) - N5 log(a』~-f--))
N5N5其中=UiJran)表示網(wǎng)絡(luò)i為連接χ提供帶寬b所獲得的效益，w, α是一個(gè)常量用 來控制效應(yīng)函數(shù)；Bm表示W(wǎng)MAN總的資源，Bcl和8。2分別表示Celll和Cell2總的資源，Hii
表示W(wǎng)MAN為小區(qū)i分配的資源，且ΣΙ7"/ =Bm^i表示cellular為小區(qū)i分配的資源，且
c2+c3 = Bcl，c4+c5 = Bc2 ；為了使網(wǎng)絡(luò)的效益達(dá)到最大值，將效益函數(shù)UwmanOv Cj)分別對(duì)自變量m2、m3、m4和 Hl5求偏導(dǎo)，將效益函數(shù)Urell Ov Cj)分別對(duì)自變量(32和C4求偏導(dǎo)，令所得偏導(dǎo)數(shù)等于零，可 得如下六個(gè)偏微分方程
Γ η dUm,,cj) η---— = 0,
om2<formula>formula see original document page 8</formula>
將以上所述方程化簡，可得對(duì)應(yīng)的如下六個(gè)化簡后的方程 <formula>formula see original document page 8</formula>lc)聯(lián)立上述六個(gè)化簡后的方程，通過求解該聯(lián)立方程組可獲得納什均衡解，得到 使各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效益達(dá)到最大的資源管理策略。步驟2 執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)，根據(jù)L-RMC模塊提供的信息，RRP模塊利用基于維納過 程的預(yù)測方法，通過對(duì)過去切換呼叫資源的需求情況來預(yù)測將來一段時(shí)間內(nèi)切換呼叫的資 源需求情況。la)利用維納過程對(duì)切換呼叫所需的資源增量進(jìn)行建模，假設(shè)R(t)為t時(shí)刻切換 呼叫所需的資源數(shù)，該方法對(duì)切換呼叫所需的資源數(shù)每隔At時(shí)間預(yù)測一次，利用基本維
納模型的變化模型，切換所需的資源增量建模為<formula>formula see original document page 8</formula>在這里μ為控 制均值的常量系數(shù)，δ為控制標(biāo)準(zhǔn)差的常量系數(shù)，α是均值為0方差為1的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布， 因此Δ R是均值為μ At，標(biāo)準(zhǔn)差為S(△t的正態(tài)分布，由<formula>formula see original document page 8</formula>得知，對(duì) 于任意時(shí)間間隔八仏AR能夠利用μ和δ直接計(jì)算出來；lb)求解上述μ和δ的估計(jì)值，假設(shè)對(duì)于任意給定的時(shí)間間隔τ，μ和δ可以 利用Δ R采樣值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差來進(jìn)行估計(jì)。設(shè)t為當(dāng)前時(shí)刻，μ τ和s(z分別是樣本值 的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，采樣時(shí)間間隔為[t，t_ τ ]，[t_ τ，t_2 τ ]，. . . [t_(k_l) τ，t_k τ ]，其中 k代表采樣點(diǎn)數(shù)，令r(t)代表R(t)在t時(shí)刻的采樣值，則在時(shí)間間隔[t-iT,t-ix-t]中 △R的樣本值為r(t-it)－r(t－it-t)，1 = 0，...1^-1，從而得出μ和δ的估計(jì)值分別為^u和^s
<formula>formula see original document page 8</formula><formula>formula see original document page 9</formula> 10確定資源預(yù)留值，由上所述，由于^^一乂仏)可知^^ 釋，！)，利
用上述的估計(jì)值〃和纟代替式中的μ和δ，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布α分 μ δoy/At
位點(diǎn)的概念，通過查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表得出滿足給定指標(biāo)的資源預(yù)留值。步驟3 根據(jù)RRP提供的預(yù)測信息，由RR模塊進(jìn)行切換呼叫資源的預(yù)留，并將資源 的預(yù)留信息傳遞給L-RRM模塊。步驟4 當(dāng)用戶到來時(shí)，根據(jù)TAM單元的輸出業(yè)務(wù)不分流和業(yè)務(wù)分流兩種策略和RR 子模塊輸出信息情況進(jìn)行接納控制，該接納控制分為兩種不同的實(shí)施情況一是對(duì)于業(yè)務(wù)不分流的情況當(dāng)用戶到達(dá)時(shí)，判斷當(dāng)前覆蓋區(qū)域是否有網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立提供用戶所需的資源，如果條件成立則接納，否則用戶不被接納。二是對(duì)于業(yè)務(wù)分流的情況當(dāng)用戶到達(dá)時(shí)，首先判斷當(dāng)前覆蓋區(qū)域是否有網(wǎng)絡(luò)可 以獨(dú)立提供用戶所需的資源，如果條件成立則接納，否則，判斷所在區(qū)域的所有可用網(wǎng)絡(luò)共 同提供的資源是否滿足用戶的資源需求，如果條件成立則接納，否則用戶不被接納。步驟5 =L-RMC模塊收集用戶所需資源信息，將這些信息傳遞給RRP模塊和RMC模 塊，由RRP單元進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)所需資源的預(yù)測，RMC子模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息的匯集、存儲(chǔ)和處 理。步驟6 :RMC模塊匯集、存儲(chǔ)和處理L-RMC模塊傳遞的信息，并將獲得的信息傳遞給 歷史信息庫HID，由歷史信息庫進(jìn)行信息的處理和更新，更新后將信息傳遞給RA子模塊，重 復(fù)步驟1至步驟6。本發(fā)明的效果可用如下仿真結(jié)果進(jìn)一步說明1.仿真場景本發(fā)明的仿真場景如圖3所示，它包括三種網(wǎng)絡(luò)覆蓋，其中WMAN Network覆蓋所 有區(qū)域，WLAN Network覆蓋3和5區(qū)域，Cellular Network覆蓋2和4區(qū)域。2.仿真內(nèi)容與結(jié)果2a)仿真網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，仿真中選取3區(qū)域進(jìn)行討論；仿真中新呼叫和切換呼叫的到達(dá)速率都是從5個(gè)/分鐘變化到13個(gè)/分鐘，呼叫 的持續(xù)時(shí)間都為5分鐘，在沒有加入網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)時(shí)為切換呼叫預(yù)留80%的系統(tǒng)資源，仿 真結(jié)果如圖4和圖5所示。該圖4和圖5中的固定資源80 %曲線對(duì)應(yīng)沒有加入網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知 環(huán)，圖4和圖5中的分流和沒有分流曲線對(duì)應(yīng)加入網(wǎng)路級(jí)認(rèn)知環(huán)。2b)仿真網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，仿真選取所有區(qū)域進(jìn)行討論；仿真中選取一天的五個(gè)時(shí)段進(jìn)行分析，每個(gè)時(shí)段總的業(yè)務(wù)量是相同的，總的用戶 到達(dá)速率都為28個(gè)/分鐘，但是在不同的時(shí)間各個(gè)小區(qū)的業(yè)務(wù)比重是動(dòng)態(tài)變化的，仿真中 將引入網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)使網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)比重的動(dòng)態(tài)變化調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)這種情況和在沒 有網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)的情況進(jìn)行比較。仿真結(jié)果如圖6、圖7和圖8所示。該圖6為區(qū)域2各個(gè) 時(shí)段新呼叫阻塞率，圖7為各個(gè)區(qū)域新呼叫阻塞率的平均值，圖8為各個(gè)區(qū)域新呼叫阻塞率的標(biāo)準(zhǔn)差。3.仿真結(jié)果分析4a)仿真網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響從圖4和圖5的仿真結(jié)果中可以看出，加入網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)后網(wǎng)絡(luò)性能的改善情況具體表現(xiàn)為，在切換呼叫阻塞率滿足給定指標(biāo)的 前提下，加入網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)后新呼叫的阻塞率明顯較低。4b)仿真網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響從圖6仿真結(jié)果中可以看出，在引入網(wǎng) 間級(jí)認(rèn)知環(huán)后區(qū)域2新呼叫阻塞率變化比較平穩(wěn)，從圖7仿真結(jié)果中可以看出，在引入網(wǎng)間 級(jí)認(rèn)知環(huán)后各個(gè)區(qū)域新呼叫的平均阻塞率較低，從圖8仿真結(jié)果中可以看出，在引入網(wǎng)間 級(jí)認(rèn)知環(huán)后各個(gè)區(qū)域新呼叫阻塞率的方差較小。
權(quán)利要求
一種基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，包括網(wǎng)間無線資源管理模塊，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的上層結(jié)構(gòu)，用于完成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間資源的管理和歷史信息庫的維護(hù)，并為無線資源管理模塊提供資源管理決策信息；無線資源管理模塊，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的下層結(jié)構(gòu)，用于完成各個(gè)無線接入網(wǎng)內(nèi)部的資源管理，并為網(wǎng)間無線資源管理模塊提供各個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境信息；所述的上層結(jié)構(gòu)，通過下層結(jié)構(gòu)提供的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息，建立和更新歷史信息數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)歷史信息庫對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行預(yù)測，獲得資源管理決策，并將決策信息傳遞給下層結(jié)構(gòu)；所述的下層結(jié)構(gòu)通過與上層結(jié)構(gòu)的交互獲取資源管理決策信息，并根據(jù)獲得的決策信息進(jìn)行本無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)資源的管理，構(gòu)成網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，其中網(wǎng)間無線資源管理模塊，包括 歷史信息庫子模塊和資源分配子模塊，該歷史信息庫子模塊根據(jù)收集來自各個(gè)不同無線接 入網(wǎng)的環(huán)境信息，周期性的更新歷史信息庫，為資源分配模塊提供所需的信息；該資源分配 子模塊根據(jù)歷史信息庫子模塊提供的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息周期性地進(jìn)行資源的合理管理，將所做 的決策通知各個(gè)無線接入網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，其中無線資源管理模塊，包括網(wǎng)內(nèi)無線資源管理子模塊，用于完成無線接入網(wǎng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)級(jí)的資源管理，根據(jù)資源 分配子模塊提供的資源管理決策信息和鏈路級(jí)無線資源管理子模塊提供的用戶業(yè)務(wù)信息， 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行切換呼叫資源的預(yù)留，并將執(zhí)行結(jié)果傳遞給鏈 路級(jí)無線資源管理子模塊；鏈路級(jí)無線資源管理子模塊，用于完成無線接入網(wǎng)內(nèi)部鏈路級(jí)的資源管理，根據(jù)網(wǎng)內(nèi) 無線資源管理子模塊提供的切換呼叫資源預(yù)留信息進(jìn)行用戶的接納控制，并為網(wǎng)內(nèi)無線資 源管理子模塊提供必要的用戶業(yè)務(wù)信息，并將這些信息傳遞給資源信息測量收集器子模 塊；資源信息測量收集器子模塊，用于收集、存儲(chǔ)、處理無線接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息，并將 這些網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息傳遞給歷史信息庫。所述的網(wǎng)內(nèi)無線資源管理子模塊為鏈路級(jí)無線資源管理子模塊提供切換資源預(yù)留值； 所述的鏈路級(jí)無線資源管理子模塊根據(jù)提供的切換資源預(yù)留值進(jìn)行接納控制，并收集切換 呼叫業(yè)務(wù)信息，并將所收集的有關(guān)切換呼叫業(yè)務(wù)信息傳遞給網(wǎng)內(nèi)無線資源管理子模塊，構(gòu) 成網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，其中網(wǎng)內(nèi)無線資源管理子模塊， 包括資源需求預(yù)測單元和資源預(yù)留單元，該資源需求預(yù)測單元根據(jù)連接級(jí)資源信息測量收 集器提供的用戶業(yè)務(wù)需求環(huán)境信息，生成資源的預(yù)留策略，并將執(zhí)行的策略信息傳遞給資 源預(yù)留單元；該資源預(yù)留單元根據(jù)資源需求預(yù)測單元提供的策略信息進(jìn)行資源的預(yù)留，將 執(zhí)行結(jié)果信息傳遞給鏈路級(jí)無線資源管理子模塊；
5.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，其中鏈路級(jí)無線資源管理子模 塊，包括業(yè)務(wù)分配管理單元、接納控制單元和連接級(jí)資源信息測量收集器單元，該業(yè)務(wù)分配 管理單元管理業(yè)務(wù)的如何分配，并將生成的管理策略傳遞給接納控制子模塊；該接納控制 單元根據(jù)獲得的業(yè)務(wù)分配信息和資源預(yù)留信息進(jìn)行用戶的接納控制；該連接級(jí)資源信息測 量收集器單元負(fù)責(zé)收集、存儲(chǔ)、處理用戶的環(huán)境信息，并將收集到的信息傳遞給資源信息測量收集器。
6.一種基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理方法，包括如下步驟(1)資源分配模塊獲取歷史信息庫模塊提供的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息，根據(jù)獲得的這些信息，資 源分配模塊利用預(yù)測方法，并根據(jù)非合作博弈論對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)覆蓋區(qū)域進(jìn)行資源的管 理，使各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效益達(dá)到最大；(2)根據(jù)連接級(jí)資源信息測量收集器模塊提供的信息，資源需求預(yù)測單元利用基于維 納過程的預(yù)測方法，通過對(duì)已經(jīng)切換呼叫資源的需求情況的處理，在給定性能指標(biāo)下，獲取 將來一段時(shí)間內(nèi)切換呼叫可能的資源需求情況；(3)根據(jù)資源需求預(yù)測單元提供的預(yù)測值，執(zhí)行資源預(yù)留單元進(jìn)行切換呼叫資源的預(yù) 留，以保證切換呼叫的掉話率滿足指標(biāo)要求；(4)當(dāng)用戶到來時(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)分配管理單元和資源預(yù)留模塊的執(zhí)行情況，進(jìn)行接納控制；(5)將用戶資源信息提供給連接級(jí)資源信息測量收集器模塊；(6)資源信息測量收集器模塊匯集連接級(jí)資源信息測量收集器單元的信息，并將獲得 的信息提供給歷史信息庫，由歷史信息庫進(jìn)行信息的處理和歷史信息庫的更新。
7.根據(jù)權(quán)利要求書6所述的基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理方法，其中步驟(1)所述的 根據(jù)非合作博弈論對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)覆蓋區(qū)域進(jìn)行資源的管理，是通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)歷史信 息庫和網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前狀態(tài)的學(xué)習(xí)，獲得對(duì)將來一段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的預(yù)測值，根據(jù)所得的各 個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的用戶數(shù)，利用非合作博弈論方法對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋區(qū)域的資源進(jìn)行重新 的分配，使網(wǎng)絡(luò)資源得到充分的利用，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商的效益最大化；
8.根據(jù)權(quán)利要求書6所述的基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理方法，其中步驟(4)所述的 根據(jù)業(yè)務(wù)分配管理單元和資源預(yù)留模塊的執(zhí)行情況，進(jìn)行接納控制，分為兩種情況一是業(yè)務(wù)不分流的情況當(dāng)用戶到達(dá)時(shí)，判斷當(dāng)前覆蓋區(qū)域是否有網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立提供 用戶所需的資源，如果條件成立則接納，否則用戶不被接納。二是對(duì)于業(yè)務(wù)分流的情況當(dāng)用戶到達(dá)時(shí)，首先判斷當(dāng)前覆蓋區(qū)域是否有網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú) 立提供用戶所需的資源，如果條件成立則接納，否則，判斷所在區(qū)域的所有可用網(wǎng)絡(luò)共同提 供的資源是否滿足用戶的資源需求，如果條件成立則接納，否則用戶不被接納。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于認(rèn)知的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)及管理方法。該系統(tǒng)引入雙認(rèn)知環(huán)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化調(diào)整網(wǎng)間級(jí)和網(wǎng)絡(luò)級(jí)資源管理策略，該系統(tǒng)包括網(wǎng)間無線資源管理模塊和無線資源管理模塊，網(wǎng)間無線資源管理模塊用于完成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間資源管理和歷史信息庫的維護(hù)，并為無線資源管理模塊提供資源管理決策信息；無線資源管理模塊用于完成各個(gè)無線接入網(wǎng)內(nèi)部的資源管理，并為網(wǎng)間無線資源管理模塊提供無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境信息，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)級(jí)認(rèn)知環(huán)。網(wǎng)間無線資源管理模塊和無線資源管理模塊相互交互所需的決策信息和網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境信息，構(gòu)成網(wǎng)間級(jí)認(rèn)知環(huán)。本發(fā)明可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化自適應(yīng)的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，使網(wǎng)絡(luò)資源得到充分的利用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)效益最大化。
文檔編號(hào)H04W28/16GK101808366SQ201010107210
公開日2010年8月18日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者文娟, 李建東, 李紅艷, 王文超, 盛敏, 陳衛(wèi)強(qiáng) 申請人:西安電子科技大學(xué)