專利名稱：一種基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級的信道預(yù)留切換控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空天網(wǎng)絡(luò)中一種基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級的信道預(yù)留切換控制方法，為不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)動態(tài)預(yù)留不同的信道數(shù)，允許高優(yōu)先級業(yè)務(wù)搶占低優(yōu)先級業(yè)務(wù)信道。主要用于降低切換失敗率，保證新呼叫用戶的接通率，保證緊急用戶切換性能，屬于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
空天信息網(wǎng)是由不同軌道上多種類型的衛(wèi)星系統(tǒng)、臨近空間平臺、航空器和地面層設(shè)備按照信息資源的最大有效綜合利用原則而有機(jī)構(gòu)成的智能化體系，是一種陸、海、 空、天的一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。切換控制方法是空天網(wǎng)絡(luò)資源管理的關(guān)鍵技術(shù)之一。在切換控制中，首先需要決定的是該不該切換以及應(yīng)該在什么時候切換；其次是應(yīng)該切換到哪個基站以及切換過程如何進(jìn)行。如何降低切換的失敗率并保證新呼叫用戶的接通率及緊急用戶的切換性能是切換控制方法研究的重點。典型的空天網(wǎng)絡(luò)切換控制策略主要有無優(yōu)先級策略、切換排隊策略和信道預(yù)留策略。1.在無優(yōu)先權(quán)策略中，切換呼叫和原始呼叫同時申請空閑信道時，它們獲得信道服務(wù)的可能性相同。當(dāng)小區(qū)的所有信道都處于繁忙狀態(tài)時，到達(dá)的原始呼叫和切換呼叫均不能獲得信道，該策略的切換失敗率比較高。2.對切換請求進(jìn)行排隊是一種有效降低切換呼叫失敗率的優(yōu)化方法。切換排隊策略的核心思想是對新用戶和切換用戶分別對待。對于新用戶，如果基站沒有足夠的空閑信道，則拒絕接入；對于切換用戶，如果基站信道資源能夠滿足其QoS要求，則立即接受該請求，否則就將該請求送入緩存區(qū)排隊等待，并按照先到先服務(wù)的方法調(diào)度。如果隊列緩存區(qū)已滿，則拒絕該切換用戶的接入。切換排隊策略有效降低了切換呼叫失敗率，但是當(dāng)小區(qū)比較繁忙且切換請求較多時，切換呼叫失敗率會變得比較高。3.信道預(yù)留策略是專門預(yù)留一部分信道用于切換呼叫，甚至在新呼叫到達(dá)率很高時也為切換呼叫預(yù)留信道。當(dāng)用戶進(jìn)入一個相鄰小區(qū)時，將所預(yù)留的信道分配給該用戶， 同時釋放其余小區(qū)預(yù)留的信道，并且在新的相鄰小區(qū)內(nèi)為該用戶下一次可能的切換預(yù)留信道。該策略能在一定程度上降低切換失敗率，但同時也使新呼叫阻塞率增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出一種空天網(wǎng)絡(luò)的切換控制方法，能夠降低用戶的切換失敗率，保證新呼叫用戶的接通率，同時保證緊急用戶的切換性能。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級的信道預(yù)留切換控制方法，包括如下步驟步驟一，根據(jù)特殊情景，對用戶和業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級的劃分，用戶分為緊急用戶和普通用戶；業(yè)務(wù)分為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、視頻流業(yè)務(wù)和呼叫語音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級最高、視頻流業(yè)務(wù)優(yōu)先級次之、呼叫語音業(yè)務(wù)優(yōu)先級最低；
步驟二，對于網(wǎng)絡(luò)中的用戶，定時獲取其速度、坐標(biāo)等信息，計算其到達(dá)小區(qū)邊界的時
間；
步驟三，對于即將移動到相鄰小區(qū)的用戶，將用戶信息通知相鄰小區(qū)基站控制器，做好切換準(zhǔn)備；
步驟四，每個小區(qū)基站均設(shè)置忙閑狀態(tài)，并共享狀態(tài)信息。根據(jù)相鄰小區(qū)的忙閑狀態(tài)， 為緊急和普通用戶設(shè)置不同的預(yù)留信道數(shù)；
步驟五，相鄰小區(qū)查詢信道使用情況并根據(jù)用戶業(yè)務(wù)的等級為用戶分配信道或搶占低優(yōu)先級用戶的信道；
步驟六，用戶切換完畢，釋放原小區(qū)信道資源。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。在步驟四中，為不同的用戶動態(tài)預(yù)留不同的帶寬。為普通用戶預(yù)留的帶寬是為緊急用戶預(yù)留帶寬的一部分。根據(jù)用戶和業(yè)務(wù)的優(yōu)先級以及小區(qū)信道的使用情況，相鄰小區(qū)對收到的切換請求的處理方式為
如果小區(qū)空閑信道能夠滿足切換用戶的信道需求，則以先到先服務(wù)的方式直接為切換用戶分配信道；
如果小區(qū)處于繁忙狀態(tài)，空閑信道不能滿足切換用戶的信道需求，則根據(jù)用戶和業(yè)務(wù)的級別做出不同的反應(yīng)。若為緊急用戶，則為其分配預(yù)留的信道，當(dāng)預(yù)留的信道仍不能滿足切換用戶的需求時，以完全搶占的方式搶占其他用戶的低優(yōu)先級業(yè)務(wù)；若為普通用戶，當(dāng)預(yù)留信道大于一定值時，為其分配預(yù)留信道，否則和其他用戶進(jìn)行協(xié)商，采用部分搶占的方式搶占其他用戶低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的信道。本發(fā)明方法提出了一種基于業(yè)務(wù)分級、信道預(yù)留和搶占的空天網(wǎng)絡(luò)切換控制方法。通過使用本發(fā)明提出的方法，可以根據(jù)小區(qū)的繁忙情況為不同用戶預(yù)留不同的信道，并允許高優(yōu)先級業(yè)務(wù)對低優(yōu)先級業(yè)務(wù)信道的搶占，可以在降低用戶的切換失敗率的同時保證新呼叫的接通率，保證緊急用戶的切換性能。


圖1是傳統(tǒng)的空天網(wǎng)絡(luò)信道預(yù)留切換控制方法過程。圖2是改進(jìn)后的空天網(wǎng)絡(luò)切換控制方法。圖3是改進(jìn)后的空天網(wǎng)絡(luò)切換控制方法信道間關(guān)系。圖4是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
圖1所示是傳統(tǒng)的空天網(wǎng)絡(luò)信道預(yù)留切換控制方法過程，小區(qū)基站控制器收到切換請求后，首先判斷自己有無足夠的空閑信道，如果有足夠信道，則分配給切換用戶，切換成功；如果沒有則查看是否有足夠的預(yù)留信道，如果有則切換成功，否則排隊等待。圖2則是運用了本發(fā)明提出的改進(jìn)方法。兩者比較可以發(fā)現(xiàn)，圖2主要增加了設(shè)置預(yù)留信道、用戶業(yè)務(wù)判斷、選擇切換方式的功能。下面給出幾個新增功能的具體說明。設(shè)置預(yù)留信道根據(jù)小區(qū)的忙閑狀態(tài)，為緊急和普通用戶設(shè)置不同的預(yù)留信道數(shù)。小區(qū)為緊急用戶和普通用戶預(yù)留的新的信道數(shù)量
胃巾，和W/7分另1胃^‘白勺mtifflpm禾口 ifflfflpm，Ci 臂禾口 CiP^/分另0 該小區(qū)原來為緊急用戶和普通用戶預(yù)留的信道數(shù)，& 為除去預(yù)留信道以外的空閑信道數(shù),Gflj為小區(qū)總的信道數(shù)。用戶業(yè)務(wù)識別根據(jù)需要用戶分為緊急用戶和普通用戶，業(yè)務(wù)分為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、視頻流業(yè)務(wù)、語音流業(yè)務(wù)。選擇切換方式根據(jù)用戶和業(yè)務(wù)的類型以及信道的使用情況做出不同的切換反應(yīng)。如圖3所示，假設(shè)小區(qū)當(dāng)前可用的信道數(shù)為C，系統(tǒng)中已占用信道數(shù)為Cfajd,用戶請求
的信道數(shù)為ο胃,為普通用戶預(yù)留的信道中的空閑信道為,為緊急用戶預(yù)留的信道中
的空閑信道為cy胃。對于新產(chǎn)生呼叫，根據(jù)緊急業(yè)務(wù)和普通業(yè)務(wù)的優(yōu)先級高低，先后接入。若呼叫請求的信道數(shù)‘ < ,則呼叫可以被接納，否則呼叫被阻塞。對于普通用戶切換呼叫而言，當(dāng)切換呼叫請求的信道數(shù) 〈^- + !^-時，切換
呼叫可以被接納，并先占用信道CfI^y,若其信道不夠則再占用部分‘的信道；否則小區(qū)
通過對當(dāng)前正在服務(wù)業(yè)務(wù)的協(xié)商，通過降低切換請求申請的帶寬資源以及正在服務(wù)業(yè)務(wù)的帶寬資源的方式進(jìn)行切換；如果協(xié)商失敗，則該切換請求將排隊等待；在等待一定時間后若還未能獲得信道，則該呼叫被中斷。對于緊急用戶切換呼叫而言，可以使用相鄰小區(qū)中所有的信道資源當(dāng)
Qef <c^ar+‘時，呼叫可以被iH常接納，信道占用規(guī)則同普通業(yè)務(wù)切換呼叫；否則采用
完全搶占方式搶占低優(yōu)先級業(yè)務(wù)信道，被搶占的業(yè)務(wù)進(jìn)入排隊隊列等待。本發(fā)明方法利用上述功能模塊，動態(tài)的為不同用戶預(yù)留不用的信道數(shù)，同時根據(jù)用戶和業(yè)務(wù)的級別和小區(qū)信道的忙閑情況做出分配空閑信道、分配預(yù)留信道、搶占信道的反應(yīng)。如圖4，本發(fā)明方法包含的具體流程為
1用戶接入一個小區(qū)，該小區(qū)定時獲取用戶的位置信息；
2用戶移動到小區(qū)的邊緣時，該小區(qū)的基站控制器向用戶將要切換到的相鄰小區(qū)發(fā)送切換請求；
3相鄰小區(qū)根據(jù)自己信道的忙閑情況更新為普通用戶和緊急用戶預(yù)留的切換信道； 4相鄰小區(qū)如果有足夠的空閑信道，就分配給切換用戶，匹配用戶參數(shù)，切換成功； 5相鄰小區(qū)如果沒有足夠的空閑信道，就分配相應(yīng)的預(yù)留信道給用戶； 6如果預(yù)留信道不能滿足用戶的需求，若是緊急用戶切換，那么該用戶可以搶占其他用戶的低優(yōu)先級業(yè)務(wù)；若是普通用戶切換，那么該用戶同其他低優(yōu)先級業(yè)務(wù)協(xié)商，通過降低切換請求申請的帶寬資源以及正在服務(wù)業(yè)務(wù)的帶寬資源的方式進(jìn)行切換；如果協(xié)商失敗，則該切換請求將排隊等待；在等待一定時間后若還未能獲得信道，則該呼叫被中斷； 7全過程結(jié)束。以下是本發(fā)明的一個具體實施例。用戶開始接入小區(qū)A，根據(jù)用戶的移動，其將切換到相鄰小區(qū)B。參照圖4，工作工程如下
1.用戶接入小區(qū)A，占用的信道數(shù)為小區(qū)A的基站控制器定時獲取A的位置信
息；
2.小區(qū)A的基站控制器根據(jù)用戶的位置信息計算其到達(dá)小區(qū)邊界的時間，當(dāng)小于一定閥值時，小區(qū)A的基站控制器向相鄰小區(qū)B的基站控制器發(fā)送切換請求，小區(qū)B做好切換準(zhǔn)備；
3.小區(qū)B的基站控制器收到切換請求后，根據(jù)小區(qū)內(nèi)信道的忙閑情況按照公式(1)、 (2)分別計算為緊急用戶和普通用戶預(yù)留的信道Ci^^nGi^；
4.如果小區(qū)β可用的信道C*>CRirg，則為用戶分配信道，匹配用戶參數(shù)， 切換成功；否則可能出現(xiàn)5、6、7三種情況，以下進(jìn)行逐一判斷；
5.當(dāng)
權(quán)利要求
1.一種基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級的信道預(yù)留切換控制方法，其特征在于包括如下步驟步驟一，根據(jù)特殊情景，對用戶和業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級的劃分，用戶分為緊急用戶和普通用戶；業(yè)務(wù)分為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、視頻流業(yè)務(wù)和呼叫語音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級最高、視頻流業(yè)務(wù)優(yōu)先級次之、呼叫語音業(yè)務(wù)優(yōu)先級最低；步驟二，對于網(wǎng)絡(luò)中的用戶，定時獲取其速度、坐標(biāo)等信息，計算其到達(dá)小區(qū)邊界的時間；步驟三，對于即將移動到相鄰小區(qū)的用戶，將用戶信息通知相鄰小區(qū)基站控制器，做好切換準(zhǔn)備；步驟四，每個小區(qū)基站均設(shè)置忙閑狀態(tài)，并共享狀態(tài)信息，根據(jù)相鄰小區(qū)的忙閑狀態(tài)， 為緊急和普通用戶設(shè)置不同的預(yù)留信道數(shù)；步驟五，相鄰小區(qū)查詢信道使用情況并根據(jù)用戶業(yè)務(wù)的等級為用戶分配信道或搶占低優(yōu)先級用戶的信道；步驟六，用戶切換完畢，釋放原小區(qū)信道資源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換控制方法，其特征在于，在所述步驟二中，按如下公式計算其到達(dá)當(dāng)前小區(qū)邊界時間t
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換控制方法，其特征在于，在步驟四中，在相鄰小區(qū)為緊急用戶和普通用戶預(yù)留的新的信道數(shù)量分別為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換控制方法，其特征在于，在步驟五中，根據(jù)相鄰小區(qū)的信道使用情況為不同用戶采用不同的切換策略，當(dāng)相鄰小區(qū)當(dāng)前可用資源量時，切換用戶按照先到達(dá)先服務(wù)的方式獲得信道；當(dāng)Cltff-CSay CdGIirf的方式獲取信道；當(dāng)GiCSar-Gl時，只有緊急用戶的切換呼叫才能獲得信道，匹配用戶終端參數(shù)，登記用戶信息，提示切換成功。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的切換控制方法，其特征在于，當(dāng)0 < CRire - CfI時，普通用戶時，新呼叫不能再獲得信道，切換用戶按照先到達(dá)先服務(wù)與小區(qū)其他用戶進(jìn)行協(xié)商，采用部分搶占的方式搶占其他用戶低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的信道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級的信道預(yù)留切換控制方法，包括如下步驟當(dāng)前小區(qū)定時獲取用戶的位置信息；當(dāng)用戶移動到當(dāng)前小區(qū)的邊緣時，當(dāng)前小區(qū)通知將要切換到的相鄰小區(qū)；相鄰小區(qū)根據(jù)自己信道的忙閑情況為不同用戶基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級設(shè)置不同的預(yù)留信道；預(yù)留的信道不足時，緊急用戶就采用完全搶占方式搶占低優(yōu)先級用戶的信道，低優(yōu)先級用戶進(jìn)入排隊隊列等待調(diào)度。使用本發(fā)明方法，可以明顯減小用戶的切換失敗率并保證緊急用戶的切換性能，保證緊急通信業(yè)務(wù)的需要。
文檔編號H04W36/00GK102244904SQ20111022972
公開日2011年11月16日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者劉林峰, 崔磊, 張登銀, 程春玲, 鄒志強 申請人:南京郵電大學(xué)