一種集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多用戶接入選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明接入網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多用戶接入選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的接入層，小區(qū)以基站為中心，一個基站覆蓋一大片區(qū)域，服務(wù)多個用戶，在小區(qū)邊緣地帶，允許小區(qū)間干擾存在情況下，用戶根據(jù)接收到的信號強(qiáng)度和接入閾值選擇最大接收信號強(qiáng)度的網(wǎng)絡(luò)接入。隨著通信系統(tǒng)邁向5G時代，網(wǎng)絡(luò)向密集型、異構(gòu)型演進(jìn)，隨著用戶的增多以及網(wǎng)絡(luò)的日益密集，這種接入策略對網(wǎng)絡(luò)整體效率和用戶性能帶來較嚴(yán)重的問題，具體如下:
[0003]首先是用戶的公平性問題，后到的用戶會對最先接入的用戶產(chǎn)生極大的帶寬擠壓，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由于用戶密集度遠(yuǎn)沒5G網(wǎng)絡(luò)場景大，該問題不是特別明顯，但在密集網(wǎng)絡(luò)覆蓋場景下，需要支持海量終端的接入，公平性問題會越發(fā)突出；
[0004]其次是基站間負(fù)載嚴(yán)重不平衡，在密集區(qū)域、一個用戶極有可能同時有多個基站可供接入，如果只根據(jù)原有信號強(qiáng)度選擇接入，一旦可供接入的基站間功率差異較大，很容易出現(xiàn)幾乎所有用戶選擇大功率基站，基站負(fù)載量出現(xiàn)嚴(yán)重的兩極分化，這樣不僅沒能充分利用資源，同時用戶接入的鏈路也很可能不是最佳鏈路；
[0005]再者，隨著用戶數(shù)的增多，基站到核心網(wǎng)極有可能造成帶寬瓶頸，根據(jù)短板效應(yīng)原理，只考慮信號接收強(qiáng)度的接入策略只能保證接入鏈路能提供較高速率，基站到核心網(wǎng)的擁塞制約了整條鏈路的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多用戶接入選擇方法，其目的在于解決接入方法中后到用戶因帶寬限制致使吞吐量受限問題以及海量用戶場景下新接入用戶對原有用戶的帶寬擠壓問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多用戶接入選擇方法，基于如下網(wǎng)絡(luò)環(huán)境:一個小區(qū)內(nèi)部署一個可覆蓋整個小區(qū)的宏基站，以及重疊覆蓋的各種微基站，終端配備至少一個網(wǎng)卡的多模用戶在小區(qū)內(nèi)總能接收到宏基站信號;該架構(gòu)下宏基站鏈路承載信令，微基站鏈路承載數(shù)據(jù);服務(wù)器維護(hù)一張基站屬性表，存儲小區(qū)內(nèi)所有基站的屬性信息，包括宏基站鏈路的屬性(如最大帶寬)、各微基站的最大帶寬Bm;該用戶接入選擇方法具體如下:
[0008](I)當(dāng)用戶首次進(jìn)入小區(qū)，用戶終端通過與宏基站的交互自動連接上宏基站鏈路，用戶終端同步接收到周圍基站的信號強(qiáng)度Ps、基站的ID信息Is以及基站的類型信息Ts;
[0009](2)用戶終端通過宏基站鏈路將基站的信號強(qiáng)度Ps、基站對應(yīng)的ID信息Is、基站的類型Ts和用戶QciS需求標(biāo)志Fqcis發(fā)送到匯聚服務(wù)器；
[0010](3)匯聚服務(wù)器根據(jù)基站對應(yīng)的ID信息Is和基站的類型Ts，結(jié)合當(dāng)前基站屬性表獲取各基站可用帶寬Bavail和同級用戶的時延統(tǒng)計(jì)信息Dp;
[0011]并根據(jù)各基站的信號強(qiáng)度Ps、可用帶寬Bavai1、用戶QoS需求標(biāo)志Fqos、同級用戶鏈路時延Dp對可供接入的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評估打分，將得分最高的網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的基站選為用戶終端擬接入的基站。
[0012]本發(fā)明提供的上述用戶接入選擇方法，一方面，基于信令與數(shù)據(jù)鏈路分離的集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可充分利用微基站的高速率性能和宏基站高覆蓋范圍性能優(yōu)勢:專門的信令鏈路為信令的傳輸提供高的時效性，服務(wù)器承擔(dān)決策任務(wù)充分利用了服務(wù)器強(qiáng)大的處理性能，減少了終端用戶的處理開銷，用戶接入過程中可大大減少接入的時延；
[0013]另一方面，通過各可供接入的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行打分，為用戶終端選擇最佳接入網(wǎng)絡(luò)，解決了后到用戶對原有用戶的帶寬擠壓問題，提高密集網(wǎng)絡(luò)中海量用戶接入時用戶公平性，也能使同質(zhì)基站負(fù)載得到更好地均衡，從而充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。
[0014]優(yōu)選地，上述集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多用戶接入選擇方法，選擇結(jié)果通過宏基站鏈路反饋給用戶終端；用戶終端自動接入到得分最高的網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的基站;并將鏈路選擇確認(rèn)信息通過宏基站鏈路發(fā)送給匯聚服務(wù)器;匯聚服務(wù)器據(jù)此更新基站屬性表。
[0015]優(yōu)選地，上述集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多用戶接入選擇方法中，當(dāng)用戶成功接入到某個網(wǎng)絡(luò)后，除了享有數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?wù)外，還定時向匯聚服務(wù)器發(fā)送其接入狀態(tài)，直至用戶離開小區(qū)；以便匯聚服務(wù)器實(shí)時更新基站屬性表。
[0016]優(yōu)選地，上述集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多用戶接入選擇方法中，步驟(3)匯聚服務(wù)器為用戶終端選擇擬接入基站的方法，具體如下:
[0017](3.1)匯聚服務(wù)器根據(jù)用戶接收到的基站的信號強(qiáng)度進(jìn)行用戶類別鑒定，將用戶進(jìn)行分類，分為弱信號強(qiáng)度用戶、中信號強(qiáng)度用戶和強(qiáng)信號強(qiáng)度用戶；
[0018](3.2)根據(jù)當(dāng)前基站屬性表，獲取待接入基站的可用帶寬BavaiI，Bavail = Bm/Nusers ；
[0019]其中，Bm為該鏈路最大帶寬，通過基站類型可獲取;Nuse^為基站所服務(wù)的用戶總數(shù)，通過基站屬性表獲??；
[0020](3.3)依據(jù)用戶類別，通過基站屬性表獲取待接入基站同級用戶的時延統(tǒng)計(jì)信息Dp ；
[0021 ] (3.4)采取SAW(Simple Additive Weighting)的多屬性判決法，對各可供接入的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行打分，將得分最高的網(wǎng)絡(luò)選為最佳接入網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的基站即為用戶終端擬接入的基站;網(wǎng)絡(luò)接入選擇分?jǐn)?shù)Score的總決策式如下:
[0022] Score—λρ log Ps+ (^.b—Fqos^Sqos )^BaVa1-^(^d+Fqos^Sqos )/Dp
[0023 ] 其中Ap+Ab+Ad =l；Ab = 2Ad； 5qos = l/2Ad； λρ為接收到網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度權(quán)重因子;Ab為鏈路可用帶寬權(quán)重因子Ad為同級用戶鏈路時延權(quán)重因子。
[0024]優(yōu)選地，上述步驟(3.4)中，對接收到的網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度屬性1gPs、鏈路可用帶寬屬性Bavall、同級用戶時延屬性1/叫預(yù)先采用百分制進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化;然后采取加權(quán)和的方式獲得網(wǎng)絡(luò)接入選擇分?jǐn)?shù);其中，λΡ取0.4，λb取0.4，入(1取0.2;由此，獲取的網(wǎng)絡(luò)接入選擇分?jǐn)?shù)Score為百分制。
[0025]優(yōu)選地，匯聚服務(wù)器根據(jù)用戶Qos需求標(biāo)志Fqcis，確定多屬性判決法中的總決策式，具體如下:
[0026]當(dāng)用戶需要提供時延優(yōu)先服務(wù)時，F(xiàn)qcis取值為I，總決策式對應(yīng)時延優(yōu)先決策式；Score — λρ log Ps+ (^b-Sq0s ) ^BaVa1-^ ( ^+Sq0s ) /Dp ；
[0027]當(dāng)用戶需要提供帶寬優(yōu)先服務(wù)時，F(xiàn)qcis取值為-1，總決策式中對應(yīng)帶寬優(yōu)先決策式；Score — λρ log Ps+(λ.[)+δ?03 ) *Bavai+( ^d-Sq0s )/Dp ;
[0028]當(dāng)用戶不需要提供區(qū)分式服務(wù)時，F(xiàn)qcis取值為0，總決策式對應(yīng)一般決策式;Score—λρ log Ps'l'^.b^Bavai'I'^.cl/Dp ；
[0029]通過上述這種方法，對具有不同業(yè)務(wù)需求的用戶，采用不同的決策式，為各用戶提供最佳的鏈路，提高網(wǎng)絡(luò)的Qc1S性能。
[0030]優(yōu)選地，基站屬性表所維護(hù)的信息包括:基站ID，以及基站ID對應(yīng)的基站類型、基站服務(wù)用戶總數(shù)、弱信號強(qiáng)度用戶時延、中信號強(qiáng)度用戶時延和強(qiáng)信號強(qiáng)度用戶時延；
[0031]基站屬性表采用事件觸發(fā)和定時觸發(fā)相結(jié)合的更新機(jī)制;事件觸發(fā)是指:是用戶接入成功后會將連接成功的確認(rèn)信息反饋給匯聚服務(wù)器，匯聚服務(wù)器基于該事件來更新基站屬性表；
[0032]定時觸發(fā)是指:用戶終端在連接成功后，定時向匯聚服務(wù)器發(fā)送器其連接的基站信息，匯聚服務(wù)器基于該匯報(bào)對基站屬性表作實(shí)時更新。
[0033]優(yōu)選地，對基站屬性表采用定時清理機(jī)制，匯聚服務(wù)器定時檢查表項(xiàng)內(nèi)容，若表項(xiàng)在預(yù)設(shè)的時段內(nèi)未更新，則確定用戶已經(jīng)離開小區(qū)(正常離開或意外斷電丟失連接)，更新基站屬性表中該基站相應(yīng)屬性。
[0034]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0035](I)本發(fā)明提供的集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多用戶接入選擇方法，在集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上，采取信令鏈路與數(shù)據(jù)鏈路分離模型，綜合考慮了用戶接收信號強(qiáng)度、鏈路的可用帶寬和鏈路的時延屬性進(jìn)行決策；
[0036]信令與數(shù)據(jù)鏈路分離的架構(gòu)模型能夠充分利用微基站的高速率性能和宏基站高覆蓋范圍性能優(yōu)勢，專門的信令鏈路為信令的傳輸提供高的時效性，服務(wù)器承擔(dān)決策任務(wù)也充分利用了服務(wù)器強(qiáng)大的處理性能，減少了終端用戶的處理開銷，故在用戶接入過程中可大大減少接入的時延，提高密集型網(wǎng)絡(luò)下的用戶接入速率，并提供數(shù)據(jù)傳輸速率和信令的時效性；
[0037](2)本發(fā)明提供的集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多用戶接入選擇方法，采用多屬性判決方法對各可供接入的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行打分;考慮了鏈路可用帶寬，解決了后到用戶對原有用戶的帶寬擠壓問題，提高密集網(wǎng)絡(luò)中海量用戶接入時用戶公平性;從另一個角度來看，也避免了接入用戶接入到帶寬受限的鏈路而影響用戶的吞吐量;并能使同質(zhì)基站負(fù)載得到更好地均衡，從而充分利用網(wǎng)絡(luò)資源；
[0038](3)本發(fā)明提供的集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下多用戶接入選擇方法，采用的多屬性判決方法，根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)特性的不同，相應(yīng)屬性的權(quán)重也不同，這樣可為特定用戶提供最佳的鏈路，