异构无线网络中的分布式无线资源管理系统和方法

摘要

本发明提供一种在异构系统中的无线接入网络之间管理无线资源的方法，包括步骤：异构系统中的无线网络向其覆盖范围内的移动终端广播接入信息；移动终端在接收到无线网络广播的接入信息后，根据所述移动终端的网络选择算法选取一个最优的无线网络来承载业务；无线网络实时地监控网络侧的收益，当无线网络的收益下降幅度超过预定的门限值时，所述无线网络触发调控算法，以调节所述无线网络的竞争系数。

主权项

1.一种在异构系统中的无线接入网络之间管理无线资源的方法，包括步骤：异构系统中的无线网络向其覆盖范围内的移动终端广播接入信息；移动终端在接收到无线网络广播的接入信息后，根据所述移动终端的网络选择算法选取一个最优的无线网络来承载业务；无线网络实时地监控网络侧的收益，当无线网络的收益下降幅度超过预定的门限值时，所述无线网络触发调控算法，以调节所述无线网络的竞争系数，其中，所述接入信息包括相应无线网络的接入价格、带宽和信号强度统计量，其中，所述移动终端执行网络选择算法的步骤包括：根据无线网络的已接入用户数量及最大用户数量计算统计概率并根据所述统计概率来计算作为对相应无线网络的初始接入概率p_initial，p_initial＝2p-p²；判断所述移动终端在前一时刻(t)是否接入了邻居无线网络，以便按照下面的表达式确定惩罚概率其中α表示不同的无线网络之间的竞争系数，x表示前一时刻(t)的接入概率，当移动终端接入第一无线网络时，所述竞争系数α是通过表达式(1)计算的$\alpha =\frac{{\rho }_2}{{\rho }_1}·{\alpha }_{12}=\frac{P_1/P_2}{{\beta }_p}\frac{{\mathrm{SS}}_2/{\mathrm{SS}}_1}{{\beta }_{\mathrm{ss}}}\frac{B_2/B_1}{{\beta }_B}---\left(1\right);$当移动终端接入第二无线网络时，所述竞争系数α是通过表达式(2)计算的$\alpha =\frac{{\rho }_1}{{\rho }_2}·{\alpha }_{21}=\frac{P_2/P_1}{{\beta }_p}\frac{{\mathrm{SS}}_1/{\mathrm{SS}}_2}{{\beta }_{\mathrm{ss}}}\frac{B_1/B_2}{{\beta }_B}---\left(2\right)$其中P_i是无线网络i的价格，SS_i是无线网络i的信号强度统计量，表示无线网络中的信号强度超过一定门限的用户数，B_i是无线网络i提供的单位带宽，β_P，β_SS，β_B是归一化向量，其中β_P＝β_max/β_min，β_SS＝SS_max/SS_min，β_B＝B_max/B_min，ρ_i表示单个用户在无线网络i(i＝1，2)中平均产生的业务量，α₁₂表示第二无线网络对第一无线网络的竞争系数，α₂₁表示第一无线网络对第二无线网络的竞争系数；计算相应无线网络在t+1时刻的接入概率p_t+1＝p_initial-p_p；以及比较计算的对不同的无线网络的接入概率的大小，以选择接入概率较大的无线网络接入；所述调节所述无线网络的竞争系数的步骤包括：每个无线网络依据自身所提供的网络参数以及邻居无线网络的状态，根据公式(3)至(5)以及无线网络中的参数，可以采用下面的公式(6)估计无线网络的业务量：${\alpha }_{12}=\frac{{\rho }_1}{{\rho }_2}·\frac{P_1/P_2}{{\beta }_p}\frac{{\mathrm{SS}}_2/{\mathrm{SS}}_1}{{\beta }_{\mathrm{ss}}}\frac{B_2/B_1}{{\beta }_B}---\left(3\right)$${\alpha }_{21}=\frac{{\rho }_2}{{\rho }_1}·\frac{P_2/P_1}{{\beta }_p}\frac{{\mathrm{SS}}_1/{\mathrm{SS}}_2}{{\beta }_{\mathrm{ss}}}\frac{B_1/B_2}{{\beta }_B}---\left(4\right)$$T_i=\frac{K_i-K_{-i}{\alpha }_{i,-i}}{1-{\alpha }_{i,-1}{\alpha }_{-i,i}}---\left(5\right)$$T_i=\frac{K_i-K_{-i}{\alpha }_{i,-1}}{1-{\alpha }_{i,-i}{\alpha }_{-i,i}}=\frac{{\rho }_{i}K}{{\beta }_P^2{\beta }_{\mathrm{SS}}^2{\beta }_B^2-1}({\beta }_P^2{\beta }_{\mathrm{SS}}^2{\beta }_B^2-\frac{{\mathrm{SS}}_{-i}}{{\mathrm{SS}}_i}\frac{B_{-i}}{B_i}\frac{P_i}{P_{-i}}{\beta }_P{\beta }_{\mathrm{SS}}{\beta }_B)---\left(6\right)$K_i表示无线网络i的环境负荷量，K是覆盖范围内的总用户数量，i(i＝1，2)表示无线网络序号，在i＝1时，-i表示2，在i＝2时，-i表示1，基于公式(6)获得的业务量利用公式(7)计算无线网络的目标函数，以确定本网的最优价格，$O_i=T_i{P}_i-{\mathrm{cP}}_i^2---\left(7\right)$其中，本网的最优价格是使得目标函数O_i达到最大值所对应的价格，即公式(8)所示，$P_i=\arg \max O_i\left(g\right)=f_i\left(P_{-i}\right)=\frac{1}{2}\frac{\beta P_{-i}}{S_i+Q_i\beta P_{-i}}$(8)$=\frac{1}{2}\frac{{\beta }_P{\beta }_{\mathrm{SS}}{\beta }_B{P}_{-i}}{\frac{{\mathrm{SS}}_{-i}}{{\mathrm{SS}}_i}\frac{B_{-i}}{B_i}+\frac{{\mathrm{cP}}_{-i}}{K_i}({\beta }_P{\beta }_{\mathrm{SS}}{\beta }_B-\frac{1}{{\beta }_P{\beta }_{\mathrm{SS}}{\beta }_B})}$将所获得的价格传递到所对应的邻居无线网络，并由邻居无线网络广播给用户；邻居无线网络接收到广播的价格后，依据公式(8)计算对于本网的最优化价格，并将计算得到的价格与本网目前的最优价格进行比较；如果所计算的价格与目前的最优价格不一致，则将无线网络的价格更新为计算后的最优价格，并将此价格传递给发起调控的无线网络，触发调控算法的无线网络在接收到邻居无线网络反馈的价格参数后，触发执行相似的操作以获得最优的价格；以及重复触发调控算法的无线网络和邻居无线网络之间的参数交互过程，直到不能增长收益为止。